Encoding lattice structures in Quantum Computational Basis States
本文提出了一种将晶格结构编码到量子比特计算基态的通用方法，并展示了其在蛋白质结构预测中的具体应用。
2024-06-03 quant-ph
Security framework for quantum key distribution with imperfect sources
Faculty of Engineering, University of Toyama（富山大学工学部）；Vigo Quantum Communication Center, University of Vigo（维戈大学维戈量子通信中心）；Escuela de Ingeniería de Telecomunicación, Department of Signal Theory and Communications, University of Vigo（维戈大学电信工程学院信号理论与通信系）；atlanTTic Research Center, University of Vigo（维戈大学atlanTTic研究中心）；National Institute of Information and Communications Technology（信息通信研究机构）
本文提出了一种针对相干攻击的有限密钥安全性证明方法，解决了量子密钥分发中因不完美源导致的安全问题，实现了更优性能和部分表征要求。
2026-01-30 quant-ph
Reference-frame-independent measurement-device-independent quantum key distribution with imperfect sources
与参考系无关、与测量设备无关的量子密钥分发（RFI-MDI-QKD）可以消除所有潜在的检测器侧信道攻击，并且不需要实时校准参考系。然而，所有先前的RFI-MDI-QKD实现都假设源中的完美状态准备，这是不切实际的，并且可能导致安全漏洞。在这里，我们提出了一个RFI-MDI-QKD协议，这是强大的状态准备缺陷。与传统的六态RFI-MDI-QKD方案相比，该方案只需要四个有缺陷的状态即可实现，提高了RFI-MDI-QKD方案的实际安全性，简化了实验实现。此外，仿真结果表明，Z基源缺陷对RFI-MDI-QKD性能有不利影响，而X和Y基源缺陷几乎没有影响。希望本文的工作能为RFI-MDI-QKD的实际实现提供有价值的参考。
2021-02-21 quant-ph
Benchmarking Quantum Simulation of Chemical Hamiltonians using the Sorted-List Encoding
Hon Hai Research Institute（鸿海研究院）；City University of Hong Kong（香港城市大学）
研究针对化学哈密顿量量子模拟，刻画排序列表编码与其他方法在多参数间的权衡及量子资源成本，通过实际化学系统数值基准测试，发现其在特定情形下是可行替代方案，与第一量子化编码有相似缩放比例。
2026-07-27 quant-ph
Blind encoding into qudits
我们考虑的问题，编码的经典信息到未知qudit状态属于任何基础，最大的一组相互无偏的基础，由一方，然后解码的另一方谁拥有完美的知识的基础。工作与qudits的素数尺寸，我们指出了一个不去定理，禁止移动操作的任意未知状态。然后，我们提供了可靠的编码/解码的必要条件。
2007-09-03 quant-ph
Photonic qubit encoding interconversion for heterogeneous quantum networking
Technergetics LLC（Technergetics有限责任公司）；Booz Allen Hamilton（博思艾伦咨询公司）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）；Murray Associates of Utica（尤蒂卡穆雷协会）
研究提出一种将光子量子比特编码从偏振基转换到时间-bin基的协议，通过光纤传输实现纠缠分发，并展示了在异构量子网络中连接不同量子比特平台的实用方法。
2026-04-02 quant-ph
Experimental composable security decoy-state quantum key distribution using time-phase encoding
量子密钥分发（QKD）保证了通信的可证明安全性。为了提高密钥速率，提出了一种有偏基选择与诱骗状态相结合的方法。同时，存在与基底无关的检测效率条件，这通常在实际系统中不能满足，例如时间相位编码。幸运的是，这个缺陷最近已经在理论和实验上被消除了，因为在两个基中制备的单光子态的预期产率对于给定的测量基保持不变。然而，安全性证明没有充分考虑有限密钥对一般攻击的影响。在这篇文章中，我们在通用可组合框架下，给出了四强度诱饵态BB84量子密钥分发系统抗相干攻击的严格有限密钥安全界。在此基础上，构建了一个时钟频率为200 MHz的时相编码系统，实现了在50 km单模光纤上的实时密钥传输速率大于60 kbps。
