A quantum-network register assembled with optical tweezers in an optical cavity
针对量子系统规模化扩展难题，研究提出利用光镊与光学晶格在光学腔中确定性组装二维原子阵列的量子寄存器，实现近90%效率的多路复用原子-光子纠缠，为分布式量子信息处理提供新路径。
2024-07-12 quant-ph
Local control theory for unitary transformations: Application to quantum computing without leakage
我们提出了一个局部最优控制策略，以产生所需的酉变换。酉变换是所有量子计算算法的核心。量子计算的许多实现使用状态的子流形，包括量子寄存器，通过外部驱动场耦合到附加介导激发态的集合。以前尝试应用控制理论来诱导量子寄存器上的幺正变换，虽然成功，但产生的脉冲在中间时间将人口从计算寄存器中驱动出来。寄存器中的总体泄漏是不可取的，因为寄存器之外的状态通常容易衰减和退相干，并且填充它们会导致最终保真度的降低。在这项工作中，我们设计了一个局部最优控制方法，实现量子寄存器上的目标酉变换，同时避免中间泄漏的计算子流形。该技术利用场到系统的相位锁定，以便消除不期望的激励。然后应用该方法对Na $_2$分子的基态电子振动能级进行SU（6）傅里叶变换。新兴的机制使用双光子共振在量子寄存器上产生变换，同时阻止单光子共振到激发态。
2004-04-13 quant-ph
Unconditionally teleported quantum gates between remote solid-state qubit registers
QuTech & Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学奎克与卡弗里纳米科学研究所）
该研究实现了无条件的远程固态量子比特间的量子门，展示了固态量子网络的关键能力。
2026-01-08 quant-ph
Minimal ancilla mediated quantum computation
通用量子计算的方案，其中计算寄存器中的计算元素之间的相互作用由一些辅助系统介导，由于它们与量子计算机的物理实现相关，因此它们是令人感兴趣的。此外，降低对辅助系统和寄存器系统两者所需的控制水平具有简化任何实验实施的潜力。在本文中，我们考虑如何尽量减少所需的控制，实现普遍的量子计算在一个辅助介导的方式。考虑到计算方案，不需要测量，因此演变的整体系统的酉动力学，我们表明，当采用一个辅助量子比特有一定的固定时间的辅助寄存器的相互作用，随着辅助初始化的计算基础，是通用的量子计算没有额外的控制辅助或寄存器。我们开发了两个不同的模型的基础上局部不等价的相互作用，然后我们讨论这些酉模型和测量为基础的辅助介导的模型称为辅助驱动的量子计算之间的关系。
2014-09-10 quant-ph
The qubit states decoherence in antiferromagnet-based nuclear spin model of quantum register
本文进一步发展了可伸缩量子寄存器的核自旋模型，提出了核自旋为1/2的磁性原子的一维链，取代了核自旋为零的易轴三维反铁磁体中的基本原子。计算了反铁磁基态中核自旋量子比特与虚自旋波相互作用引起的单量子比特态和两个被移除量子比特纠缠态的退相干率以及纵向弛豫率。它也被认为是一个量子比特的绝热退相干，是由核自旋的量子寄存器与核自旋的随机分布的同位素，取代反铁磁体的基本核自旋的相互作用引起的。我们考虑了最终编码的DFS（Decoherence-Free Subspaces）逻辑量子比特构造在四个物理量子比特的簇上，由具有零总角动量的两个状态给出。
2010-03-02 quant-ph
Quantum hierarchic models for information processing
经典计算和量子计算都是通过比特寄存器来进行的。在纳米尺度下，量子点的量子涨落不仅会导致该比特的量子态退相干，而且会影响相邻比特的量子态，从而影响整个寄存器的状态。这就是为什么对每个比特的可靠单独访问的要求对小型化造成了限制，即限制了存储器容量和计算速度。在本文中，我们提出了一种算法的方法来解决这个问题，构建可靠的和紧凑的量子比特寄存器。我们建议对量子寄存器的状态进行分级访问，从整个寄存器的状态降到其部分的状态。该方法类似于量子小波变换，可应用于信息压缩、量子存储、量子计算等领域。
2012-03-16 quant-ph
Thermodynamic optimization of quantum algorithms: On-the-go erasure of qubit registers
