Quantum circuits for the realization of equivalent forms of one-dimensional discrete-time quantum walks on near-term quantum hardware
量子漫步是一个很有前途的框架,用于开发量子算法和量子模拟。它们代表了量子计算机应用的重要测试案例。在这里,我们提出了不同形式的离散时间量子行走(DTQWs),并显示其物理实现的等价性。使用一个适当的数字映射的位置空间上的步行者演变到量子处理器的多量子比特状态,我们提出了不同的配置的量子线路的实施DTQWs在一维位置空间。我们提供了五量子位处理器的示例电路,并解决了更高维度和更大量子处理器的可扩展性。
2021-12-08 quant-ph
Complexity for one-dimensional discrete time quantum walk circuits
本文研究一维离散时间量子行走混合态的复杂度,通过正则纯化得到双量子比特电路,发现Nielson复杂度在平均深度k附近振荡且逐步演化算符的复杂度随步数线性增长。
2025-03-10 quant-ph
Efficient quantum circuits for continuous-time quantum walks on composite graphs
在本文中,我们研究了模拟连续时间量子行走的特定类的图,这是可能的快进的时间演化算子,以实现恒定的时间模拟的复杂性,并准确地执行模拟,同时保持$\mbox{poly}(\mbox{log}(n))$的效率。特别是,我们讨论了两类复合图,交换图和笛卡尔积图,其中包含的类图,可以模拟这种方式。这使我们能够识别新的图形家族,我们可以有效地模拟在一个量子线路框架,提供实用和明确的手段,探索量子行走在实验室中的算法。
2016-10-23 quant-ph
Realizing Topological Transition in a Non-Hermitian Quantum Walk with Circuit QED
我们扩展了非厄米一维量子行走模型[物理。102,065703(2009)],通过考虑退相效应。我们证明了拓扑转换的功能不改变,即使在单位内的网站之间的失相是存在的。讨论了在超导量子比特耦合到超导谐振腔模的电路QED系统中我们的理论结果的潜在实验观察,并进行了数值模拟。结果清楚地显示了量子行走中的拓扑转变,并显示了这种系统对量子比特衰变和退相的鲁棒性。我们还讨论了如何在电路QED系统中将该模型推广到更高维。
2017-03-25 quant-ph
Efficient quantum circuits for Szegedy quantum walks
在离散时间和连续时间量子行走中使用Szegedy形式主义的一个主要优点在于它能够在有向和加权图上定义酉量子行走。在本文中,我们提出了一个一般的计划,以构建有效的量子线路的Szegedy量子行走,对应于经典的马尔可夫链具有变换对称性的转移矩阵的列。特别地,变换对称性准则不一定依赖于转移矩阵的稀疏性,因此该方案可以应用于非稀疏马尔可夫链。两类马尔可夫链,是服从这种建设是循环置换和完全二分图,我们提供了明确的有效的量子线路实现。我们还证明了我们的计划可以适用于马尔可夫链所形成的张量积。我们还简要讨论了基于加权相互依赖网络的马尔可夫链的实现。此外,我们还利用该方案对几类非平凡图构造了有效的量子线路来模拟量子Pagerank算法中的Szegedy行走,为量子Pagerank算法的实验验证提供了必要的工具.