2020-02-25 quant-ph
Variational Quantum Optimization with Multi-Basis Encodings
尽管广泛的研究工作，经典优化的量子算法很少表现出可实现的量子优势。许多量子算法的实用性受到高要求的电路深度和非凸优化景观的限制。我们通过引入一种新的变分量子算法来解决这些挑战，该算法受益于两个创新：多基图编码和非线性激活函数。我们的技术提高了优化性能，有效量子资源增加了两倍，测量复杂性降低了两倍。虽然传统量子形式主义的许多量子位的经典模拟是不可能的，由于其指数缩放，我们减轻了这种限制与精确的电路表示使用因式分解张量环。特别是，浅电路允许我们的技术，结合高效的因式分解张量为基础的模拟，使我们能够成功地优化MaxCut的非局部连接的$512$顶点DIMACS库图形在一个单一的GPU。通过提高量子优化算法的性能，同时需要更少的量子资源，并利用更浅，更抗错的电路，我们为变分量子优化提供了切实的进展。
2022-01-26 quant-ph
Structural encoding with classical codes for computational-basis bit-flip correction in the early fault-tolerant regime
Korea Institute of Science and Technology Information（韩国科学技术信息研究院）
本文提出了一种基于经典码的结构编码方法，用于在早期容错 regime 中通过计算基位翻正误校正提升量子计算性能。
2025-10-13 quant-ph
Efficient Quantum Simulation of Electron-Phonon Systems by Variational Basis State Encoder
本研究针对电子-声子系统量子模拟的编码标度问题，提出变分基态编码算法，将满足纠缠熵面积律系统的量子比特和量子门标度降至O(1)，经数值和硬件实验验证，1-2个量子比特即可覆盖强弱耦合区，推动实用量子模拟发展。
2023-05-03 quant-ph
Encoding multiple quantum coherences in non-commuting bases
多个量子相干性的典型特征是它们的相干数和构成状态的自旋数，尽管通常只测量相干数。我们提出了一套简单的测量，通过记录在$x$基础和通常的$z$基础的相干性，扩展我们的知识的多量子态。在两个基地的coherency相关的相似性转换。我们通过在两个基中的测量来表征多重量子相干性的增长，并表明速率随哈密顿量中驱动项的系数而变化。在非对易基中的这种测量提供了关于自旋系统状态的一维方法的额外信息。特别是在通常的$z$基础以外的基础上的相干性的测量，使我们能够研究哈密顿量下的自旋系统的动力学，如长期偶极哈密顿量，保存$z$基础相干数。
2004-08-26 quant-ph
Experimental Measurement-Device-Independent Quantum Key distribution with Flawed State-Preparation over 300 km
Henan Key Laboratory of Quantum Information and Cryptography, IEU（量子信息与密码学河南省重点实验室，IEU）；State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Shanghai Key Lab of Navigation and Location Services, Department of Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University（先进光通信系统与国家网络国家重点实验室，导航与位置服务上海市重点实验室，电子工程系，上海交通大学）
本研究针对存在态制备不确定性的问题，开展测量设备无关量子密钥分发实验，基于算子优势法实现严格密钥率估计，在303.37公里距离上完成安全密钥分发，推进了实用安全量子通信的发展。
2026-10-09 quant-ph
Components for Optical Qubits in the Radio Frequency Basis
我们描述了一种使用标准光学元件在射频边带模式下对单光子量子比特进行编码和操纵的方案。
2003-11-12 quant-ph
Universal Quantum Computing with Arbitrary Continuous-Variable Encoding
在连续变量系统中实现量子比特量子计算机通常需要根据编码基态设计特定的相互作用。在这项工作中，我们提出了一个统一的形式进行通用的量子计算与一个固定的操作集，但任意编码。通过以两个或四个qumode的奇偶校验存储量子位，所有计算过程可以通过基态准备、连续变量指数交换操作和交换测试来实现。我们的形式继承了量子信息与集体噪声解耦的优点，并且具有不同编码的逻辑量子比特可以在不解码的情况下相互作用。我们还提出了一个可能的实现所需的操作，通过使用各种连续变量系统中可用的相互作用。我们的工作将工程量子计算通用相互作用的“硬件”问题与为特定目的设计编码的“软件”问题分开。因此，量子计算机架构的开发可以简化。
