Unlocking a fast adiabatic CZ gate and exact residual $ZZ$ cancellation between fixed-frequency transmons using a floating tunable coupler
Rigetti Computing
本文提出了一种对称浮动可调耦合器，用于实现快速高保真度的绝热CZ门，同时精确抵消残余ZZ相互作用，通过脉冲整形技术进一步抑制非绝热误差，实验实现了24纳秒的CZ门保真度超过99.9%。
2026-11-05 quant-ph
Universal quantum computation using quantum annealing with the transverse-field Ising Hamiltonian
本文提出在采用横场伊辛哈密顿量的传统量子退火架构中，通过绝热变换使基态简并来实现通用量子计算，方案兼容D-Wave设备，为大规模可扩展量子计算平台开辟了新路径。
2025-03-12 quant-ph
Dispersive readout of a silicon quantum device using an atomic force microscope-based rf gate sensor
本文提出利用AFM针尖将亚微米浮栅耦合到射频反射电路，实现对Si/SiGe单量子点和双量子点的色散电荷传感，获得SNR为2的电荷跃迁检测，并显著抑制寄生电荷陷阱干扰。
2023-05-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Towards analyzing large graphs with quantum annealing and quantum gate computers
VTT Technical Research Centre of Finland（芬兰VTT技术研究中心）；Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）
量子计算在图社区发现和Szemeredi正则性引理（SRL）相关的正则性检查中的使用通过D-Wave Systems的量子退火器和模拟来演示。我们展示了量子计算在解决与大数据相关的难题方面的能力。提出了一种新的基于SRL的社区发现算法。在最坏的情况下，我们使用Grover算法和量子相位估计算法进行正则性检查，以加快使用量子门计算机的计算速度。
2020-06-30 cs.ET cs.LG quant-ph
Quantum Annealing Machines Based on Semiconductor Nanostructures
基于超导量子比特的量子退火机（quantum annealing machines，QAM）近年来取得了很大的进展，在学术界和商业界得到了广泛的应用。另一方面，基于量子点（QD）等半导体纳米结构的量子调制解调器似乎仍处于初级研究阶段，因为难以控制量子位之间的相互作用。在本文中，我们回顾了QAM的基础上的半导体纳米结构，如浮栅（FG）或量子点的量子比特集成的观点。我们在理论上建议使用传统的高密度存储器，如NAND闪存用于QAM，而不是从头开始构建半导体量子比特系统。大型量子比特系统将作为商业级电子产品小型化的自然延伸而获得，尽管可能需要进一步的努力来实现高质量的量子比特。
2018-10-15 quant-ph
High-fidelity superconducting quantum processors via laser-annealing of transmon qubits
在保持高保真度量子门的同时缩放量子比特的数量仍然是量子计算的关键挑战。目前，具有>50个量子比特的超导量子处理器是活跃可用的。对于这样的系统，固定频率的传输是有吸引力的，由于其长的相干性和抗噪性。然而，由于精确的相对频率要求，缩放固定频率架构具有挑战性。在这里，我们采用激光退火来选择性地将transmon量子比特调谐到所需的频率模式。对数百个退火量子位的统计表明，经验调谐精度为18.5 MHz，对量子位相干性没有可测量的影响。我们在一个调谐的65量子位处理器上量化了门误差统计，其中位两量子位门保真度为98.7%。基线调谐统计产生4.7 MHz的频率-等效电阻精度，足以用于超过1000量子位水平的高产率缩放。展望未来，我们预计选择性激光退火将在缩放固定频率架构中发挥核心作用。
2020-12-15 quant-ph
A Triple-Hybrid Quantum Support Vector Machine Using Classical, Quantum Gate-based and Quantum Annealing-based Computing
本文提出三重混合量子支持向量机，结合经典计算、量子门计算与量子退火计算，在复杂量子数据分类上取得更高精度和更快收敛。
2025-11-07 quant-ph
Exploring the synergistic potential of quantum annealing and gate model computing for portfolio optimization
针对当前量子硬件无法求解大规模投资组合优化问题的局限，本研究改进大系统采样近似（LSSA）的采样步骤，结合量子退火与门模型量子计算，在印度股市64项资产数据上实现了与传统经典方法相当的优化性能。
