Generation and verification of 27-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger states in a superconducting quantum computer
在物理设备上制备的大规模量子态的真实多体纠缠（GME）的产生和检测是突出近期量子计算机进展的重要基准。证明GME的常见方法是制备Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）状态并测量至少0.5的GHZ保真度。我们使用在IBM Quantum ibmq_montreal设备上准备的11到27个量子位上的GHZ态的多个量子相干性来测量保真度。将量子读出错误减轻（QREM）和奇偶校验错误检测的组合应用于状态。当使用QREM时，对于27量子位GHZ状态记录了$0.546 \pm 0.017$的保真度，证明整个器件的GME具有98.6%的置信水平。我们基准的奇偶校验的影响GHZ保真度的两个GHZ态制备嵌入重六边形架构。结果表明，奇偶校验的效果，而相对温和，导致GHZ保真度的可检测的改善。
2021-08-20 quant-ph
A new error-modeling of Hardy's paradox for superconducting qubits and its experimental verification
哈代悖论（相当于，哈代的非局部性或哈代的测试）[ \href{https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.68.2981}{L. Hardy, Phys. Rev. Lett. \textbf{68}, 2981 (1992)} ]是用来显示非局部性没有不等式，它已经测试了几次使用光学电路。我们首次在超导量子比特中实验验证了非定域性的哈代悖论。为了实际验证哈代悖论，我们认为，在光学电路中使用的误差模型是没有用的超导量子比特。因此，我们提出了一个新的误差模型的哈代悖论和一个新的方法来估计下界的哈代概率（即，在Hardy测试中特定事件的概率）。我们的结果证实了两个量子比特的任何非最大纠缠态都违反Hardy方程的理论;而两个量子比特的任何最大纠缠态和乘积态都不具有Hardy非定域性。此外，我们指出的困难与实际实施的量子协议的基础上的哈代悖论，并提出可能的补救措施。我们还提出了两个性能措施的任何两个量子比特的任何量子计算机的基础上超导量子比特。
2021-02-22 quant-ph
Entanglement verification using local unitary stabilizers
局域幺正稳定子群构成了区分不同类型多体纠缠的强大不变量。在本文中，我们展示了如何稳定器可以使用最少的资源作为分布式量子网络上的纠缠验证协议的基础。作为一个例子，我们开发和分析的协议的性能，以验证成员的沃纳状态的空间中，也就是说，多量子位状态下的任何1-量子位酉应用于所有的量子位的作用下是不变的。
2013-06-19 quant-ph
Verified Delegated Quantum Computing with One Pure Qubit
虽然构建通用量子计算机仍然具有挑战性，但功率受限的设备，如所谓的单量子比特模型，已经引起了相当大的关注。构建这些有限量子计算设备的一个重要步骤是理解这些模型中的计算验证是否也可以在受限方案中执行。盲编码（一种用于委托计算的密码协议）已被证明可以成功地验证具有受限验证者的通用量子计算。在本文中，我们提出了这种方法的适应的单纯量子比特模型，并提出了第一个可行的方案验证委托单纯量子比特模型的量子计算。
2014-03-07 quant-ph
GHZ-W Genuinely Entangled Subspace Verification with Adaptive Local Measurements
针对三量子比特GHZ-W真纠缠子空间，提出基于局域测量和单向经典通信的XZ与旋转两种自适应验证策略，分析其样本复杂度并揭示纠缠子空间局域验证的内在局限性。
2025-07-19 quant-ph
Quantum gate verification and its application in property testing
为了保证量子设备在不同场景下的正常运行，适当的基准测试工具包非常重要。受量子态验证的最新进展的启发，本文建立了一个验证目标幺正门的一般框架。在非对抗性和对抗性场景中，我们提供了有效的方法来评估任何qudit unitary gate的验证策略的性能。并进一步给出了最优策略及其局部操作实现。具体而言，对于常用的量子门，如单量子位和量子位门，多量子位Clifford门和多量子位Controlled-Z（X）门，我们提供了有效的验证协议。此外，我们还讨论了门验证在检测量子信道的纠缠保持性方面的应用，并进一步量化了它们的鲁棒性度量。我们认为，门验证是一种很有前途的方法，基准的大规模量子线路，以及测试其性能。
