Entanglement in a 20-Qubit Superconducting Quantum Computer
为了实现更大规模的量子算法，制备具有完全量子位控制的相当大的多量子位纠缠态的能力被用作量子技术的基准。我们调查在20量子比特超导量子计算机IBM Q Poughkeepsie上，在一个准备好的图形状态中发现纠缠的程度。我们沿着Poughkeepsie内所有20个量子比特组成的路径制备了一个图态，并对沿着这条路径的所有四个相连的量子比特组进行了全量子态层析，我们确定每对相连的量子比特是不可分割的，因此制备的态是纠缠的。此外，一个真正的多体纠缠见证上的所有量子比特子路径的图形状态，我们发现真正的多体纠缠链上的三个量子比特。
2021-01-11 quant-ph
Experimental realization of quantum cheque using a five-qubit quantum computer
我们演示了由Roy Moulick和Panigrahi提出的量子支票的实现[Quantum Inf. Process（2016）15：2475]，使用五量子比特IBM量子计算机。在一个量子网络银行系统中，我们设计了合适的单量子比特、CNOT和Fredkin门，实现了量子支票交易。量子态层析成像揭示了与理论和实验密度矩阵的可比结果的实施的准确性。
2017-07-10 quant-ph
Solid-state NMR quantum computer with individual access to qubits and some its ensemble developments
本文分析了半导体核磁共振量子计算机的原理及其发展。个人访问计算机（B。凯恩）和替代的固态体系综方法的版本，以避免在实施第一个变种的一些困难被认为是。
1999-11-15 quant-ph
Experimental Demonstration of Non-local Controlled-Unitary Quantum Gates Using a Five-qubit Quantum Computer
在分布式量子计算机中，非局域量子门的局域实现是必不可少的。在这里，我们展示了非本地实现的控制酉量子门提出的Escherert等人。（Phys Rev A 62：052317，2000）使用五量子比特IBM量子计算机。我们通过量子态和工艺层析技术验证了实现的保真度和准确性。
2019-05-15 quant-ph
Control of Non-Resonant Effects in a Nuclear Spin Quantum Computer with a Large Number of Qubits
我们讨论了如何用大量的量子比特来模拟简单的量子逻辑运算。这些模拟是可扩展固态量子计算机的实验测试所需要的。远程量子位的量子逻辑是在自旋链中模拟的。分析估计可能引起的非共振跃迁的相关误差。一个范围内的参数，其中可以最大限度地减少非共振效应。
2001-03-03 quant-ph
Optimizing qubit resources for quantum chemistry simulations in second quantization on a quantum computer
量子计算机上的量子化学模拟遭受在量子比特的玻色子系统中编码费米子问题所需的开销。通过利用块对角的费米子哈密顿量，我们表明，所需的量子比特的数量可以减少两个或更多的因素。不需要进入希尔伯特空间的基来进行这种简化，因为所有的运算都可以在算子空间中进行。该方案被认为是一个预计算步骤，将在实际的量子模拟之前在经典计算机上执行。我们应用这个方案来减少模拟两个站点的费米-哈伯德模型和氢分子的哈密顿量所需的量子位数。然后，这两个量子系统都可以用双量子比特量子计算机来模拟。
2016-05-11 quant-ph
5-qubit quantum error correction in a charge qubit quantum computer
我们实现了Diplenzo-Shor 5量子比特量子纠错码到一个固态量子寄存器。量子寄存器是半导体环境中的多电荷量子比特系统，其中的主要噪声源是相位退相干和弛豫。我们评估了这个多量子比特系统的密度矩阵的衰减，并进行定期的量子纠错。在这个现实的系统中的错误校正的性能被发现产生的保真度的改善。通过充分增加纠错的频率，可以将保真度保持为任意接近1。这为任意长的量子计算打开了大门。
2010-10-15 quant-ph
Geometric measure of entanglement of multi-qubit graph states and its detection on a quantum computer
研究了受控相移算符作用于系统的可分量子态所产生的多量子位图态，其中所有量子位处于任意相同的态。对于任意图表示的图态，给出了一个量子比特与其他量子比特纠缠的几何度量。纠缠度取决于量子比特顶点的度数、相移门参数的绝对值以及相移门作用的态参数，并且在量子计算机$\textrm{ibmq\_athens}$上对图态的纠缠度进行了几何量化.在量子器件上得到的结果与解析结果符合得很好。
