Distinctness of ensembles having the same density matrix and the nature of liquid NMR quantum computing
我们表明，不同构造的系综具有相同的密度矩阵，可以物理上区分观察波动的一些可观的。给出了系综中观测量涨落的显式表达式。这一结果挑战了佩雷斯的基本假设，似乎与广泛传播的信念相反，即具有相同密度矩阵的系综在物理上是相同的。这使我们认为，目前的液体核磁共振量子计算是真正的量子力学的性质。
2004-08-31 quant-ph
Nuclear Magnetic Resonance Quantum Computing Using Liquid Crystal Solvents
液晶作为用于核磁共振量子计算（NMRQC）的分子的溶剂提供了几个优点。在由液晶定向的分子的NMR谱中显示的核自旋之间的偶极耦合允许时钟频率的显著增加，而短的自旋-晶格弛豫时间允许算法的快速循环，并且节省校准和信号增强实验的时间。此外，液晶溶剂的使用以适合于NMRQC的自旋承载分子的扩展库的形式提供了可扩展性。这些想法被证明与成功执行的2-qubit格罗弗搜索使用分子（$^{13}$ C $^{1}$ HCl $_3$）在液晶和时钟速度比在各向同性溶剂中大8倍。也许更重要的是，使用液晶溶剂可以在相干时间内执行五倍的逻辑运算。
1999-12-12 quant-ph
Hybridlane: A Software Development Kit for Hybrid Continuous-Discrete Variable Quantum Computing
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）
Hybridlane是一种开源软件工具包，提供混合连续-离散变量量子计算的统一前端，通过自动导线类型推断和解耦门语义，实现高效且无需模拟的电路验证与操作。
2026-03-11 cs.ET quant-ph
Snowmass White Paper: Quantum Computing Systems and Software for High-energy Physics Research
量子计算为推进高能物理研究提供了一种新的范式，它使基本量子力学现象的表示和推理成为可能。实现这些理想将需要开发新的计算工具，用于建模和模拟、检测和分类、数据分析以及高能物理（HEP）实验的预测。虽然量子计算的新兴硬件、软件和应用是令人兴奋的机会，但在将这些技术整合到HEP社区研究计划方面仍存在重大差距。在这里，我们确定了开发量子计算系统和软件以推进HEP发现科学的挑战和机遇。我们描述了在未来10年内集中开发算法、应用程序、软件、硬件和基础设施的机会，以支持量子计算在HEP问题上的实际和理论应用。
2022-03-14 quant-ph
Using Electrons on Liquid Helium for Quantum Computing
我们描述了一个量子计算机的基础上支持的氦膜和本地化的小电极下的氦表面的横向电子。每个量子位由被捕获在表面处的像势阱中的电子的基态和第一激发态的组合构成。描述了用于准备量子位的初始状态、与量子位的操作以及建议的读出的机制。该系统原则上能够在退相干时间内进行100，000次操作。
2001-11-05 quant-ph
Symbolic quantum programming for supporting applications of quantum computing technologies
本文概述了量子软件开发工具的现状与优缺点，提出了一种支持符号操作、函数式编程且兼容高性能与云计算的量子程序开发架构，并展示了其在量子软件测试与电路构建中的应用。
2023-02-18 cs.PL cs.SE quant-ph
Quantum Software Security Challenges within Shared Quantum Computing Environments
本文针对量子云通过多道程序设计并行执行程序以提升硬件利用率的趋势，分析共享量子计算环境中由此产生的新型量子软件安全挑战。
2025-07-23 cs.CR quant-ph
OSC-Qasm: Interfacing Music Software with Quantum Computing
OSC-Qasm是一个基于Python的跨平台OSC接口，利用Open Sound Control协议将Max和Pure Data等创意编程环境与真实量子硬件相连以执行Qasm代码，为创意艺术家提供新工具。