2016-05-30 quant-ph
Encoding classical information into quantum resources
介绍并分析了将经典信息编码到不同的量子态资源中的问题。更确切地说，我们认为一般类的通信方案的特点是由一个独特的资源破坏地图和自由状态不变的编码操作，通勤。我们的激励性例子是通过将信息编码到量子系统的相干性中来给出的，该量子系统相对于固定的基（在该基中的酉对角线作为编码，退相干通道作为资源破坏映射），但是框架的一般性允许我们探索从超密集编码到热力学的应用。对于任何状态，我们发现，在一个单一的情况下，可以使用这种操作编码到它的消息的数量是上限的信息频谱相对熵之间的给定状态和它的版本与擦除资源。此外，如果资源破坏映射是某个酉群上的旋转通道，我们也找到了匹配的一次下界。在渐近设置中，我们编码成资源状态的许多副本，我们的边界产生资源单调的操作解释，如相干性的相对熵及其相应的相对熵方差。
2022-08-05 quant-ph
Efficient-phase-encoding protocols for continuous-variable quantum key distribution using coherent states and postselection
我们提出了使用相干态和后选择的连续变量量子密钥分发的高效相位编码协议。通过这些相位编码，降低了基失配的概率，并且提高了总效率。通过省略有效相位编码协议中的部分经典通信步骤，我们还提出了混合状态协议。这种省略意味着减少了窃听者的信息，并可能提高协议的安全性。我们研究了协议的安全性，以防止个人的光束分裂攻击。
2006-08-18 quant-ph
Fault-tolerant quantum error detection
量子计算机最终将达到一定的规模，量子纠错变得势在必行。通过将单个逻辑量子比特编码在多个物理量子比特中，可以保护量子信息免受量子比特缺陷和有缺陷的控制操作的影响。这种冗余允许错误伴随式的提取以及随后的错误检测或纠正，而不会通过直接测量破坏逻辑状态本身。在这里，我们展示了一个容错的逻辑量子比特的编码和伴随式测量，通过一个错误检测协议的四个物理量子比特，由捕获的原子离子。这第一次证明了容错量子比特对用于编码它的操作中的缺陷的鲁棒性。面对大的附加错误率和实验校准误差，这种优势仍然存在。
2017-05-17 quant-ph
Approximate amplitude encoding in shallow parameterized quantum circuits and its application to financial market indicator
将给定的经典数据加载到量子线路中的有效方法对于各种量子算法是必不可少的。本文提出了一种称为近似幅度编码的算法，该算法可以有效地将给定实值数据向量的所有分量加载到量子态的幅度中，而以前的方案只能加载这些分量的绝对值。我们算法的关键是变分训练一个浅参数化的量子线路，使用两种类型的测量结果：标准计算基测量加上Hadamard变换基测量，为了处理数据分量的符号。变分算法改变电路参数，以最小化对应于这两个测量基础的两个成本之和，这两个成本都由可有效计算的最大平均差异给出。我们还考虑了通过股票市场数据集构建奇异值分解熵以给出金融市场指标的问题;量子算法（变分奇异值分解算法）已知比经典算法更快地产生解，但需要依赖于符号的幅度编码。通过深入的数值分析表明，该算法实现了真实股价时间序列在量子态上的加载，且近似误差很小，从而能够构建基于股价的金融市场指标.
2022-05-24 quant-ph
Optimal Particle-Conserved Linear Encoding for Practical Fermionic Simulation
本文通过纠错复杂度视角建立费米子门与测量复杂度框架，提出随机奇偶校验码最优编码和费米子期望解码器，实现粒子数守恒子空间编码的可扩展量子模拟，并在 LiH 和 H₂ 的变分量子本征求解实验中验证了协议有效性。
2025-09-22 quant-ph
Security of quantum key distribution with imperfect devices
本文证明了Bennett-Schmidard（BB84）量子密钥分发协议在信源和检测器处于敌手有限控制下的安全性。我们的证明适用于当源和检测器都有小的基础依赖的缺陷，这是典型的协议的实际实现。我们推导出一个一般的弱基依赖窃听攻击的渐近密钥生成率的下界，并估计在一些特殊情况下的速率：源发射弱相干态随机相位，检测器与基依赖的效率，和未对准的源和检测器。
2004-09-03 quant-ph
Modulation leakage vulnerability in continuous-variable quantum key distribution
调制过程中的缺陷，或者在电磁光场的正交中对密钥比特进行编码，可以使连续变量量子密钥分发系统容易泄漏秘密信息。在这里，我们报告这样的调制泄漏漏洞的系统中，使用光学同相和正交调制器来实现单边带编码方案。泄漏产生于调制期间对携带量子信息的边带的有限抑制。根据概念验证实验的结果，我们从理论上分析了此漏洞的影响。我们的研究结果表明，泄漏的范围内，可以获得一个积极的秘密密钥，甚至可以导致安全漏洞，如果不适当地考虑。我们还研究了额外的可信噪声作为此漏洞的对策的有效性。