2021-06-20 quant-ph
Five Experimental Tests on the 5-Qubit IBM Quantum Computer
IBM在云上开放访问的5量子比特量子计算机原型允许在量子处理器上实现真正的实验。我们提出了在这些计算机上进行的五个实验测试中获得的结果：密集编码，量子傅里叶变换，贝尔不等式，Mermin不等式（$n=5$）和建设的主要状态$|p_3\rangle$。这些结果用于评估IBM 5Q芯片的功能。
2018-03-09 quant-ph
A relational quantum computer using only two-qubit total spin measurement and an initial supply of highly mixed single qubit states
我们证明，通用的量子计算是可能的，只使用（i）两个量子比特的物理自然测量，区分单线态和三线态子空间，和（ii）量子比特准备在几乎任何三个不同的（潜在的高度混合）状态。在某种意义上，这种测量是一种比通用2量子比特幺正门“更通用”的动力学元素，因为后者必须通过测量来补充。由于所使用的测量的旋转不变性，我们的方案对集体退相干具有鲁棒性，其方式与以前的提议非常不同-实际上它只对量子位的关系属性敏感。
2005-03-16 quant-ph
Cloning of Qubits of a Quantum Computer
系统的酉变换提供两个最佳副本的任意输入肘。提出了一种基于经典布尔代数的求量子CNOT算符所实现的任意幺正变换的算法。
2002-12-05 quant-ph
Experimental realization of a fetching algorithm in a 7 qubit NMR quantum computer
从未排序的数据库中搜索标记项目是一个重要的科学问题，也是计算设备的基准。使用一个7量子位的液体核磁共振量子计算机，我们已经成功地证明了一个混合的量子提取算法，发现标记的项目，只有一个单一的查询。其基本思想是量子计算机的并行操作。我们给出了7个量子比特相干控制的详细脉冲序列。该脉冲序列不仅可用于系综量子计算，而且可作为一种通用的控制门，用于量子算法的实验设计和其他量子计算机方案中的一般量子信息处理任务.还提供了可扩展到任意量子比特数的算法的推广。
2002-07-15 quant-ph
Qubit metrology for building a fault-tolerant quantum computer
量子信息的最新进展已经导致了几个大型国家和工业努力建立量子计算机的开始。研究人员正在努力克服许多科学和技术挑战。该计划的最大障碍，也是整个努力的潜在障碍，是在可扩展架构中对高保真量子位操作的需求。这一挑战源于量子信息的基本脆弱性，而这一脆弱性只能通过量子纠错来克服。在容错量子计算机中，量子比特及其逻辑交互的错误必须低于阈值：随着越来越多的量子比特的增加，净错误概率会降低到运行复杂算法所需的适当水平~ $10^{-18}$。减少误差需要解决物理、控制、材料和制造方面的问题，这些问题因实施而异。我在这里解释持续改进的共同关键驱动力-量子位误差的计量学。
2015-10-06 quant-ph
Scalable quantum computer with superconducting circuits in the ultrastrong coupling regime
到目前为止，超导量子计算机对量子比特的连通性有一定的限制，比如最近邻耦合。为了克服这一限制，我们提出了一种可扩展的架构，通过分散耦合的量子总线同时连接几对遥远的量子位。总线的构建模块由正交共面波导谐振器组成，通过工作在超强耦合区的辅助通量量子比特连接。这种机制激活了虚拟过程，增强了有效的量子位-量子位相互作用，从而在纳秒时间尺度上产生了量子门。相互作用是可切换的，并且保持量子比特的相干性。
2020-08-06 quant-ph
Qubit Allocation for Noisy Intermediate-Scale Quantum Computers
在噪声中等规模量子计算机的时代，我们预计在可预见的未来会出现越来越多量子比特的量子设备。为了实际运行量子程序，必须通过量子比特分配算法将逻辑量子比特映射到物理量子比特。然而，在当今的设备上，量子比特的错误率和连通性不同。在这里，我们建立并证明在当前的实验设备上的一个新的分配算法，该算法结合了模拟退火方法与局部搜索的解决方案空间，使用Dijkstra算法。我们的算法考虑了量子硬件和正在编译的量子程序的加权连接约束。新的量子程序将使物理学、化学和材料科学取得前所未有的发展，我们的工作为优化量子程序的编译器提供了一条重要的新途径。
2018-10-18 quant-ph
16-qubit IBM universal quantum computer can be fully entangled
纠缠态是量子器件有可能解决经典计算机难以解决的问题的一个重要证据。在本文中，我们使用低深度电路在ibmqx5上准备了涉及8到16个量子位的连通图状态，ibmqx5是一个可通过IBM云访问的16量子位超导量子处理器。我们证明了预备态是完全纠缠的，即状态对于任何固定的分区都是不可分的。