2016-09-01 quant-ph
An efficient protocol of quantum walk in circuit QED
利用超导量子比特实现离散时间量子行走(DTQW)是困难的,因为片上超导量子比特不能在晶格位置之间跳跃。提出了一种在电路量子电动力学(QED)中实现DTQW的有效方案,其中$N$步DTQW只需要$N+1$量子比特和$N$辅助腔.每个DTQW步骤的操作非常快,因为仅采用谐振过程。数值模拟结果表明,采用现代电路QED技术,得到阶数达到$20$的高相似度DTQW是可行的。该方案有助于在实验上研究大步长DTQW的性质和应用,对量子计算和电路QED量子模拟的发展具有重要意义。
2019-02-27 quant-ph
One-Dimensional Lazy Quantum walk in Ternary System
量子行走在量子算法和量子模拟的发展中起着重要的作用。在这里,我们提出了一维三态量子行走(懒惰量子行走),并首次证明了它在三值量子逻辑电路实现中的等价性。利用一个适当的逻辑映射,我们提出了一种考虑最近邻位置空间的有效量子线路,用于在三元量子系统中实现一维位置空间中的惰性量子行走.我们还解决了可扩展性方面的$n$ -qutrit三进制系统的三qutrit状态空间的示例电路。
2020-06-17 quant-ph
Oscillatory Localization of Quantum Walks Analyzed by Classical Electric Circuits
我们研究了一个未被探索的量子现象,我们称之为振荡本地化,其中一个离散时间量子行走与格罗弗的扩散硬币跳跃来回两个顶点之间。然后,我们将其与相关电网的功耗联系起来。也就是说,我们表明,只有两种振荡状态,称为均匀状态和翻转状态,并在翻转状态的任意状态的投影是有界的电路的功耗。通过将这个框架应用于沿着图的单个边缘的状态,我们表明,低有效电阻意味着量子行走的振荡本地化。这表明振荡局部化发生在各种各样的正则图上,包括边传递图、扩展图和高度图。作为推论,高边缘连接性也意味着这些状态的局域化,因为它与电阻密切相关。
2016-11-16 quant-ph
Efficient Quantum Walk on a Quantum Processor
随机游走形式主义用于广泛的应用,从股票价格建模到预测群体遗传学。同样地,量子漫步作为开发新量子算法的框架也显示出了很大的潜力.在本文中,我们提出了显式有效的量子线路实现连续时间量子行走的循环类图。这些电路使我们能够有效地从循环图上量子行走的输出概率分布中采样。我们还表明,解决任意循环量子线路相同的采样问题是一个经典的计算机是棘手的,假设从计算复杂性理论的假设。这是连续时间量子行走和计算复杂性理论之间的一个新联系,它表明了一系列最终可以证明量子优越于经典计算机的任务。作为原理的证明,我们已经使用双量子比特光子学量子处理器在示例循环图上实验性地实现了所提出的量子线路。
2015-10-29 quant-ph
Electric circuit induced by quantum walk
本文研究了在有限内部图上添加无穷长尾的图上的Szegedy行走。我们假设在这些尾巴上,动力学是由自由量子行走给出的。我们设置$\ell^\infty$ -类别初始状态,以便内部图在每个时间步从尾部接收与时间无关的输入,例如$\boldsymbolα_{in}$。我们表明,响应的Szegedy行走的输入,这是输出,说$\boldsymbolβ_{out}$,从内部图的尾巴在很长的时间限制,是急剧变化的基础随机行走的可逆性。如果潜在的随机游动是可逆的,我们有$\boldsymbolβ_{out}=\mathrm{Sz}(\boldsymbol{m}_{δE})\boldsymbolα_{in}$,其中酉矩阵$\mathrm{Sz}(\boldsymbol{m}_{δE})$是单位向量$\boldsymbol{m}_{δE}$的反射矩阵,单位向量由内部图$δE$的边界确定。然后,全局动力学,使内部图被视为一个顶点恢复的Szegedy行走在长时间限制的局部动力学。进一步,如果Szegedy游动的基础随机游动是可逆的,则我们得到了稳态是由可逆测度和由内图和随机游动的可逆测度确定的电路上的电流的线性组合来表示的.另一方面,如果潜在的随机游走是不可逆的,那么酉矩阵只是一个相位翻转;即$\boldsymbolβ_{out}=-\boldsymbolα_{in}$,并且稳态类似于电流,但满足不同类型…
2020-07-06 quant-ph
Quantum walk processes in quantum devices