2020-01-18 quant-ph
Resource-Efficient Cross-Platform Verification with Modular Superconducting Devices
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）
本文提出了一种模块化超导设备的跨平台验证方法，通过引入模块间两量子位门实现资源高效验证，显著减少验证重复次数。
2025-07-21 quant-ph
Invariant subspaces of two-qubit quantum gates and their application in the verification of quantum computers
我们研究了$CP$、$CNOT$和$SWAP^α$（幂交换）量子门操作作用于$n$量子比特所产生的群.发现标准群的同构，并使用表示论的技术，我们能够确定$n-$量子比特希尔伯特空间在每个群的作用下的不变子空间。对于$CP$运算，我们找到了与$2$阶的$n(n-1)/2$循环群的直积的同构，并确定了对应于计算状态向量的$2^n$ $1$维不变子空间.对于$CNOT$运算，我们找到了$n$维空间在$2$元素域$GL(n,2)$上的一般线性群的同构，并确定了两个$1$维不变子空间和一个$(2^n-2)$维不变子空间.对于$SWAP^α$操作，我们确定了一个复杂的结构不变的子空间，不同的尺寸和出现，并提出了一个递归的过程来构建它们。作为我们工作的应用的一个例子，我们建议这些不变子空间可以用来构建简单的形式验证程序，以评估任意大小的量子计算机的操作。
2020-09-09 quant-ph
Experimental verification of time-order-dependent correlations in three-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger-class states
在本文中，我们研究了真正的三向非局域性，这是公认的最强形式的三方相关。我们认为，理论和实验上的一系列合适的贝尔型不等式的违反是足够的三路非局域性的检测。对于广义GHZ（gGHZ）态，即使不违反Svetlichny不等式，也证明了对于任意的三重纠缠度，它们都违反三重Bell型不等式.这意味着在时间依赖性原理的要求下，三路纠缠gGHZ总是可以表现出真正的三路非定域性。此外，我们已经确定了gGHZ状态仍然保持真正的三路非局部的最大允许噪声量。
2019-03-26 quant-ph
Experimental verification of the steering ellipsoid zoo via two-qubit states
本文通过高保真两比特光子态实验验证了量子转向椭球动物园，证明其能表征纠缠、单向EPR转向、量子失谐及转向不完全性，并展示可用二十面体十二顶点重建椭球。
2024-03-15 quant-ph
Error Mitigation by Symmetry Verification on a Variational Quantum Eigensolver
变分量子本征求解器提供了一个小规模的测试平台，以证明具有低实验开销的错误缓解技术的性能。我们提出了成功的误差缓解应用最近提出的对称性验证技术的基态能量和基态的氢分子的实验估计。电路QED处理器中两个量子比特之间的精细可调交换相互作用有效地在单激发子空间中制备了关于量子比特映射的哈密顿量的奇偶对称性的变分反相态。对称性验证通过减轻违反对称性的量子比特弛豫和剩余量子比特激发的影响来改善能量和状态估计。一个全密度矩阵模拟匹配的实验解剖这些机制的贡献，从其他校准的误差源。通过可扩展的凸优化强制测量的密度矩阵的正性与使用对称性验证时的能量和状态估计改进相关，具有确定基态能量之外的系统属性的有趣含义。
2019-02-28 quant-ph
A single-qubit position verification protocol that is secure against multi-qubit attacks
设备或代理的位置是当今社会中重要的安全凭证，无论是在线还是现实世界。但是，除非在直接邻近的情况下，如果不作进一步的假设，就不可能安全地核查一个位置。这在经典意义上是正确的，但在未来任何配备量子的通信基础设施中也是如此。我们在这项工作中表明，以单个量子比特形式的最小量子资源与经典通信相结合，足以挫败假装处于特定位置并有能力协调其行动与纠缠的量子对手。更准确地说，我们表明，仅通过增加协议中使用的经典位数即可对抗使用越来越多纠缠的对手。所提出的协议是噪声鲁棒的，并且在当前量子技术的范围内。
