HQNET: Harnessing Quantum Noise for Effective Training of Quantum Neural Networks in NISQ Era
New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）；NYUAD Research Institute, New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学研究院）
本文研究量子噪声对QNN可训练性的影响，提出通过选择合适的量子测量算子缓解 barren plateaus 问题，展示在不同成本函数下不同算子的训练效果，为提升QNN性能提供实用策略。
2025-09-11 quant-ph
Entangled states maximize the two qubit channel capacity for some Pauli channels with memory
我们证明了在具有任意记忆度的泡利信道的情况下，量子信道的最大互信息的一般上界是饱和的。对于这样的信道的一个子集，我们明确地确定最佳信号状态。我们分析表明，对于这样的一类通道纠缠态确实是最佳的记忆阈值以上。值得注意的是，所得到的信道容量是记忆参数的不可微函数。
2003-07-02 quant-ph
The Clifford Algebra approach to Quantum Mechanics A: The Schroedinger and Pauli Particles
在本文中，我们展示了如何所有的量子性质的薛定谔和泡利粒子可以完全描述从一个克利福德代数接管的实。没有必要诉诸任何“波函数”。为了描述量子系统，我们定义Clifford密度元[CDE]为极小左理想的元素与其Clifford共轭的乘积。系统的属性，然后完全指定的双线性不变量的第一和第二种计算使用CDE。因此，一个系统的量子性质可以完全从代数中描述，而不需要诉诸任何希尔伯特空间表示。此外，我们表明，基本的第二类双线性不变量是简单的玻姆能量和玻姆动量，实体，使其出现在玻姆解释。我们还展示了这些参数是如何出现在标准的量子场论在低能量，单粒子近似。在任何阶段都不需要求助于经典力学。这清楚地表明，玻姆方法完全在标准量子形式主义之内。该方法使我们能够奠定基础的方法，可以扩展到提供一个完整的相对论版本的玻姆模型。在本文中，我们将我们的注意力集中在非相对论性的情况下，并将在随后的文件中提出其相对论性的扩展的细节。
2010-11-17 math-ph math.MP quant-ph
Measure of positive and not completely positive single-qubit Pauli maps
一个初始不相关的系统的时间演化是由一个完全正的（CP）地图。更一般地说，系统可能包含与环境的初始（量子）相关性，在这种情况下，系统根据不完全正（NCP）映射演化。这是一个有趣的问题，这两种类型的映射在正映射集合中的相对测度是什么。在指出了计算作用于量子比特的通用映射的真实体积的完整问题的范围之后，我们研究了抽象空间中的泡利通道的情况，该抽象空间的元素表示等价类映射，这些映射直到非泡利酉映射都是相同的。在这个空间中，我们证明了NCP映射的体积是CP映射的两倍。
2019-02-03 quant-ph
Primitive Nonclassical Structures of the $N$-qubit Pauli Group
介绍和讨论了$N$ -量子比特泡利群中的几种非经典结构，它们可以被看作是量子信息处理的基本资源。身份产品（ID），从根本上与纠缠的结构，定义和探讨。Kochen-Specker定理是通过我们称之为KS集的特殊ID集来证明的。我们还提出了一个新的定理，我们称之为$N$ -量子比特Kochen-Specker定理，这是证明了特定的ID集，我们称之为NKS集，其效用是，它导致有效的KS集的建设。我们定义了这些结构的临界性或不可约性，以及它与纠缠的联系。所有代表性的关键ID高达$N=4$量子位，和许多家庭的关键ID任意大值的$N$进行了讨论。给定$N$的临界ID是一组有限的几何对象，它们似乎完全表征了$N$ -量子位泡利群的非经典性。给出了从ID构造临界KS集和NKS集的方法，并讨论了纠缠性、上下文性和非定域性的实验检验。可能的应用和连接到其他工作也进行了讨论
2013-12-17 quant-ph
Efficient eigenvalue determination for arbitrary Pauli products based on generalized spin-spin interactions