我们考虑了量子计算中的两个瓶颈：有限的内存大小和散热引起的噪音。为了优化两者，我们研究了给定算法不再需要的量子寄存器的“在移动中擦除”：当辅助量子位不再有用时，释放它们将促进计算的并行化。我们研究了在这些情况下擦除的最小热力学成本，应用结果的纠缠量子寄存器的朗道擦除。对于类的算法解决阿贝尔隐藏子群问题，我们找到最佳的去擦除协议。我们得出结论，这是一个权衡：如果我们有足够的关于问题的部分信息来构建有效的移动擦除，我们可以用它来简化算法，这样一来，首先需要更少的量子位来运行计算。我们为这两种方法提供了明确的协议。
2022-12-21 quant-ph
High-throughput assessment of defect-nuclear spin register controllability for quantum memory applications
针对量子存储中缺陷-核自旋寄存器可控性评估效率低的问题，提出一种高效系统评估方法，量化了SiC中双物种核寄存器的纠缠门性能，可指导高通量筛选适配的量子存储缺陷系统。
2024-05-21 quant-ph
Distributed Quantum Discrete Logarithm Algorithm
Sun Yat-sen University（中山大学）；Shenzhen Research Institute of Sun Yat-Sen University（中山大学深圳研究院）；Yangtze Delta Industrial Innovation Center of Quantum Science and Technology（长三角量子科技创新中心）
本文提出一种分布式量子离散对数算法，通过减少量子寄存器规模并提高成功概率，解决离散对数问题。
2026-03-27 cs.DC quant-ph
Loading N-Dimensional Vector into Quantum Registers from Classical Memory with O(logN) Steps
向量是大多数算法输入数据的通用格式。设计幺正操作将向量的所有信息从经典存储器加载到量子CPU的量子寄存器中称为量子加载方案（QLS）。QLS将经典存储器和量子CPU组装成一台完整的计算机，这对进一步的量子计算将是重要的。本文提出了一种基于路径干扰的QLS算法，其时间复杂度为O（logN），而经典的装载算法的时间复杂度为O（N），这是经典计算机的效率瓶颈。
2007-06-04 quant-ph
Quantum computation mediated by ancillary qudits and spin coherent states
通用量子计算的模型，其中寄存器（计算）量子比特之间所需的相互作用是由一些辅助系统介导的，与量子计算机的实验实现高度相关。我们引入这样一个通用的模型，采用了$d$维辅助qudit。辅助寄存器相互作用采取受控位移算子的形式，其中位移算子定义在量子点的周期性和离散晶格相空间上。我们表明，这些相互作用可以实现控制相位门寄存器上利用几何相位时，创建闭环遍历在这个相空间。辅助电路的额外自由度可以用来减少某些门序列所需的运算次数。特别是，我们看到量子总线（qubus）架构的计算优势，它采用了场模式辅助，也适用于这个模型。然后，我们探索了另一种辅助介导的模型，该模型采用自旋系综作为辅助系统，并且再次与寄存器量子位的相互作用是通过受控的位移算子，位移算子定义在系综的自旋相干态的布洛赫球相空间上。我们讨论了这种模型的计算优势及其与qubus架构的关系。
2014-12-09 quant-ph
Strong Algorithmic Cooling in Large Star-Topology Quantum Registers
将量子比特冷却到一个纯的初始态是实现容错量子信息处理的关键。在这里，我们设想了一个星型拓扑结构的重置和计算量子位为此目的。重置量子位通过在热浴算法冷却过程的帮助下将其熵转移到热浴来冷却或净化计算量子位。通过将标准NMR方法与强大的量子控制技术相结合，我们冷却了两个大的星形拓扑系统的中心量子比特，分别具有13和37个自旋。我们获得了超过24倍的极化增强，以及相关的自旋温度从298 K降低到12 K。利用计算量子比特的增强极化特性，我们制备了15阶的组合相干光。通过基准这些coherency的衰减，我们调查的基础噪声过程。此外，我们还冷却了一对计算量子比特，并随后将它们准备在一个有效的纯态。
2017-07-30 quant-ph
Precise control of entanglement in multinuclear spin registers coupled to defects
针对色心多体量子系统中因始终开启的超精细相互作用难以精确控制纠缠的挑战，提出一种通用理论框架以量化和控制任意大小核自旋寄存器的纠缠生成，并利用动力学解耦序列实现快速多体门操作，高保真度制备了量子纠错纠缠态。
2022-05-17 quant-ph
High-Fidelity Simultaneous Detection of Trapped Ion Qubit Register