2021-03-26 quant-ph
Sparse Configuration Interaction for the Electronic Schrödinger Equation Revisited: Complete Basis Set Limit Complexity and Quantum-Encoding Impact
University of Bonn（波恩大学）；Fraunhofer Institute for Algorithms and Scientific Computing（弗劳恩霍夫算法与科学计算研究所）
本文重新审视电子薛定谔方程离散谱中本征函数的正则性结果，并研究其对逼近复杂度的影响，发现稀疏网格构造下收敛速率的主项与电子数无关，为经典和量子计算提供新编码优势。
2026-06-19 cs.NA math.NA quant-ph
Approximate Amplitude Encoding with the Adaptive Interpolating Quantum Transform
Quemix Inc.（Quemix公司）；The University of Tokyo（东京大学）；National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（量子科学技术研究开发机构）
本文提出自适应插值量子变换用于稀疏振幅编码，通过学习数据自适应基底提升信息保留度和重建精度，实验证明在金融时间序列和图像数据集上分别降低40%和50%的重建误差，同时保持高效性。
2026-03-25 quant-ph
Entangling Schrödinger's cat states by bridging discrete- and continuous-variable encoding
本文提出在超导Kerr参量振荡器中通过DV-CV混合方法纠缠薛定谔猫态，实现Bell态编码转换和猫态间√iSWAP门，补全通用量子门集，为平面KPO多量子比特平台奠定基础。
2025-01-21 quant-ph
Decoy-state quantum key distribution with biased-bases revisited
为了提高诱饵态方法的密钥率，需要联合研究不同基的收益率。考虑到相同预备态的脉冲在不同基中测量时可能具有不同的计数率这一微妙的事实，例如，那些真空脉冲和那些单光子脉冲，使用偏置基的诱饵态量子密钥分发的现有结果实际上是错误的，因为假设它们是相等的。我们通过利用在不同基中制备的脉冲的产额相同的想法来解决这个缺陷，只要它们是在相同的状态下制备的，并且它们是在相同的基中测量的，例如，在不同基中制备但在相同基中测量的那些单光子脉冲。在此基础上，我们提出了正确的公式的诱饵状态方法使用偏置基地。考虑到统计波动的影响，我们然后数值研究的关键速率不同的协议，所有参数都得到充分优化。我们的结果证实了现有技术的结论，即使用偏置基的诱饵状态方法可以比具有无偏基的对称协议具有优势。我们获得高的密钥速率，我们的4强度协议（两个在X基地和两个在Z基地），而不使用任何真空源。
2015-09-14 quant-ph
Fully Quantum Lattice Gas Automata Building Blocks for Computational Basis State Encodings
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文提出了一种基于计算基态编码的量子晶格气体自动机构建块，用于高效模拟计算流体力学过程，包含多种初始化条件、边界条件实现、碰撞算子及量子电路提取方法。
2025-12-22 physics.comp-ph quant-ph
A Comparison of Encoding Techniques for an Analog Quantum Emulation Device
量子计算机可以在某些任务中超越经典计算机。然而，目前的量子计算机仍然存在许多挑战，如退相干和容错，以及其他缺点，如可移植性和可访问性。在这项研究中，我们通过实现模拟量子仿真设备（AQED）来规避这些问题，其中每个量子比特状态由唯一的模拟信号表示。这是可能的，因为之前已经表明，希尔伯特空间上的厄米运算并不是量子系统所独有的，也可以应用于形成希尔伯特空间的复信号的基础。通过将信号分离到频域或空间域中，可以保持复信号基的可分辨性。我们研究这两种方法，并提出了一个比较。我们最终实现了整个设备上的UMC 180 nm处理节点，并通过模拟Grover的搜索算法（GSA）和量子傅立叶变换（QFT）证明了AQED的计算优势。我们还提出了该器件实现的等效量子体积。
2022-11-06 quant-ph
Improving Hamiltonian encodings with the Gray code
