WikiEdge:ArXiv-2408.17265v1/background

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這篇文獻的背景主要集中在以下幾個方面：

1. 量子計算的架構與挑戰：
   • 量子計算利用量子比特（qubits）進行信息處理，展現出超越經典計算機的潛力。然而，實現可擴展且容錯的量子計算面臨重大挑戰，尤其是在量子態的精確製備與操作方面。
   • 量子計算可以通過門陣列模型或基於測量的模型來實現。門陣列模型依賴於單量子比特和雙量子比特門來構建所需的狀態轉換，而基於測量的模型則側重於使用多部分糾纏資源狀態，如簇態，通過單量子比特測量和旋轉來實現通用量子計算。
2. 混合量子架構的提出：
   • 為了克服單一量子系統的限制，研究者提出了混合量子架構，該架構整合了物質和光子自由度。這種架構旨在結合光子自由度在遠距離量子比特間建立糾纏的優勢，以及固態量子比特在局部直接相互作用中的潛力。
   • 混合量子架構特別適用於光學量子信息處理，其中實現通用量子門集直接比較困難，因為需要大的非線性。而光子檢測速度快、易於獲取，且在集成光子結構中壽命短，需要在被吸收前進行測量。
3. 融合基量子計算（Fusion-based Quantum Computing, FBQC）：
   • FBQC是一種高度模塊化的量子計算架構，它僅需要小型圖態（如四環和六環狀態）作為資源態，並通過在融合網絡中實時連接這些資源態來進行量子計算。
   • 這種全光方法需要高度復用的光子下轉換源和快速光學開關來準確定產出所需的四環和六環資源態。這些設備需要在低溫環境中操作以實現高光子檢測效率。
4. 固態自旋系統的量子信息處理：
   • 固態自旋系統，如氮空位（nitrogen-vacancy, NV）中心，利用電子或核自旋態來編碼、操控和處理量子信息。然而，在這些系統中製備複雜的多部分糾纏態仍然是一個挑戰，尤其是在需要極高保真度以實現容錯量子糾錯的情況下。
   • 為了實現量子態的高保真度製備，研究者提出了一種新的方法，通過精心設計的脈衝序列來選擇性地操控自旋間的耦合，以保留近鄰耦合的同時消除長程相互作用。

綜上所述，這篇文獻的背景強調了在量子計算領域中，特別是在混合量子架構和FBQC的背景下，對高保真度量子態製備方法的需求，以及現有技術的局限性和挑戰。