2022-12-06 cs.ET cs.HC cs.SE
AriaQuanta: A Quantum Software for Quantum Computing
本文介绍开源量子软件 AriaQuanta，它集量子电路设计、模拟与实现于一体，支持变分量子算法和噪声模拟，并通过大量数值实验验证了其高性能。
2025-04-08 quant-ph
Quality Attributes on Quantum Computing Platforms
随着实用的量子计算平台（QCP）迅速成为现实，人们希望在软件应用中利用它们的真正潜力。因此，确定QCP对软件体系结构的影响变得非常重要。在本文中，我们提出了深入的检查国家的最先进的QCP，以确定所有这些特性的QCP是相关的软件架构的角度来看。缺乏本机量子操作系统、对量子算法的严格依赖、较低级别的编程抽象是可能影响量子软件应用程序架构的QCP特征的许多示例中的少数。本文的主要贡献包括识别：一）一般架构的QCP，二）编程模型，通常用于开发软件时，QCP，三）架构上的重要特点的QCP和四）这些特点对各种质量属性（QA）的影响。我们表明，除了性能和可扩展性，大多数其他的QA（例如，可维护性，可测试性，可靠性等）。受到QCP不同特性的不利影响。
2018-03-15 cs.ET cs.SE quant-ph
Quantum Software Engineering Challenges from Developers' Perspective: Mapping Research Challenges to the Proposed Workflow Model
针对量子软件开发进展缓慢、软件工程实践与量子编程特性不匹配的问题，本文通过将现有软件工程研究映射到量子计算工作流，明确了量子计算领域软件工程的研究方向。
2023-08-02 cs.SE quant-ph
The MQT Handbook: A Summary of Design Automation Tools and Software for Quantum Computing
本文介绍了慕尼黑工业大学开发的MQT量子计算软件工具集，旨在利用经典设计自动化技术，为量子软件栈各层提供开源、高效的仿真、编译、验证及纠错等解决方案。
2024-05-27 cs.ET quant-ph
Systematic Experiment Tracking in Quantum Software: A Case Study of Reservoir Computing with Error Mitigation
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；Aalto University（阿尔托大学）
本文以带误差缓解的量子储层计算为例，深入探讨量子软件开发中实验跟踪细节，解释其基本概念及量子计算对跟踪的要求，展示详细开发过程及实验跟踪方法，并将相关知识推广到更广泛的量子开发过程。
2026-07-28 cs.SE quant-ph
Benchmarking the performance of quantum computing software
提出开源基准测试套件Benchpress，含1000+测试（覆盖最多930量子比特、O(10⁶)双量子比特门电路）及统一执行框架，在7个量子软件包上生成结果，可适配硬件改进并预评估未来架构成本，保障性能声明透明可验证。
2025-02-16 quant-ph
Hardware-Software Co-design for Distributed Quantum Computing
针对分布式量子计算中远程纠缠生成概率性、耗时长的问题，提出结合纠缠缓存、异步生成和远程门自适应调度的软硬件协同设计架构，有效提升了系统运行效率与输出保真度。
2025-03-24 quant-ph
Teaching Quantum Computing through a Practical Software-driven Approach: Experience Report
量子计算利用自然界的量子定律来实现传统计算机无法有效实现的新型算法，这可能会导致材料科学和化学等关键领域的突破。对受过量子计算基础教育的量子劳动力的需求正在迅速增长，特别是在量子编程方面。然而，很少有非专业人士的产品，很少有关于培训计算机科学和工程专业学生的最佳实践的信息。在这份报告中，我们描述了我们的经验教学本科课程量子计算使用实用的，软件驱动的方法。我们的课程围绕着通过动手编程来教授量子算法，减少了传统书面作业的重要性，而是依赖于自定进度的编程练习（“Quantum Katas”），各种编程作业和最终项目。我们观察到，课程的编程部分帮助学生内化讲座中提出的理论材料。在调查结果中，学生表示编程练习和最终项目对他们的学习过程贡献最大。我们描述了以量子编程为中心的课程的动机，讨论了本课程中使用的主要工件，并为未来改进的课程提供了我们的经验教训和最佳实践。我们希望我们的经验将有助于指导那些希望采用实用方法教授量子计算的教师，并使更多的本科课程能够将量子编程作为选修课。