本文研究NISQ设备中量子游走的电路实现问题,分析图与量子电路的对应关系,并提出超立方体图和任意图上量子游走的量子电路表示方法。
2023-04-22 quant-ph
Circuit Implementation of Discrete-Time Quantum Walks via the Shunt Decomposition Method
本文解决了演化算符映射为量子电路的复杂性,利用分流分解方法将块对角算符转化为量子电路,在直线、环图、超立方体和完全图上实现了离散时间量子游走,并在IBM量子处理器上验证了低多控门电路的高精度。
2023-04-04 quant-ph
Quantum circuit model for continuous-time quantum walks on random graphs
Indian Institute of Technology Kharagpur(印度理工学院卡拉格普尔分校);International Centre for Theoretical Sciences (ICTS-TIFR)(国际理论科学中心(ICTS-TIFR));Virginia Tech(弗吉尼亚理工大学)
提出拉普拉斯分区算法(LPA),通过Trotter-Suzuki乘积公式实现随机图上连续时间量子行走的高效量子电路模拟,显著降低项数和计算时间,并准确再现局域化现象。
2026-05-25 quant-ph
Complexity analysis of quantum walk based search algorithms
我们提出了几个家庭的图形,允许有效的量子行走的实现和有效的量子行走的搜索算法。对于这些图,我们构建量子线路,明确实现完整的量子行走搜索算法,而不参考“黑匣子”的神谕。这些电路提供了一个实际可实现的方法来探索基于量子漫步的搜索算法,其目的是最终的现实世界的应用。我们还提供了一个数值分析的量子行走为基础的搜索沿着扭曲的环形图的家庭,这需要O($\sqrt{n}$ log($n$))小学2量子比特量子门操作找到一个标记的节点。
2014-08-07 quant-ph
Quantum Metropolis-Hastings via Penalised Qubitized Walks: Spectral Filtering and Circuit Implementation
Barcelona Supercomputing Center(巴塞罗那超级计算中心);Qilimanjaro Quantum Tech(基利曼贾罗量子技术)
本文提出一种量子Metropolis-Hastings算法,通过惩罚量子化行走实现快速混合,探讨了谱滤波与电路实现的挑战与限制。
2026-04-16 quant-ph
A matching decomposition algorithm for simulating quantum walk Hamiltonians
University of Tennessee(田纳西大学);Argonne National Laboratory(阿贡国家实验室);Cairo University(开罗大学);University of Tennessee Chattanooga(田纳西大学查塔努加分校)
提出匹配分解算法,通过将连续时间量子行走哈密顿量分解为匹配对应的可精确实现哈密顿量,并采用图压缩技术,实现比泡利分解更高效的量子电路,减少最多70%的控制门和75%的电路深度。
2026-06-17 quant-ph
Implementing Semiclassical Szegedy Walks in Classical-Quantum Circuits for Homomorphic Encryption
本研究通过经典-量子电路重新诠释量子同态加密(QHE),实现密钥实时计算以降低复杂度,验证了Szegedy量子及半经典游走的高效同态实现,并推出CQC-QHE库助力相关电路构建与仿真。
2025-05-22 quant-ph
Experimental implementation of a discrete-time quantum walk on biological networks
Algorithmiq;IBM Quantum(IBM量子)
本文提出了一种利用对称性编码和后选择策略,在量子硬件上实现生物网络离散时间量子漫步的方法,并展示了其在蛋白质相互作用网络中的应用及高保真度实验结果。
2026-09-03 quant-ph
On the Convergence of Markov Chain Distribution within Quantum Walk Circuit Subspace