2018-09-28 quant-ph
Influence of qubit displacements on quantum logic operations in a silicon-based quantum computer with constant interaction
对硅中磷施主量子计算机中自旋链系综中量子比特偏离预定位置所引起的误差进行了解析估计和数值计算。我们表明，它是可能的，甚至与位移量子比特的核自旋之间使用受控非门的电子和核自旋的同一磷原子的初始化。然而，由于交换相互作用常数对量子比特之间的距离的指数依赖性，位移电子自旋之间的受控非门的实现具有很大的误差。如果量子计算是在许多自旋链的系综上实现的，那么如果具有位移量子位的链的数量很小，则误差可以很小。
2006-09-14 quant-ph
An implementation of the Deutsch-Jozsa algorithm on a three-qubit NMR quantum computer
介绍了一种利用高分辨核磁共振（NMR）实现量子计算机的新方法。其关键特征是同时施加两个或多个线选择性射频脉冲。利用2，3-二溴丙酸中三个耦合质子的400 MHz核磁共振谱研究了三量子比特量子计算机。它已被用来实现Deutsch-Jozsa算法，用于区分常数和平衡函数。扩展到包含更多耦合自旋的系统是简单的，不需要更长的实验。
1998-08-21 quant-ph
Detector Tomography on IBM 5-qubit Quantum Computers and Mitigation of Imperfect Measurement
我们使用量子探测器层析成像来表征量子位读出的测量POVM在IBM量子计算机IBM Q 5 Tenerife和IBM Q 5 Yorktown。我们的研究结果表明，特征检测器模型偏离理想的投影仪的百分之几。可以通过采用两个或更多个量子比特检测器模型而不是一个设备中所有量子比特的独立单量子比特检测器来进一步改进这种表征。在IBM Q 5 Tenerife标记为量子位3的物理量子位中看到了一个意想不到的行为，这可能是探测器串扰或量子位操作相互影响的结果，需要进一步研究。这种特殊的行为是一致的，从更复杂的方法的门集断层扫描的表征。我们还讨论了如何表征检测器的POVM，尽管偏离理想的投影仪，可以用来估计理想的检测分布。
2019-04-26 quant-ph
Optimal Single Qubit Tomography: Realization of Locally Optimal Measurements on a Quantum Computer
本文从量子计量学角度研究单量子比特状态的最优表征问题，提出在良好先验知识下的局部最优测量方法，并在超导量子计算机上实验验证其可达到 Nagaoka--Hayashi 理论极限，同时通过模拟证明该方法对不同先验知识量下的任意量子比特状态具有鲁棒性。
2023-10-16 quant-ph
Simulations of Quantum Logic Operations in Quantum Computer with Large Number of Qubits
我们报告了大量量子位（高达1000）的量子逻辑操作的动力学的第一次模拟。考虑了一个核自旋链，其中自旋的选择性激发由外磁场的梯度提供。自旋与它们最近的邻居相互作用。我们模拟了远程量子比特的控制非（CN）门实现，它提供了长距离纠缠。我们的方法可以应用于任何涉及大量量子位的量子逻辑门的实现。
1999-09-09 quant-ph
Crosstalk Suppression in Individually Addressed Two-Qubit Gates in a Trapped-Ion Quantum Computer
由于控制信号的溢出引起的目标量子位和相邻旁观者量子位之间的串扰表示限制量子计算机中的两量子位纠缠门的保真度的主要误差源。我们表明，在我们的激光驱动的陷阱离子系统的相干串扰误差可以建模为残留的$X\hatσ_ϕ$相互作用，可以主动取消单量子位回波脉冲。我们提出并证明了一个串扰抑制方案，消除了所有的一阶串扰，但只需要通过驱动旋转的目标量子位的本地控制。我们报告了两个量子比特的贝尔态保真度的$99.52(6) \%$与回波脉冲后，集体门和$99.37(5) \%$与回波脉冲施加到每个门在5离子链。该方案可广泛应用于具有类似相互作用哈密顿量的其他平台。
2022-06-06 quant-ph
An Electron-Nucleon Double Spin Solid-State Quantum Computer
提出了一种电子-核子双自旋（ENDOS）固态量子计算机方案。在该方案中，量子位是注入到$^{28}$ Si衬底（111）面上的磷离子的核自旋。利用扫描隧道探针针尖上的$^{13}$ C原子完成单量子比特和双量子比特的控制-非操作，以及单量子比特的测量。该方案不需要量子位之间的相互作用，并且可以在不使用SWAP门的情况下实现两个量子位。该方案是可扩展的，并且可以用当前或不久的将来的技术来实现。
2003-07-08 quant-ph