由于当今量子硬件的局限性，设计尽可能充分利用可用资源的算法尤为关键。当在量子计算机上模拟量子多体系统时，将多体哈密顿量变换成量子位哈密顿量的直接编码使用$N$ -量子位系统的可用基态的$N$，而$2^N$在理论上是可用的。我们探索了一种有效的编码，使用的整个集合的基础状态，其中在哈密尔顿项映射到量子比特运营商与哈密尔顿的作用在格雷码顺序的基础状态。这种编码被应用到一个普遍研究的问题，即用一个模拟的变分量子本征求解器（VQE）来计算氘核的基态能量。它是一个标准的“一热”编码相比，并出现各种权衡分析。VQE解决方案的能量分布具有较小的方差比一个热编码获得的，即使在模拟的硬件噪声的存在下，尽管在测量的数量增加。减少的量子位数和更短深度的变分算法使得在当前一代机器上编码更大的问题成为可能。这种编码还展示了模拟同一系统的时间演化的改进，与独热编码相比，为具有减少的深度和大约一半数量的门的演化算子产生电路。
2021-03-30 nucl-th quant-ph
Unbalanced-basis-misalignment tolerant measurement-device-independent quantum key distribution
与测量设备无关的量子密钥分发（MDIQKD）是一种革命性的协议，因为它对检测端的所有攻击都具有物理免疫性。然而，该协议在源端仍然保持严格的假设，即四个BB84-状态必须完全准备好以确保安全性。有些协议为了保证实际的安全性，在编码系统中释放了部分假设，但性能却会大幅度下降。在这项工作中，我们提出了一个MDIQKD协议，需要较少的编码系统的知识，以打击麻烦的调制误差和波动。我们还通过实验证明了该协议。实验结果表明，该方案具有较高的性能和较好的安全性，适合实际应用。此外，它的鲁棒性和灵活性表现出良好的价值，复杂的场景，如量子密钥分配网络。
2022-08-04 quant-ph
Sparse Quantum Voxel Encoding for Readout-Efficient Molecular Geometry Reconstruction on NISQ Devices
NTT DATA Italy（NTT DATA 意大利）；NTT DATA Germany（NTT DATA 德国）
针对NISQ设备，提出稀疏量子体素编码将分子重建转化为计算基支撑恢复，实验在IBM Kingston设备上以少量采样实现了高召回率的分子几何重建，提升了读出效率。
2026-07-30 cs.DS quant-ph
Analysis of Superfast Encoding Performance for Electronic Structure Simulations
在我们最近的工作中，我们已经检查了各种费米子量子比特映射的量子模拟的背景下，包括原来的Bravyi-Kitaev超快编码（OSE）以及广义版本（GSE）。我们回到OSE，并将其与量子化学的乔丹-维格纳（JW）变换进行比较，考虑所需的量子位数，变换后的哈密顿量中的项的泡利权重以及哈密顿量的$L_1$范数。我们考虑了一组被称为原子化能量6（AE 6）的分子系统以及氢晶格。我们的研究结果表明，OSE的资源效率是强烈的影响的基础单粒子基础的空间局域性。我们发现，OSE是优于JW时，在底层的单粒子基础上的轨道是高度重叠的，这限制了其适用性，利用标准基组的近期量子化学模拟。相比之下，当轨道只与少数其他轨道重叠时，就像氢晶格具有非常紧的轨道的情况一样，OSE相对更好。我们的研究结果说明了在模拟物理系统时，选择正确的基组和费米子到量子比特映射的组合以充分利用量子设备的重要性。
2020-03-16 physics.chem-ph quant-ph
Quantum Simulation of Second-Quantized Hamiltonians in Compact Encoding
我们描述了使用紧凑编码来模拟一般二次量子化哈密顿算子的方法，其中量子比特状态仅对物理占据数基态中的占据模式进行编码。这些方法适用于由恒定数量的相互作用组成的第二量子化哈密顿量，即，固定形式的梯算子单项式的线性组合。紧凑的编码导致量子位的要求是最佳的对数因子。我们展示了如何使用稀疏哈密顿模拟方法的第二个量子化的哈密顿在紧凑的编码，给出明确的实现所需的预言，并分析的方法。我们还描述了几个例子的应用，包括自由玻色子和费米子理论，的$ϕ^4$理论，和大规模汤川模型，所有在两个等时和光前量子化。我们的方法提供了一个通用的工具，用于模拟第二量子化的哈密顿，最佳或接近最佳的缩放误差和模型参数。
2022-06-28 quant-ph
Encoding electronic ground-state information with variational even-tempered basis sets
Dartmouth College（达特茅斯学院）；AWS Center for Quantum Computing（亚马逊量子计算中心）
本文提出了一种基于偶温基函数的基组设计方法，用于更高效地编码电子基态信息，并在氢分子计算中展示了其优越的精度和可扩展性。
2025-11-05 cond-mat.str-el physics.atom-ph physics.chem-ph
Localization-based two-photon wave-function information encoding