University of the Basque Country (UPV/EHU)(巴斯克大学);Rice University(莱斯大学)
本文提出基于离散量子行走算法的新电路设计,用于在目标分布上进行MCMC采样,并通过优化提高收敛速度和算法可扩展性。
2025-12-03 quant-ph
Design for implementation of discrete-time quantum walk with circulant matrix on graph by optical polarizing elements
在本文中,我们引入了一个量子行走,其在每个顶点的局部散射表示为一个酉循环矩阵,即循环量子行走。我们还介绍了由循环量子行走引起的另一种量子行走,即光量子行走,它的底层图是一个$2$ -正则有向图,通过某种方式将原图爆破而得到.我们提出了一种实现光量子行走稳态的光路设计。我们证明了如果诱导光量子行走不具有$+1$本征值,则光量子行走的定态给出了原循环量子行走的定态。从这个结果出发,我们给出了一个可由该光路实现的循环量子行走的条件。
2022-02-18 quant-ph
Discrete-time Quantum Walks in Qudit Systems
本文提出 qudit 系统中的一维及多维离散时间量子行走,给出位置空间到多 qudit 态的逻辑映射与高效可扩展量子电路,并验证其相对二进制系统的运行时间优势。
2024-10-03 quant-ph
Quantum Entanglement in Dirac Dynamics via Continuous-Time Quantum Walks in a Quantum Circuit Framework
提出一种高阶近似的连续时间量子行走模型模拟一维狄拉克动力学,通过量子傅里叶变换连接离散模型,揭示时间间隔与位置空间大小对量子纠缠及颤动效应的影响,并增强对内部与外部空间相互作用的理解。
2024-11-07 quant-ph
A random-walk benchmark for single-electron circuits
介观集成电路实现高保真度控制的基本量子系统需要新的基准测试方法。我们提供电路级的统计描述的罕见错误积累的一个通用的随机游走模型按需电子转移。对于在实验中实现的GaAs/AlGaAs异质结构中的量子点链高保真单电子电路,通过电荷计数来探测传输操作的误差。电子穿梭的额外($P_+$)或丢失($P_-$)电子的错误率被测量为$P_{-}=(6.92 \pm 0.14) \times 10^{-5}$和$P_{+}=(2.13 \pm 0.08)\times 10^{-5}$,由于环境中的相关噪声而具有不确定性。此外,对随机游走的定时的精确控制允许探索随着时钟频率增加的记忆的作用。
2021-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simplification Rules for Continuous-Time Quantum Walks on Dynamic Graphs
University of Tennessee(田纳西大学);Argonne National Laboratory(阿贡国家实验室);Cairo University(开罗大学)
本文为动态图上的连续时间量子行走提出简化规则,实现标准单量子比特门并演示电路化简,作为电路模型与动态图框架间的转译原语。
2026-09-17 quant-ph
Implementation of Continuous-Time Quantum Walks on Quantum Computers
本文提出了在量子计算机上实现连续时间量子行走搜索算法的有效电路,覆盖完全图、完全二分图和超立方体,并通过Qiskit模拟验证了其有效性。
2022-12-17 quant-ph
Quantum Walks, Quantum Gates and Quantum Computers
图上的量子行走的物理学是用哈密顿语言来表述的,既适用于简单的量子行走,也适用于复合行走,其中额外的离散自由度存在于图的每个节点。它示出了如何映射之间的量子行走哈密顿量和量子比特系统和量子线路的哈密顿量,这是一个单一的和多激发编码,以及更一般的映射。自旋链的具体例子,以及量子位的静态和动态系统,被映射到量子行走,超晶格和超立方体上的行走被映射到各种门系统。我们还展示了如何映射一个量子线路执行量子傅里叶变换,肖尔算法的关键要素,量子行走系统做同样的。本文的结果是一个必不可少的初步哈密顿公式的量子行走,其中耦合到一个动态的量子环境。
2007-01-14 quant-ph
Combinatorial optimisation via highly efficient quantum walks