Error correction and symmetrization in quantum computers
量子计算机中的错误有两种：孤立量子位的突然扰动，以及所有量子位的缓慢随机漂移。通过对称化，即通过使用计算机的许多复制品，并迫使它们的联合量子态完全对称，后者可以减少，但不能消除。另一方面，孤立的错误可以通过以冗余方式表示逻辑量子比特的量子码字，通过几个物理量子比特来校正。如果其中一个物理量子比特被扰动，例如，如果它与未知的环境纠缠在一起，其他物理量子比特中仍然有足够的信息编码来恢复逻辑量子比特，并将其从环境中解脱出来。恢复过程可以由酉运算组成，而不需要实际识别错误。
1996-11-26 quant-ph
Experimental Demonstration of Non-Destructive Discrimination of Arbitrary Set of Orthogonal Quantum States Using 5-qubit IBM Quantum Computer on Cloud
V.S.提出了一种无损描述任意正交量子态的方案。Manu等人，使用基于量子相位估计的算法。IBM公司已经发布了一个基于超导的5-qubit（5-qubit transmon bowtie chip 3和IBM 5-qubit real processor）量子计算机，名为Quantum Experience，并将其放在云端。在本文中，我们利用这些真正的量子处理器（ibmqx 2和ibmqx 4）的在线可用性，并使用NMR量子处理器执行上述实验证明的协议。在这里，我们建立了任意单量子比特和双量子比特正交量子态的实验。实验证明，该方法能够以无损的方式对任意正交量子态进行高保真度的区分。我们比较了ibmqx 2和ibmqx 4处理器的实验结果。在这里，我们还展示了单量子比特实验的状态层析成像。
2018-03-16 quant-ph
Solving nonlinear differential equations on noisy $156$-qubit quantum computers
ColibriTD；Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne, UMR 6303 CNRS, University of Technology of Belfort-Montbéliard（勃艮第卡诺跨学科实验室，CNRS联合研究单位6303，贝尔福-蒙贝利亚尔理工大学）；Mathematics and Statistics Department, Auburn University（奥本大学数学与统计系）
本文提出了一种混合经典-量子算法H-DES，在噪声的156量子位量子计算机上成功求解了非线性微分方程，包括一维材料变形问题和无粘性伯格斯方程。
2026-02-10 quant-ph
Demonstrating NISQ Era Challenges in Algorithm Design on IBM's 20 Qubit Quantum Computer
随着超导量子比特技术的不断进步，量子算法从理论抽象到物理实现的实现需要量子线路构造以及硬件限制的知识。在这项研究中，我们展示了在IBM的20量子位“Poughkeepsie”架构上运行的实验结果，目的是展示设计量子算法时出现的各种量子位质量和挑战。这些包括实验测量$T_1$和$T_2$相干时间，门的重复性，顺序CNOT门，用于处理辅助量子位的技术，以及最后在几种不同量子位几何上实现的CCNOT和QFT $^{\dagger}$电路。我们的研究结果表明，通过使用SWAP门或额外的辅助量子位，可以改善量子线路，这必须补偿有限的连通性。
2020-08-31 quant-ph
Variational determination of multi-qubit geometrical entanglement in NISQ computers
量子比特和量子操作的物理实现中的当前噪声水平限制了传统方法表征纠缠的适用性。在这种不利的情况下，我们采用量子变分方法来估计多量子比特纯态纠缠的几何度量。该算法只需要单量子位门和测量，因此非常适合NISQ设备。这通过在IBM Quantum设备上成功实现$3$、$4$和$5$量子位的Greenberger-Horne-Zeilinger态的方法来证明。随机状态下的数值仿真表明了该方法的鲁棒性和准确性。该协议的可扩展性通过矩阵乘积状态技术的数值证明了高达$25$量子比特。
2022-04-28 quant-ph
Recycling qubits in near-term quantum computers
量子计算机能够有效地收缩酉张量网络，这对经典计算机来说可能仍然很困难。例如，基于矩阵乘积态或多尺度纠缠重正化模型（MERA）的网络可以在小型量子计算机上收缩，以帮助模拟大型量子系统。然而，如果没有选择性重置量子位的能力，相关的空间成本可能过高。在本文中，我们提出了一种协议，当电路具有共同的卷积形式时，可以统一地重置量子位，从而大大降低了在一般近期量子计算机上实现收缩算法的空间成本。该协议通过在不再使用的量子位上部分地应用时间反转的量子线路来从使用过的量子位生成新的量子位。在没有噪声的情况下，我们证明了这些量子位的子集的状态成为$|0\ldots 0\rangle$，直到应用的门的数量呈指数级小的误差。我们还提供了一个数值证据，该协议的工作在噪声的存在。我们还提供了一个数值证据，该协议的工作在噪声的存在下，并制定了一个条件下，噪声弹性严格遵循。