2023-05-02 quant-ph
Enhancing Quantum Annealing in Digital-Analog Quantum Computing
本文提出在DAQC框架中用量子门嵌入量子退火电路，借助不同退火设置下两状态内积虚部评估状态，从而在特定退火时间范围内提升组合优化性能。
2024-04-05 quant-ph
Quantum Circuit Transformation Based on Simulated Annealing and Heuristic Search
量子算法设计通常假设可以访问具有理想特性的完美量子计算机，如完全连通性，无噪声和任意长的相干时间。然而，在噪声中尺度量子（NISQ）器件中，量子比特的数量是高度有限的，并且量子操作误差和量子比特相干性是不可忽略的。此外，量子处理单元（QPU）中物理量子比特的连通性也受到严格限制。因此，必须插入像SWAP门的附加操作以满足该约束，同时保留原始电路的功能。这个过程被称为量子线路变换。增加额外的门将增加量子线路的尺寸和深度，并因此导致量子线路的性能的进一步衰减。因此，最大限度地减少增加的门的数量是至关重要的。在本文中，我们提出了一种有效的方法来解决这个问题。我们首先使用模拟退火选择一个初始映射，它适合与输入电路，然后，与一个启发式的成本函数的帮助下，逐步应用最佳选择的SWAP门，直到电路中的所有量子门可以执行。我们的算法运行在时间多项式中的所有参数，包括输入电路的大小和量子比特数，以及QPU中的量子比特数。它的空间复杂度是QPU中的边的数量的二次方。广泛的现实电路上的实验结果证实，所提出的方法是有效的，可以减少57%的平均输出电路的大小相比，最新的IBM量子设备即IBM Q20（东京）的最先进的算法。
2019-08-23 quant-ph
Optimizing Optical Quantum Logic Gates using Genetic Algorithms
我们介绍的方法，使用退火遗传算法的数值复杂的问题，寻找量子逻辑门，同时具有最高的保真度和最高的成功概率。首先以线性光量子非线性符号（NS）门为例说明了该方法的有效性。我们表明，通过适当地选择退火参数，我们可以达到理论上的最大成功概率（1/4 NS）的每次尝试。然后，我们研究控制z（CZ）门作为第一个新的问题要解决。我们的结果，同意最高的已知的最大成功概率为CZ门（2/27），同时保持保真度为0.9997。由于我们的算法的目的是优化量子变换的酉矩阵，它可以很容易地应用到其他感兴趣的领域，如量子光学和量子传感器。
2007-09-04 quant-ph
Gatemon Qubit Revisited for Improved Reliability and Stability
Center for Quantum Devices, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所量子设备中心）；NNF Quantum Computing Programme, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所NNF量子计算项目）；Department of Electrical, Computer & Energy Engineering, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校电气、计算机与能源工程系）；Department of Physics, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校物理系）
本研究通过改进gatemon的分流电容器设计，实现了更高精度的量子比特频率调节和更稳定的性能。
2024-12-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-chip Integration of Si/SiGe-based Quantum Dots and Switched-capacitor Circuits
目前，集成在半导体衬底上的固态量子位需要至少一条从每个量子位到控制电子设备的导线，这导致了所谓的布线瓶颈。通过片上电路解复用提供了一种有效的策略来克服这一瓶颈。在栅极限定的量子点阵列的情况下，需要同时向多个栅极施加特定的静态电压以实现电子约束。当量子器件和解复用器之间放置电荷锁定结构时，可以局部维持电压。在本研究中，我们利用开关电容电路来实现电荷锁定，并利用它来浮置单个量子点的柱塞门。平行板电容器、晶体管和量子点器件单片地制造在Si/SiGe基衬底上，以避免复杂的芯片外布线。我们实验研究了电容和晶体管尺寸对浮动节点电压精度的影响。此外，我们证明了量子点的电化学电势可以跟随100 Hz的脉冲信号，而点是部分浮动的，这是必要的，将这种策略应用于量子比特实验。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exact quantum decision diagrams with scaling guarantees for Clifford+$T$ circuits and beyond
Leiden University（莱顿大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文提出了一种具有缩放保证的精确量子决策图方法，用于Clifford+T电路及其更广泛领域，解决了浮点误差问题并提高了效率。