我们提出了一个高效的量子线路,用于执行连续时间量子行走(CTQWs)的指数大的组合对象的集合,只要对象可以被有效地索引。CTQW形成量子近似优化算法的广义版本的核心混合操作,其通过将量子振幅“转向”成高质量的解决方案来工作。高效的量子线路有望为某些类别的NP难组合问题找到高质量的解决方案,例如旅行推销员问题,最大集分裂,图分割和格路径优化。
2020-04-23 quant-ph
Parallelizing quantum circuit synthesis
量子线路合成是将任意幺正操作分解为来自通用集合的门序列的过程,通常是量子计算机可以有效且容错地实现的一个通用集合。随着量子计算机物理实现的改进,对能够有效合成电路组件和它们将运行的算法的工具的需求正在增长。用于精确的多量子位电路合成的现有算法在量子位的数量和电路深度上呈指数级缩放,使得在多于少数量子位上的电路的合成难以处理。即使是电路综合过程中的适度改进也可能导致重大进步,不仅推动了可解决的电路综合问题的大小的边界,而且还推动了由于具有更高效的电路而可以物理实现的边界。提出了一种基于确定性行走的量子线路综合方法。也称为伪随机游动,这些游动是一旦选择了起始点,其路径就完全确定的游动。我们应用我们的方法来构建一个并行的电路综合框架,并实现这样一个版本执行最佳的$T$计数合成的Clifford+ $T$门集。我们使用我们的软件来呈现并行化在运行时上提供显著加速的示例,以及直接确认4量子位1位全加器具有最佳的$T$ -计数7和$T$ -深度3。
2016-10-14 quant-ph
Experimental Implementation of Quantum Walks on IBM Quantum Computers
近年来,通用量子计算机的发展取得了显着的成功,并以谷歌报道的量子霸权而告终。现在可以用几十个量子比特实现短深度的量子线路,并获得具有显著保真度的结果。量子行走是在现有量子计算机上实现的很好的候选者。在这项工作中,我们实现了离散时间量子行走与一个和两个相互作用的步行者在周期,二维格子,和IBM量子计算机上的完全图。我们能够获得有意义的结果,使用循环,二维晶格,和完整的图形与16个节点,这需要4量子比特量子线路高达深度100。
2020-03-09 quant-ph
Quantum circuit model for discrete-time three-state quantum walks on Cayley graphs
本文为凯莱图上的离散时间三态量子行走提出基于 qutrit 门的电路模型,给出电路复杂度上界,并通过数值模拟表明门噪声对概率分布的影响显著大于振幅阻尼和相位阻尼误差。
2024-01-19 cs.DM quant-ph
Coined Quantum Walks on Complex Networks for Quantum Computers
Classiq Technologies G.K.(Classiq科技有限公司)
本文提出了一种实现复杂网络上硬币量子行走的量子电路设计,通过双寄存器编码简化了移位操作并降低了资源开销,实验表明电路深度随网络规模近似呈$N^{1.9}$增长,且在IBM Torino超导量子处理器上验证了该方法的可行性。
2026-04-23 quant-ph
Quantum walks and Dirac cellular automata on a programmable trapped-ion quantum computer
量子行走形式主义是一个广泛使用和非常成功的框架,用于模拟量子系统,如狄拉克方程的模拟,在低能量和高能量状态下的不同动力学,以及用于开发广泛的量子算法。在这里,我们提出了基于电路实现的位置空间中的离散时间量子行走的五量子比特捕获离子量子处理器。我们对特定多比特态的步行者位置空间进行编码,并编程系统以不同的量子步行参数运行,实验实现了具有可调质量参数的Dirac元胞自动机。量子行走电路和位置状态映射有利地扩展到更大的模型和物理系统,允许基于离散时间量子行走算法和与狄拉克方程的离散版本相关联的动力学的任何算法的实现。
2020-02-06 quant-ph
Quantum Computing: Implementing Hitting Time for Coined Quantum Walks on Regular Graphs
近年来,量子行走得到了广泛的研究,并显示出令人兴奋的性质。其中之一是与经典的对应物相比,击中时间的二次加速。在本文中,我们设计了一个量子线路的MNRS算法,它发现一个标记的节点在一个图的量子行走,并使用它找到一个命中时间的标记节点的行走。我们通过在IBM量子模拟器上实现电路来实现这一点,并表明在无噪声模拟器上执行的命中时间与理论预期一致。我们还在模拟IBM Melbourne计算机噪声的模拟后端上运行该算法。正如预期的那样,噪声对输出有广泛的影响,导致结果与无噪声模拟相差甚远。
