摘要分析了两个耦合Qubits之间量子相关性的跟踪控制,其中只有一个量子位与马尔可夫环境耦合。这样的系统是一种广义模型,可以使用,例如研究核自旋与暴露于环境的电子旋转的问题。使用外部控制场,我们增加了系统保持连贯和纠缠的时间。控制场是应用于系统的外部电势,其中包含两个可调参数,即强度和相位。此外,我们提出具有不同目标的量子控制协议。首先,对于两个量子位的人口控制,其次是对两个两级系统的相干控制,最终用于控制纠缠。由于X状态的分析,可以直接通过纠缠直接识别目标函数。此外,我们已经表明,当考虑较小的耗散率时,控制方法会在量子位之间产生较大的稳定纠缠。
摘要:我们研究了2×2元素量子点阵列中单螺旋状态和多霍尔方向上的孔自旋松弛。我们发现,对于具有单孔和五孔职业的量子点,旋转松弛时间t 1高至32和1.2 ms,为孔量子点设定了自旋松弛时间的基准。此外,我们通过测量每个值对栅极电压的谐振频率依赖性来研究量子通讯性和电场灵敏度。,我们可以为单台和多孔量子位调整较大范围内的谐振频率,同时发现共振频率仅弱依赖相邻门。尤其是,五孔值谐振频率对其相应的柱塞门敏感20倍以上。出色的单个量子可调性和长期的自旋松弛时间在锗中有望在茂密的二维量子点阵列中,可寻求和高实现旋转矩阵,以获取大规模量子信息。关键字:锗,量子点,旋转放松,Qubits Q
在嘈杂的中型量子 (NISQ) 设备中实现连接的成本是决定计算能力的重要因素。创建了一种量子比特路由算法,该算法可以在先前提出的捕获离子量子计算架构中实现高效的全局连接。该路由算法的特点是与严格下限和基于位置交换的路由算法进行比较。提出了一种误差模型,该模型可用于估计设备可实现的电路深度和量子体积作为实验参数的函数。一种基于量子体积但具有原生双量子比特门的新度量标准用于评估相对于自由、全部到全部连接的上限的连接成本。该度量标准还用于评估方格超导设备。对这两种架构进行了比较,发现对于所使用的穿梭参数,捕获离子设计与连接相关的成本要低得多。
囚禁离子具有较长的相干时间、固有的均匀性和较高的门保真度,是量子模拟和通用量子计算的一个有前途的平台[1-8]。实现高保真度多量子比特纠缠门的最常用方法依赖于将内部量子比特“自旋”态与集体运动自由度耦合[1,2,9]。几何相位门——通过运动相空间中封闭的、自旋相关的轨迹产生纠缠——被广泛使用,因为它们对离子温度(在 Lamb-Dicke 极限下)具有一级不敏感性[10-12]。几何相位门利用激光束产生所需的自旋运动耦合,已被用于产生保真度为 ∼ 0 的贝尔态。 999 [7,8],主要误差来自非共振光子散射[13]。其他无激光方案利用静态[14-19]、近量子比特频率[20-25]或近运动频率[20,26-28]磁场梯度引起自旋运动耦合。虽然无激光方案消除了光子散射误差,并且不需要稳定的高功率激光器,但由于其门持续时间通常较长,因此更容易受到其他噪声源的影响。由于场幅度波动导致的量子比特频率偏移或错误校准是使用微波场梯度实现的无激光门的主要误差源[19,21]。最近的研究表明,通过精心的陷阱设计可以被动地减少其中一些偏移[24]。也可以通过添加控制场来执行动态解耦,从而主动减少它们[18,29-32];迄今为止,最好的
固态自旋缺陷,尤其是具有可能可实现的长相干时间的核自旋,是量子记忆和传感器的诱人候选者。但是,由于其内在四极杆和超细相互作用的变化,它们的当前性能仍然受到限制。我们提出了一个不平衡的回声来克服这一挑战,通过使用第二个自旋来重新调整这些相互作用的变化,同时保留存储在核自旋进化中的量子信息。不平衡的回声可用于探测材料中的温度和应变分布。我们开发了第一个原理方法来预测这些相互作用的变化,并揭示了它们在大温度和应变范围内的相关性。在钻石中大约10 10个核自旋中进行的实验表明,增加了20倍的去态时间,受到其他噪声源的限制。我们进一步表明,与实验中的相比,我们的方法可以重新调整更强的噪声变化。
Qubit读数是任何量子信息处理器中必不可少的元素。在这项工作中,我们在实验中证明了transmon和Polarmon模式之间的非扰动交叉kerr耦合底,该模式可以改善量子非态度(QND)读数,用于超导速度。新机制使用与分散近似中的标准QND量子读数相同的实验技术,但由于其非扰动性质,它最大化了速度,单发忠诚度和读取的QND属性。此外,它可以最大程度地减少不需要的衰减通道的影响,例如purcell效应。我们观察到短50 ns脉冲的单次读数保真度为97.4%,并且对长度测量脉冲的QND度为99%,并具有重复的单发读数。
即使有了所有这些令人兴奋的发展,我们仍然有一段时间的时间远离容忍失误的量子计算机。Qubits仍然是NISQ设备的宝贵资源,重要的是要继续最大程度地减少模拟特定系统所需的量子数量。在这项工作中,我们提出了一种技术,其中使用分子中存在的对称性来减少模拟所需的量子数。在参考文献13中,开发了基于z 2对称性的逐渐变细的程序。这个想法涉及与哈密顿式通勤的保利弦。提出了一种有效的算法,以发现与汉密尔顿人通勤的Pauli Strings。这样的Pauli Strings/Operators被称为Hamiltonian的对称性。在这些保利弦的基础上,可以发现一个单一的操作员以一种方式改变了哈密顿量,以使哈密顿式的琐碎或最多用σx在一组量子的情况下起作用。hamiltonian在琐碎或用σx上表现出的量子位可以排除在