2026-02-19 quant-ph
Solving Drone Routing Problems with Quantum Computing: A Hybrid Approach Combining Quantum Annealing and Gate-Based Paradigms
TECNALIA（泰克纳利亚技术研究中心）；Basque Research and Technology Alliance (BRTA)（巴斯克研究与技术联盟）；National Centre for Scientific Research “Demokritos”（德谟克利特国家科学研究中心）；Fraunhofer Institute for Open Communication Systems (FOKUS)（弗劳恩霍夫开放通信系统研究所）
本文提出名为Q4DR的混合量子计算方法，结合QAOA聚类与量子退火求解无人机路径规划问题，经三类含现实约束的复杂用例验证有效，拓展了量子计算在物流规划领域的应用场景。
2025-03-21 cs.AI cs.ET quant-ph
Spurious microwave crosstalk in floating superconducting circuits
串扰是大规模量子计算实现中的一个主要问题，因为它会降低量子位寻址的性能并导致门错误。找到串扰的起源和分离不同通道的贡献是找出串扰缓解方案的必要前提。在这里，通过对两个耦合的浮置transmon量子比特进行电路分析，我们证明，即使杂散耦合，例如，在量子位与其附近量子位的驱动线之间的微波串扰不存在时，由于寄生串扰信道的存在，量子位之间的微波串扰可能仍然存在。该通道由自由模式产生，自由模式由transmon量子比特的浮动结构支持，即，每个量子位的两个超导岛与地面没有电流连接。对于各种几何布局的浮动transmon量子比特，我们给出了微波串扰的贡献，从寄生通道，并表明，这个通道可以成为一个性能限制因素，在量子比特寻址。该研究可为通过设计量子比特电路抑制浮动超导量子比特间的微波串扰提供指导。
2022-06-22 quant-ph
Code Generator for Quantum Simulated Annealing
本文介绍了QuSAnv1.2和MultiplexorExpander v1.2，这两个免费的Java应用程序。（源代码包含在发行版中。QuSAn是一个量子模拟退火的“代码生成器”：用户输入一些参数后，它输出一个量子线路，用于在量子计算机上进行模拟退火。该量子线路实现了Wocjan等人的算法（arXiv：0804.4259），该算法改进了Somma等人的原始算法（arXiv：0712.1008）。由QuSAn生成的量子线路包括一些量子复用器。应用程序Multiplexor Expander允许用户将这些多路复用器中的每一个替换为一系列更基本的门，例如乘法控制的NOT和量子位旋转。
2009-10-09 quant-ph
Quantum codes from classical annealing
Quantinuum
介绍自适应模拟退火算法，用于寻找高编码率和大距离的中等规模量子纠错码，目标是CSS码和SWEL码，通过能量函数引导搜索，找到的码达到或超量子吉尔伯特 - 瓦尔沙莫夫界变体，可用于容错架构和高速码演示。
2026-07-23 quant-ph
Comparing Quantum Annealing and BF-DCQO
D-Wave Quantum（D-Wave量子）
本文反驳了 BF-DCQO 优于 D-Wave 量子退火器的说法，证明量子退火器能用更少时间找到更高质量的解，并指出该混合算法中的量子部分对解质量贡献极小。
2026-10-20 quant-ph
Reliability of digitized quantum annealing and the decay of entanglement
在双量子位核磁共振（NMR）量子计算机中对量子退火协议进行了碰撞-数字-模拟仿真。我们的实验模拟采用了多达235个Trotter步骤，超过2000个门（脉冲），我们获得了80%以上的协议成功。考虑到NMR量子计算机的精密控制，我们在不同的噪声水平下进行了模拟。因此，我们分析了量子退火过程的可靠性，并将其与协议过程中产生的纠缠水平相关联。虽然纠缠的存在并不是一个比经典模拟更好的足够的签名，但实现的纠缠水平与协议的保真度有关。
2017-06-29 quant-ph
Toward Practical-Scale Quantum Annealing Machine for Prime Factoring
我们提出了一个在量子退火（QA）框架下操作的素因子分解器。其思想是用基于QA的布尔逻辑电路实现乘法器的逆运算。我们设计了一个特定于应用程序的退火计算架构，有效地增加了可用的硬件预算有限的功能为代价的QA机。利用经典噪声源对超导磁通量子比特组成的QA逻辑门进行了电路模拟，证实了QA逻辑门的可逆操作。该电路采用Nb/AlOx/Nb约瑟夫森结超导集成电路技术实现和制造。我们还提出了一个2.5维的量子位芯片/芯片/封装基板结构的封装方案，实现实际的大规模QA系统。
2018-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Generation of C-NOT, SWAP, and C-Z Gates for Two Qubits Using Coherent and Incoherent Controls and Stochastic Optimization