2020-12-26 quant-ph
Hacking quantum computers with row hammer attack
本研究在IBM商用量子计算机上利用串扰效应实现行锤攻击，成功翻转量子比特，揭示双量子比特操作可显著破坏目标量子比特状态。
2025-03-27 quant-ph
Implementation of a general single-qubit positive operator-valued measure on a circuit-based quantum computer
我们推导出一个确定性协议，以实现一个通用的单量子比特POVM的近期基于电路的量子计算机。该协议具有模块化结构，使得$n$元素POVM被实现为$(n-1)$电路模块的序列。每个模块执行一个$2$元素POVM。该协议的两个变化，一个是最佳的辅助量子比特的数量，另一个是最佳的量子比特门操作的数量和量子线路的深度。我们使用该协议在两个公开的量子计算设备上实现了$2$和$3$元素POVM。我们得到的结果表明，实现非平凡的POVM可能是在目前的噪声量子计算设备的范围内。
2020-01-14 quant-ph
State Preparation on Quantum Computers via Quantum Steering
提出一种基于测量诱导导引的量子状态制备方法，通过辅助量子比特的纠缠、测量与主动重置，将系统量子比特导引至目标状态，并验证了其在NISQ及未来纠错码中的关键价值。
2023-10-09 quant-ph
Categorizing Readout Error Correlations on Near Term Quantum Computers
读出误差是近期量子计算机的重要噪声源。已经提出了各种方法来使用经典的后处理来减轻这些误差。对于具有$n$量子位的系统，整个读出误差分布由$2^n\times 2^n$矩阵指定。最近的建议，使用次指数近似依赖于小和/或短程误差相关性。在本文中，我们介绍和展示了一种方法来分类和量化多量子位读出误差的相关性。两种不同类型的误差相关性被认为是：一个给定的量子位的测量附近的“旁观者”量子位的状态的敏感性，和测量算子协方差。我们在IBMQ量子计算机上部署了这种方法，发现与IBMQ Melbourne（15个量子位）和IBMQ Manhattan（65个量子位）上的单量子位读出错误相比，错误相关性确实很小，但IBMQ Melbourne上的相关性是长程的，并且不会随着量子位间距离而衰减。
2021-04-09 quant-ph
Decoherence Rates in Large Scale Quantum Computers and Macroscopic Systems
从量子比特数N变大时的保真度角度研究了量子计算机中的马尔可夫态退相干效应。得到了用马尔可夫弛豫元和系统涨落算符乘积的期望值表示的退相干时标的一般表达式，该表达式也可用于研究玻色凝聚和超导体等宏观系统的退相干.一个标准的电路模型的量子计算机，涉及三态λ系统离子量子比特被认为是，量子比特通过捕获势定位在周围分离的位置。量子比特的质心振动充当了一个水库。相干的一个和两个量子比特门控过程由寻址特定量子比特的时间相关的局部化经典电磁场控制，两个量子比特门控过程由腔模辅助装置促进，其允许量子比特之间的状态交换。通过适当地选择参数，我们发现退相干时间基本上与N无关。
2005-07-25 quant-ph
Scalable one-way quantum computer using on-chip resonator qubits
我们提出了一个可扩展的和强大的架构，单向量子计算使用超导传输线谐振器耦合网络。在我们的协议中，量子信息被编码到谐振器的长寿命光子态中，其具有比通常的超导量子比特长得多的相干时间。每个谐振腔包含一个电荷量子比特，用于光子量子比特的状态初始化和局域投影测量。任何一对相邻的光子量子位通过介体电荷量子位耦合，并且可以通过将斯塔克移位的拉比脉冲施加到这些介体量子位来创建大的光子簇态。我们的架构的显着优势是，它结合了固态系统的良好的可扩展性和光子量子比特的长相干时间。此外，该架构对于参数变化非常鲁棒。
2011-11-11 quant-ph
Experimental QND measurements of complementarity on two-qubit states with IonQ and IBM Q quantum computers
我们报道了一个双量子比特系统的相干性、可预测性和并发性的实验非破坏性测量。De Melo等人提出的量子线路已在IBM Q（超导线路）和IonQ（俘获离子）量子计算机上实现。三个标准被用来比较不同的机器在这项任务上的性能：测量精度，可观察的非破坏性，和量子态的准备。我们发现，IonQ量子计算机提供恒定的状态保真度通过非拆除过程，优于IBM Q系统上的保真度因此下降后的测量。我们的研究比较了这两种技术在不同阶段的非破坏性测量的二分互补性的当前性能。