2023-01-23 cs.CR quant-ph
Practical verification protocols for analog quantum simulators
模拟量子模拟有望成为近期量子器件的重要应用。这些设备的验证没有比较已知的模拟结果将是一个重要的任务，因为系统的大小增长超出了制度，可以模拟经典。我们介绍了一套实验驱动的模拟量子模拟器的验证协议，讨论了它们对各种误差源的敏感性和它们对更大系统尺寸的可扩展性。我们证明了这些协议的实验使用两个量子比特的捕获离子模拟量子模拟器和数值上使用的模型多达五个量子比特。
2021-03-03 quant-ph
Process verification of two-qubit quantum gates by randomized benchmarking
我们实现了一个完整的随机基准协议上的两个超导量子比特的系统。该协议由Clifford群中的门随机化组成，这些门是通过改进的双量子位交叉共振门实现和单量子位幺正实验产生的。由此，我们提取出Clifford的最佳平均误差为0.0936。我们还进行了一个交错实验，交替我们的最佳两个量子比特门与随机两个量子比特克利福德门，以获得0.0653的两个量子比特门误差。我们将这些值与从量子过程层析成像获得的~0.12的两量子比特门误差进行比较，这可能受到状态准备和测量误差的限制。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Four-qubit photonic system for publicly verifiable quantum random numbers and generation of public and private key
本研究提出并实验验证了可配置四比特光子系统，可生成可公开验证的量子随机数与公私钥，纠缠验证通过率约97.9%，验证了小规模多比特光子系统在量子安全领域的实用价值。
2024-09-17 quant-ph
Single-qubit loss-tolerant quantum position verification protocol secure against entangled attackers
本研究通过半定规划为基于BB84态的量子位置验证协议确定紧致损耗-错误界限，提出单量子比特协议，可抵御线性纠缠攻击并容忍光子损耗，同时扩展至多基情形以增强容限。
2025-07-09 quant-ph
Quantum supremacy in constant-time measurement-based computation: A unified architecture for sampling and verification
虽然容错通用量子计算机在解决某些决策问题方面的量子加速已经得到了承诺，但及时的研究兴趣包括可以在多大程度上减少资源需求，以证明量子设备中的可证明优势，而不需要量子纠错，这对于延长量子比特的相干时间至关重要。我们提出了一个模型装置，由局部相互作用的多个量子比特，设计，使其上的同时单量子比特测量可以输出概率分布，其平均情况下的采样是经典棘手的，在类似的假设下，非相互作用玻色子和瞬时量子线路的采样。值得注意的是，与之前这些基于单位的实现相比，我们基于测量的实现具有两个显着特征。(i)我们的实现不涉及适应的测量基地，导致输出概率分布产生在恒定的时间，独立的系统大小。因此，原则上可以在没有量子纠错的情况下实现。(ii)然而，我们的采样的经典棘手性是通过仅在某些输出量子比特处改变泡利测量基来完成的。我们使用随机交换量子线路代替计算上通用的电路，允许采样和验证的独特统一，因此它们需要相同的物理资源要求，而不是在文献中其他地方看到的更苛刻的验证协议。
2017-12-29 quant-ph
Extended flag gadgets for low-overhead circuit verification
标志验证技术在用于检测临界故障的量子纠错中是有用的。在这里，我们提出了一个应用程序的标志验证技术，以提高后选择性能的近期算法。我们扩展的定义是什么构成了一个标志，通过创建错误检测小工具的基础上已知的变换的酉算子。在克利福德或近克利福德电路的情况下，这些幺正算子可以被选择为控制泡利门，从而导致只需要少量额外的克利福德门的小工具。我们表明，这样的标志可以提高电路的性能高达2倍后选择，并证明其有效性的错误模型具有单量子位去极化噪声，串扰，和两个量子位相干过旋转。
2021-01-25 quant-ph
A simple protocol for fault tolerant verification of quantum computation