量子比特态检测是量子计算的重要组成部分。随着量子寄存器中的量子比特数量的增加，有必要保持高保真度检测以准确地测量多量子比特状态。在这里，我们提出了高保真度检测的多量子位捕获离子寄存器的实验演示，平均单量子位检测误差为4.2（1.5）ppm和4量子位状态检测误差为17（2）ppm，限制了量子位的衰变寿命，使用一种新型的单光子敏感的相机，具有快速的数据收集，出色的时间和空间分辨率，和低仪器串扰。
2021-04-20 quant-ph
Efficient Scheme for Initializing a Quantum Register with an Arbitrary Superposed State
量子寄存器的制备是量子计算和量子信息处理的重要步骤。构建简单的量子态，例如$i_j$为0或1的$|i_1 i_2 ... i_n\ket$是简单的，但是构建{ \it任意}叠加的量子态是不平凡的任务。在本文中，我们提出了一个方案，可以最普遍地初始化一个量子寄存器与任意叠加的基态。该方案的实现需要$O(Nn^2)$标准的1位和2位门操作，{ \it而不引入额外的量子位}。讨论了该格式在某些特殊情况下的应用。
2001-04-05 quant-ph
Four Atomic Optical Energy Levels as a Two Qubit Quantum Computer Register
提出了用四个原子光学能级作为两个量子比特的量子寄存器。以LaF_3单晶中的单个Pr ~（3+）原子为例，讨论了量子门的实现.该物理系统的平衡态是量子计算的理想输入态，因此不需要特殊的制备过程。
2000-01-25 quant-ph
Entanglement-fidelity relations for inaccurate ancilla-driven quantum computation
它在[T]中显示。Morimae，Phys.Rev.A { \bf 81}，060307（R）（2010）]中指出，不准确的单向量子计算的门保真度由寄存器中的纠缠量的递减函数限定上限。这意味着在测量不准确的单向量子计算中，强纠缠会导致低的门保真度。在本文中，我们推导出类似的纠缠保真度关系的不准确的辅助驱动的量子计算。这些关系再次表明，如果对辅助粒子的测量不准确，寄存器中的强纠缠会导致辅助粒子驱动的量子计算中的低门保真度。
2010-11-16 quant-ph
Bipartite entanglement in a nuclear spin register mediated by a quasi-free electron spin
该研究利用金刚石中硅空位中心的准自由电子自旋，实现了全连接三核自旋寄存器的控制与二分纠缠，为固态量子网络提供了新方案。
2025-08-07 quant-ph
Modeling Quantum Volume Using Randomized Benchmarking of Room-Temperature NV Center Quantum Registers
本文针对室温金刚石NV中心量子寄存器，通过实验校准误差模型并估计量子体积为8，展示了全对全连接下2、3量子比特门的竞争力，为统一量子硬件评估指标奠定基础。
2024-12-17 quant-ph
Super Quantum Search Algorithm with Weak Value Amplification and Postselection
本文提出了一种新的量子计算模型，该模型的目的是通过弱值放大和带有前后选择的辅助量子寄存器来加速量子算法。在这个模型中，我们证明了量子计算机可以在一个步骤中解决N个条目的数据库搜索，对于大N，概率接近1，前提是辅助量子寄存器上的后选择是成功的。在这个模型中，为了搜索N个条目的数据库，量子比特的数量从n增加到2n，但时间复杂度大大降低。从物理上讲，这可以理解为弱值放大的效果，这是由于辅助寄存器的预选择和后选择而产生的，该辅助寄存器与执行量子搜索的n量子位寄存器相互作用。这有效地加速了计算，并使量子计算机的状态在时间上提前了很多，与没有弱值放大和后选择的情况相比。
2019-11-04 quant-ph
Efficient and robust adiabatic universal quantum computation using STIRAP on a qubit chain
结果表明，利用量子比特链作为指针寄存器的受激拉曼绝热通道，可以实现高效、鲁棒的普适量子计算。
2008-06-27 quant-ph
Function-dependent Phase Transform in Quantum Computing
我们构造了一个量子算法，执行函数相关的相位变换，不需要初始化的辅助寄存器。该算法恢复的辅助寄存器的初始状态，无论其状态是纯或混合。因此，我们可以使用任何量子位作为辅助寄存器，即使它们与其他量子位纠缠并且被其他计算过程占用。我们还表明，我们的算法是最佳的功能评估的数量的意义上。
