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利用擦除量子比特进行量子传感
“擦除量子比特”中的主要噪声是擦除 — 一种可以检测到其发生和位置的错误。擦除量子比特有可能减少与容错相关的开销。迄今为止，对擦除量子比特的研究主要集中在量子计算和量子网络应用上。在这里，我们考虑擦除量子比特在量子传感和计量方面的适用性。我们从理论上表明，对于相同级别的噪声，与非擦除量子比特相比，擦除量子比特可以充当更精确的传感器或时钟。我们通过人工将擦除误差（以原子损失的形式）或失相误差注入差分光学晶格时钟比较来实验证明这一点，并观察到在相同注入误差率的情况下，擦除误差的精度有所提高。在具有重复测量周期的时钟中，擦除可以将稳定性提高 2 倍。擦除量子比特对传感的类似好处可以在其他量子平台（如里德堡原子和超导量子比特）中实现。
si量子计算的Atomic Precision高级制造
我们称之为Atomic Precision Advanced Manufacturing（APAM）的材料合成方法，该方法是唯一已知的具有完整3D原子精度的硅纳米电子量的途径，它作为一种强大的原型制作工具，用于量子计算。使用原子（31 p）旋转Qpin的量子计算方案令人信服，这是由于长时间的较长时间，接近高保真阈值的长时间和两分的门，用于易于故障的量子误差校正，以及通过经过验证的SI基础技术进行制造的途径。多Quipit设备通过常规方式构成挑战，这是由于短距离旋转相互作用强制强迫的紧密间距，APAM提供了系统地研究解决方案所需的（Å级）精度。但是，将APAM应用于量增加的Qubits的制造电路将需要大量的技术开发。在这里，我们提供了有关APAM技术和材料的教程，并突出了其在量子计算研究中的影响。最后，我们描述了在多Quain架构和APAM技术开发机会的道路上的挑战。
噪声量子通道中的Qudit状态
技术和理论进步使Qudit国家在量子信息和组合中必不可少。量子算法代表了现代量子信息理论领域中的一个突出应用，为计算加速度提供了经典系统不可能实现的潜力。一种实现量子算法的著名方法涉及创建特定类型的异常纠缠的图形状态。超图状态，也称为多部分纠缠状态或高阶纠缠状态，是量子状态，它们将纠缠概念扩展到钟形状态或图形状态中通常发现的成对相关性之外。他们提供了一个平台来概括最初针对Qubit状态的想法。因此，例如，Qudit状态已在量子传送[1-3]，量子计算[4 - 6]，量子步行[7 - 9]和量子状态转移[10-12]中发现了应用。量子系统始终受到与环境环境相互作用的噪声的影响[13]。因此，对在嘈杂条件下进化的Qudit国家动态的研究是一个相关问题，我们在这里进行了研究。Qudits是Qubits的较高维度概括，在量子科学和技术的几个领域中变得越来越重要[14，15]。噪声在任何物理系统中总是不可避免的现象。特别是量子噪声具有非常特殊的特征，其效果通过非可逆操作员表征。在本文中，我们专注于研究噪声如何影响量子状态。为了研究噪声对状态的影响，应了解相应的量子通道的特征。量子通道由适当的kraus操作员表示。保真度是对此有用的诊断。我们研究的量子通道是dit-Flip噪声，相位翻转噪声，DIT相相位噪声，去极化噪声，ADC（非马克维亚噪声），非马克维亚倾向噪声和非马克维亚去极化噪声[16，17]。这些通道最初被定义为适用于Qubit。dit-Flip噪声，相位翻转噪声，DIT相相翻噪声和去极化噪声被推广到[3]中的Qudit状态。遵循此方向，我们将Qudits上的ADC（非马尔可夫噪声），非马克维亚式Dephasing和非Markovian去极化噪声进行了推广。针对这些通道中的每个通道计算了原始状态和最终状态之间的忠诚度的分析表达。这有助于根据量子状态评估噪声的影响。连贯性是大多数
信息在开放量子系统中争夺和混乱