随着实验性量子计算技术现在处于起步阶段，寻找测试这些量子计算正确性的有效方法变得更加紧迫。在交互式证明的框架内验证量子计算的方法已经卓有成效地解决了这个问题。具体来说，声称执行量子计算的不可信代理（证明者）可以让另一个代理（验证者）验证他的声明，该代理只能访问经典计算和用于准备或测量单个量子比特的小型量子设备。然而，当这种量子设备容易出错时，验证变得具有挑战性，并且通常现有的协议通过添加额外的假设来解决这个问题，例如要求设备中的噪声与证明者设备上的噪声不相关。在本文中，我们提出了一个简单的协议来验证量子计算，在存在噪声的设备，没有额外的假设。该协议基于事后验证技术，允许证明者知道所需的量子计算及其输入。我们还进行了模拟的协议，一个量子位计算，并找到错误阈值时，使用量子位重复码以及Steane码。
2018-04-17 quant-ph
Capacity estimation and verification of quantum channels with arbitrarily correlated errors
量子存储器和量子通信设备的主要优点之一是它们的量子容量。已经针对任意种类的量子信道对其进行了研究，但是到目前为止，其实际估计仅限于实现独立同分布（i.i.d.）量子信道，其中每个量子比特受到相同噪声过程的影响。然而，实际设备通常会出现相关误差。在这里，我们克服了这个限制，提出协议，估计信道的一次性量子容量的情况下，设备的行为（任意数量的）量子位。单次量子容量量化了设备存储或传递量子信息的能力，即使不同量子位之间存在相关错误。我们提出了一个协议，这是很容易实现的，它有两个版本。第一个版本通过在两个不同的基础上进行准备和测量来估计一次性量子容量，其中所有涉及的量子位都用作测试量子位。第二个版本在存储或传输数据时实时验证通道的单次量子容量是否超过最小容许值，因此将测试量子位和数据量子位组合在一个协议中。我们讨论了我们的方法使用简单的例子，如我们的方法是渐近最优的失相通道的性能。最后，我们应用我们的方法来估计在实验中使用transmon量子比特的一次性容量。
2016-11-16 quant-ph
Quantum Fisher information measurement and verification of the quantum Cramér-Rao bound in a solid-state qubit
量子克拉美-拉奥界对量子系统中无偏参数估计的准确性设置了基本限制，将确定参数的不确定性与量子费舍尔信息的逆相关联。我们实验证明了近饱和的量子Cramér-Rao绑定在固态自旋系统的相位估计，提供了一个氮空位中心的钻石。这是通过将相位估计中的实验不确定性与相关量子费舍尔信息的独立测量进行比较来实现的。后者是独立地提取弱参数调制下的系统的相干动力学响应，而不执行任何量子态层析成像。虽然最佳参数估计已经被观察到的量子器件涉及有限的自由度，我们的方法提供了一个通用的和强大的实验工具，探索克拉美-饶界和量子费舍尔信息在系统的更高的复杂性，量子技术相关。
2022-03-14 quant-ph
Quantum-Chiplet: A Novel Python-Based Efficient and Scalable Design Methodology for Quantum Circuit Verification and Implementation
本文提出Quantum-Chiplet分层建模方法和量子多项式表示，将量子电路验证复杂度从指数级降至O(k)，并在14量子比特上实现比IBM Qiskit快10倍以上的仿真加速。
2025-03-13 quant-ph
Impossibility of perfect cheating for single-qubit position verification
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Joint Center for Quantum Information and Computer Science (QuICS), University of Maryland（马里兰大学量子信息与计算联合中心）；Department of Computing, Arabian Gulf University（阿拉伯海湾大学计算系）
本研究针对2011年Kent等人提出的单量子比特测量量子位置验证协议，运用实代数几何工具证明了不存在完美的有限维作弊策略，解决了该协议安全性的核心问题。
2026-08-18 math.AG quant-ph
Optimal verification of stabilizer states