N+1个量子位之间的有效自旋-自旋相互作用使得能够确定维度N的任意泡利乘积的本征值，其中恒定的少量多量子位门独立于N并且将本征值编码在额外辅助量子位的测量基态中。只要量子位可以耦合到共享谐振子，这种相互作用就可用，这种情况可以在几个物理量子位实现中实现。例如，已经在离子阱中实现了高达14个量子位的合适的相互作用。与使用作为N的函数增加的多个两量子比特门的典型构造相比，应该可以利用恒定数量的多量子比特门来实现用于量子纠错的稳定器码。找到N个量子比特的奇偶校验的特殊情况只需要少量与N无关的操作。这与在传统机器上计算奇偶性的算法相比是有利的，这意味着真正的量子优势。
2017-07-12 quant-ph
Simulation of Qubit Quantum Circuits via Pauli Propagation
我们提出了新的算法来估计量子位量子线路的结果。值得注意的是，这些方法可以在线性时间内模拟Clifford电路，而无需显式地写下稳定器状态。这些算法优于以前的噪声近克利福德技术的大多数电路。我们确定了一个大类的输入状态，可以有效地模拟，尽管不是稳定器状态。该算法利用从布洛赫向量构造的概率分布，并行先前已知的算法，使用离散维格纳函数qutrits。
2019-03-18 quant-ph
The lower bound to the concurrence for four-qubit W state under noisy channels
通过解析求解Lindblad形式的主方程，研究了四量子比特W态在各种噪声环境下的动力学行为，其中Lindblad算符对应于Pauli矩阵，描述了态的退相干.此外，我们还利用纠缠度的下界研究了纠缠的动力学性质。结果表明，当Pauli-Z噪声作用下纠缠度单调衰减时，其它三种噪声作用下纠缠度突然衰减。此外，通过研究不同的最大纠缠四比特态的纠缠度随时间的演化，我们发现四比特W态在同轴泡利信道下具有更强的鲁棒性。此外，除了Pauli-Z噪声外，三量子比特W态相对于四量子比特W态保留了更多的纠缠。
2015-01-06 quant-ph
Nonclassical Structures within the N-qubit Pauli Group
表现出非经典性的结构是量子力学的基础，也可以被视为量子信息处理中许多应用的资源-特别是在$N$量子比特的希尔伯特空间中。本论文进一步发展了$N$ -量子比特泡利群中的纠缠、量子上下文和量子非定域性理论。强Kochen-Specker定理和证明它的结构被详细地介绍和探索。结构之间的连接，显示纠缠，上下文和非局部性的模式进行了解释。计算搜索算法和相关工具的开发和使用，以执行完整的搜索最小的非经典结构内的$N$量子位泡利组的值$N$有限的计算资源。我们的研究结果进行了调查，并给出了处方使用基本的非经典结构，我们已经发现，以构建更复杂的类型，这样的结构。家庭的非经典结构的所有值的$N$，包括最紧凑的家庭的投影仪为基础的奇偶证明的Kochen-Specker定理尚未发现在所有维度的形式$2^N$，其中$N\geq2$。本文还讨论了所得结果的应用及其与其它工作的联系。
2013-07-25 quant-ph
Single snapshot non-Markovianity of Pauli channels
IBM Quantum, IBM T. J. Watson Research Center（IBM量子，IBM T.J.沃森研究中心）；CMC Microsystems（CMC微系统公司）；IBM Quantum, IBM Almaden Research Center（IBM量子，IBM阿尔马登研究中心）
研究单快照下多量子位保罗i通道的非马尔可夫性，发现生成器结构与标准保罗i-林布兰德模型相同，但速率可能为负或复数，随机保罗i通道几乎总是非马尔可夫，且物理噪声模型下负速率普遍存在。
2026-03-19 quant-ph
Quantum simulation of Pauli channels and dynamical maps: algorithm and implementation
提出模拟泡利信道及其动力学映射的量子算法，采用参数化电路，并给出N量子比特变换的数学条件，在IBM量子计算机上验证了单量子比特实现及保真度。
2023-07-31 quant-ph
Bell Inequalities Induced by Pseudo Pauli Operators on Single Logical Qubits
在大多数贝尔检验中，测量设置是经过特别选择的，这样就可以检测到贝尔不等式的最大量子违反，或者至少，违反足够强以被观察到。这样的选择通常可以将相应的Bell算符与一种有效的观测量联系起来，称为伪泡利算符，在某种意义上为我们提供了对Bell非定域性更直观的理解。在此基础上，发展了一种更一般的构造贝尔不等式的量子-经典方法。用这种方法不仅可以导出几种著名的贝尔不等式，而且还可以探索许多新的不等式。此外，我们还证明了由伪Pauli算子的测不准关系还可以导出一些二次贝尔不等式，这对研究某些非定域观测量的测不准关系具有新的意义.