本研究针对含相干与非相干控制的开放量子系统，采用改进对偶退火随机优化与分段常数控制，实现两量子比特C-NOT、SWAP、C-Z门生成，并分析了不同系统-环境相互作用强度下的最小失真度。
2023-12-09 quant-ph
The electron microscope as a quantum gate
本文提出在透射电子显微镜（TEM）中用拓扑荷代替自旋变量来跨越二维希尔伯特空间。在此基础上，电子可以被看作是在真空中自由浮动的量子比特。我们展示了如何结合磁四极与磁漂移管可以作为一个通用的设备来操纵这样的量子比特在实验者的自由裁量权。具有像差校正器、高光束相干性和极高稳定性的高端TEM是此类实验的一个有前途的平台，可以在显微镜中为单束电子构建量子逻辑门。
2020-05-16 quant-ph
Analog-Digital Quantum Computing with Quantum Annealing Processors
D-Wave Quantum（D-Wave量子）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；New Mexico Consortium（新墨西哥联盟）；University of Southern California（南加州大学）
本文提出在超导量子退火处理器中实现类比-数字量子计算，通过固定多体哈密顿量和任意基初始化测量，扩展了可操作的量子门类，展示了单量子比特和双量子比特相干振荡、多量子比特量子行走及安德森局域化等应用。
2026-04-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Floating-Point Calculations on a Quantum Annealer: Division and Matrix Inversion
线性方程组几乎普遍应用于各种学科，从物理和工程到生物学，化学和统计学。传统的求解方法，如高斯消元法，对于大型矩阵变得非常耗时，需要更有效的计算方法。在摩尔定律的黄昏中，量子计算也许是走出黑暗的最直接途径。量子计算有两种互补的范例，即门控系统和量子退火器。在本文中，我们表示浮点运算，如除法和矩阵求逆的二次无约束二进制优化（QUBO）问题，制定是理想的量子退火。我们首先解决浮点除法，然后转移到矩阵求逆。我们提供了一个通用的算法，为任何数量的维度，但我们提供的结果，从D波量子anneler的$2\times 2$和$3 \times 3$一般矩阵。我们的算法规模非常大的线性方程组。我们还应该提到，我们的算法提供了矩阵问题的完整解决方案，而HHL只提供了一个期望值。
2019-01-19 quant-ph
A cross-disciplinary introduction to quantum annealing-based algorithms
量子计算的中心目标是开发量子硬件和量子算法，以分析具有挑战性的科学和工程问题。量子计算的研究涉及物理学和计算机科学的贡献，因此本文简要介绍了两个领域的基本概念，用于基于退火的量子计算，一种替代更熟悉的量子门模型。我们从计算机科学中引入了一些概念，这些概念需要定义困难的计算问题，并实现量子算法的潜在相关性，以找到这些问题的新解决方案。我们介绍了量子退火算法的结构，以及这种算法的两个例子，解决的最大SAT和最小多割问题的实例。还介绍了由D-Wave Systems制造的量子退火系统的概述。
2018-03-09 quant-ph
Multi-objective optimization by quantum annealing
本文针对生成Pareto front的多目标优化任务，在相同输入问题和方法论下对比了量子退火与QAOA等方法，发现量子退火不仅远超IBM处理器上的QAOA及既往经典和量子方法，还在较难问题上改进了已知最佳Pareto front，展现了量子退火在该领域的潜力。
2025-11-03 quant-ph
A Gate-Based Quantum Computing Framework for Codon Optimization
Yonsei University International Campus（延世大学国际校区）
本研究提出基于门控量子计算的密码子优化框架，利用VQE、SVQE和QAOA算法，在三氨基酸基准上成功复现精确基态解，并在IBM量子硬件上验证了可复现性能，为未来更大蛋白质序列的量子优化奠定基础。
2026-10-02 quant-ph
Efficient Floating Point Arithmetic for Quantum Computers
量子计算的主要前景之一是利用叠加现象实现SIMD（单指令-多数据）操作。由于状态空间的维度随着量子比特的数量呈指数增长，我们可以很容易地达到这样的情况，即我们为每个数据点支付的数据处理指令少于一个量子门，这在经典计算中是相当昂贵的。然而，根据量子门来制定这样的指令仍然是一项具有挑战性的任务。因此，为更先进的数据处理奠定基础功能是推进量子计算领域的一个至关重要的主题。在本文中，我们介绍了所谓的半布尔多项式编码的形式主义。事实证明，算术$\mathbb{Z}/2^n\mathbb{Z}$环运算可以被公式化为半布尔多项式求值，这允许方便地生成无符号整数算术量子线路。对于算术计算，所得到的算法被称为傅立叶算法。我们扩展了这种类型的算法与额外的功能，如辅助免费就地乘法和整数系数多项式的评价。此外，我们引入了一个量身定制的方法编码签署整数成功的编码任意浮点数。浮点数的这种表示及其处理可以应用于任何执行无符号模整数算术的量子算法。我们讨论了半布尔多项式编码器的一些进一步的性能增强，最后提供一个复杂度估计。我们的方法的应用程序的32位无符号整数乘法表现出90%的电路深度减少相比，进位纹波的方法。