量子态的统计验证旨在证明给定的未知态是否可信地接近目标态。到目前为止，基于局部测量的样本最优验证协议仅针对不同的状态组：二分纯态、GHZ态和反对称基态。在这项工作中，我们系统地研究了利用泡利测量的纠缠稳定态的最佳验证。首先，我们提供了一个下界的样本复杂度的任何验证协议的基础上可分离的测量，这是独立的量子比特的数量和特定的稳定状态。然后，我们提出了一个简单的算法来构造基于泡利测量的最优协议。我们的计算表明，基于泡利测量的最佳协议可以饱和所有纠缠稳定态的上述界限，这一说法被明确验证的状态高达7个量子比特。当每一方只能选择两个测量设置（例如X和Z）时，也会得出类似的结果。此外，凭借的色数，我们提供了一个上限的最小数量的设置所需的验证任何图形状态，这是预期的紧。对于实验主义者，最佳协议和具有最小设置数量的协议明确地提供了多达七个量子比特的稳定器状态的所有等价类。对于理论工作者来说，在量子态验证之外，本文所得到的稳定态（特别是图态）和相关结构的一般结果可能具有独立的意义。
2020-07-19 quant-ph
Verification of a resetting protocol for an uncontrolled superconducting qubit
量子重置协议允许量子系统通过与量子探针相互作用而被发送到过去的状态，当系统的自由演化和相互作用都不受控制时。我们实验验证了最简单的非平凡的情况下的量子重置协议，称为$\mathcal{W}_4$协议，与5个超导量子位，测试它与不同类型的自由演化和目标-探针相互作用。投影后，我们得到了高达$0.951$的复位态保真度，并发现过程保真度为$0.792$。我们还实现了100个随机选择的相互作用，并证明了平均成功概率的$0.323$为$|1\rangle$和$0.292$为$|-\rangle$，实验证实了非零的成功概率为未知的相互作用，数值模拟值约为$0.3$。我们的实验表明，最简单的量子重置协议可以用当前的技术实现，使这种协议成为对抗量子系统中不必要的进化的永恒斗争中的宝贵工具。
2020-12-27 quant-ph
Efficient verification of Dicke states
在众多的多体纠缠态中，Dicke态是一个非常突出的例子，因为它的纠缠在粒子丢失的情况下是最大的持续性和鲁棒性。尽管Dicke态在量子信息处理和基础研究中的潜在应用已经引起了人们的广泛关注，但Dicke态的表征仍然是一个具有挑战性的实验任务。在这里，我们提出了有效和实用的协议，用于验证任意$n$ -量子比特迪克状态的自适应和非自适应的方式。我们的协议只需要两个不同的设置的基础上泡利测量除了置换的量子比特。为了实现不忠$ε$和置信水平$1-δ$，所需的测试总数仅为$O(nε^{-1}\lnδ^{-1})$。这种性能是指数更有效的比所有以前的协议的基础上，本地测量，包括量子态断层扫描和直接保真度估计，是最好的全球战略相媲美。我们的协议很容易适用于当前的实验技术，并能够验证数百个量子位的Dicke状态。
2019-10-10 quant-ph
Classical Verification of Quantum Computations
本文提出首个经典验证量子计算的交互式协议，通过把量子证明者约束为受信任测量设备，并依赖 LWE 问题对量子机器的困难性保证可靠性。
2023-12-08 quant-ph
Formal Verification of Quantum Ancilla Safety
Key Laboratory of System Software (Chinese Academy of Sciences), Institute of Software, Chinese Academy of Sciences（中国科学院软件研究所系统软件重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Leiden University（莱顿大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
针对量子编译中辅助量子位安全性的形式验证难题，提出端到端验证-修复框架，通过两步归约策略实现高效并行验证，可分类错误并修复局域故障，工具可扩展至数千量子位且效果良好。
2026-08-14 quant-ph
Experimental verification of quantum computations
量子计算机有望提供比经典计算机更大的加速，并解决经典计算机难以解决的问题。除了这种实际意义之外，量子计算的概念还提出了新的基本问题，其中包括量子计算是否可以由本质上无法计算结果的实体进行认证。在这里，我们提出了量子计算的第一个实验验证。我们在理论和实验中展示了如何使用最少的量子资源来测试功能更强大的量子计算机。在这项工作中引入的新的验证协议利用盲量子计算的框架，是独立的实验量子计算平台使用。在我们的方案中，验证者只需要生成单个量子比特并将其传输到量子计算机。我们用四个光子量子比特实验证明了这个协议，并展示了验证器如何测试计算机执行基于测量的量子计算的能力。
2013-08-30 quant-ph