开放量子系统、量子比特-场相互作用的数学操控取决于对主阻尼 [1] 和内在退相干 [2] 方程的分析/数值求解能力。为了解决这些操控问题,在有限的物理环境下研究了开放系统的量子现象 [3-7]。量子几何相是量子力学中的一个基本内在特征,是量子计算的基础 [8]。如果最终的时间相关波函数回到其初始波函数,则量子系统的演化(从初始波函数到最终的时间相关波函数)是周期性的。当这些量子系统的演化不是周期性的时,几何相不再表现出稳健性,所关注的相关量是总相位,称为 Pancharatnam 几何相 (PGP) [9]。PGP 的物理含义是初始状态和最终状态发生干涉,内积的振幅反映了状态之间的相位差。 PGP 在中子干涉仪中实验性地进行了 [10,11]。此后,Berry [12] 在绝热系统中明确定义了几何相,并将其扩展到非绝热循环 [13] 和非循环 [14,15] 演化的量子态。几何相被提出用来实现不同量子模型的几何量子计算,例如:离子阱 [16]、腔场中的原子 [17] 和超导电路 [18]。时间相关的几何相在更多的物理模型中得到了研究,例如:腔 QED 模型充满了非线性介质并包含量子阱 [19],相位量子比特色散耦合到有损 LC 电路的模型 [20] 和具有斯塔克位移的囚禁离子模型 [21]。描述位于孤立腔体中的量子比特之间传输量子态的物理模型,这些量子比特通过光纤模式连接,是构建量子网络的有效系统。在单光子级量子通信中,光纤的使用取得了重大进展 [ 22 ]。这些模型对于设计
1 INFN—弗拉斯卡蒂国家实验室,00044 弗拉斯卡蒂,意大利; matteo.beretta@lnf.infn.it (MB); fabio.chiarello@ifn.cnr.it(FC); apiedjou@lnf.infn.it (ASPK); carlo.ligi@lnf.infn.it (CL); giovanni.maccarrone@lnf.infn.it(GM); luca.piersanti@lnf.infn.it (LP); alessio.rettaroli@lnf.infn.it (AR); simone.tocci@lnf.infn.it (ST); claudio.gatti@lnf.infn.it (CG)2 量子研究中心,技术创新研究所,阿布扎比邮政信箱 9639,阿拉伯联合酋长国; boulos.alfakes@tii.ae (英国航空); anas.alkhazaleh@tii.ae (AA); stefano.carrazza@cern.ch (SC); andrea.pasquale@unimi.it(美联社) florent.ravaux@tii.ea (FR) 3 佛罗伦萨大学物理与天文系,意大利塞斯托菲奥伦蒂诺 50019; leonardo.banchi@unifi.it 4 INFN—佛罗伦萨分部,50019 Sesto Fiorentino,意大利 5 米兰大学物理系 TIF 实验室,20133 米兰,意大利; matteo.robbiati@cern.ch 6 INFN 米兰分部,Via Giovanni Celoria 16, 20133 米兰,意大利 7 CERN,理论物理部,CH-1211 日内瓦,瑞士 8 CNR 光子学和纳米技术研究所,00156 罗马,意大利 9 米兰比可卡大学物理系,20126 米兰,意大利; andrea.giachero@mib.infn.it (AG); emanuele.palumbo@lnf.infn.it (EP) 10 INFN Milano Bicocca Section, Piazza della Scienza 3, 20126 Milano, 意大利 11 Bicocca Quantum Technologies (BiQuTe) Centre, 20126 Milano, 意大利 12 海德堡大学物理与天文系, 69120 Heidelberg, 德国; felix.henrich@stud.uni-heidelberg.de 13 比萨大学信息工程系,Via G. Caruso 16,56122 比萨,意大利; massimo@mercurio.iet.unipi.it * 通信地址:alessandro.delia@lnf.infn.it
1 INFN - 弗拉斯卡蒂国家实验室,00044 弗拉斯卡蒂,罗马,意大利; 2 量子研究中心,技术创新研究所,邮政信箱 9639,阿布扎比,阿拉伯联合酋长国; 3 佛罗伦萨大学物理与天文系 4 INFN 佛罗伦萨分部,I-50019,塞斯托菲奥伦蒂诺,意大利佛罗伦萨 5 米兰大学物理系 TIF 实验室,意大利米兰; 6 INFN 米兰分会,意大利米兰; 7 欧洲核子研究中心,理论物理部,瑞士日内瓦 23 CH-1211; 8 光子学和纳米技术研究所 CNR,00156 罗马,意大利; 9 米兰比可卡大学物理系,I-20126 米兰,意大利 10 INFN Sezione di Milano Bicocca,I-20126 米兰,意大利 11 Bicocca Quantum Technologies (BiQuTe)Centre,I-20126 米兰,意大利 12 海德堡大学物理与天文系,69120 海德堡,德国 13 比萨大学信息工程系,Via G. Caruso 16,56122 比萨,意大利 * 通信地址:alessandro.delia@lnf.infn.it;