2021-12-20 cs.AR cs.ET quant-ph
Quantum Annealing and Computation: A Brief Documentary Note
量子计算的重大突破最近已经实现，使用量子退火来开发模拟量子计算机而不是基于门的计算机。在对量子计算做了简短的介绍之后，我们简要地回顾了这些发展的历史，并讨论了印度在这方面的研究，并提供了一些有趣的文件（见图）。从一组选定的高影响力的论文（以及最近出现在互联网上的一些新闻等博客）中获得。本说明也是为了补充玻色早期的说明（《科学与文化》，第79页）。337-378，2013）。
2013-11-29 physics.hist-ph quant-ph
On Quantum Annealing Without a Physical Quantum Annealer
针对实体量子退火机供应商单一的局限，提出离散化量子退火方案与混合量子-经典启发式算法QASA，可在更少步数下达到与模拟退火相当的性能，为固定参数量子优化研究提供新思路。
2023-07-19 quant-ph
Fabrication process and failure analysis for robust quantum dots in silicon
我们提出了一种改进的制造工艺，用于在Si/SiGe异质结构上重叠铝栅量子点器件，该工艺结合了低温栅间氧化、栅氧化物的热退火、片上静电放电（ESD）保护以及用于热预算考虑的优化互连工艺。该工艺减少了栅-栅泄漏、ESD损伤、铝的去湿以及器件互连中不期望的合金的形成。此外，横截面扫描透射电子显微镜（STEM）图像阐明了器件几何形状变化时有源区中的栅电极形态。我们发现，重叠的铝栅层均匀地符合他们下面的拓扑结构，独立的栅极几何形状，并确定关键尺寸的栅极几何形状，其中图案转移变得不理想，导致器件故障。
2020-09-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Enhancement of quantum annealing via n-local catalysts
通过n-局部催化剂增强量子退火，解决NP完全问题最大加权独立集的能隙问题，提高基态制备效率。
2025-12-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum control landscape for ultrafast generation of single-qubit phase shift quantum gates
在这项工作中，我们考虑了单量子位相移量子门的超快控制产生问题。全局最优控制是一种能使门具有最大可能保真度的控制。陷阱是一种仅局部最优而非全局最优的控制。之前已经表明，对于任意单量子位量子门的受控生成足够长的时间，以及对于除相移门之外的量子门的快速控制，不存在陷阱。在前面的分析中错过了相移门的超快生成。在这项工作中，我们表明，结合分析和数值优化方法，如梯度上升脉冲工程（GRAPE），差分进化，和双退火，控制景观超快产生的相移门也是免费的陷阱。量子控制景观的数学分析是量子控制中的一个重要课题，其目的是证明量子控制目标泛函中陷阱的存在或不存在。在这项工作中，我们提供了一个严格的分析的量子控制景观的超快生成的单量子位量子门和显示，结合分析方法的基础上的一个复杂的分析谱的海森，和数值优化方法，如梯度上升脉冲工程（GRAPE），差分进化，和双重退火，控制景观的超快生成的相移门是免费的陷阱。
2021-04-27 math-ph math.MP quant-ph
Shallow donor wavefunctions and donor-pair exchange in silicon: Ab initio theory and floating-phase Heitler-London approach
硅中浅施主的电子和核自旋是量子计算机中量子比特的有吸引力的候选者。浅施主交换门经常被调用来执行这种提议中的两个量子比特操作。本文采用密度泛函和赝势框架下的{ \it ab initio}计算方法，结合Si导带六个带边的全Bloch态，采用Kohn-Luttinger包络函数方法研究了Si中浅施主电子的性质.硅的导带边态之间的谷间干涉导致单电子束缚态电荷分布和双电子态交换耦合的振荡行为。施体电子电荷分布的行为受到来自Bloch函数的平面波和周期部分的干扰的强烈影响。对于两个捐助者，在海特勒-伦敦（HL）的方法内计算的交换耦合的振荡是由于单独的布洛赫函数的平面波部分，这是钉扎到杂质网站。该结果的鲁棒性通过放松对供体位点的相位钉扎来评估。我们介绍了一个更一般的理论方案，浮动相HL，从以前报道的施主交换振荡行为定性和定量证实。浮相形式主义提供了一个“假设”，即如何在理论上预测与更一般的限制势（如量子点）中的电子束缚态相关的电子特性中振荡行为的发生。