2000-06-08 quant-ph
Entanglement distribution for a practical quantum-dot-based quantum processor architecture
我们提出了一个量子点架构，使通用的量子信息处理。量子寄存器由垂直堆叠的自组装半导体量子点阵列组成，由面内自组装点链连接。我们提出了一种纠缠分配器，一种用于根据需求产生和分配最大纠缠量子比特的设备，通过平面点链进行通信。这使得纠缠传输到空间上分离的寄存器堆栈，为实现从实际大小的耦合寄存器堆栈构建的相当大的量子处理器提供了资源。我们的纠缠分配器可以集成到目前的许多建议，自组装量子点为基础的量子计算。我们的设备利用简单，相对较短的自旋链的特性，不需要微腔。利用自组装量子点的性质，在分发之后，纠缠可以被映射到相对长寿命的自旋量子比特并被纯化，从而提供灵活的、分布式的离线资源。
2007-04-13 quant-ph
Towards quantum error correction with two-body gates for quantum registers based on nitrogen-vacancy centers in diamond
Universität Ulm（乌尔姆大学）
针对金刚石NV中心量子计算硬件，提出确定自适应XY序列生成两体门最优执行时间的方法，平衡保真度与速度，并利用核自旋环境实现色心寄存器内的量子纠错编码。
2025-03-03 quant-ph
Strong entanglement causes low gate fidelity in inaccurate one-way quantum computation
研究了在单向量子计算中，当测量不准确时，寄存器量子比特间的纠缠对量子门保真度的影响。我们推导出一个不等式，它表明，平均门保真度的上限是一个递减函数的测量误差的大小和测量量子比特和其他寄存器量子比特之间的纠缠量。这个不等式的结果是，对于给定的纠缠量，一旦算法固定，理论上计算出来，我们可以从这个不等式估计误差的大小应该有多小，以便不使门保真度低于阈值，这是由特定实验设置中的技术要求或容错量子计算的阈值定理指定的。
2010-06-28 quant-ph
Quantum Computation and Simulation using Fermion-Pair Registers
提出基于量子气体显微镜中费米子对寄存器的量子计算与模拟方案，通过调控跃迁和 Feshbach 相互作用实现通用门组与二维 Ising 哈密顿量模拟，并给出样本高效的经典影子过程层析表征协议。
2023-06-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Ancilla-driven quantum computation for qudits and continuous variables
虽然量子比特是量子计算机中基本元素的主要候选者，但也有一系列理由考虑使用更高维的量子比特或量子连续变量（QCV）。在本文中，我们使用一般的“量子变量”形式主义，提出了一种量子计算的方法，在这种方法中，ancillas被用来调解门上的一个隔离良好的“量子存储器”寄存器，并可应用于设置量子位，qudits（$d>2$）或QCV。更具体地说，我们提出了一个模型，在该模型中，通用的量子计算可以只使用一个寄存器上实现：重复应用一个单一的固定的两体辅助寄存器相互作用门，在一个单一的状态下准备的辅助，和本地测量这些辅助。为了在计算中保持确定性，使用通过测量结果的经典前馈的自适应测量，其方法类似于基于测量的量子计算（MBQC）中的方法。我们表明，我们的模型具有与MBQC相同的混合量子-经典处理优势，包括在基本上一层量子计算中实现任何Clifford电路的能力。在某些物理环境中，高质量的测量的ancillas可能是非常具有挑战性的或不可能的，因此，我们也提出了一个全球统一的模型，取代了需要的ancillas的测量与要求的ancillas准备在一个固定的正交基的状态。最后，我们讨论这些模型可能具有实际意义的设置。
2017-05-10 quant-ph
Quantum Simulation of Helium Hydride in a Solid-State Spin Register
分子性质的\emph{Ab initio}计算是量子计算最有前途的应用之一。虽然这个问题被广泛认为是经典计算机难以解决的问题，但有效的量子算法存在，有可能大大加快从材料科学到药物发现等领域的研究吞吐量。利用在金刚石中的氮空位（NV）缺陷中实现的固态量子寄存器，我们计算了最小基氦氢化物阳离子HeH $^+$的键离解曲线。此外，我们报告的能量不确定性（给定我们的模型基础）的顺序为$10^{-14}$ Hartree，这是十个数量级低于所需的化学精度。由于金刚石中的NV中心为量子信息处理提供了一个强大而直接的平台，我们的工作为量子化学模拟器的完全可扩展的固态实现提供了几个重要步骤。