在过去几年中，已广泛使用了超时订购的相关器（OTOC），以研究多体系统中的信息混乱和量子混乱。在本文中，我们扩展了Styliaris等人的平均双分子OTOC的形式主义[Phys。修订版Lett。 126，030601（2021）]到开放量子系统的情况下。 动力学不再是统一的，而是通过更通用的量子通道（痕量保留，完全正面的地图）来描述。 可以以精确的分析方式处理此“开放双分OTOC”，并显示出两个量子通道之间的距离。 此外，我们的分析形式揭示了互动的熵贡献，从信息争夺和环境破裂的贡献中，使后者可以构成前者。 为了阐明这种微妙的相互作用，我们分析研究了量子通道的特殊类别，即驱动通道，纠缠破裂的通道等。 最后，作为物理应用，我们在数值上研究了耗散性的多体旋转链，并展示了如何使用竞争性熵效应来区分可集成和混乱的状态。Lett。126，030601（2021）]到开放量子系统的情况下。动力学不再是统一的，而是通过更通用的量子通道（痕量保留，完全正面的地图）来描述。可以以精确的分析方式处理此“开放双分OTOC”，并显示出两个量子通道之间的距离。此外，我们的分析形式揭示了互动的熵贡献，从信息争夺和环境破裂的贡献中，使后者可以构成前者。为了阐明这种微妙的相互作用，我们分析研究了量子通道的特殊类别，即驱动通道，纠缠破裂的通道等。最后，作为物理应用，我们在数值上研究了耗散性的多体旋转链，并展示了如何使用竞争性熵效应来区分可集成和混乱的状态。
开放量子系统中的信息扰乱和混沌
过去几年，非时序相关器 (OTOC) 被广泛用于研究多体系统中的信息扰乱和量子混沌。在本文中，我们将 Styliaris 等人的平均二分 OTOC 形式化 [ Phys. Rev. Lett. 126 , 030601 (2021) ] 扩展到开放量子系统的情况。动态不再是幺正的，而是用更一般的量子通道 (迹保留、完全正映射) 来描述。这种“开放二分 OTOC”可以以精确的解析方式处理，并被证明相当于两个量子通道之间的距离。此外，我们的解析形式揭示了信息扰乱和环境退相干的相互竞争的熵贡献，以至于后者可以混淆前者。为了阐明这种微妙的相互作用，我们解析地研究了特殊类别的量子通道，即失相通道、纠缠破坏通道等。最后，作为物理应用，我们用数值方法研究了耗散多体自旋链，并展示了如何利用竞争熵效应来区分可积状态和混沌状态。
使用量子干涉法对钻石晶体应变进行高精度映射
hzμm-3（带有自旋型耦合系数，代表主要的系统不确定性）。我们在具有低应变梯度的单晶散装钻石中使用应变敏感的自旋态干涉仪（N- V）颜色中心。这种量子干涉量学技术对磁场对电子和核自旋浴的不均匀性产生了不敏感性，从而实现了长时间的N- V – Angelement Electemple-Electemple-Electemple-Electement Electem-Election旋转时间和增强的应变敏感性，并增强了该技术的潜在应用，并拓宽了相同的技术的潜在应用。我们在共聚焦扫描激光显微镜上首先证明了应变敏感的测量方案，从而提供了敏感性的定量测量以及三维应变图；第二位于宽阔的成像量子钻石显微镜上。我们的应变 - 显微镜技术可以快速，敏感的钻石材料工程和纳米化表征；以及基于钻石的菌株感测所应用的，例如在钻石砧细胞或嵌入式钻石应力传感器中，或内部通过粒子诱导的核后坐力引起的晶体损伤。
在存在相关噪声的情况下量子通道容量的实验见证
量子通信通道在随后的使用之间存在相关性的情况下，最近引起了很多关注。最初在经典信息传输的背景下研究了相关的量子渠道，这表明，对于某些相关强度的范围，随后的使用之间的纠缠产生是有益的，可以增强传播信息的量[1]。Interesting features then emerged in the study of quantum memory (or correlated) channels by modeling of rel- evant physical examples, including depolarizing channels [ 2 ], Pauli channels [ 3 – 5 ], dephasing channels [ 6 – 10 ], amplitude damping channels [ 11 ], Gaussian channels [ 12 ], lossy bosonic channels [ 13 , 14 ], spin chains [ 15 ], collision models [ 16 ], and a MicroMaser模型[17]（有关具有内存效果的量子通道的最新综述，请参见参考文献[18]）。