2004-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A fidelity metric for quantum annealing benchmarked by extreme scaling quantum Monte-Carlo simulations
Univ. Grenoble Alpes, CEA, Grenoble INP, IRIG, Pheliqs（格勒诺布尔阿尔卑斯大学, 法国原子能和替代能源委员会, 格勒诺布尔理工学院, IRIG, Pheliqs实验室）
提出量子退火的保真度度量，通过两种量子蒙特卡洛方法在Rydberg原子系统中计算精度，验证了在10^{-2}-10^{-3}精度下量子退火与经典热退火不可区分。
2026-07-14 cond-mat.str-el quant-ph
Scaling overhead of embedding optimization problems in quantum annealing
为了用硬件量子退火器处理全对全连接二次二进制优化问题（QUBO），由于硬件拓扑的稀疏性，需要嵌入原始问题。嵌入全连接图-通常在工业应用中发现-会产生二次空间开销，因此在求解时间上会产生显着开销。在这里，我们研究这种嵌入惩罚建立平面嵌入方案，如未成年人嵌入在一个正方形格子，未成年人嵌入在嵌合体图，和Lechner-Hauke-Zoller计划使用模拟量子退火的经典硬件。大规模量子蒙特卡罗模拟表明多项式时间的解决方案的开销。我们的研究结果表明，标准模拟量子退火硬件与经典数字退火器以及门模型量子退火器相比处于劣势，并且也可以作为标准量子退火协议改进的基准。
2021-11-03 cond-mat.dis-nn quant-ph
Single-Qubit Fidelity Assessment of Quantum Annealing Hardware
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
随着各种各样的量子计算平台变得可用，用于评估和比较这些设备的性能的方法越来越受关注和重要。受单量子比特错误率计算成功跟踪基于门的量子计算机进展的启发，这项工作提出了一种量子退火单量子比特评估（QASA）协议，用于量化量子退火计算机中单个量子比特的性能。所提出的协议可扩展到具有数千个量子位的大型量子退火机，并提供了对特定硬件设备内量子位属性分布的独特见解。QASA协议的有效性通过分析D-Wave 2000 Q系统的特性来证明，揭示了该设备量子比特性能的意外相关性。一项在不同退火时间重复QASA协议的研究强调了如何利用该方法来了解退火参数对量子比特性能的影响。总的来说，拟议的QASA协议提供了一个有用的工具，用于评估当前和新兴的量子退火设备的性能。
2021-04-07 cs.LG physics.data-an quant-ph
Quantum annealing with error mitigation
量子退火是计算问题哈密顿量基态能量的有效方法之一。在没有噪声干扰的情况下，如果绝热条件满足，QA可以精确地估计基态能量。然而，在实际的物理实现中，系统遭受退相干。另一方面，人们对噪声中尺度量子计算（NISQ）的研究也付出了很大的努力。对于实际的NISQ计算，已经设计了许多误差减轻（EM）方法来去除噪声影响。在本文中，我们提出了一个QA策略结合EM方法称为双态纯化，以抑制退相干的影响。我们的协议包括四个部分：传统的动力学，单量子位投影测量，对应于第一动力学的逆映射的哈密顿动力学，以及测量结果的后处理。重要的是，我们的协议在没有两个量子比特门的情况下工作，因此我们的协议适用于为实际QA设计的设备。我们还提供了数值计算表明，我们的协议导致一个更准确的估计地面能量比传统的QA下退相干。
2022-10-17 quant-ph
A comment on comparing optimization on D-Wave and IBM quantum processors
本文指出近期工作在比较Q-CTRL的混合量子变分优化算法与D-Wave量子退火机时存在方法论问题，通过简单未优化的量子退火工作流实现更高成功概率，并证明D-Wave模拟量子退火比IBM数字化量子退火达到更低能量。
2024-06-27 quant-ph
Quantum speed-up for solving the one-dimensional Hubbard model using quantum annealing
Jülich Supercomputing Centre, Forschungszentrum Jülich（于利希超级计算中心，于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；University of Cologne（科隆大学）
本文研究利用量子算法求解多体问题，重点展示通过门式量子计算机模拟量子退火求解一维Hubbard模型，并发现半满情况下相比Bethe-ansatz方程算法有显著量子加速。
2025-10-02 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Annealing: Optimisation, Sampling, and Many-Body Dynamics