2014-05-12 quant-ph
Optical multi-qubit gate operations on an excitation blockaded atomic quantum register
我们考虑一个多量子位原子或离子系统，其中有两个计算基态和一个相互作用的激发态，在所谓的封锁制度，使得只有一个量子位可以被激发在任何一个时间。这种系统的例子是稀土离子掺杂的晶体和镊子阵列中捕获的中性原子。我们提出了一个简单的激光激发协议，产生一个复杂的相位因子上的任何所需的多量子位产品的状态，并可用于实现多量子位门，如n位Toffoli门。该操作仅使用两个脉冲来执行，其中每个脉冲同时寻址所有量子位。通过使用复杂的双曲正割脉冲，我们的计划是强大的，并允许完全转移到和从激发态，尽管相互作用参数的变化。详细分析了多量子比特门的性能。
2022-10-12 quant-ph
Quantum Voting Protocol for Centralized and Distributed Voting Based on Phase-Flip Counting
Istanbul Medeniyet University（伊斯坦布尔文明大学）
本文提出一种利用叠加和纠缠实现安全匿名投票的量子投票协议，通过相位翻转操作编码选票，利用量子测量直接统计结果，验证了其在集中式和分布式环境中的效率与安全性。
2026-10-14 cs.IT math.IT quant-ph
An Initialization-free Quantum Algorithm for General Abelian Hidden Subgroup Problem
Kyung Hee University（庆熙大学）
针对有限阿贝尔群上的隐藏子群问题，提出一种无需初始化辅助寄存器的量子算法，在保持计算成本的同时恢复辅助寄存器状态。
2026-05-28 quant-ph
Uncertainty In Quantum Computation
我们研究了以前的历史对量子计算机上开始计算的影响。具体来说，我们假设量子寄存器上有一些未知的状态，并且需要清除这个状态并用一个没有任何相位不确定性的特定叠加态来代替，正如量子算法所需要的那样。我们表明，在一般情况下，这个任务是计算上不可能的。
2002-06-02 quant-ph
Direct Readout of Nitrogen-Vacancy Hybrid-Spin Quantum Register in Diamond by Photon Arrival Time Analysis
本文提出利用约500高斯处激发态能级反交叉机制和单激光脉冲读出金刚石氮-空位中心混合自旋态布居数，在保持保真度的同时将实验时间缩短一个数量级，并可扩展至全态层析。
2024-09-05 quant-ph
YZ-plane measurement-based quantum computation: Universality and Parity Architecture implementation
Parity Quantum Computing GmbH（Parity量子计算有限公司）；Parity Quantum Computing Germany GmbH（Parity量子计算德国有限公司）；Institute for Theoretical Physics, University of Innsbruck（因斯布鲁克大学理论物理研究所）
研究证明了在输入等于输出的统一确定性测量基量子计算中，必须使用YZ平面测量的图结构，并展示了YZ平面仅测量模式的通用性及与XZ平面模式的联系。
2026-03-31 quant-ph
Performing joint measurements and transformations on several qubits by operating on a single control qubit
原则上，可以通过对经由适当的固定相互作用与寄存器相互作用的单个量子位进行操作来完全控制n量子位量子寄存器。我们考虑一个假设的系统，由n个自旋为1/2的核组成，它们通过磁相互作用与电子自旋相互作用。我们描述的算法，测量非平凡的联合观测的寄存器上的控制自旋只采取行动。对于大的n，这不是通用量子计算的有效模型，但如果允许控制粒子的n个可能位置，则可以将其修改为有效模型。这个测量的玩具模型说明了寄存器和探测粒子之间的特定相互作用以何种方式支持特定类型的联合测量，在这个意义上，一些联合观测值可以通过对探测粒子的简单操作序列来测量。
2002-07-23 quant-ph
Quantum Computing Discrete Logarithms with the Help of a Preprocessed State