2021-07-20 quant-ph
Generalization and Demonstration of an Entanglement Based Deutsch-Jozsa Like Algorithm Using a 5-Qubit Quantum Computer
本文通过提出一种算法来演示量子加速中纠缠资源的使用，该算法是Goswami和Panigrahi [arXiv：1706.09489（2017）]提出的算法的推广。我们推广的算法，并表明，它提供了确定性的解决方案，具有优于经典算法。该算法回答了给定函数是否为常数或平衡以及两个函数是否相等或不相等的问题。最后，我们使用IBM的五量子比特量子计算机进行了实验验证，具有高保真度。
2018-05-22 quant-ph
Experimental realization of nondestructive discrimination of Bell states using a five-qubit quantum computer
Gupta等人提出了一种允许非破坏性或间接Bell测量的分布式量子测量方案，(Int. J. Quant。Infor. \textbf{5}（2007）627），并且随后由Samal等人使用基于NMR的三量子比特量子计算机实验地实现，(J. B，\textbf{43}（2010）095508）。在目前的工作中，使用最近由IBM公司放置在云中的基于五量子比特超导的量子计算机进行了类似的实验。实验证实，贝尔态可以以非破坏性的方式构造和测量，具有相当高的保真度。本研究的结果和先前在基于NMR的实验中获得的结果进行了比较。该研究表明，为了使一个可扩展的SQUID为基础的计算机，错误的门（在目前的技术）必须大大减少。
2017-05-10 quant-ph
Parallel Quantum Computing in a Single Ensemble Quantum Computer
我们提出了一种用于系综量子计算机的并行量子计算模式。在这种模式下，一些量子位可以处于纯态，而其他量子位处于混合态。它使单个系综量子计算机能够执行$"$单指令多数据类型的并行计算。在Grover算法和Shor算法中，并行量子计算可以提供额外的加速。此外，它还可以更充分地利用系综量子计算机中的量子比特资源。因此，在Schulman-Varizani和Cleve-Diplenzo算法中制备有效纯态时丢弃的一些量子比特可以重新利用。
2003-07-08 quant-ph
Realization of the Werner-Holevo and Landau-Streater quantum channels for qutrits on quantum computers
在IBM量子计算机上实现了量子比特的Landau-Streater（LS）和Werner-Holevo（WH）量子信道。这些通道对应于quutrit与其环境之间的相互作用，其导致全局酉协变quutrit变换违反最大$p$ -范数的乘法性。我们的LS和WH通道的实现是基于将qutrit态嵌入到两个量子比特的状态中，并使用单量子比特和两个量子比特的CNOT门来实现特定的相互作用。我们采用标准的量子门，因此开发的算法适合任何量子计算机。我们在5量子位和20量子位计算机以及模拟器上运行我们的算法。我们量化的实施渠道的质量比较他们的行动在不同的输入状态与理论预测。整体效率通过在20量子位计算机上实现的理论和实验Choi状态之间的保真度来量化。
2019-08-14 quant-ph
Ideal state discrimination with an O(1)-qubit quantum computer
我们展示了如何使用与N个副本中的每个副本的一次一个相互作用来最佳区分K个不同的量子态，其中N个副本可用。虽然这项任务（著名的）需要对所有N个副本进行联合测量，但我们证明，它可以通过具有log（K）量子位量子存储器的设备每次进行一次“相干测量”来解决。我们应用相同的技术来最佳区分K个不同的N粒子矩阵产品状态的键维D，使用的相干测量装置与log（K）+ log（D）量子位的内存。
2012-01-31 quant-ph
Set of Holonomic and Protected Gates on Topological Qubits for Realistic Quantum Computer
近年来，transmons等量子位设计的保真度接近0.999。然而，即使这些器件仍然不足以实现要求优于0.9999保真度的量子纠错。拓扑保护的超导量子比特可以说是最有前景的建立一个现实的量子计算机，因为它们本质上是保护从噪声和泄漏错误发生在transmons。我们提出了一种基于$π$ -周期约瑟夫森元件和一组通用门的拓扑保护量子比特设计：保护Clifford群和高鲁棒性（具有不保真度$\sim 10^{-4}$）非离散完整相位门。量子位通过电荷（$Q$）和通量（$Φ$）偏置来控制。完整性门是通过在二维$\{Φ,Q\}$空间中沿着一条特定的闭合路径快速而精确地实现的--在该路径上，计算状态总是退化的，但Berry曲率在路径内部是局部的。这种量子位架构允许构建具有低至$10^{-4}$的泄漏和噪声引起的误差的现实可扩展的超导量子计算机，这允许利用当前可用的制造技术执行现实的纠错码。