2022-10-20 quant-ph
Optimal, hardware native decomposition of parameterized multi-qubit Pauli gates
本文提出将参数化多量子比特 Pauli 门最优分解为硬件原生 P2QP 门的方法，给出任意硬件图下深度与门数的精确表达式，并通过 LHZ 映射联合优化多个门。
2023-09-27 quant-ph
Mutually unbiased binary observable sets on N qubits
泡利算子（泡利矩阵的张量积）提供了N个量子比特的希尔伯特空间上的算子的完整基础。我们证明了4^N-1个泡利算子的集合可以划分为2^N+1个不同的子集，每个子集由2^N-1个内部可交换的可观测量组成。此外，每个这样的划分定义了N量子比特希尔伯特空间中2^N+1个相互无偏基集的唯一选择。2和3量子比特系统的例子进行了讨论，重点是在这些基组内发生的纠缠的性质和数量。
2002-04-30 quant-ph
Fault Tolerance with Bare Ancillae for a [[7,1,3]] Code
我们提出了一个[[7，1，3]]量子纠错码，它能够实现容错的综合征测量，每个稳定器使用一个辅助量子位，用于独立的单量子位泡利错误的错误模型。辅助量子位上的所有单量子位泡利错误传播以在数据量子位上形成唯一可校正的错误。对于具有两个量子位的泡利误差的误差模型，情况发生了变化。我们比较了两种噪声模型下的一级逻辑错误率：标准的泡利对称去极化误差模型和各向异性误差模型。各向异性模型是由通常应用于捕获离子量子位的双量子位门上的控制误差激发的。我们发现，一个辅助量子位每个综合征测量是足够的容错的各向异性错误，但不足以为标准的去极化错误。然后，我们展示了如何通过添加标记量子位来检查选择辅助量子位上的错误，从而实现对标准去极化错误的容错。我们在这个[[7，1，3]]代码上的结果展示了物理激励的噪声模型如何简化容错协议。
2017-10-03 quant-ph
Optimal parameter estimation of Pauli channels
最佳测量配置，即，本文研究了量子比特和广义泡利信道的二元POVM形式的最佳输入量子态和测量。信道方向被定义为具有任意固定的泡利矩阵基的信道的收缩方向。在量子位泡利信道的情况下，与已知的信道方向，它示出的最佳配置，最大限度地提高Fisher信息的估计参数由三个冯诺依曼测量连同纯输入状态指向适当的信道方向。这些结果的推广广义泡利通道也给出。此外，提出了一种计算效率高的估计方法，用于估计量子比特泡利信道情况下的信道方向。该方法的效率是由模拟说明：它示出了其方差是1/N的顺序，其中N是所使用的测量的数量。
2015-11-20 quant-ph
Pure State Tomography with Pauli Measurements
我们研究了在所有量子态中唯一确定任意$n$ -量子比特纯态所需的最小泡利测量数的问题。我们表明，只有$11$泡利测量需要确定一个任意的两个量子比特的纯态相比，与$16$测量的全量子态层析成像，只有$31$泡利测量需要确定一个任意的三个量子比特的纯态相比，与$64$测量的全量子态层析成像。我们证明了我们的协议是强大的去极化误差与模拟随机纯态。我们实验测试的协议上的两个和三个量子位系统与核磁共振技术。我们表明，纯状态层析成像协议节省了我们的测量数量，而没有相当大的保真度损失。我们将我们的协议与随机选择的泡利算子的相同大小的集合进行比较，发现我们选择的泡利测量集合显著优于那些随机采样集合。作为一个直接的应用，我们的计划也可以用来减少在量子光学系统中的纯态层析所需的设置的数量。
2016-01-20 quant-ph
Digital simulation of convex mixtures of Markovian and non-Markovian single qubit Pauli channels on NISQ devices
本文研究在NISQ设备上模拟单量子比特泡利信道的凸混合，针对马尔可夫混合产生非马尔可夫信道及非马尔可夫混合产生马尔可夫信道两种情况，提出减少CNOT门数量的启发式电路构造方法和正则化过程矩阵以获得CPTP信道的策略。
2024-02-27 quant-ph
Pauli Tomography: complete characterization of a single qubit device