2020-10-12 cs.ET physics.ed-ph quant-ph
DeepQuantum: A PyTorch-based Software Platform for Quantum Machine Learning and Photonic Quantum Computing
TuringQ Co., Ltd.（图灵量子有限公司）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
DeepQuantum是一个基于PyTorch的开源平台，支持混合量子经典模型和变分量子算法的高效设计与执行，实现了量子电路、光子量子电路和测量量子计算的闭环集成，提供大规模张量网络模拟和分布式并行计算能力。
2026-05-14 quant-ph
On the quantum mechanical nature in liquid NMR quantum computing
体系综核磁共振量子计算的量子性质-最近激烈的争论的中心，是解决。讨论了混合态和纠缠的概念，分析了2量子比特液体NMR量子计算的数据。指出当前争论的关键问题是对混合态系统中纠缠的理解。本文的结论是：1）密度矩阵描述了系综中平均粒子的“状态”。它不能详细描述系综中单个粒子的状态; 2）纠缠是量子粒子（如液体NMR样品中的分子）的波函数的一种性质。密度矩阵的可分性不能用来度量混合系综的纠缠度; 3）体系综NMR量子计算中的态演化是量子力学的; 4）有效纯态密度矩阵前的系数$ε$是对系综中分子纠缠度的度量。它反映了核磁共振信号的强度，对体系综核磁共振系统中纠缠的量化没有意义。我们的结论是，液体NMR量子计算是真实的，而不仅仅是经典的模拟。
2000-07-20 quant-ph
Full-Stack Quantum Software in Practice: Ecosystem, Stakeholders and Challenges
本文针对量子软件实用化中硬件差异、算法复杂、与传统软件集成困难及标准接口缺失等挑战，探讨建立量子计算软件开发流程并回应利益相关者关切，以推动量子计算在多领域的有效应用。
2023-07-30 cs.SE quant-ph
Quantum Computing Using Electrons Floating on Liquid Helium
在液态氦表面上方的真空中捕获的电子系统显示出凝聚态物理中已知的最高迁移率。我们提供了一个简短的总结，该系统所获得的实验和理论结果。然后，我们证明了在真空中被困在微米厚的氦膜上方的一维类氢能级中的N > 10^8电子的准二维集合可以被用作容易操纵的强相互作用量子比特集合。单个电子被氦下方微米大小的金属垫横向限制。信息存储在最低的类氢能级中。在10 mK的温度下使用电场，波函数的变化可以在纳秒内完成。波函数相干时间为0.1毫秒。波函数是使用从表面释放激发电子的反相直流电压，或使用连接到控制电子的金属焊盘的SET读出的。
2000-07-28 quant-ph
From Quantum Mechanics to Quantum Software Engineering: A Historical Review
本文综述量子计算与量子软件工程的历史演进，梳理其动因、原则与未来研究方向，帮助缺乏量子背景的软件工程师和计算机科学家理解发展现状与趋势。
2024-05-08 cs.SE quant-ph
A Practical Open-Source Software Stack for a Cloud-Based Quantum Computing System
本文提出全栈开源量子计算系统OQTOPUS，覆盖云环境构建、系统运维及靠近量子计算机的transpiler、多程序并行和错误缓解等关键功能，并通过真实量子计算机实验验证，旨在降低量子计算领域进入门槛并推动标准化与开发者社区建设。
2025-07-31 quant-ph
Progress in the development of quantum algorithms and software