2021-08-05 quant-ph
Efficient circuit implementation for coined quantum walks on binary trees and application to reinforcement learning
IRT Saint Exupery(圣埃克苏佩里技术研究所);Université Paul Sabatier(保罗·萨巴捷大学);IRIT(图卢兹信息学研究所)
二叉树上的量子行走被用于许多量子算法中,以实现相对于经典算法的重要加速。这种算法作为量子电路的形式呈现出易于读取、在基于电路的量子计算机和模拟器上可执行以及资源利用最优的优点。根据通用门模型量子计算原理,我们提出了一种在二叉树上进行量子行走的量子电路构成策略。我们特别关注NAND公式求值算法,因为它在博弈论和强化学习中有许多应用。因此,我们提出了该算法的应用程序,并展示了它如何可以用来训练量子强化学习代理在两个玩家的游戏环境。
2022-10-14 cs.ET cs.LG quant-ph
Adjustable-depth quantum circuit for position-dependent coin operators of discrete-time quantum walks
本文提出一种可调深度量子电路,用于精确实现离散时间量子行走中的位置相关硬币算符,通过并行和顺序组合硬币算符包,在深度和辅助比特之间提供灵活权衡。
2023-04-20 cs.ET quant-ph
Circuit Implementation and Analysis of a Quantum-Walk Based Search Complement Algorithm
本文提出SKW搜索算法的修改版,通过改变演化算子实现目标态概率降低的“搜索补集”行为,并在IBM量子处理器上实验验证,统计距离小于等于0.0895。
2024-05-28 quant-ph
Expressiveness of Commutative Quantum Circuits: A Probabilistic Approach
本研究针对交换量子电路的框架势与表达能力展开探讨,基于傅里叶级数表示将其转化为概率理论中的特征函数与随机游走回归概率,提出近似公式并结合电路架构给出结构与表达能力的理论关联及采样计算手段。
2024-12-03 quant-ph
Generalized Efficient Quantum Circuit Implementation of Discrete-Time Quantum Walks on Cayley Graphs
Worcester Polytechnic Institute(伍斯特理工学院)
该研究提出了广义高效的量子电路框架,实现任意维度凯莱图上的离散时间量子行走,通过移位算子分解降低CNOT成本,为近期量子设备的实用DTQW提供硬件友好的可扩展途径。
2026-08-27 quant-ph
Efficient implementation of discrete-time quantum walks on quantum computers
针对离散时间量子行走电路规模与深度过大的问题,本文基于条件移位算子对角化提出在 $2^n$-cycle 上的高效可扩展电路,将门复杂度由 $O(n^2t)$ 降至 $O(n^2+nt)$,并经 IBM 设备验证。
2024-04-09 quant-ph
Unitary Coined Discrete-Time Quantum Walks on Directed Multigraphs
本研究分析了UC-DTQW的酉演化算子,建立了邻接矩阵与量子电路之间的双向映射方程,将图结构转换为有向多重图,并扩展了硬币算子定义及其电路实现。
2023-04-04 quant-ph
Observing Topological Invariants Using Quantum Walk in Superconducting Circuits
