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QRCI：一种新的彩色数字图像量子表示模型
摘要： 本文研究了一种新的彩色数字图像量子表示模型（QRCI），该模型通过量子比特序列的基态对颜色信息进行编码。QRCI模型利用2n+6个量子比特存储尺寸为2n×2n的彩色数字图像。与现有NCQI表示模型相比，QRCI的存储容量提升了218倍。此外，论文探讨了基于QRCI的通道和位平面相关量子彩色图像处理操作，并设计了相应的量子电路。量子电路比较结果表明，基于QRCI的操作比NCQI具有更低的量子成本。因此，新提出的QRCI表示模型能节省更多存储空间，且更便于实施通道和位平面相关的量子彩色图像处理操作。该研究将有助于学者进一步基于QRCI开展更复杂的量子彩色图像处理操作。
关键词： 量子计算，量子成本，量子图像表示模型，量子彩色图像处理，存储容量，量子比特
更新于2025-09-23 15:22:29
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中性原子量子计算
摘要： 量子计算的强大能力源于算法方法，这些方法利用量子叠加和纠缠的特性来执行经典设备难以处理的计算任务。当前正展开一场开发硬件的竞赛，以释放量子算法的潜力。目前有几种不同类型的硬件正在研发中，其中超导、量子点、离子阱、光子和中性原子方案投入的精力最多[1]。虽然所有方案各有优缺点且处于不同发展阶段，但现有平台尚未能实现可扩展至百万量子比特以上的实用设计方案。
关键词： 中性原子、里德伯态、量子计算、量子纠错、量子比特
更新于2025-09-23 15:21:21
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薄半导体板中光学控制的电荷量子比特
摘要： 在考虑光学声子和声学声子影响的情况下，对光学微腔中单电子双量子点（电荷量子比特）的动力学进行了理论分析。以二维机械谐振器（薄板）的兰姆模式作为声学声子子系统的示例。研究发现，光学声子模式可作为量子比特控制工具，与微腔光子类似。针对两种量子比特控制场景——微腔光子场和微腔-薄板组合的光子-声子场，计算了"非"量子操作的实现概率。结果表明：量子比特与一组声学声子模式之间的相干能量交换会降低该概率，其具体数值取决于模式数量、声子场初始状态及模式衰减率。
关键词： 声子、量子点、微腔、量子计算机、量子比特
更新于2025-09-23 15:21:21
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利用光电探测器对量子比特进行色散读出的单光子极限
摘要： 我们在单光子探测的极限条件下研究量子比特的色散读出。采用单光子探针可避免相干态非正交性导致的误差。本方案使用光电探测器，通过海森堡-朗之万方程研究系统动力学。我们对哈密顿量中的反旋项进行微扰处理，从而产生谐振腔频率的布洛赫-西格特位移。研究表明该位移能提升读出性能。我们建立了考虑反旋项效应的量子比特与耦合谐振腔间光子传输理论。为计算读出对比度，采用两种方法：第一种忽略量子比特弛豫，可推导出对比度的简洁表达式，并获得系统参数的最优化简单估算；第二种考虑量子比特弛豫，能进一步提升对比度。结果表明，在1微秒读出时间内，采用理想探测器和单光子源可实现超过75%的对比度。
关键词： 海森堡-朗之万方程、量子比特、色散读出、光子传输、布洛赫-西格特位移、读出对比度、光电探测器、单光子探针
更新于2025-09-23 15:21:01
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朝向谷耦合自旋量子比特
摘要： 可扩展物理量子比特的竞逐吸引了众多潜在候选平台。其中，固态形态的自旋量子比特尤为引人注目，因其可能受益于与传统半导体加工相似的工艺流程。然而材料控制是固态自旋量子比特面临的关键挑战——衬底、电介质、电极中的残余自旋或加工过程引入的污染物都会导致自旋退相干。近十年来，由于单层过渡金属二硫化物中谷耦合自旋的发现，谷电子学迎来复兴。这类受反转不对称性和时间反演对称性?；さ墓锐詈献孕?，有望成为稳健量子比特的有力候选者。本报告阐述了构建此类量子比特的研究进展：在介绍其制备关键优势后，对各关键步骤的最新进展进行简明综述，重点说明已取得的突破和/或待解决的重要课题。报告最后展望了未来发展方向，着重指出了实现可扩展自旋-谷量子比特所需攻克的主要里程碑。
关键词： 谷电子学、量子比特、量子信息、过渡金属二硫化物、量子点
更新于2025-09-23 15:21:01
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采用纳米压印光刻技术制备的硅金属-氧化物-半导体量子点量子比特器件中电荷杂质减少研究
