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单电荷量子比特的光学远程控制
摘要： 基于双量子点实现的电子输运势阱比特，以及自组装量子点等不可区分单光子源，都是量子计算机和量子中继器等量子技术的有力候选方案。本文展示了一种可靠的双类型势阱比特耦合方法，揭示了通过光学激发控制和读取双量子点能级布居的可能性。研究同时表明，尽管存在影响比特的退相干机制，仍可实现二者间的纠缠，因而该系统在量子技术中的应用具有可行性。
关键词： 量子技术、量子点、纠缠、光学激发、量子比特
更新于2025-09-11 14:15:04
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在耗散浴中工程化拉比二聚体的光子非定域性
摘要： 采用拉比二聚体模型来描述最近报道的一种电路量子电动力学系统，该系统由两个耦合的传输线谐振腔构成，每个谐振腔与一个量子比特耦合。本研究采用声子浴来模拟多模微机械谐振器，并将其与拉比二聚体中的量子比特耦合。通过结合狄拉克-弗伦克尔含时变分原理与多重达维多夫D2试探波函数，研究了复合系统的动力学行为。初始时所有光子被注入左侧谐振腔，两个量子比特处于下态并与声子真空耦合。在强量子比特-光子耦合区域，通过调节量子比特-浴耦合强度α可调控光子动力学，增大α可实现光子离域。无耗散情况下光子局域于初始谐振腔；而中等量子比特-浴耦合时，光子经长时间演化会在两谐振腔间实现准平衡离域分布，此时高频浴?；嵋蛴胪思孔颖忍叵嗷プ饔枚患せ?。强耗散条件下，光子通过两谐振腔间的频繁跃迁实现离域，同时量子比特被抑制在其初始下态。
关键词： 拉比二聚体、光子离域、量子比特-浴耦合、达维多夫试探波函数、量子电动力学
更新于2025-09-10 09:29:36
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广义维格纳函数的负性体积作为混合双体态的纠缠判据
摘要： 在一篇近期论文中，蒂尔马、埃弗里特等人推导出一种能同时表征离散与连续变量态（即混合态）的广义维格纳函数。由此可以推断，如同为连续变量态定义的经典维格纳函数那样，将该广义维格纳函数应用于混合态时，其负性可揭示非经典性。本研究证明：当超过特定临界值时，混合两体态广义维格纳函数的负性体积确实可作为这类态的纠缠判据。我们特别研究了混合两体量子比特-玻色态，并以量子比特-薛定谔猫态为例。由于在相空间中检测混合两体态的广义维格纳函数比相应密度矩阵的层析重建更具实验可行性，我们的成果为这类态的纠缠识别提供了便捷工具。
关键词： 薛定谔猫态、纠缠目击算符、量子比特-玻色子态、广义维格纳函数、混合态
更新于2025-09-10 09:29:36
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二维子空间上的高维测量设备无关量子密钥分发
摘要： 量子密钥分发（QKD）基于量子力学定律提供终极密码学安全性。对于点对点QKD协议，生成的密钥安全性会受到探测器侧信道攻击的威胁。该问题可通过测量设备无关QKD（mdi-QKD）解决。然而由于贝尔测量中的后选择过程，mdi-QKD在密钥生成率方面表现有限。我们证明高维（Hi-D）编码（量子比特）能提升现有mdi-QKD方案的性能。该方案经证明即使采用诱骗态的弱相干脉冲也具有无条件安全性，同时单光子情况下推导了密钥生成率。我们的分析包含相位误差、非理想光源和暗计数以模拟真实系统。与标准二维情况相比，我们展示了密钥生成率的提升。
关键词： 量子密钥分发、高维编码、测量设备无关的量子密钥分发、量子比特、密码学安全性
更新于2025-09-09 09:28:46
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将潜在的纯有机分子量子比特与实际表面进行界面连接
摘要： 通过采用多学科、多技术手段，我们解决了将分子量子比特附着于真实表面的难题。首先证实芘-布拉特自由基的有机衍生物是潜在的分子量子比特。我们对芘-布拉特自由基与铜基表面界面的研究表明：界面层的自旋不会因与表面相互作用而消失，且布拉特自由基在分子水存在下具有稳定性。虽然所测得的芘-布拉特衍生物量子相干时间并非已知最高值，但该分子被称为"超稳定"自由基。相比之下，其他潜在量子比特在空气暴露时薄膜稳定性较差。因此我们探讨了使分子系统成为有竞争力量子比特候选者的策略，弥合了潜在应用与实际应用之间的差距。
关键词： X射线光谱学、量子比特、有机自由基、自旋界面、界面
更新于2025-09-09 09:28:46
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在制备与测量场景中的自测试量子态和测量
摘要： 自测试的目标是基于测量统计数据（即使用未经表征的测量设备）来表征一个先验未知的量子系统。本文我们为量子制备与测量实验开发了自测试方法，因此不一定依赖于纠缠和/或贝尔不等式的违反。我们提出了在假设希尔伯特空间维度有上限的情况下，对量子态和测量进行自测试的噪声鲁棒技术。我们详细讨论了量子比特的2→1随机访问码的情况，并为其提供了分析上最优的自测试。我们方法的简单性和噪声鲁棒性应使其能直接应用于实验。
关键词： 量子比特、随机存取码、制备与测量场景、量子态、自测试、测量
更新于2025-09-04 15:30:14
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将量子比特的正算子值测量分解为连续的破坏性弱测量
摘要： 研究表明，任何广义测量都可分解为对应随机过程的弱测量序列。然而这类弱测量可能需要几乎任意的幺正操作，这通常难以通过实际测量设备实现。此外，许多测量过程具有破坏性（如光子计数过程会在所有光子耗尽时终止）。在此类破坏性测量中，人们无法完全控制量子态的演化，且允许的幺正操作仅能实现有限种类的弱测量。 本文研究了一种破坏性弱测量的量子比特模型——该光学腔体玩具模型中，腔内电磁场模式的状态会泄漏并被破坏性测量，同时真空态|0?会渗入腔体。长时间演化后，量子比特状态必然趋于|0?，唯一可控因素是对辅助系统的测量选择。令人惊讶的是，这个高度受限的模型仍能在任意基下对量子比特执行任意投影测量，且测量结果的概率符合标准玻恩规则。结合概率后处理方法，该结果可推广至具有对易正算子值测量（POVM）元件的任意广义测量。这意味着（包括其他结论在内）：任何量子比特上的二值POVM都能通过这种受限测量设备分解为一系列破坏性弱测量序列。
关键词： 量子测量、破坏性测量、弱测量、量子比特、POVM（正算子值测度）
更新于2025-09-04 15:30:14