WikiEdge:ArXiv-2408.17265v1/background

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这篇文献的背景主要集中在以下几个方面：

1. 量子计算的实现途径：
   • 量子计算可以通过门阵列模型或基于测量的模型来实现。门阵列模型使用单量子比特和双量子比特量子门来构建多量子比特设备上的期望状态变换。而基于测量的模型则利用贝尔态来合成量子门，通过局部操作实现量子计算。
   • 基于测量的方法对于光学量子信息处理特别有吸引力，因为直接实现通用量子门集需要较大的非线性，而光子检测速度快、容易获得，且光子在集成光子结构中寿命短，需要在被吸收前进行测量。
2. 融合基量子计算（Fusion-based Quantum Computing, FBQC）：
   • FBQC是一种高度模块化的架构，它只需要小型图态（如四环和六环态）作为资源态，然后通过成对资源态之间的纠缠测量来“即时”连接这些资源态，同时推进量子计算。
   • 这种全光学方法需要高度复用的光子下转换源和快速光学开关来准确定产出所需的四环和六环资源态。这些源、开关和光子探测器需要在低温环境中运行以实现高光子检测效率。
3. 混合量子架构的探索：
   • 混合量子架构通过将量子信息存储在物质自由度（静止量子比特）上，并通过纠缠测量使用光子自由度进行连接，提供了一种替代方法。这种架构有效地整合了成熟的基于物质的技术和基于光子的技术，为实现容错量子计算提供了潜在平台。
   • 研究中特别关注基于物质的量子寄存器在融合基混合物质-光子量子计算机中的潜力，目标是展示生成所需资源态的潜力。在固态系统中的自旋基量子信息处理器使用固态材料中电子或核的自旋态来编码、操纵和处理量子信息，但制备这些系统中的复杂多部分量子态仍然是一个挑战。
4. 量子态制备的挑战：
   • 在固态量子寄存器中，基于磁相互作用的最近邻（NN）耦合占主导地位，但为了实现容错量子纠错所需的极高保真度，超出NN的相互作用仍然相关。
   • 传统的能够消除长程自旋相互作用的方案往往也会抑制NN耦合。此外，这些方案通常假设所有自旋精确定位，形成完美的一维自旋链或二维方格晶格。然而在实践中，自旋位置的偏差是常见的，导致耦合强度的非均匀性，这可能会显著影响大多数状态制备方案的有效性。

综上所述，这篇文献的背景强调了在混合物质-光子量子信息处理器中，对于高保真度资源态生成方法的需求，以及现有方法的局限性。作者提出了一种新的脉冲控制序列方法，通过精心设计的脉冲序列来调制自旋间的耦合，以保留NN相互作用的同时消除长程相互作用，展示了在氮空位（NV）中心系统中实现资源态生成的潜力。