2019-07-09 quant-ph
Open n-Qubit System as a Quantum Computer with Four-Valued Logic
本文将量子计算机的一般模型推广到一个模型，其中态是密度矩阵的算符，门是一般的超算符（量子运算），而不必是幺正的。本文考虑n个二能级量子系统（开或闭n量子比特系统）的混合态（密度矩阵算符）作为$4^{n}$维算符希尔伯特空间（Liouville空间）的元素。它允许使用具有4值逻辑的量子计算机（电路）模型。该模型的门是作用于n-quats态的一般超算子。Ququat是四维（算符）希尔伯特空间中的量子态。酉二值逻辑门和n量子比特开放系统的量子运算被认为是作用于n-四元的四值逻辑门。讨论了量子四值逻辑门的性质。本文研究了量子四值逻辑门的普适性。
2001-12-04 quant-ph
Evaluation of variational quantum states entanglement on a quantum computer by the mean value of spin
根据变分量子态纠缠与自旋平均值的关系，研究了变分量子态纠缠的几何度量。我们研究了由一个变分电路制备的n量子位量子态，该变分电路具有由旋转门和双量子位控制的相位门形成的层。变分电路是用于制备量子生成对抗网络状态的电路的推广。在变分量子态中，一个量子比特与其他量子比特的纠缠度取决于作用于该量子比特的旋转门的角度以及通过受控相位门与之纠缠的量子比特的角度及其参数。在一层变分电路的情况下，状态可以与具有表示量子位的顶点和对应于两量子位门的边的图相关联。量子比特与量子图状态中的其他量子比特的纠缠的几何度量取决于在图中表示它的顶点的属性，即它取决于顶点度。在IBM量子计算机上，对变分量子态纠缠的几何度量与量子态参数的关系进行了量化。
2023-01-10 quant-ph
Simulating of X-states and the two-qubit XYZ Heisenberg system on IBM quantum computer
两个量子比特的密度矩阵是最近在IBM量子器件上模拟的Bell对角态的自然推广，它们是X形的。我们推广了已有的结果，提出了一个用于模拟一般两量子比特X态的量子线路，并在同一个量子器件上实现了它，研究了它在扩展参数空间的几种取值下的纠缠.我们还表明，它们的X形是近似鲁棒的噪声量子门。为了进一步物理激励这项研究，我们调用两个自旋海森堡XYZ系统，并表明，对于广泛的初始状态，它会导致动态密度矩阵，这是X-状态。由于这个哈密顿量的对称性，我们表明，只有两个量子比特，可以模拟这个系统的动力学在IBM量子计算机上。
2022-01-20 quant-ph
Demonstration of a small programmable quantum computer with atomic qubits
量子计算机可以比任何传统计算机更有效地解决某些问题。小量子算法已经在多个量子计算平台上得到了证明，许多量子计算平台专门在硬件中定制以实现特定算法或执行有限数量的计算路径。在这里，我们展示了一个五量子比特的捕获离子量子计算机，它可以在软件中编程，通过执行任何通用量子逻辑门序列来实现任意量子算法。我们将算法编译成一组完全连接的门操作，这些门操作是硬件固有的，平均保真度为98%。重新配置这些门序列提供了实现各种算法的灵活性，而无需改变硬件。作为示例，我们实现了Deutsch-Jozsa（DJ）和Bernstein-Vazirani（BV）算法，平均成功率分别为95%和90%。我们还对五个陷阱量子比特进行了相干量子傅里叶变换（QFT），用于相位估计和周期寻找，平均准确度分别为62%和84%。这种小型量子计算机可以在单个寄存器内扩展到更大数量的量子位，并且可以通过离子穿梭或光子量子信道连接几个这样的模块来进一步扩展。
2016-08-03 quant-ph
Quintuple: a Python 5-qubit quantum computer simulator to facilitate cloud quantum computing
2016年5月，IBM向科学界发布了其5量子位量子计算机，即“IBM Quantum Experience”，该产品已获得来自全球学生，教育工作者和研究人员的25，000多名用户。在“IBM Quantum Experience”推出后的短时间内，已经发布了一系列来自平台硬件的5量子比特系统的研究结果。Quintuple是一个开源的面向对象的Python模块，实现了“IBM Quantum Experience”硬件的模拟。五重量子算法可以通过与“IBM Quantum Experience”完全兼容的自定义语言或纯Python编程和运行。超过40个示例程序提供了预期的结果，包括Grover算法和Deutsch-Jozsa算法。Quintuple致力于研究5-qubit系统，以及开发和调试部署在“IBM Quantum Experience”硬件上的量子算法。