在量子通信中，量子态用于远程方之间的信息传输。这通常需要在协议的筛选阶段通过经典的公共信道共享测量基的知识。在这里，我们展示了一个量子通信方案，其中基础上的信息是“非经典”共享的，通过将此信息编码在用于携带数据的相同光子中。这种增强的能力是通过利用光子波函数的局部化来实现的，当光子在相同的量子基础上制备和测量时观察到。我们实验实现我们的计划，通过使用多模光纤耦合到一个自适应光学设置。我们观察到更高维度的错误率降低，表明对噪声的弹性提高。
2019-10-31 quant-ph
Automated Quantum Memory Compilation with Improved Dynamic Range
处理数据的新兴量子算法要求经典输入数据被表示为量子态。这些数据处理算法通常遵循量子计算的门模型-这需要将量子位初始化为基态，通常是$\lvert 0 \rangle$ -因此通常使用状态生成电路将初始化的基态转换为数据表示状态。有很多方法可以将经典数据编码到量子位中，并且经常应用的基础编码方法不允许优化到其他变体的程度。因此，在这项工作中，我们考虑自动合成的可寻址，量子只读存储器（QROM）电路，作为数据编码状态生成电路。我们研究了三种数据编码方法，其中之一，我们介绍，以提供更好的动态范围和精度。我们目前的实验结果，比较这些编码方法的QROM合成，以更好地了解每个的影响和应用程序。
2022-11-17 cs.ET quant-ph
Polarization basis tracking scheme for quantum key distribution with revealed sifted key bits
在量子密钥分发（QKD）中，极化基的校准是一项重要的任务。有效的偏振基跟踪方案可以降低量子误码率，提高偏振编码QKD系统的效率。在本文中，我们提出了一种偏振基跟踪方案，只使用公开的筛选密钥位，同时由合法用户进行纠错，而不是引入额外的参考光或中断量子信号的传输。研制了一个偏振编码光纤BB84量子密钥分发原型，验证了该方案的有效性。在24小时连续运行期间，平均QBER为2.32%，标准偏差为0.87%。
2016-08-02 physics.optics quant-ph
Quantum-parallel vectorized data encodings and computations on trapped-ions and transmons QPUs
紧凑的量子数据表示对于新兴的用于数据分析的量子算法领域是必不可少的。我们介绍了两个新的数据编码方案，QCrank和QBArt，它们具有高度的量子并行性，通过统一控制的旋转门。QCrank将实值数据序列编码为数据量子位的旋转，从而实现高存储密度。QBArt直接将数据的二进制表示嵌入到计算基础中，需要更少的量子测量，并使其本身易于对二进制数据进行理解的算术运算。我们提出了几个应用程序的建议编码不同类型的数据。我们演示了量子算法的DNA模式匹配，汉明重量计算，复值共轭，并检索O（400）位的图像，所有的Quantinuum QPU上执行。最后，我们使用各种云可访问的QPU，包括IBMQ和IonQ，来执行额外的基准测试实验。
2023-01-19 quant-ph
Encoding a qubit into multilevel subspaces
我们提出了一个形式主义编码的逻辑基础的量子位到多个物理层次的子空间。在量子操作的速度超过由量子比特物理系统的各个能级的可寻址性所施加的限制的情况下，对这种多级编码的需要自然出现。多级编码形式主义的一个基本特征是不同的物理状态和相应的不同的物理变换的逻辑等价性。这种逻辑等价性是设计逻辑运算的显著灵活性的来源，而多级结构固有地适应快速和强烈的宽带控制，从而促进更快的量子运算。多级编码的另一个重要的实际优点是在编码子空间内存在混合和退相干的情况下保持完全量子计算保真度的能力。形式主义的详细开发单量子比特的操作和推广的多量子比特。作为一个说明性的例子，我们进行了一个模型多级系统的单量子比特操作的闭环最优控制的模拟，并随后在有限的温度下应用这些操作，以研究退相干对操作保真度的影响。
2006-05-11 quant-ph
Block Encoding Non-Abelian Lattice Gauge Theory
Department of Physics, University of Illinois（伊利诺伊大学物理系）
针对格点规范理论量子模拟的 plaquette 算子标度壁垒问题，在 irrep 基中提出高效块编码方法，消除了该壁垒，为相关量子模拟提供了可行方案。
2026-09-03 hep-lat hep-ph quant-ph
Entangled resource for interfacing single- and dual-rail optical qubits
当今最广泛使用的将量子信息编码为光学量子比特的方法是双轨基础，通常通过单个光子的偏振来实现。另一方面，许多量子信息的固定载体--如原子--通过单轨编码与光耦合，在单轨编码中，量子比特以光子的数量编码。因此，为了实现内聚的量子网络，两种编码之间的相互转换是至关重要的。在本文中，我们通过在两种编码之间生成纠缠资源并使用它将双轨量子比特传送到其单轨对应物上来证明这一点。这项工作完成了一套必要的工具之间的相互转换的三个主要编码的量子比特在光学领域：单轨，双轨和连续变量。
2021-03-17 quant-ph