在工程和自然发生的量子材料中直接测量拓扑不变量是对物质的量子相进行分类的关键步骤。在这里,我们激励一个工具箱的基础上依赖于时间的量子行走作为一种方法来数字模拟单粒子拓扑能带结构。使用超导量子比特色散耦合到微波腔,我们实现了两类分步量子行走,并直接测量与每个拓扑不变量(绕组数)。测量依赖于腔薛定谔猫态的两个组件之间的干涉,并突出了一种新的重新聚焦技术,该技术允许直接实现数字版本的布洛赫振荡。我们的计划可以很容易地扩展到更高的维度,从而量子行走为基础的模拟可以探测拓扑相位范围从量子自旋霍尔效应的霍普夫绝缘体。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Demonstration of Discrete-Time Quantum Walks and Observation of Topological Edge States in a Superconducting Qutrit Chain
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University(南京大学固体微结构物理学院);School of Physics, Hangzhou Normal University(杭州师范大学物理学院);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室);Shishan Laboratory, Suzhou Campus of Nanjing University(南京大学苏州校区石湖实验室)
该研究利用超导三能级系统实现了可扩展的离散时间量子行走,并首次在超导平台上观测到拓扑边缘态。
2026-01-05 quant-ph
Dynamics and computation in linear open quantum walks
Universidade Federal de Pernambuco(巴西联邦伯南布哥大学)
本研究探究面向量子计算的开放量子行走(OQW)框架的演化与极限行为,实现随机幺正量子信道的表示,并基于OQW的图局域性提出带线路表示的仿真协议,在系统维度、线路深度和CNOT数量上取得渐近优势。
2025-09-26 quant-ph
Detailed Analysis of Circuit-to-Hamiltonian Mappings
电路到哈密尔顿构造在哈密尔顿复杂性领域得到了广泛的应用,特别是用于证明QMA-硬度结果。在这项工作中,我们研究的基态能量的哈密顿标准时钟建设和那些需要动态初始化。我们把这些基态能量指数紧界,并确定改进的缩放边界的情况下,有一个恒定的概率被拒绝的计算。此外,我们证明了收集的结果有关的低能量子空间的量子行走线上的能量惩罚出现在任何一点上的行走,并介绍了一些一般的工具,可能是有用的,这样的分析。
2019-10-02 quant-ph
Encoding qubits into harmonic-oscillator modes via quantum walks in phase space
我们提供了一个理论框架,通过量子行走将量子比特(qubit)的任意逻辑状态编码为连续变量量子模式。从量子模的压缩真空态开始,我们证明了该态在相空间中的量子行走可以产生输出态,这些输出态是最初由Gottesman,Kitaev和Preskill(GKP)[Phys. Rev. A { \bf 64},012310(2001)]提出的码字态的变体。特别地,通过将量子硬币投射到对角硬币状态的掷硬币变换,我们证明了所产生的{ \em耗散}量子行走可以产生类似于原型GKP编码的量子比特编码。我们分析了这些码字的纠错性能,发现即使没有优化,我们的码字优于GKP的一个狭窄的利润率。使用电路表示,我们提供了一个通用的架构实现这种编码方案,并讨论其可能的实现,通过电路量子电动力学系统。
2020-06-18 quant-ph
Noisy simulations of Quantum Walk and Quantum Walk search via Quantum Cellular Automata on a semiconducting spin processor emulator
Aix Marseille Univ, CNRS, LIS(艾克斯-马赛大学,法国国家科学研究中心,信息系统实验室)
本文通过量子单元自动机在半导体自旋处理器模拟器上实现量子漫步和搜索算法的噪声模拟,并展示了其在NISQ时代的应用潜力。
2025-12-11 quant-ph
Circuit equation of Grover walk
我们考虑无限图上的Grover行走,其中内部有限子图以一定的频率接收来自外部的流入,并将流出辐射到外部。为了刻画该系统的平稳状态,我们引入了一种按频率扭曲的离散梯度算子。然后我们得到了一个电路方程,它表明:(i)定态是由势函数的扭曲梯度描述的,势函数是顶点上的函数;(ii)势函数满足关于广义拉普拉斯矩阵的泊松方程。从而刻画了内图表面的散射和穿透内图的能量,并以完全图为内图,说明了散射和内能与频率和尾数的关系.