量子物理学和信息技术的结合最初是出于小型化的需要，最近为实现全新的信息处理设备开辟了道路，有可能保证安全的密码通信，以及一些复杂计算任务的巨大加速。在新的信息技术所带来的许多问题中，需要表征新的量子设备，对其功能进行完整的识别和表征。正如我们将看到的，量子力学为我们提供了一个强大的工具来轻松有效地完成任务：这个工具就是所谓的量子纠缠，它是未来计算机量子并行的基础。我们在这里提出了第一个完整的实验量子表征的单量子比特设备。这种新方法，我们可以称为“量子射线照相术”，在设备的输出端使用泡利量子断层扫描，并且在输入端只需要一个纠缠态，它在测试通道上作为所有可能的量子并行输入状态工作。该方法可以很容易地扩展到任何n量子位器件。
2002-07-24 quant-ph
Proofs of the Kochen-Specker theorem based on the N-qubit Pauli group
我们提出了一些基于N量子位泡利群的Kochen-Specker（KS）定理的基于可观测性的证明，其中N >= 4，从而增加了之前已经提出的两个和三个量子位群的证明。这些证明具有吸引人的特点，它们可以以图表的形式呈现，通过检查它们是显而易见的。它们也是不可约的，因为它们不能通过忽略其中的量子比特和/或可观测量的某个子集而被简化为更小的证明。给出了一个简单的算法，用于将任何基于可观察性的KS证明转化为大量的基于投影的KS证明;如果基于可观察性的证明有O个可观察性，每个可观察性恰好出现在两个交换集中，并且任何两个交换集中最多有一个可观察性是公共的，则相关的基于投影的奇偶证明的数量是2^O。我们引入符号的观测量和投影仪为基础的KS证明，捕捉他们的重要功能，也传达了一种感觉，这两种类型的证明在N-量子位泡利群的巨大变化。我们讨论了一个无限族的基于可观测性的证明，其成员适用于从2开始的所有数量的量子位，并展示了如何使用它来生成基于投影的KS证明，该证明仅涉及N >= 2的形式为2^N的任何维度中的9个基（或实验背景）。我们的结果的一些影响进行了讨论。
2013-06-29 quant-ph
Exchange-Only Dynamical Decoupling in the 3-Qubit Decoherence Free Subsystem
Uhrig动态解耦序列通过在适当的时间间隔使用bang-bang Pauli脉冲实现了单个系统量子位从其退相浴的高阶解耦。单量子位和多量子位系统从浴槽的高阶解耦引起失相和弛豫，也可以通过嵌套应用乌里克序列，再次使用单量子位泡利脉冲来实现。对于3-qubit消相干自由子系统（DFS）和相关的子系统编码，泡利脉冲不是自然可用的操作;相反，交换相互作用提供了所有需要的编码操作。在这里，我们证明了交换相互作用单独可以实现高阶解耦对一般噪声的3-qubit DFS。我们提出了耦合到经典和量子浴的3-qubit DFS的去耦序列，并通过数值模拟评估序列的性能。
2012-03-20 quant-ph
Scalable quantum circuits for exponential of Pauli strings and Hamiltonian simulations
本研究设计了可在低连接度硬件实现的泡利字符串指数量子电路，验证其可扩展性，将其用于多类哈密顿量演化模拟，18量子比特下精度接近数值Trotter误差，且在NISQ量级噪声下表现稳定。
2024-11-04 quant-ph
Transforming Collections of Pauli Operators into Equivalent Collections of Pauli Operators over Minimal Registers
本文借鉴量子纠错码思想，证明了表示等价 Pauli 操作所需 qubit 数量的可达下界，并提供了确定极小寄存器 Pauli 操作集合的流程。
2022-06-27 quant-ph
Direct tomography of quantum states and processes via weak measurements of Pauli spin operators on an NMR quantum processor
本研究提出基于弱测量的高效直接量子态与过程层析成像方案，构建通用量子电路利用标量J耦合调控相互作用，在NMR量子处理器上实验实现，可精准表征多类量子态与过程。
2023-03-13 quant-ph
Necessary and Sufficient Conditions for Universal Gates with Pauli Strings and Beyond
ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学与技术学院）；University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）