Quantum channels can be characterized completely by means of quantum process tomography [ 19 ], a well- established technique that requires a number of measurement settings (in an entanglement-based scenario or otherwise a number of measurement settings times number of state prepa- rations in a single system scenario) that scales as d 4 , where d is the arbitrary finite dimension of the quantum system which is sent through the communication channel [ 20 – 22 ].最近提出了具有许多测量设置缩放为d 2的较便宜的程序，以检测不需要完整表征的量子通道的特定特性，例如，其纠缠破坏性属性[23]或其非马克维亚角色[24]。量化通道能力
利用量子计算实现暗物质探测的量子增强
我们提出了一种新方法，借助量子干涉显著提高基于量子比特的暗物质探测实验中的信号速率。各种量子传感器都具有探测波状暗物质的理想特性，而量子计算机中常用的量子比特是暗物质探测器的绝佳候选。我们证明，通过设计适当的量子电路来操纵量子比特，信号速率与 n 2 q 成比例，其中 nq 是传感器量子比特的数量，而不是与 nq 成线性关系。因此，在使用大量传感器量子比特的暗物质探测中，可以预期信号速率会显著增加。我们提供了一个量子电路的具体示例，该电路通过连贯地组合每个单独量子比特由于其与暗物质相互作用而产生的相位演变来实现这种增强。我们还证明该电路对失相噪声具有容错能力，失相噪声是量子计算机中的关键量子噪声源。这里提出的增强机制适用于各种量子计算机模式，只要与增强暗物质信号相关的量子操作可以应用于这些设备。
与一组耗散量子发射器的完美光子不可区分性
摘要：由于存在强烈的失相过程，基于半导体量子点 (QD) 平台的单光子源 (SPS) 仅限于低温 (T) 操作。尽管 QD 在光腔中的集成可以增强其发射特性，但在高 T 下保持高不可区分性 (I) 的技术要求仍然超出了当前技术水平。最近，新的理论方法通过实现双偶极耦合发射系统已经显示出有希望的结果。在这里，我们提出了一个基于优化的五偶极耦合发射系统平台，该系统耦合到腔体，可在高 T 下实现完美的 I。在我们的方案中，使用完善的光子平台可以实现具有耗散 QD 的完美 I 单光子发射。对于优化过程，我们开发了一种新颖的机器学习方法，该方法可以显着减少高要求优化算法的计算时间。我们的策略为优化不同光子结构用于量子信息应用开辟了有趣的可能性，例如减少耦合的两级量子系统簇中的量子退相干。
![arxiv：2502.05658v1 [Quant-ph] 2025年2月8日](/simg/g:\will\search\icon\source\a\a2f3dc7502d0c958422e39e7f3956f8ce97f029c.webp)
arxiv：2502.05658v1 [Quant-ph] 2025年2月8日
我们表征了具有地点间高斯耦合，现场非高斯相互作用以及局部耗散的多体骨气和费米子多体模型的动态状态，其中包括粒子损失，粒子损失，增益和倾向。我们首先确定，对于费米子系统，如果偏向噪声大于非高斯相互作用，而与高斯耦合强度无关，则系统状态是始终始终是高斯州的凸组组合。fur-hoverore，对于玻感系统，我们表明，如果粒子损失和粒子增益速率大于高斯间耦合，则该系统始终保持可分离状态。以这种特征为基础，我们确定以高于阈值的噪声速率，存在一种经典算法，可以有效地从系统状态中采样费米子和玻色子模式。最后，我们表明，与费米子体系不同，即使耗散远高于现场的非高斯性，骨系统也可以演变为不凸上高斯的状态。类似地，与骨骼系统不同，即使噪声速率比地点间耦合大得多，费米子系统也可以产生纠缠。