A Rosetta Stone for Quantum Mechanics with an Introduction to Quantum Computation
这些课堂讲稿的目的是为那些有一些数学背景但很少或根本没有接触到量子力学和量子计算的读者提供足够的材料，以开始阅读量子计算和量子信息理论的研究文献。本文是2000年1月在美国华盛顿举行的美国数学学会（AMS）量子计算短期课程中八个一小时讲座的第一个书面版本，并将出现在AMS PSAPM卷中，题为“量子计算”。“论文的第一部分是量子比特概念的介绍。第二部分介绍了量子力学，包括狄拉克符号，量子测量，海森堡不确定性，薛定谔方程，密度算符，部分迹，多体量子系统，海森堡与薛定谔图像，量子纠缠，EPR悖论，量子熵等主题。第三部分简要介绍了量子计算，包括基本量子计算器件、布线图、不可克隆定理、量子隐形传态、Shor算法、Grover算法等。列举了许多实例。提供了目录和索引供读者挑选。“由于这篇论文是为不同的读者准备的，所以它是以非正式的风格写成的，从最初级到更高级，难度和复杂程度各不相同。
2000-07-17 quant-ph
VQE Validation on the Mononuclear T1 (Blue-Copper) Site: A Stepping Stone to the Multi-Copper Laccase Cluster
Modelos Inteligencia Artificial（模型人工智能）
本研究在模拟器上验证了针对铜活性位点的VQE流程，采用含完整S+D+T算符池的ADAPT-VQE，消除99%以上相关误差，较硬件高效拟设提升超40倍，为量子硬件运行奠定基线。
2026-09-18 cs.ET quant-ph
Board Games for Quantum Computers
可扩展的棋盘游戏，包括五子棋（或五子棋）和围棋（或围棋），被推广，以便它们可以在量子计算机上或由量子计算机玩。我们采用三个原则进行推广：前两个是确保游戏与量子计算机兼容，第三个是确保标准经典游戏是特殊情况。我们演示了如何构建基本的量子移动，并使用它们来建立量子游戏。有三种不同的方案来玩量子化游戏：一台量子计算机与另一台量子计算机（QwQ），两台经典计算机在一台量子计算机上相互玩（CQC），以及一台经典计算机与另一台经典计算机（CwC）。我们用五子棋和围棋来说明这些结果。
2020-04-17 cs.GT quant-ph
Manarat: A Scalable QICK-Based Control System for Superconducting Quantum Processors Supporting Synchronized Control of 10 Flux-Tunable Qubits
Manarat基于QICK构建可扩展多板控制系统，通过硬件、固件和软件增强实现多块RFSoC板间亚纳秒级同步，并在10量子比特超导处理器上验证了跨板CZ门校准的可靠执行。
2025-07-21 quant-ph
Multi-FPGA Synchronization and Data Communication for Quantum Control and Measurement
针对量子控制系统从单板 RFSoC 扩展到多 FPGA 的需求，本文设计跨板确定性时钟同步与光纤低延迟数据通信模块，并集成于 QubiC，经室温读出模拟器验证有效。
2026-10-23 quant-ph
Quantum Reconstructions as Stepping Stones toward Psi-Doxastic Interpretations?