提出了求解离散对数问题的另一种量子算法。该算法使用两个量子寄存器和两个傅立叶变换，而Shor的算法需要三个寄存器和四个傅立叶变换。算法的一个关键要素是一个量子态，它需要在我们执行计算之前构建。在创建此状态的一个副本之后，可以任意多次执行该算法。
2003-11-20 quant-ph
PIQC: Scalable Distributed Quantum Computing via Photonic Integration of Designed Molecular Quantum Nodes
NVision Quantum Technologies GmbH（NVision量子技术有限公司）；Ulm University（乌尔姆大学）；Institute for Quantum Optics (IQO), Ulm University（乌尔姆大学量子光学研究所）；Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST), Ulm University（乌尔姆大学集成量子科学与技术中心）；Institute of Theoretical Physics, Ulm University（乌尔姆大学理论物理研究所）；Racah Institute of Physics, The Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学拉卡物理学研究所）
本文提出PIQC架构，通过光子集成设计分子量子节点，实现高保真度的分布式量子计算，克服传统量子计算在可扩展性和容错性方面的限制。
2026-05-20 quant-ph
Quantum Register Algebra: the mathematical language for quantum computing
量子寄存器代数是量子计算的有效工具。我们显示QRA和狄拉克形式主义之间的直接联系。我们目前的GAALOP（几何代数算法优化）实现我们的方法。使用第4节中给出的QRA基向量定义和第5节中给出的基于de Witt基的框架，我们能够使用几何积在GAALOP中完全描述和计算QRA。我们说明了这种计算的直观性，通过提出的QRA形式的两个量子位寄存器上的众所周知的SWAP操作。
2022-08-04 math-ph math.MP quant-ph
Conditions for superdecoherence
退相干是量子计算的主要障碍。每量子比特的退相干速率通常被假设为恒定的。然而，已知的是，耦合到单个储存器的量子寄存器可以示出随着量子比特的数量线性增加的每量子比特的退相干速率。这种效应被称为超退相干，并被认为对量子计算的可扩展性构成威胁。在这里，我们表明，superdecoherence是不存在时，单一水库的频谱是连续的，而不是离散的。这种缺失的原因是，随着量子比特数量的增加，量子寄存器不可避免地变得容易受到库中频率的更窄带宽的影响。此外，我们表明，superdecoherence发生在一个水库与离散谱，在水库的频率之一，完全符合量子寄存器的频率是最容易受到影响。因此，我们完全解决的条件，确定存在或不存在的超退相干。我们的结论是，超退相干是很容易避免的量子计算机的实际实现。
2020-05-07 quant-ph
Scalable quantum computation in systems with Bose-Hubbard dynamics
量子计算的几种建议利用晶格型架构，其中量子位被周期性势捕获。对于经历由玻色-哈伯德哈密顿量描述的多体相互作用的系统，系统的基态携带与量子比特数量成比例的数量波动。这个过程降低了量子计算机寄存器的初始化，并且可能在纠错期间引入错误。在早期的手稿中，我们提出了一个解决这个问题的方案，通过莫特绝缘体相变将冷原子装入光晶格。结果表明，通过在晶格中加入一个不均匀性并进行连续测量，可以保持适合于量子计算机寄存器的单位填充态。在这里，我们给出了一个更严格的推导寄存器保真度均匀和非均匀晶格，并提供证据表明，该协议是有效的，在有限的温度制度。
2004-03-18 cond-mat.other quant-ph
On Quantum A/D and D/A Conversion
提出了一种算法，该算法将波函数（模拟信号）的量子信息转移到量子位寄存器（数字信号）中，使得$n$量子位描述足够平滑的波函数的$2^n$点的幅度和相位。我们假设连续自由度通过Jaynes Cummings Hamilton耦合到量子寄存器的一个或多个量子位，并且我们在寄存器上具有通用量子计算能力以及对量子位执行bang-bang控制的可能性。信息的传递主要基于在两个方向上应用量子相位估计算法。在这里，运行时间随着量子比特的数量呈指数增长。我们把它作为一个开放的问题，互动将允许多项式运行时间。一个例子是能够实现精确挤压操作的相互作用。
2005-05-02 quant-ph
Nuclear spin-wave quantum register for a solid state qubit