摘要： 金属-氧化物-半导体量子点架构是实现半导体量子计算物理方案的主流途径?？衫┱沽孔拥忝媪俚闹饕粽街皇堑绾稍又实拇嬖?。电子束光刻（EBL）作为量子点器件制备的通用技术，已知会在Si/SiO2界面产生此类缺陷。为消除对EBL的依赖，我们采用纳米压印光刻技术将量子点的金属栅极图案转移至硅衬底上，能可靠复现50纳米尺度及间距的关键特征。通过表征量子点接触势垒的偏压相关电荷输运特性，发现与同类电子束制备器件相比，纳米压印器件的杂质影响显著降低。成功实现了多个量子点的高质量电荷输运与电荷传感。此外测得栅极噪声平均值为1.5微电子伏特每平方赫兹，与EBL制备器件的先前测量结果相当，表明EBL产生的主要杂质源为深层固定电荷。本研究通过改进制备工艺以减少电荷杂质，为MOS结构中实现可靠的量子点运行提供了路径。
关键词： 金属-绝缘体-半导体硅、纳米压印光刻、量子点、量子比特、量子信息
更新于2025-09-23 15:19:57
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分析量子信息技术元件基础质量的方法
摘要： 本文探讨了量子信息技术元件基础质量的分析方法。基于量子操作形式体系（算子求和法与Choi-Jamiolkowski同构），阐述了考虑量子噪声的量子操作模拟方法。报道了在考虑振幅弛豫、相位弛豫及退极化噪声情况下，对部分单比特与双比特量子变换的模拟结果。研究了基于根方法和最大似然法的量子态层析技术，描述了通过测量结果定量评估来保证量子层析精度的方法。在超导量子处理器（IBM）上实现了单比特变换的层析实验。本研究的实践目标是提升量子信息技术的高质量与高效率，所得成果可用于改进量子计算机的逻辑门质量，并调试量子密码学问题中量子态控制的流程。
关键词： 测量、模拟、退相干化、量子层析成像、量子比特、算法、量子信息学
更新于2025-09-23 00:18:50
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[IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 可单独寻址固态缺陷中心的多量子比特寄存器
摘要： 量子比特的中观系综为量子技术的近期应用及多体物理研究提供了平台。利用这些系统的关键在于能够以相干方式控制组成量子比特，同时不干扰相邻量子比特的量子态。类原子发射体在固体中已成为计算、通信和传感领域极具前景的平台，其超长相干时间、相干光学跃迁以及与附近长寿命核自旋耦合的能力，使其成为构建中等规模耦合量子比特寄存器的绝佳候选。本文展示了制备与控制这类可单独寻址系综的研究进展。我们的方法基于固态色心光学跃迁的自然非均匀分布特性，该特性使我们即使在紧密聚集的团簇中也能激发单个色心。基于此，我们首先实现了金刚石中单个氮空位（NV）中心超分辨定位与读出，对包含三个NV中心的系统进行探测时，定位平均精度达到0.74纳米。虽然其他技术已实现NV中心超分辨成像，但我们的方法独特之处在于能在保持邻近自旋态的同时，对团簇中的单个NV中心进行单独读出。我们还实现了NV团簇中两个自旋群体的同步操控，证明在光学读出其中一个群体时，另一个群体的相干性得以保持。最后，我们讨论了近期在可扩展构建此类团簇及利用各类缺陷中心制备耦合自旋系统方面的研究进展。
关键词： 自旋-自旋耦合、量子技术、超分辨率定位、量子比特、固态色心、氮空位中心、多体物理、类原子发射体
更新于2025-09-16 10:30:52
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利用纠缠场态纠缠两个可分离量子比特
摘要： 本文研究了从宇称对相干态到可分离量子比特的纠缠转移。宇称对相干态被定义为对相干态的叠加。通过研究这些态的熵，我们得到了它们的纠缠特性。我们观察到，宇称对相干态的纠缠程度是两模式间光子数差的递减函数。通过考虑Jaynes-Cummings模型，研究了后者与量子比特系统的相互作用。利用并发度计算了相互作用后量子比特系统的纠缠度。结果表明，当两模式光子数相等时可获得最大纠缠。此外，我们还发现：当光子数差为奇数时，量子比特系统的最大纠缠度随光子数差增大而递增；当光子数差为偶数时则呈递减趋势。
关键词： 量子比特、纠缠传递、宇称对相干态
更新于2025-09-16 10:30:52
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Xmon量子比特与共面波导谐振器之间的可调耦合
摘要： 实现量子比特间灵活可调的耦合方案对可扩展的量子信息处理至关重要。在此，我们设计并表征了一种基于约瑟夫森结的可调耦合元件，该元件适用于全连接电路架构——多个Xmon量子比特通过该元件与共面波导谐振腔耦合。实验验证表明，其耦合强度可在0兆赫至约40兆赫范围内调节，且在耦合元件存在时量子比特寿命仍可达12微秒。
关键词： 超导Xmon量子比特，量子比特-谐振器耦合，可调耦合
更新于2025-09-11 14:15:04