Differential source-basis encoding for superresolved parameter estimation in a time-reversed Young interferometer
Binghamton University（宾汉姆顿大学）
本文提出一种差分源编码协议，利用时间反转杨氏干涉仪实现局部参数估计，通过可编程测量基实现超分辨传感，对比了干涉梯度与非干涉差分传感的特性，展示了在特定条件下显著的测量优势。
2026-04-11 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Robust multipartite quantum correlations without complex encodings
多体纠缠的操纵和存储的主要挑战之一是它在噪声下的脆弱性。我们提出了一个简单的配方，系统的增强阻力的多体纠缠对任何本地噪声与一个特权的方向在布洛赫球。对于沿着任何给定基的精确局部退相的情况，以及对于所有噪声强度，我们的处方都具有完全的鲁棒性：即使是具有指数衰减纠缠的状态也会映射到纠缠恒定的状态。与以前采用复杂逻辑量子比特编码的技术相比，这种增强只需在噪声作用之前执行局部酉旋转即可实现。因此，该方案在实验上非常友好，因为它不会带来额外的物理量子位来编码逻辑量子位的开销。此外，我们表明，除了纠缠，量子的相对熵的concierences和实用性作为资源的实际任务，如计量和nonlocality-based协议的等效增强。
2013-09-23 quant-ph
Quantum Key Distribution Using Qudits Each Encoding One Bit Of Raw Key
所有已知的基于量子比特的加密和测量量子密钥分发（PM-QKD）方案都比基于量子比特的方案具有更好的容错性。它们的高错误弹性部分来自于对用于在每个传输的量子数据中生成原始密钥的多个信号比特的仔细编码，使得相同的窃听尝试在原始密钥中导致更高的比特错误率（BER）。在这里，我表明，高度容错的PM-QKD方案可以简单地通过编码一个比特的经典信息在每个发送的量子比特的形式$(|i\rangle\pm|j\rangle)/\sqrt{2}$，其中$|i\rangle$的形式的正交基的$2^n$维希尔伯特空间。此外，证明了在一定的技术条件下，这些方案可以容忍$n\ge 2$的理论最大误码率为50%，是迄今为止传输非纠缠有限维量子比特的最具容错性的PM-QKD方案.这显示了使用在更高维度的量子态中编码的更低维度的量子信号来处理量子信息的潜力。
2015-11-21 quant-ph
Quantum Encoding Agents: A Natural Language Interface for Data Embedding Strategy Selection in Quantum Machine Learning
Red Hat, Inc.（红帽公司）
本文提出量子编码智能体系统，通过自然语言交互自动选择量子机器学习的数据编码策略，结合硬件感知策略和KTA评分，在NISQ约束下实现七种编码的智能选择。
2026-09-29 quant-ph
Unified framework for bosonic quantum information encoding, resources and universality from superselection rules
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques（物质与现象量子实验室）；Département de Mathématiques et Applications de l’Ecole Normale Supérieure - PSL（巴黎高等师范学院-PSL数学与应用系）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本文提出基于超选择规则的统一框架，统一了玻色子编码、资源和通用性，强调了高斯与非高斯资源及模式与状态的相互作用。
2025-08-12 quant-ph
Plug&Play subcarrier wave quantum key distribution with deep modulation
本文提出了一种基于子载波编码的即插即用量子密钥分发方案。我们的详细研究表明，如何子载波编码工作在瑞利后向散射，色散和其他实验中出现的即插即用配置的负面因素的存在。我们提出并实验证明了一种新的制度的副载波编码，在一个单一的基础上，同时检测两个逻辑状态相结合的鲁棒性和简单的原始协议。这种深度调制机制表现出可靠的量子通信，其损耗高达20 dB，并且与单向或即插即用配置中的原始子载波量子密钥分发相比，密钥生成速率有望增加两倍。
2021-11-08 quant-ph
A Matched Spectral Benchmark of Quantum Inspired Feature Maps
Department of Computer Science, University of Lagos（拉各斯大学计算机科学系）；Department of Physics, University of Lagos（拉各斯大学物理系）；Department of Chemical Engineering, University of Notre Dame（圣母大学化学工程系）