IPPP and Department of Mathematical Sciences, Durham University（达勒姆大学数学科学系及IPPP）；University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Oxford（牛津大学）
本文综述了量子退火的基本原理、硬件平台和算法技术，分析了量子隧穿、能隙和开放系统效应对计算性能的影响，并探讨了其在优化、机器学习、量子模拟和多体物理中的应用及挑战。
2026-05-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cs.ET
Benchmarks for approximate CNOTs based on a 17-Qubit Surface Code
可扩展和容错的量子计算将需要纠错。这将需要不断测量多量子比特的可观测量，使用大量的CNOT门来实现。事实上，实际上由容错设备执行的所有操作都将是这些hocT，或等效的双量子位控制操作。因此，重要的是要为这些门制定明确量化其在这项任务中的有效性的基准。在这里，我们开发这样的基准，并证明他们的使用，将它们应用到一系列不同的实现控制门和一个特定的量子纠错码。具体来说，我们考虑自旋量子位限制到量子点，直接耦合或通过浮栅实现最小的17量子位实例的表面码。我们的研究结果表明，在门保真度的小差异可以导致表面码的性能的大的差异。这表明门保真度通常不是代码性能的良好预测器。
2018-10-14 quant-ph
Gates for Adiabatic Quantum Computing
本文的目标是介绍绝热量子算法的构建块。绝热量子计算使用量子退火的原理，这意味着仔细控制的能量解决方案是最佳的，并且对应于最小化离散函数。输入函数可以受到奖励和惩罚的影响，以支持满足问题所施加的限制的解决方案。我们展示了如何在绝热量子计算中实现这种对门的影响，特别是受控非门（CNOT门），它是两个或多个量子比特上所有量子门的基础。此外，我们适应Toffoli门，Fredkin门，和Hadamard门的伊辛目标函数，这是离散优化的基础上D波系统的机器。本文中的量子工作包括布尔运算，其中一些用于构建门。我们认为本文中构建模块的可能优势将增强D-Wave系统计算机上的量子算法。
2014-08-26 quant-ph
Music Composition Using Quantum Annealing
随着量子计算机的出现，一个新的算法音乐创作领域已经开始。以前的绝大多数工作都集中在使用基于门的量子计算机生成音乐上。另一种计算模型是绝热量子计算（AQC），在AQC框架下运行的称为量子退火的启发式算法是解决优化问题的一种有前途的方法。在本章中，我们将为使用量子退火进行音乐创作打下基础。我们将音乐创作过程视为一个优化问题。我们描述了生成音乐的不同方面所需的基本方法，包括旋律，节奏和和声。通过示例来说明所讨论的技术以便于理解。使用D-Wave量子退火器生成的音乐片段是同类产品中的第一个例子，并在本章的范围内介绍。本文是一个未经编辑的出版前版本的一章，将出现在书中“量子计算机音乐”，米兰达，E。R.（编者按）
2022-01-24 cs.ET quant-ph
Suppressing unwanted fluctuations in QAOA and approximate quantum annealing
量子近似优化算法（QAOA）的部分灵感来自数字化量子退火。基于这一灵感，我们开发了一些技术来使用通用门模型量子计算机的额外灵活性来减轻波动效应，这些波动效应已知会扭曲量子退火中的搜索空间并导致错误的最小值。我们发现，即使只是增加的能力，采取泡利X测量允许我们修改混合器的角度，以抵消这些影响的缩放混合器项的方式成比例的Fubini研究度量的对角元素。我们发现，在能量景观扭曲的情况下，减轻这些影响可以导致更高的成功概率，并且我们可以使用相同的泡利X测量来确定哪些变量可能容易受到强烈波动的影响。我们介绍的方法的效果是相关的，即使在相对较低的深度的$p=10-20$，这表明我们正在开发的技术可能是相关的，在短期内。此外，由于这些方法依赖于控制的自由度，这是不典型的修改QAOA，我们的方法将与广泛的其他QAOA的创新兼容。我们进一步验证了这些波动效应可以在IonQ Harmony QPU上观察到。
2022-12-01 quant-ph
Logic Synthesis for Quantum Computing
我们提出了一个综合框架，将逻辑网络映射成用于量子计算的量子线路。综合框架是基于LUT网络（查找表网络），它在传统的逻辑综合中起着关键作用。在LUT网络中的LUT和可逆网络中的可逆单目标门之间建立连接允许我们将常规逻辑合成与用于量子计算的逻辑合成桥接，尽管存在几个基本差异。我们称我们的综合框架基于LUT的分层可逆逻辑综合（LHRS）。LHRS的输入是一个经典逻辑网络，输出是一个量子网络（用Clifford+ $T$门实现）。该框架提供了权衡量子比特的数量与量子门的数量。在第一步中，导出仅由单目标门组成的初始网络，并且已经完全确定了最终量子网络中的量子位数。然后使用不同的方法将每个单目标门映射到Clifford+ $T$门，同时旨在最佳地使用可用资源。我们证明了我们的方法在自动合成IEEE兼容的浮点网络的有效性，以双精度。由于许多量子算法以科学模拟应用为目标，它们可以充分利用浮点运算组件。但由于缺乏对这些组件的量子线路描述，很难为这些算法找到一个现实的成本估计。我们的综合基准提供了成本估计，允许量子算法设计者为大量量子算法提供第一个完整的成本估计。因此，基准测试和更一般的LHRS框架是实现理解哪些量子算法在第一代量子计算机中实用的目标的重要一步。