本文综述了2020至2024年量子计算软件解决方案的开发进展，涵盖量子算法、监控基准、纠错、线路优化及云访问，并展示了在云平台上执行量子算法的关键成果。
2025-05-07 quant-ph
Implicit Test Oracles for Quantum Computing
提出量子计算必须具备的4个属性（概率分布、固定量子比特宽度、可逆性和熵守恒），作为量子电路和量子程序模拟器自动、随机或模糊测试的隐式测试预言。
2024-09-21 cs.SE quant-ph
Interfacing Quantum Computing Systems with High-Performance Computing Systems: An Overview
本文综述了高性能计算与量子计算系统接口的现状，涵盖架构、软件栈、中间件及硬件集成策略，并探讨了应用、挑战与未来发展方向。
2025-09-07 quant-ph
QuantumReservoirPy: A Software Package for Time Series Prediction
本文介绍 QuantumReservoirPy 软件包，通过统一结构支持将量子电路作为非线性动力系统构建、测试和比较量子储备池，以简化时间序列预测任务。
2024-01-19 cs.SE quant-ph
Improving the Efficiency of Payments Systems Using Quantum Computing
高价值支付系统（HVPS）通常是流动性密集型的，因为支付请求是不可分割的，并且是按总额结算的。找到正确的支付顺序来最大化这些系统的流动性效率是一个$NP$ -hard组合优化问题，量子算法可能能够在有意义的规模上解决这个问题。我们开发了一种算法，并在混合量子退火求解器上运行，以找到一种支付顺序，这种顺序可以减少系统所需的流动性，而不会大幅增加支付延迟。尽管当今量子计算机的大小和速度有限，但我们的算法在使用30天的交易数据样本应用于加拿大HVPS时，提供了可量化的效率改进。通过在每批70笔付款进入队列时重新排序，我们平均每天节省了2.4亿加元的流动性，结算延迟约为90秒。在样本中的几天里，流动性节省超过10亿加元。该算法可以作为集中式预处理器并入现有HVPS中，而不会对其风险管理模型进行根本性更改。
2023-01-17 cs.CE cs.ET math.QA
Teaching Quantum Computing using Microsoft Quantum Development Kit and Azure Quantum
本报告分享了2022-23学年东北大学研究生量子计算课程的教学经验，采用软件驱动的实践教学模式，覆盖量子软件开发全流程，为同类教学提供入门指南。
2023-12-15 physics.ed-ph quant-ph
A Reference Architecture for Quantum Computing as a Service
本文提出量子计算即服务（QCaaS）参考架构，采用量子-经典分离微服务模式实现，并依据22名从业者反馈进行评估。
2023-06-03 cs.SE quant-ph
QPLEX: Realizing the Integration of Quantum Computing into Combinatorial Optimization Software
本文提出QPLEX工具，通过Python库扩展为经典组合优化软件提供量子计算后端接口，使用户无需深入量子专业知识即可无缝集成并评估混合量子-经典优化方案的性能。
2023-07-26 cs.SE quant-ph
Perceval: A Software Platform for Discrete Variable Photonic Quantum Computing
我们介绍Perceval，一个用于模拟和与离散变量光子量子计算机接口的开源软件平台，并描述其主要功能和组件。它的Python前端允许光子电路由基本的光子构建模块组成，如光子源，分束器，移相器和探测器。各种计算后端可用，并针对不同的用例进行了优化。这些使用最先进的模拟技术，涵盖弱模拟或采样和强模拟。我们通过再现各种光子实验和模拟一系列量子算法的光子实现，从Grover和Shor的量子机器学习的例子，给出了Perceval在行动中的例子。Perceval旨在成为一个有用的工具包，实验者希望轻松地建模，设计，模拟，或优化离散变量光子实验，理论家希望设计算法和应用程序的离散变量光子量子计算平台，并为应用程序设计师希望评估现有的国家的最先进的光子量子计算机的算法。
2023-02-20 physics.comp-ph quant-ph