2016-06-29 quant-ph
How to wire a 1000-qubit trapped ion quantum computer
本文提出WISE控制架构，通过在离子阱芯片中集成简单开关电子器件解决囚禁离子量子计算机的布线挑战，实现用约200个信号源驱动1000量子比特全连接量子计算机。
2023-05-22 quant-ph
Preparation of an Exciton Condensate of Photons on a 53-Qubit Quantum Computer
量子计算通过对纠缠量子态的制备和操纵，有望使某些类的经典计算得到指数级的加速。然而，到目前为止，量子计算机上的大多数分子模拟都仅限于少量粒子。在这里，我们在53量子比特的IBM量子计算机上制备了一个高度纠缠的态，代表53个粒子，这揭示了光子粒子和空穴的激子凝聚体的形成。虽然50多年来一直难以实现，但最近在石墨烯双层和金属硫属化物中实现了这种凝聚。我们的结果与光子凝聚体有可能进一步探索这种新形式的凝聚体，可能发挥重要作用，实现有效的室温能量传输。
2020-04-28 quant-ph
Realizing two-qubit gates through mode engineering on a trapped-ion quantum computer
双量子比特门是量子计算机的基本组成部分，通常也是最具挑战性的操作。在捕获离子量子计算机中，这通常用在幅度、频率、相位或这些的组合上调制的激光束来实现。随着量子计算机变得越来越大，所需的调制变得越来越复杂，使控制硬件设计变得复杂。在这里，我们开发了一种简单的方法，通过设计离子链的正常模式，从根本上消除脉冲调制的复杂性。我们实验证明所需的模式工程在一个三离子链。这开启了在捕获场的设计和光学控制系统之间权衡复杂性的可能性，这将有助于缩放离子阱量子计算平台。
2022-08-03 quant-ph
Experimental Realization of Secure Multiparty Quantum Summation Using Five-Qubit IBM Quantum Computer on Cloud
Run-hau Shi等人提出了一种安全的多方量子求和方案，（科学报告，6：19655，DOI：10.1038/srep 19655）。IBM公司发布了一款基于超导的5量子比特量子计算机，名为“量子体验”，并将其放在“云”上。在本文中，我们利用这个真正的量子处理器（ibmqx 2）的在线可用性，并执行上述协议，这是以前从未实验证明过的。在这里，我们建立了一个量子比特秘密状态的安全量子求和实验。此外，我们提出了一个协议的平方和三次求和，并模拟所提出的协议的两种情况。使用现有的5-qubit量子处理器（ibmqx 2），无法实验实现两个或多个量子比特秘密状态的安全多方量子求和协议以及平方（和立方）求和协议。IBM最近在云上放置了一个16量子比特的量子处理器（ibmqx 3），但它仍然不能被所有用户访问。本文利用IBM公司提供的模拟器（Custom Topology）对两个和三个量子比特的秘密态进行了模拟，并提出了平方（和立方）求和的协议。
2017-11-26 quant-ph
Integrated $^{9}$Be$^{+}$ multi-qubit gate device for the ion-trap quantum computer
我们演示了利用嵌入表面电极离子阱中的微波导体发射的微波近场，在$^9$ Be $^+$离子中实现磁场不敏感超精细跃迁的两量子比特Mølmer-Sørensen门的实验。导体的设计被优化以在离子位置处产生高振荡磁场梯度。测得的栅极保真度被确定为$98.2\pm1.2\,\%$，并受到技术缺陷的限制，这是由一个全面的数值误差分析证实。导体设计可以潜在地简化多量子比特门的实现，并且代表用于离子阱量子计算机的量子CCD架构内的纠缠门的自包含的可扩展模块。
2019-09-04 quant-ph
Investigating methods to solve large windfarm optimization problems with a minimum number of qubits using circuit-based quantum computers
School of Engineering, Computing and Mathematics, University of Plymouth（普利茅斯大学工程、计算与数学学院）
本文提出两种编码方法，利用少量量子比特在量子计算机上解决大型风电场布局优化问题，并展示其良好的扩展性能。
2025-12-19 quant-ph
Security Implications of Measurement Based Crosstalk on Superconducting Quantum Computers
University of Oulu（奥卢大学）
本文研究超导量子计算机中测量串扰导致的数据泄露，提出扩展SVM框架，在VTT硬件上实现单比特76.30%和双比特53.37%的分类准确率，揭示测量对相邻比特的影响。
2026-09-14 quant-ph