2017-06-08 cs.ET quant-ph
Tight Lieb-Robinson Bound for approximation ratio in Quantum Annealing
本文提出参数化量子退火并建立紧致Lieb-Robinson界，在三次图MaxCut上以1-局部分析实现0.7020以上近似比，超越现有1-局部算法。
2025-09-10 cs.DS quant-ph
Applications of quantum annealing to magnetic dipole hyperfine structure constants: First results beyond energies for atoms
TCG Centres for Research and Education in Science and Technology（科学技术研究与教育中心）；Indian Institute of Technology Tirupati（蒂鲁帕蒂印度理工学院）；Malmö University（马尔默大学）
采用改进的量子退火特征求解器算法，在D-Wave量子硬件上计算了Li、Be、Na、Mg的磁偶极超精细结构常数，结果与GRASP程序一致，精度达小数点后三位。
2026-06-23 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Hardware-efficient quantum annealing with error mitigation via classical shadow
Tokyo University of Science（东京理科大学）；Osaka University（大阪大学）；Chuo University（中央大学）
本文提出利用经典影子方法构建缩减密度矩阵，以缓解量子退火中的退相干误差，无需双量子位门或中间电路测量，实现硬件高效。
2025-03-28 quant-ph
How to Teach a Quantum Computer a Probability Distribution
目前，量子计算有三种主要范式，门模型，退火和图上行走。门模型和图上的量子行走是通用的计算模型，而退火在科学和数值计算的特定子集中发挥作用。然而，图上的量子行走并没有受到如此广泛的关注，因此新的应用和算法的出现大门是敞开的。在本文中，我们探索教学一个创造的离散时间量子行走的规则图的概率分布。我们通过两种方式来完成这个练习。首先，我们调整最大环面$\mathbb{T}^d$中的角度，其中$d$是图的正则性。其次，我们调整李代数$\mathfrak{su}(d)$的基的参数。我们还讨论了一些硬件和软件问题，以及直接应用程序和机器学习的几个连接。
2021-04-15 cs.DM quant-ph
Utility of NISQ devices: optimizing experimental parameters for the fabrication of Au atomic junction using gate-based quantum computers
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）；The Institute of Medical Science, The University of Tokyo（东京大学医学科学研究所）；The University of Tokyo（东京大学）
研究利用NISQ设备通过量子计算优化制备金原子接头的实验参数，对比NISQ与量子退火器的计算精度，证明NISQ在解决大规模优化问题时具有更低的残余能量和更高的解质量。
2026-04-14 quant-ph
Coherent control of a few-channel hole type gatemon qubit
本文利用可复现退火制备高质量少通道 Josephson 结，实现 Ge/Si 核/壳纳米线空穴型 gatemon 的全相干控制，并获得 IV 族材料 gatemon 迄今最长相干时间。
2023-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Lossy compression of statistical data using quantum annealer
提出了一种基于二进制变量表示学习的统计浮点数据有损压缩算法。该算法找到一组基向量及其二进制系数，精确地重建原始数据。基向量的优化是经典的，而二进制系数通过模拟和量子退火进行比较。本文还提出了一种偏差校正方法，用于估计和消除由有损压缩的不精确重建引入的误差和偏差，以用于统计数据分析。压缩算法在两个不同的格子量子色动力学模拟数据集上进行了演示。使用模拟退火得到的结果显示3.5倍更好的压缩性能比基于神经网络自动编码器和主成分分析的算法。使用量子退火的计算也显示出有希望的结果，但性能受到量子处理单元的集成控制误差的限制，这会在偏置和耦合参数中产生很大的不确定性。进一步研究了上一代D-Wave 2000 Q和当前D-Wave Advantage系统之间的硬件比较。我们的研究表明，优势系统比2000 Q更有可能获得低能量的解决方案的问题。
2021-10-05 hep-lat quant-ph stat.ML