研究由 Pauli 字符串或一般哈密顿量生成的量子门通用性，给出了生成 su(2^n) 的必要充分条件，并证明了 XYZ 海森堡哈密顿量在局部控制下的通用性。
2026-06-11 quant-ph
Hierarchical Progressive Optimization for Multi-Qubit Pauli Noise Modeling
Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学）；Yangzhou University（扬州大学）
本文提出分层渐进优化框架，通过数学严谨的组合投影掩码有效减少优化复杂度，实现多量子比特系统的高阶空间串扰建模与抑制，提升量子误差缓解性能。
2026-08-27 quant-ph
On separable Pauli equations
本文对自旋为1/2的粒子与电磁场相互作用的（1 + 3）维Pauli方程进行了分类，得到了可用分离变量法求解的方程组。由此得到了电磁场A（t，x）的十一类矢势，并给出了相应的泡利方程的可分性。它是建立，特别是，泡利方程可分离成二阶矩阵常微分方程的必要条件是它的等价系统的两个非耦合Schroedinger方程。此外，磁场必须与空间变量无关。我们证明了提供相应Pauli方程可分性的电-磁场的坐标系和矢势与Schroedinger方程是一致的。在此基础上，提出了一种构造所有坐标系的有效算法，该算法在固定电磁场矢势的情况下，使Pauli方程具有可分性。最后，我们描述了所有的矢势A（t，x），它（a）提供了Pauli方程的可分性，（b）满足真空麦克斯韦方程组没有电流，和（c）描述非零磁场。
2002-03-04 hep-th math-ph math.MP
High-Precision Observable Estimation with Single Qubit Quantum Memory
针对多量子比特可观测量估计中散粒噪声累积问题，提出利用单量子比特量子存储器累积测量数据，以更少交互次数实现高精度估计，所需测量次数随泡利字符串数按N^(2/3)规模减少。
2023-08-31 quant-ph
Complete Flow-Preserving Rewrite Rules for MBQC Patterns with Pauli Measurements
本文提出并证明了带泡利测量的MBQC模式中，引入新Z测量量子比特可保持泡利流，并给出稳定子ZX图的唯一规范形式及完整保流重写规则。
2023-11-15 quant-ph
Dynamics of Entanglement and Nonclassical Correlation for Four-Qubit GHZ State
多量子比特纠缠对于量子信息处理是至关重要的，但其利用受到多量子比特系统周围环境的不利影响。因此，研究噪声下一般多体非经典关联的动力学，包括但不限于纠缠，是非常重要的。我们在实验中对四比特GHZ态在最常见的噪声下进行了研究，发现除了在退相信道中，非经典关联比纠缠更鲁棒。对于Pauli-X和Pauli-Y噪声以及与退相库相互作用的Bell对角态，量子不和谐呈现出动力学的突然转变，对于Pauli-Z和各向同性噪声，量子不和谐单调衰减。
2015-09-21 quant-ph
Private communication from Pauli channels with no privacy
Networked Quantum Devices Unit, Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（网络量子设备单元，冲绳科学技术大学院大学）
该研究证明两个各自私有容量为零的Pauli信道联合使用可激活私有通信，通过转置反退化信道和简单二进制码实现。
2026-09-18 quant-ph
Quantum Distribution Error Mitigation via the Circulant Structure of Pauli Noise
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
本文提出分布误差缓解方法，利用Pauli噪声的循环结构通过快速Walsh-Hadamard变换校正量子电路输出分布，通过单逻辑电路采样近似噪声向量，显著提升多个量子电路的输出分布准确性。
2026-03-18 quant-ph
GALIC: Hybrid Multi-Qubitwise Pauli Grouping for Quantum Computing Measurement
提出GALIC框架，通过混合FC/QWC对易关系实现噪声和连通性感知的泡利分组，在保持估计精度的同时平均降低方差20%，并揭示误差抑制比连通性对估计器方差影响更大。
2024-11-10 quant-ph