本文分析量子重构纲领对 Psi-本体态与认知态解释的挑战，论证 Psi-信念态解释若要与之相容，需发展以非事实性经验术语表述的重构。
2024-10-29 physics.hist-ph quant-ph
Entanglement demonstration on board a nano-satellite
用于安全通信的全球量子网络可以使用大量卫星在地面节点之间分配纠缠光子对来实现。由于卫星的成本取决于其大小，因此最小的卫星将是最具成本效益的。本文介绍了一种在纳卫星上运行的偏振纠缠光子对源。源违反贝尔不等式，CHSH参数为2.6 $\pm$ 0.06。该源可以与光链路技术相结合，以实现未来的量子通信纳米卫星任务。
2020-06-25 quant-ph
Measurement-based Quantum Computation as a Tangram Puzzle
基于测量的量子计算（MBQC）是2001年提出的一种量子计算模型，它通过对纠缠团簇态进行一系列自适应的单量子比特测量来实现量子计算。我们的项目旨在通过一个修改了规则的七巧板游戏向从高中生到量子计算研究人员的广泛受众介绍MBQC。这些规则可以在没有任何量子计算背景的情况下理解。向玩家提供量子线路，其使用来自通用门集合的门示出，玩家必须使用polyominos将其正确地映射到游戏板。Polyominos或“拼图块”是我们游戏的基石。它们由正方形瓷砖组成，边对边连接形成不同颜色的形状。每个图块代表一个单量子比特测量基础，由其颜色区分。Polyominos位于正方形网格游戏板上，这意味着集群状态。我们表明，将一个量子线路映射到MBQC相当于安排一组多项式，每个对应于棋盘上电路中的一个门，受一定的规则，其中涉及旋转和变形多项式。我们用简单的术语陈述规则，而不涉及量子计算。玩家必须在游戏板上放置符合规则的polyominos。任何正确的解决方案都可以在MBQC中创建量子线路的有效实现。得分较高的正确解决方案在电路板上占用的空间较少，从而导致MBQC中电路的开销较低，这是一个开放且具有挑战性的研究问题。
2022-10-20 quant-ph
MITS: A Quantum Sorcerer Stone For Designing Surface Codes
本文提出 MITS，通过逆向 STIM 依据噪声模型和目标逻辑错误率自动求解最优表面码距离与轮数，XGBoost 和随机森林取得最佳预测效果。
2024-03-04 cs.ET quant-ph
Three Birds with One Stone: Improving Performance, Convergence, and System Throughput with Nest
Rice University（里士大学）
本文提出Nest技术，通过动态调整量子比特保真度映射，同时提升VQA性能、加速收敛并提高系统吞吐量，实现一石三鸟的效果。
2025-10-10 cs.ET cs.LG quant-ph
QTris: a pedagogical board game to teach Quantum Mechanics
Università degli Studi di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学）；INFN Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；Consiglio Nazionale delle Ricerche - CNR-IFN（意大利国家研究委员会光子和纳米技术研究所）；Università degli Studi dell’Insubria（因苏布里亚大学）
本文介绍新版QTris桌面游戏，其以双态方法教授高中量子力学，能展现核心量子概念，基于150名高中生的教育活动显示它是有用的量子力学教学平台。
2026-08-11 physics.ed-ph quant-ph
Monolithic printed-circuit board RF-trap for electrons
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
研究提出将囚禁电子自旋编码的量子比特用于量子信息处理，介绍了用单个印刷电路板制成的电子保罗阱，无需组装且设计刚性，可降低制造公差，通过表征阱性能，观测到被俘电子寿命及长期频率等数据。
2026-07-22 physics.atom-ph quant-ph
Nonlinear Optical Galton Board: thermalization and continuous limit
非线性光学高尔顿板（NLOGB），一个量子行走（但非线性）离散时间量子自动机，承认一个复杂的演化导致长时间热化状态。导出了Galton板的连续极限，并证明了它是一个非线性Dirac方程（NLDE）。（伽辽金截断）NLDE演化示出热化状态定性类似的NLOGB。的NLDE保守量的推导和用于构建一个随机微分方程收敛到巨正则分布，重现（微正则）NLDE热化统计。因此，NLOGB和Galerkin截断NLDE表现出自发热化。
2015-10-16 cond-mat.stat-mech nlin.CD nlin.CG
Time-tronics: from temporal printed circuit board to quantum computer
Instytut Fizyki Teoretycznej, Uniwersytet Jagielloński（雅盖隆大学理论物理研究所）；Optical Sciences Centre, Swinburne University of Technology（斯威本科技大学光学科学中心）；CSIRO, Manufacturing（联邦科学与工业研究组织制造部）
本文提出时间电子学概念，利用时间晶格实现量子设备和量子计算机，突破传统空间晶体的限制。
