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oe1(光电查) - 科学论文

44 条数据
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  • 一种高效的半导体量子点纠缠光子源

    摘要： 光子纠缠，也被称为"幽灵般的超距作用"，是量子密码学和量子计算领域极具前景的解决方案。前者将构建无法破解的密码系统，后者则能比任何经典计算机更快地解决特定问题。要实现量子信息处理的实用化，需要满足以下特性的理想纠缠光子源：按需生成、高保真度、超高亮度、高提取效率以及高温运行。从实际应用角度，更倾向于采用与现有固态技术兼容的简易方案。自组织半导体量子点（QDs）通过激子和双激子的辐射复合，有望成为按需产生单光子与纠缠光子对的可靠光源。

    关键词： 量子计算、半导体量子点、纠缠光子源、量子密码学

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 利用超导谐振器测量量子点中的自旋单重态-三重态量子比特 <sup>*</sup>

    摘要： 量子点中的自旋量子比特是量子计算的主要平台之一。实现可扩展量子信息处理的关键要求是高效测量。本文分析了与超导传输线谐振器耦合的量子点自旋量子比特的测量过程。特别地，谐振器的相位偏移对自旋态和门操作敏感。利用谐振器的响应可高效测量自旋量子比特，该方法可扩展至可扩展固态量子处理器中多个自旋量子比特的读出。

    关键词： 量子点、量子计算、超导谐振器、自旋量子比特

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 利用约瑟夫森参量放大实现硅量子点的快速门控读出

    摘要： 硅量子器件中的自旋态是实现大规模量子计算的理想候选方案。基于门控的自旋量子比特传感技术能提供高保真度的紧凑型可扩展读出方案，但要满足纠错协议中快速反馈所需的保真度阈值与测量时间尺度，仍需进一步提升灵敏度。本研究将622 MHz射频门控传感技术与工作在500-800 MHz频段的约瑟夫森参量放大器相结合，显著缩短了纳米线晶体管中硅双量子点态读取所需的积分时间。根据实测信噪比估算，在1微秒内即可实现平均保真度99.7%的单重态-三重态单次读出——该速度不仅远低于容错读出的要求标准，更较未使用约瑟夫森参量放大器时提升30倍。此外，该放大器能在保持相同信噪比的前提下支持更低射频功率运行。通过测定200 mK的噪声温度（其中约瑟夫森参量放大器贡献25%、低温放大器25%、谐振腔50%），我们指明了进一步提升读出速度的技术路径。

    关键词： 量子计算、自旋量子比特、基于门的传感、硅量子点、约瑟夫森参量放大

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 一种实验上可行的高保真受控相位门方案（适用于通用猫态量子比特）

    摘要： 我们提出了一种高效方案，用于实现以2d个圆周分布相干态叠加（d为正整数）编码的逻辑量子比特的通用受控相位门，该方案具有?；ち孔有畔⒚馐?d-1)光子损耗错误的优势。我们首先明确展示了如何在电路量子电动力学(QED)系统中设计微波腔模与多能级transmon辅助比特之间的色散相互作用。利用猫态量子比特，我们实现了两比特受控相位门，其操作时间与1/d成正比。这意味着采用更大的d值编码信息时，系统对环境干扰的敏感性将降低。最后，我们采用电路QED系统中实验可达的参数，数值研究了光子损耗、量子比特弛豫和Kerr非线性的影响。当考虑系统缺陷时，d=8情况下受控相位门的平均保真度达到了0.9955。结果表明该方案在电路QED系统量子计算中具有巨大潜力。

    关键词： 电路量子电动力学系统、猫态量子比特、受控相位门、量子计算

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 时间比特受控相位门的量子过程层析

    摘要： 时间比特量子态通过将信息编码在单个光子的不同时刻实现，已广泛应用于光纤和波导量子通信领域。随着分布式量子计算技术的发展，探讨时间比特编码量子态在此领域的适用性成为必然。我们近期基于铌酸锂波导研制出2×2光学开关，成功实现了时间比特受控相位（C相位）门操作，并由此制备出纠缠态。但该实验仅采用单组输入态进行验证，未能全面检验C相位门的功能性。本研究通过量子过程层析技术测得该门操作的过程保真度达97.1%，并进一步演示了过程保真度超过94%的受控非门操作。该成果证实：量子计算电路中常用的双量子比特逻辑门均可通过时间比特实现，这为基于时间比特的分布式量子计算发展奠定了重要基础。

    关键词： 量子计算、时间比特、受控相位门、受控非门、量子过程层析

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 一个与硅量子点耦合的核自旋量子比特

    摘要： 固态中的单核自旋是量子计算未来潜在的平台，因其具有长相干时间和优异的可控性。测量可通过局域电子（如单原子掺杂剂或晶体缺陷中的电子）实现。然而，在多个掺杂剂或缺陷间建立长程相互作用具有挑战性。相反，在光刻定义的量子点中，可调谐的量子点间电子隧穿能实现相邻量子点中基于电子自旋的量子比特直接耦合。此外，其与半导体制造技术的兼容性可能支持未来扩展至大量量子比特。遗憾的是，超精细相互作用通常过弱而无法操控单核自旋。本研究证明，在硅金属-氧化物-半导体量子点中，电子的超精细相互作用足以初始化、读出并控制单个29Si核自旋。该方法结合了核自旋的长相干时间与量子点系统的灵活性及可扩展性。我们展示了核自旋量子比特的高保真投影读出与控制，以及核自旋与电子自旋间的纠缠。关键的是，我们发现核自旋和电子自旋在量子点间转移电子时均能保持相干性。因此我们设想通过电子穿梭实现长程核-核纠缠。本研究确立了量子点中核自旋作为量子处理强大新资源的地位。