2022-11-02 math-ph math.MP quant-ph
A Comparison of Quantum Walk Implementations on NISQ Computers
本文探讨了两种电路方法的量子行走:第一个由广义控制反转,而第二个有效地取代它们与旋转操作的基础状态。我们展示了旋转实施的理论基础。旋转方法使在使用反相器实现时执行计算所需的大量辅助量子位无效。我们的研究结果集中在两种架构的结构,效益和成本,以及每种方法所需的计算资源方面的比较。我们表明,逆变器的方法需要比旋转指数更少的门,但几乎一半的系统中的量子位数。最后,我们使用IBM量子计算机进行了一些实验。实验表明了噪声对电路的影响。小的两量子比特量子行走的演化更接近我们的预期,而对于更多的步骤或状态空间,演化受到噪声的严重影响。
2021-02-02 quant-ph
Two-particle bosonic-fermionic quantum walk via 3D integrated photonics
量子漫步是物理量子系统模拟中最有前途的资源之一,也是量子计算标准电路模型的替代方案。到目前为止,实验实现仅限于单粒子量子行走,而最近已经报道了两个相同光子的量子行走。在这里,第一次,我们调查如何粒子统计,无论是玻色子或费米子,影响两粒子离散量子行走。利用双光子纠缠态和集成光子电路实现了这一实验。利用极化纠缠来模拟非相互作用玻色子和费米子的聚束-反聚束特性。在此范围内,一种新的三维几何形状的波导电路,它允许精确的偏振独立的行为,保持显着的控制相位和balNavisphere。
2012-01-24 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
From open quantum walks to unitary quantum walks
我们提出了一种思想,将定义在格上和有限图上的任何开量子行走转化为幺正量子行走。这种方法推广到域的开放量子行走(或量子马尔可夫链)的框架介绍了Szegedy量化马尔可夫链。对于本文中的幺正量子游动,我们定义了在一个节点处找到游动的概率和平均概率,并导出了渐近平均概率。
2015-02-05 quant-ph
Quantum Approximate Walk Algorithm
Texas Tech University(德克萨斯理工大学);Lawrence Berkeley National Laboratory(劳伦斯伯克利国家实验室);University of Maryland(马里兰大学)
本文提出一种电路深度随量子比特数线性增长的经典数据可追踪量子预言机,结合浅层量子电路和中间测量数据经典预处理,在IBM Pittsburgh硬件上实现了QAOA输出的可解释性提升与解质量的多项式时间验证。
2025-11-10 quant-ph
Quantum circuits for discrete-time quantum walks with position-dependent coin operator
本文构建实现任意位置相关硬币算子的离散时间量子行走量子电路,提出线性深度但需指数辅助比特的并行电路,并扩展至光滑块对角酉算子的高效近似实现,误差ε下深度和规模为O(1/ε)。
2023-04-20 cs.ET quant-ph
Implementation of multi-walker quantum walks with cavity grid
我们展示了如何多步行量子行走可以实现通过腔量子电动力学量子梅花形。多步行者量子行走的实现为引入纠缠和更高级的行走开辟了有趣的可能性。在不同的初始状态和不同的抛硬币次数下,多步行者量子行走表现出不同的概率分布,这与具有二次增强扩散和局域化效应的经典随机行走有很大的不同.通过引入退相干,观察到了从量子行走到经典行走的转变。我们引入平均保真度衰减作为一个签名来研究退相干引起的量子行走的不可逆性。
2012-03-27 quant-ph
Quantum Approximate and Quantum Walk Optimization Approaches to Set Balancing
本研究将集合平衡问题映射为伊辛模型,采用QAOA和QWOA算法求解,比较六种混合算子并引入熵后处理,提升组合优化性能。
2025-09-08 quant-ph