2025-09-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Improving Student Self-Confidence in Quantum Computing with the Qubit Touchdown Board Game
Bellevue West High School（贝尔维尤西部高中）；Creighton University（克莱顿大学）
研究通过量子比特触地得分棋盘游戏向高中生介绍量子计算，发现该游戏能让学生对量子计算兴趣略增，学习信心大幅提升，且游戏易上手有趣，是引入量子计算领域、增强学生信心的有效资源。
2026-08-05 physics.ed-ph quant-ph
On-board classification of underwater images using hybrid classical-quantum CNN based method
1 Department of Physics, Mahindra University, Hyderabad, 500043, Telangana, India；2 Department of Computer Science, Mahindra University, Hyderabad, 500043, Telangana, India；3 Department of Mechanical \& Aerospace Engineering, Mahindra University, Hyderabad, 500043, Telangana, India
本文首次将量子-经典混合机器学习用于 AUV 机载实时水下目标识别，通过量子电路编码图像并结合经典 CNN，在低光照运动模糊图像上实现更高效率、更少运行时间和更小训练数据需求。
2024-04-19 cs.CV quant-ph
Continuous Functions as Quantum Operations: a probabilistic approximation
在这篇文章中，我们提出了一个版本的经典斯通-维尔斯特拉斯定理在量子操作的背景下，通过引入一类特殊的量子操作，被称为多项式量子操作。这个结果允许从概率的观点来解释，直到某种近似，从实立方[0; 1]^n到实区间[0; 1]的任何连续函数都是量子运算。
2016-02-25 quant-ph
ICARUS-Q: Integrated Control and Readout Unit for Scalable Quantum Processors
提出了一种基于Xilinx 16通道射频片上系统（RFSoC）器件的超导量子比特控制和测量系统。拟议的设置由四个部分组成：多个RFSoC板，同步每个数模转换器（DAC）的设置，跨多个板的模数转换器（ADC）通道，用于调谐量子位频率的低噪声直流（DC）电源和用于远程执行实验的云访问。我们还将设置设计为没有物理混频器。RFSoC板使用高达第三奈奎斯特区的16个DAC通道直接生成微波脉冲，这些通道由第五和第九区之间的8个ADC通道直接采样。
2022-09-02 physics.ins-det quant-ph
Advances in Atom Interferometry and their Impacts on the Performance of Quantum Accelerometers On-board Future Satellite Gravity Missions
本文建立Mach-Zehnder型冷原子加速度计在轨模型，评估误差影响并按当前、近未来和远未来情景预测其灵敏度可达5E-10、1E-11和1E-12。
2024-04-16 physics.ins-det physics.space-ph quant-ph
XCOM: Full Mesh Network Synchronization and Low-Latency Communication for QICK (Quantum Instrumentation Control Kit)
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Stanford University（斯坦福大学）
XCOM通过高精度同步和低延迟通信，解决大规模量子系统中多板控制系统的同步与通信问题，实现亚纳秒级性能。
2026-03-19 physics.ins-det quant-ph
Generation and analysis of correlated pairs of photons on board a nanosatellite
携带纠缠光子源的卫星可以建立一个全球量子网络，使地球上任何两点之间的私人加密密钥成为可能。尽管有许多提议，但由于传统卫星的成本，天基量子系统的演示一直受到限制。我们正在使用非常小的航天器来加速进展。我们报告的轨道上运行的光子对源搭载1.65公斤的纳米卫星，并证明在空间条件下的对产生和偏振相关。在轨光子相关性显示出97+/-2%的对比度，与地面测试相匹配。这一寻路飞行任务克服了为未来纠缠光子实验的组成部分演示在轨性能的挑战。持续运行确定了这些关键部件的在轨寿命。更一般地说，这表明纳米卫星能够使天基研究取得更快的进展。
2016-03-22 physics.ins-det physics.space-ph quant-ph
On the Categoricity of Quantum Mechanics
该研究通过重新审视 Stone-von Neumann 定理，论证其并非范畴性结果，也不会在满足与不满足该定理的理论间产生模型论差别。
2023-04-20 physics.hist-ph quant-ph
Quantum Go Machine