围绕单个光学可寻址量子位的固态核自旋为量子网络、计算和模拟提供了关键资源。虽然通常选择具有稀疏核自旋浴的宿主来减轻量子位退相干，但是在核自旋丰富的宿主中开发相干量子系统使得能够探索用于量子信息应用的更广泛的材料。这些致密核自旋系综的集体模式为量子存储提供了天然的基础，然而，利用它们作为单自旋量子比特的资源迄今为止仍然难以捉摸。在这里，通过使用一个高度相干的，光学寻址171 Yb 3+量子比特掺杂到核自旋丰富的原钒酸钇晶体，我们开发了一个强大的量子控制协议来操纵相邻的51 V5+晶格离子的多层次核自旋态。通过动态设计的自旋交换相互作用，我们极化这个核自旋系综，产生集体自旋激发，随后使用它们来实现长寿命的量子存储器。此外，我们还演示了最大纠缠171 Yb-51 V Bell态的制备和测量。与传统的基于无序核自旋的量子存储器不同，我们的平台是确定性和可重复的，确保所有171 Yb量子位的量子寄存器相同。我们的方法为利用致密核自旋浴的复杂结构提供了一个框架，为使用单个稀土离子量子位构建大规模量子网络铺平了道路。
2021-08-29 quant-ph
Scalable register initialization for quantum computing in an optical lattice
通过将原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）加载到光晶格中而产生的莫特绝缘体状态可以用作在量子计算机中准备原子量子位寄存器的手段。这种结构需要晶格中充满原子，这对应于绝缘体状态只有在零阱间隧穿的限制。我们表明，一个晶格的空间不均匀性所产生的二次磁捕获势可以用来隔离一个子空间的中心，这是不受空穴希望。在任何阱中具有多个原子的波函数分量可以通过对分子光缔合跃迁的选择性测量而投影出来。保持分子耦合会引起量子芝诺效应，该效应可以在量子计算期间维持连续填充的寄存器。
2003-12-08 cond-mat quant-ph
Ancilla-driven blind quantum computation for clients with different quantum capabilities
盲量子计算（BQC）允许量子能力有限的客户端将其量子计算任务委托给强大的服务器，同时仍然保持其输入，输出和算法的私密性。BQC主要有两种模型，即基于电路的模型和基于测量的模型。此外，结合基于电路和基于测量的模型的特点，提出了一种称为辅助驱动的通用盲量子计算（ADBQC）的混合模型.然而，在ADBQC模型中，客户端的量子能力被严格限制为准备单个量子位。如果客户端只能执行单量子位测量或几个简单的量子门，他可能还希望通过ADBQC将计算委托给远程服务器。本文解决了这个问题，并通过为具有不同量子能力的客户端（例如执行单量子位测量或单量子位门）提出两种类型的ADBQC协议来扩展现有模型。此外，在所提出的两个ADBQC协议，客户端可以检测服务器是否诚实或不具有较高的概率，通过使用相应的可验证技术。
2022-10-18 quant-ph
Computational costs of data definition at the quantum - classical interface
模型无关的语义要求，用户规范和解释的数据之前和之后的量子计算的特点。经典的计算成本分配经典的数据值的量子寄存器和运行时的参数通过一个经典的量子应用程序编程接口。它表明，经典的数据定义的计算成本等于或超过经典的计算成本解决感兴趣的问题的所有应用程序的量子计算除了计算定义的整数和模拟的线性系统的线性边界条件。
2010-05-26 quant-ph
High-level quantum structured programs as quantum registers compositions
University of Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）
针对量子门层面设计量子程序认知负荷高、易出错的问题，提出以量子寄存器为基础的高级量子结构化编程框架，建立相关语法与方法论原则，可用于设计量子SMT求解器。
2026-08-05 cs.SE quant-ph
Alkaline-Earth-Metal Atoms as Few-Qubit Quantum Registers
我们提出并分析了一种新的量子信息处理方法，在该方法中，多个量子比特可以使用与光晶格中捕获的单个碱土原子相关的电子和核自由度进行编码和操纵。具体来说，我们描述了如何在每个寄存器内的量子位可以单独操纵和测量亚波长光学分辨率。我们还展示了这种少量子位寄存器如何通过条件隧道在光学超晶格中相互耦合，形成可扩展的量子网络。最后，讨论了量子计算和精密测量的潜在应用。
2009-03-13 cond-mat.other physics.atom-ph quant-ph
Decoherence of quantum registers