Discovering optimal fermion-qubit mappings through algorithmic enumeration
本文提出基于费米子模枚举方案设计费米子-量子比特映射的新方法，在不增加辅助量子比特的前提下，通过优化排序显著降低了正方晶格系统Jordan-Wigner变换的平均Pauli权重。
2023-10-12 quant-ph
Measuring the size of a Schroedinger cat state
我们提出了一种测量薛定谔猫态的“大小”的方法，即通过计算将一个状态映射到另一个状态需要多少个单粒子操作，来测量两个具有（据说）宏观上不同性质的多体状态的量子叠加。这个定义给出了合理的结果，简单，易于分析的情况下，是符合以前的定义限于格林伯格-霍恩-蔡林格样的状态。我们将我们的测量应用到实验相关的非平凡例子中，即超导三结通量量子比特被置于左循环和右循环超导态的叠加中，发现这个薛定谔猫出奇地小。
2006-09-01 quant-ph
Quantum memory assisted observable estimation
针对 Pauli 字符串测量中散粒噪声累积的问题，提出 CPS 方法，利用单量子比特量子存储器相干累积信息，使给定方差所需测量次数随 Pauli 字符串数量线性减少。
2025-03-14 quant-ph
A dynamical interpretation of the Pauli Twirling Approximation and Quantum Error Correction
在量子线路中，最简单和最广泛使用的误差模型之一是泡利旋转近似（PTA）。限制自己的量子位的自由动力学分析，我们明确显示如何应用PTA是相当于忽略大部分的量子反作用的系统，并给出了一个一般性的论点，为什么这种近似导致低逻辑错误率的容错稳定器电路相比，其他量子信道。我们提供的数值证据表明，PTA的建模噪声的性能变得更糟的量子位数的增加。
2017-08-19 quant-ph
Entanglement dynamics of three-qubit states in noisy channels
研究了三量子比特系统的纠缠动力学，系统初始制备在纯Greenberger-Horne- Zeilinger（GHZ）态或W态，通过Pauli通道$σ_z, \, σ_x, \, σ_y$或去极化通道传输.利用三量子比特纠缠度的下界，我们证明了W态在通过泡利信道$σ_z$传输时比GHZ态保留了更多的纠缠.对于泡利信道$σ_x, \, σ_y$和去极化信道，GHZ态的纠缠比W型纠缠更能抵抗退相干.我们还简要地讨论了下界近似的精度如何依赖于所考虑的密度矩阵的秩。
2010-04-11 quant-ph
Experimental demonstration of Pauli-frame randomization on a superconducting qubit
具有不完美量子位的量子计算的前景依赖于量子计算系统通过纠错和容错廉价扩展的能力。虽然容错需要对量子比特错误的性质进行相对温和的假设，但与相干和非马尔可夫错误相关的开销可能比与纯随机马尔可夫错误相关的开销大几个数量级。解决这一挑战的一个建议是将感兴趣的电路随机化，将误差整形为随机泡利误差，但不影响聚合计算。随机化技术还可以抑制与非马尔可夫进化相关的慢自由度的耦合。在这里，我们展示了在超导电路系统中实现保利帧随机化，利用灵活的编程和控制基础设施，以低成本实现这一目标。我们使用高精度的门集断层扫描，详细描述电路误差的特性，有和没有随机化过程，这使我们能够作出严格的声明Markovianity以及所观察到的错误的性质。我们证明，随机化抑制签名的非马尔可夫进化到统计上不显著的水平，从马尔可夫模型违反范围从$43σ$到$1987σ$，下降到违反之间的$0.3σ$和$2.7σ$随机化。此外，我们证明，在随机化下，实验误差很好地描述了泡利误差模型，与模型的违规行为是同样微不足道的（$0.8σ$和$2.7σ$之间）。重要的是，所有这些模型准确性的改进都是在不降低保真度的情况下获得的，并且通过钻石范数量化的错误率得到了一些改进。
2021-03-22 quant-ph
Phase-sensitive framed-ribbon representation of single-qubit Pauli measurements in linear cluster states
Indian Institute of Technology, Indore（印度印多尔理工学院）；Techno Main Salt Lake (Engg. Colg.), Techno India Group（Techno India集团Salt Lake技术主校区（工程学院））；Centre of Advanced Studies and Innovation Lab (CASILAB)（先进研究与创新实验室（CASILAB））