长期以来，围棋一直被认为是人工智能的试验平台。通过引入某些量子特性，如波函数的叠加和坍缩，我们用偏振自由度纠缠的关联光子对实验演示了一个量子版的围棋。随着两个玩家轮流在时间序列中放置石头，生成状态的希尔伯特空间的总维度呈指数级增长。随着不确定性和不完全信息博弈越来越难以用现代技术解决，我们兴奋地发现量子物理中固有的随机性可以给博弈带来经典博弈中不存在的不确定性。一些量子资源，如相干或纠缠，也可以被编码来表示量子宝石的状态。调整量子资源可能会改变单个博弈的平均不完美信息（因为比较经典围棋是完美信息博弈）。我们进一步验证了它的非确定性的特点，显示从不同类别的量子态的时间序列数据的不可预测性。最后，通过将量子围棋与人工智能中广泛研究的几个典型博弈进行比较，我们发现量子围棋可以覆盖广泛的博弈难度，而不是单一的点。我们的研究结果建立了一个通过利用固有的量子特征和资源来发明具有量子困难的新游戏的范例，并为测试经典和量子机器学习的新算法提供了一个通用平台。
2020-07-23 physics.optics quant-ph
Quantum Circuits Architecture
提出了一种优化量子线路结构的方法。该方法是基于“量子梳”的概念，它描述了一个电路板，其中可以插入可变子电路。该方法允许人们有效地解决新型的量子信息处理任务，例如存储-检索和克隆信道。
2007-12-09 quant-ph
QuCtrl-BELL: A Compiler-Driven Sub-Microsecond Feedback Control Stack for Scalable Trapped-Ion Quantum Experiments
Tsinghua University（清华大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文提出QuCtrl-BELL，一种编译器驱动的子微秒反馈控制堆栈，用于可扩展的囚离子量子实验，通过分离控制流与硬件状态数据，解决经典控制系统的根本权衡问题，展示编译器基础设施在可扩展囚离子量子控制中的可编程性、确定性定时和模块化。
2026-05-21 cs.PL cs.SY eess.SY
Radio frequency mixing modules for superconducting qubit room temperature control systems
随着新生量子处理单元中量子比特数量的增加，第一代实验中使用的连接器化RF（射频）模拟电路变得极其复杂。物理尺寸、成本和电气故障率都成为控制系统可扩展性的限制因素。我们开发了一系列紧凑型RF混频板，在40 mm $\times $ 80 mm 4层PCB（印刷电路板）板上集成了I/Q正交混频、IF（中频）/LO（本振）/RF功率电平调整和DC（直流）偏置微调，并提供EMI（电磁干扰）屏蔽，从而应对这一挑战。RF混频模块设计用于2.5至8.5 GHz的RF和LO频率。经测量，典型镜像抑制和相邻通道隔离分别为$\sim$ 27 dBc和$\sim$ 50 dB。通过在一次测试中扫描驱动相位，模块短期振幅和相位线性度通常测量为5 $\times$ 10 $^{-4}$（V $_{\mathrm{pp}}$ /V $_{\mathrm{mean}}$）和1 $\times$ 10 $^{-3}$弧度（pk-pk）。通过将射频混频板集成到超导量子处理器的室温控制系统中，并对单量子比特门和双量子比特门进行随机基准测试，验证了射频混频板的工作性能。我们测量了$9.3(3) \times 10^{-4}$的单量子位过程失真和$2.7(1) \times 10^{-2}$的双量子位过程失真。
2021-07-23 quant-ph
How to play two-players restricted quantum games with 10 cards
我们表明，这是完全可能的发挥“限制”两个球员，两个战略的量子游戏最初提出的Marinatto和韦伯作为唯一的设备包10张牌。这些量子游戏的这种模型的“量子板”是“宏观量子机器”的极端简化，该机器由众多论文中的一位作者提出，允许通过宏观手段模拟在两个纠缠的量子物体上进行的各种实验。
2005-05-16 quant-ph
The QICK (Quantum Instrumentation Control Kit): Readout and control for qubits and detectors
本文介绍基于 Xilinx RFSoC 的开源量子比特控制器 QICK，可直接合成最高 6 GHz 脉冲并实现低延迟读出控制，transmon 测试显示平均 Clifford 门保真度达 99.93%。
2022-03-10 physics.ins-det quant-ph
Classical and Quantum Contents of Solvable Game Theory on Hilbert Space
提出了一个简单而通用的量子博弈论公式，首次在希尔伯特空间中容纳了所有可能的策略。该理论对于双策略量子博弈是可解的，它等价于一类经典博弈加上量子干涉。我们的公式提供了一个清晰的视角来理解为什么以及如何量子策略胜过经典策略。它还揭示了量子博弈的新方面，如石头-纸-相位子博弈和波动诱导的缓和。
2005-04-28 cond-mat.other math-ph math.MP
On the Complexity of Solving Subtraction Games
我们研究算法解决减法游戏，有时被称为一堆尼姆游戏。本文描述了一个适用于DAG上任何博弈的量子算法，并证明了它求解任意$n$石头减法博弈的查询复杂性是$O(n^{3/2}\log n)$ .最著名的确定性算法解决这样的游戏是基于动态规划方法。我们表明，这种方法是渐近最优的，经典的查询复杂度为解决减法游戏一般是$Θ(n^2)$。本文也许是第一个明确的“量子”贡献的算法博弈论。
2018-08-10 cs.CC cs.DS cs.GT