在一个相关的退相干模型中，预测了耦合到任意相干长度环境中的任意长度量子寄存器的动力学演化。报告了量子位（qubit）单独耦合到不同环境（“独立退相干”）和量子位集体与同一水库（“集体退相干”）相互作用的结果。在这两种情况下，明确的退相干函数导出任何数量的量子位。的寄存器的相干性的衰减强烈依赖于输入状态：我们表明，这种灵敏度是一个特性的$both$类型的耦合（集体和独立），而不仅仅是集体耦合，如前所述。一个非平凡的行为（“重相干”）被发现在非对角元素的衰减的约化密度矩阵在独立的退相干的特定情况下。我们的结果导致识别的消相干自由状态的集体消相干限制。这些状态属于系统希尔伯特空间的子空间，不会与环境纠缠，使它们成为“无噪声”量子码工程的理想元素。基于对寄存器密度矩阵的新动力学结果，我们还讨论了量子寄存器的退相干与计算复杂度之间的关系。
2001-12-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Essential Unitarity for Higher-Order Quantum Computation
University College London（伦敦大学学院）；DePaul University（德保罗大学）
基于紧致闭范畴的边界中心表示，提出基本幺正性概念，将幺正性从一阶过程推广到高阶接口，并证明量子核心的所有态射都是基本幺正的。
2026-09-01 cs.LO math.CT quant-ph
Quantum Oracle Value Readout: Coherence, Complementarity, and Fragility
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Jagiellonian University（雅盖隆大学）；University of Calgary（卡尔加里大学）
研究响应寄存器量子预言机中值读出与相位反冲的定量关系，证明有限阿贝尔响应群中最优单查询值读出概率是响应状态的归一化Rényi - ½有效傅里叶支撑，给出其信息论表征、操作解释及相关定理。
2026-11-11 math-ph math.MP quant-ph
Nondestructive cooling of an atomic quantum register via state-insensitive Rydberg interactions
我们提出了一个协议，用于同情冷却中性原子，而不破坏存储在其内部状态的量子信息。这是通过设计携带数据的原子和冷辅助原子之间的状态不敏感的里德伯相互作用来实现的。由此产生的相互作用引起有效的声子耦合，这导致热量从数据原子转移到辅助原子，后者可以通过常规方法冷却。这可以用来延长基于中性原子的量子存储的寿命，并可以应用于长时间的量子计算。该协议也可以修改，以实现数据和辅助原子之间的状态不敏感的相互作用，但数据原子之间的可调和非平凡的相互作用，允许同时冷却和模拟量子自旋模型。
2019-07-28 physics.atom-ph quant-ph
Stabilizer Code-Generic Universal Fault-Tolerant Quantum Computation
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文提出通过新型辅助介质协议实现逻辑Clifford和T门，构建通用容错量子门集，无需消耗辅助寄存器或修改底层数据码，适用于所有稳定码，使单个码具备通用量子计算能力。
2026-10-06 cs.DS quant-ph
A quantum register using collective excitations in a Bose-Einstein condensate
本研究提出一种基于玻色-爱因斯坦凝聚体相干加载自旋光学晶格的量子寄存器方案，以格点空满态为量子比特基矢，可实现高保真量子操作与非破坏测量，能有效抑制原子损耗与退相干。
2023-07-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Amnesia Leaves Cryptographic Mementos: A Note On Quantum Skepticism
《记忆碎片》的主人公伦纳德·谢尔比用纹身和图片等形式的记忆碎片来应对他的失忆症。与伦纳德类似，当代量子计算机患有“量子健忘症”：无法长时间存储量子寄存器。量子计算机只能通过在量子寄存器消失之前测量它们来保留经典的“纪念品”。一些量子怀疑论者认为，这种量子健忘症是与生俱来的。我们指出，这种怀疑论世界的变体大致由量子有界存储模型描述，尽管它是一个计算障碍，取消了潜在的量子计算优势，但看似不受欢迎的属性提供了加密优势。也就是说，提供异国情调的原始承诺的量子有界存储模型，如无条件安全的承诺和不经意的传输方案，与建设只涉及传输和测量的BB84状态。
2022-12-27 cs.CR quant-ph