通过匹配输出维度和强经典控制，比较振幅、角度和基编码作为确定性特征映射在经典监督学习中的表现，分析其几何特性并发现固定量子启发编码几何本身并非经典数据上机器学习优势的可靠来源。
2026-05-23 cs.LG quant-ph
Enhanced Digitized Adiabatic Quantum Factorization Algorithm Using Null-Space Encoding
针对NISQ设备上量子因子分解算法存在高阶多体相互作用难以实现的问题，提出基于零空间编码的改进QAOA因子分解协议，简化哈密顿量为两体项，降低资源开销且性能更优。
2025-11-13 quant-ph
Qudit-Basis Universal Quantum Computation using $χ^{(2)}$ Interactions
我们证明了在$n$ -泵浦光子子空间的任意$(n+1)$维量子基中，仅用线性光学和$χ^{(2)}$（三波混频）相互作用就可以实现普适量子计算.首先，我们展示了一个严格的通用门设置的量子比特基的单泵浦光子子空间。接下来，我们证明了qutri基的普适性，证明$χ^{(2)}$哈密顿算子和光子数算子在双泵浦光子子空间中生成完整的$\mathfrak{u}(3)$李代数，并展示了qutri控制的$Z$门如何仅用线性光学和$χ^{(2)}$相互作用来实现。然后，我们使用归纳证明，以获得我们的一般qudit结果。我们的归纳证明依赖于相干光子注入/减法，一种由编码模式和辅助模式之间的$χ^{(2)}$相互作用实现的技术。最后，我们表明相干光子注入不仅仅是一个概念性的工具，因为它提供了一条从单光子Fock态制备高光子数Fock态的途径。
2018-03-12 quant-ph
Representation-split Carleman lattice Boltzmann with near-unit step success probability on quantum computers
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Fondazione Istituto Italiano di TecnologiaCenter for Life Nano-Neuroscience at La Sapienza（意大利技术研究院基金会拉萨皮恩扎生命纳米神经科学中心）
本研究提出量子计算机上的表示拆分Carleman格子玻尔兹曼方法，将D2Q9格子单步成功概率提至0.98，多步开销为多项式，解决了原有方法多步概率指数衰减问题。
2026-10-16 physics.comp-ph quant-ph
Efficient encoding of the weighted MAX k-CUT on a quantum computer using QAOA
本文针对加权MAX k-CUT问题提出一种基于二进制编码的QAOA高效表述，仅需|V|log_2(k)个量子比特，并通过算子分解、数值模拟和资源分析验证其在NISQ设备上展示量子优势的潜力。
2020-11-09 quant-ph
Reference-Frame-Independent Quantum Key Distribution Using Fewer States
参考帧无关的量子密钥分发（RFI QKD）协议可以降低实际系统中对参考系对齐的要求。然而，与Bennett-Barnard（BB84）QKD协议相比，RFI QKD协议的主要缺点是Alice需要在三个互无偏基（X，Y，Z）上准备六个编码态，Bob也需要在这三个基上测量量子态。在这里，我们证明了RFI QKD协议可以在Alice发送较少状态的情况下安全。特别是，我们发现，传输三个状态（Z基的两个本征态和X基的本征态之一）是足以获得可比的密钥速率和覆盖距离，即使在考虑有限密钥大小的统计波动的相干攻击的安全性。最后，通过一个基于时间元编码的原理验证实验，验证了该方案的可行性，以及其简化实验装置的优点。
2018-11-08 quant-ph
The information capacity of a single photon
光的量子态是传输量子信息的明显选择。到目前为止，将信息编码到单光子的偏振态中已经被广泛使用，因为这些状态形成了一个自然的闭合双态量子比特。然而，光子能够通过连续的时空自由度编码更多-原则上无限-信息。在这里，我们考虑的信息容量的光学量子信道，如光纤，其中的光谱编码的单光子是通信的手段。我们使用Holevo界计算上界的信道容量，并将其与频谱编码的基础和频谱特性的信道。此外，我们推导出解析界的能力，这样的渠道，并在对称的两个状态编码的情况下，计算相应的信道的确切容量。
2012-11-07 quant-ph
Efficient Preparation of Decoherence Free Subspace Basis States
提出一种确定性方法，利用投影测量和量子电路为任意大小的qubit系统制备纯正交完整的DFS基态，并从理论与数值上分析资源成本，验证其在NISQ设备上的可实现性。
2025-09-15 quant-ph