    关键词： 纠缠、超精细相互作用、核自旋、量子点、硅、相干时间、量子计算

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 应变诱导控制的柱腔-砷化镓单量子点光子源

    摘要： 本文展示了集成于半导体微柱腔中的单个GaAs/AlGaAs量子点（QDs）所受应变调控的计算结果。我们通过定制微柱光机械谐振器的多模应力场，实现了对单个GaAs量子点激子能量的精确调控。进一步采用三维包络函数模型，评估了量子点能带结构中取决于几何形状不对称性、更关键的是实际铝互扩散程度的量子力学修正。我们的理论计算给出了通过前沿液滴外延技术工程化处理的铝互扩散量子点所产生的实际量子误差范围，为调控工程化量子点单光子源提供依据，从而促进量子点纠缠光子的可扩展片上集成。

    关键词： 单光子源、量子点、微柱腔、应变诱导控制、量子计算

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）——面向量子技术应用的单频VECSEL定制化研究

    摘要： 许多量子技术应用（如量子信息处理、精密计量和原子钟）依赖具有特定功率、线宽、光束质量和强度噪声等严苛特性的多波长激光器。这类激光器通常用于探测或改变中性原子与离子的量子态。除需精准匹配特定原子/离子系统的特性外，随着从实验室到实际应用转化需求的加速，这类激光器在成本控制、易用性及定制化方面也面临更高要求。 垂直外腔面发射激光器（VECSELs，又称OPSLs或SDLs）是光泵浦半导体激光器，兼具半导体量子阱激光器的波长灵活性、宽泵浦吸收带宽优势，以及二极管泵浦固态激光器的高输出功率与优异光束质量特性。其外腔结构可插入腔内波长选择元件实现可调谐单频运行，并能集成非线性晶体进行高效腔内频率转换。这些特性使VECSELs成为满足量子技术及其他高影响力应用需求的极具前景的解决方案。 我们展示了专为量子技术应用（特别是量子计算中囚禁离子的产生与操控）设计的紧凑型即用型单频VECSELs。先前研究聚焦于279.6 nm波长的镁离子多普勒冷却系统及285.3 nm波长的光电离系统。本次重点展示波长拓展成果：针对铍离子等潜力离子（313 nm与235 nm）优化的单频运行方案，并公布在1252 nm和940 nm波长实现瓦级单频输出的突破性进展（这些波长是获得313 nm与235 nm高功率输出的前提条件），同时介绍激光平台的最新研发成果。我们认为VECSELs有望替代现有众多激光系统，推动量子技术应用创新。

    关键词： 单频激光器、VECSEL激光器、量子计算、量子技术、囚禁离子

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [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) - 利用囚禁离子实现连续变量量子计算

    摘要： 通常采用类原子系统的自旋态进行量子信息编码的方法存在可扩展性问题。例如，控制大量代表物理量子比特的囚禁原子离子极具挑战性。替代方案是利用近谐波势阱提供的大希尔伯特空间，在振子态中编码信息。我们通过单囚禁171Yb离子运动态的边带分辨寻址，演示了条件分束器门。该条件分束器（CBS）哈密顿量|e??e|(a?b + ab?)在离子内态条件下交换两个运动模式的量子态，因此可视为SWAP门——我们利用它演示SWAP测试、实现单次宇称测量，并生成最大纠缠的运动态NOON态。我们讨论了阻碍该门成为通用门的杂散相移问题，并证明通过引入辅助真空模，囚禁离子系统中的条件分束器门可用于构建实用算法（如矩阵求逆）及其他有趣应用所需的通用指数型SWAP门。

    关键词： SWAP门、条件分束器门、NOON态、量子计算、囚禁离子

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 半导体量子点阵列的计算机自动化调谐程序

    摘要： 与任何量子计算平台一样，半导体量子点器件需要精密的硬件和控制系统才能运行。随着量子点器件复杂度的提升，亟需发展自动化控制软件和图像识别技术来快速评估电荷稳定性图谱。我们采用Python开发的图像分析工具箱实现了虚拟门校准流程的自动化——该过程以往需要大量人工干预。此外，研究表明通过简单的反馈协议即可计算机自动地同步调节三量子点中的多重隧穿耦合。最后，我们引入"隧穿耦合杠杆臂"模型来描述量子点间势垒门的响应特性，并探讨如何利用该模型将量子点间隧穿耦合频率快速调节至与交换门兼容的吉赫兹量级。

    关键词： 图像识别、隧道耦合、自动化控制软件、虚拟门、半导体量子点器件、电荷稳定性图、量子计算

    更新于2025-09-11 14:15:04