本研究提出了一种基于拓扑框架的相位敏感分类方法，用于描述线性簇态中单量子比特测量的拓扑特性，揭示量子相位与带框架拓扑不变量的直接关联。
2026-09-09 quant-ph
Deterministic amplification of Schroedinger cat states in circuit quantum electrodynamics
提出了一种基于最优状态转移的确定性放大光子薛定谔猫态的动力学方案。该方案可以在强耦合量子位腔系统中实现，并且非常适合于最先进的超导电路的能力。理想的分析方案进行比较与开放的Jaynes-Cummings模型与现实的设备参数的完整模拟。这种放大工具可用于非经典连续变量态的实际量子信息处理。
2015-08-05 quant-ph
Reducing circuit depth with qubitwise diagonalization
本研究提出一种逐比特对角化的量子算法，可生成深度为O(n log r)的电路对角化n比特Pauli生成算符，适配低连通性硬件，在随机与分子哈密顿量场景下实现短深度、少双比特门的效果。
2023-12-19 quant-ph
Efficient construction of involutory linear combinations of anti-commuting Pauli generators for large-scale iterative qubit coupled cluster calculations
我们提出了一个有效的方法，从一个交换的一组运营商，完全由泡利$\hat x_i$运营商（纯粹的X发电机）和相关的数值措施，如绝对能量梯度排序的泡利发电机（泡利群的元素）的完全反交换集的建设。我们的方法使用高斯-约旦消除应用到一个二进制矩阵，编码的X生成器的集合，使其减少行梯队的形式，其次是通过修改后的约旦-维格纳变换和返回到原始基础的反交换系统的建设在标准的基础。算法的复杂度与X集的大小成线性关系，与量子位数成二次关系。得到的反对易集用于构建量子比特耦合簇Ancillary与反对易Paulis的对合线性组合（QCC-ILCAP），其在[J. Chem. Theory Comput. 2021，17，1，66-78]。我们应用QCC-ILCAP模拟的迭代量子位耦合团簇方法计算了水分子对称伸缩（36个量子位）和N $_2$解离（56个量子位）的基态势能曲线。
2023-01-25 physics.chem-ph quant-ph
Qubit-Efficient Variational Quantum Optimization via Pauli Correlation Encoding: Application to Large-Scale Power Demand Portfolio Optimization
Strategic Technology Center, TISI Inc.（TISI公司战略技术中心）；Graduate School of Engineering Science, Osaka University（大阪大学工程科学研究科）；Center for Quantum Information and Quantum Biology, Osaka University（大阪大学量子信息与量子生物学中心）；Center for Quantum Computing, RIKEN（理化学研究所量子计算中心）
研究针对变分量子算法在大规模问题编码上的局限，提出基于泡利相关编码的可扩展变分框架用于电力需求组合优化，通过两阶段混合公式及数值模拟展示其接近最优性能，还在量子处理器上验证鲁棒性，确立该框架在大规模组合优化中的地位。
2026-09-15 quant-ph
Pauli Measurements Are Near-Optimal for Single-Qubit Tomography
该研究给出单量子比特层析算法的首个非平凡副本数下界，结合已知的Pauli测量上界，近乎解决了单量子比特层析复杂度的长期未解问题。
2025-07-29 cs.CC quant-ph
Sample optimal Quantum identity testing via Pauli Measurements
本文证明了$Θ(\mathrm{poly}(n)\cdot\frac{4^n}{ε^2})$是利用两个结果的泡利测量来检验两个$n$ -量子比特量子态$ρ$和$σ$是否相同或迹距是否为$ε$ -远的样本复杂度.
2020-09-24 quant-ph
Quantum Computation by Spin Parity Measurements with Encoded Spin Qubits
本文提出一种基于双泡利宇称测量的自旋量子比特控制方案，仅需单辅助比特即可实现幺正门操作，适用于编码双量子点自旋量子比特，具有泄漏抑制和低资源开销优势。
2023-05-16 quant-ph
Multi-qubit State Tomography with Few Pauli Measurements
针对量子态层析中测量次数随量子比特数指数增长的问题，本文提出一种仅需少量泡利测量即可实现精确重建的层析方案，并通过多量子比特态及含噪声超导系统模拟验证了其高效性、准确性与鲁棒性。
2023-05-31 quant-ph
On the efficiency of nondegenerate quantum error correction codes for Pauli channels
我们研究的效率纯，非退化的量子纠错码的泡利通道。具体来说，我们调查，如果在一个块中的多个错误的纠正是更有效的比使用一个代码，每个块只纠正一个错误。当量子比特的错误概率小于一定值且码长固定时，采用多错误校正的分组编码不能提高效率。更令人惊讶的是，对于任何量子位错误概率值，码长度等于或小于256量子位的现有多错误校正码具有比最佳单错误校正码更低的效率。我们还研究了如何有效地提出各种非退化单纠错码相比，由代码冗余和必要条件假设存在的非退化码的限制。我们发现，现有的代码接近最优。
2009-05-19 quant-ph
Pauli Decomposition by Character Theory: A Memory-Bounded Algorithm for Qubits and Qudits
Beavernets Technologies
本文利用特征理论将泡利分解转化为傅里叶分析，提出有界内存算法paulikit，通过Walsh-Hadamard变换实现量子比特与量子比特的泡利分解，避免物化稠密矩阵，成本为O(n·4^n)。
2026-10-22 cs.MS quant-ph
Quantum cube: A toy model of a qubit
系统的帐户可能取决于获得信息的可用方法。我们讨论一个简单的离散系统，其描述是由一个特定的模型的测量和转换的影响。它表明，有限的调查系统的手段，使认知帐户的模型无法区分从一个约束版本的量子比特对应的凸包的泡利算子，Clifford变换和泡利观测值的本征态。
2013-02-19 quant-ph
Efficient estimation of Pauli channels
泡利通道在量子信息中是普遍存在的，既是许多计算架构中的主要噪声源，也是分析纠错和容错的实用模型。在这里，我们证明了有效学习泡利通道，更一般的泡利投影的量子信道的几个结果。我们首先推导出一个程序，用于学习一个泡利通道上的$n$量子比特具有高概率的相对精度$ε$使用$O\bigl(ε^{-2} n 2^n\bigr)$测量，这是有效的希尔伯特空间维度。该估计是强大的状态准备和测量误差，连同相对精度，使得它特别适合于涉及高精度量子门的表征应用。接下来，我们表明，一组任意的$s$泡利错误的错误率可以估计到一个相对精度$ε$使用$O\bigl(ε^{-4} \log s\log s/ε\bigr)$测量。最后，我们表明，当泡利通道是由马尔可夫场与最多$k$ -本地相关，我们可以学习整个$n$ -量子比特泡利通道相对精度$ε$只有$O_k\bigl(ε^{-2} n^2 \log n \bigr)$测量，这是有效的量子比特的数量。这些结果使许多应用超越了仅表征大规模量子系统中的噪声：它们为定制量子代码，优化解码器和定制容错程序以适应特定设备铺平了道路。
2022-02-22 quant-ph
Modeling coherent errors in quantum error correction
量子纠错码的分析通常使用随机的泡利信道误差模型来描述物理量子比特上的噪声。然而，最近发现物理数据量子比特上的相干错误（系统旋转）导致物理和逻辑错误率与泡利模型预测的错误率显著不同。在这里，我们研究的准确性的泡利近似下的数据量子比特的相干错误的重复代码。我们分析评估的逻辑错误作为一个功能的级联水平和代码的距离。我们发现，相干错误的结果是部分相干的，因此非泡利逻辑错误。然而，在两个或更多个级联级之后或者在少于$ε^{-(d-1)}$纠错周期时，误差的相干部分是可忽略的，其中$ε\ll 1$是单个物理量子位的每个周期的旋转角度误差，并且$d$是码距离。这些结果支持的有效性建模相干错误使用泡利信道下的一些最低要求的代码距离和/或级联。
2016-12-19 quant-ph
Multi-Line Geometry of Qubit-Qutrit and Higher-Order Pauli Operators
在新建立的图论和有限几何条件下，讨论了量子比特-量子数系统的广义Pauli算子的对易关系。我们发现这个系统的泡利图的对偶同构于乘积环Z2 × Z3上的投影线。与双量子比特相比，一个“奇特”的特征是两个不同的点/操作符可以通过一条以上的线连接。多线性质也被证明存在于表征两量子比特和三量子比特泡利算子空间的图形/几何中，并被推测为任何其他更高级别的量子系统所表现出的。
2007-06-12 math-ph math.MP quant-ph