Quantum Locker Using a Novel Verification Algorithm and Its Experimental Realization in IBM Quantum Computer
众所周知，Grover算法渐近地将一个相等的叠加态变换为（给定基的）本征态。在这里，我们展示了一种基于弱测量的验证算法，即使量子比特不处于相等的叠加态，也可以达到同样的目的。该算法突出了任意单比特叠加态与本征态之间的可重构性。我们应用该算法提出了一个量子密码锁的方案，在该方案中，任何合法的一方都可以通过使用新开发的量子一次性密码（OTP）来验证他/她的真实性，并从储物柜中检索必要的消息。我们正式解释了量子锁的工作与量子OTP，理论上提供了一个更高的安全性对任何对手相比，任何经典的安全设备。
2018-05-09 quant-ph
A Specification Format and a Verification Method of Fault-Tolerant Quantum Circuits
量子计算一般表示为量子线路，其由有序的量子门列表指定。在优化和执行所表达的计算过程中使用所得到的规范。然而，规范格式使得很难验证优化或执行的计算仍然符合初始的门列表规范：在最坏的情况下，显示由不同的量子门列表表示的两个量子线路之间的计算等价性是指数复杂的。为了解决这个问题，这项工作提出了专门为容错量子线路定制的规格格式的推导。电路被认为是完全由单量子位初始化，CNOT门和单量子位测量（ICM形式）组成的形式。在某些假设下，这种格式允许有效地验证优化的（或实现的）计算。提出了两种基于检查稳定器电路结构的验证方法。
2018-07-08 quant-ph
Divide-and-conquer verification method for noisy intermediate-scale quantum computation
几个有噪声的中间尺度量子计算可以被看作是稀疏量子计算芯片上的量子深度量子线路，其中两个量子比特门可以直接应用于仅一些量子比特对。在本文中，我们提出了一种方法来有效地验证这种噪声的中间尺度量子计算。为此，我们首先描述小规模量子操作的钻石规范。然后，通过使用这些特征化的量子操作，我们估计从噪声中间尺度量子计算获得的实际$n$ -量子比特输出状态$\hatρ_{\rm out}$与理想输出状态（即，目标状态）$|ψ_t\rangle$。虽然直接保真度估计方法平均需要$\hatρ_{\rm out}$的$O(2^n)$拷贝，但我们的方法即使在最坏的情况下也只需要$O(D^32^{12D})$拷贝，其中$D$是$|ψ_t\rangle$的密集度。对于稀疏芯片上的量子深度量子线路，$D$至多是$O(\log{n})$，因此$O(D^32^{12D})$是$n$的多项式。通过使用IBM Manila 5-qubit芯片，我们还进行了原理验证实验，以观察我们的方法的实际性能。
2022-07-04 quant-ph
Proof-of-principle experimental demonstration of quantum gate verification
为了采用量子器件，首先需要评估器件中的量子门的性能。由于量子门的维数随着量子比特的数量呈指数增长，因此评估量子门的性能是一项具有挑战性的任务。最近，一种称为量子门验证（QGV）的方案被提出，它可以以接近最优的效率验证量子门。在本文中，我们实现了一个原理验证的光学实验来证明这种QGV方案。我们表明，对于一个单量子位量子门，只需要$\sim300$样本来确认的量子门的保真度至少是$97\%$与$99\%$置信水平使用QGV方法，而至少$\sim3000$样本需要使用标准的量子过程层析成像方法来实现相同的结果。本文所验证的QGV方法具有广泛应用于各种量子信息应用中量子器件的评估的潜力。
2022-02-11 quant-ph
Genuine multipartite entanglement verification with convolutional neural networks
本文提出用CNN及SE增强CNN检测真正多体纠缠，在半定规划生成的4至20量子比特态上验证了SE模块提升分类性能并降低误判率。
2025-08-19 quant-ph
Robust one-sided self-testing of two-qubit states via quantum steering
纠缠双量子比特态是构建量子通信网络的核心构件。它们的准确验证对于网络的运行至关重要，特别是对于不可信的网络。在这项工作中，我们研究了两个量子比特纠缠态的自测试通过操纵不等式，与抗噪声的鲁棒性分析。更精确地说，利用倾斜的Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式及其一般形式构造了操纵不等式，验证了一般的两量子比特纠缠态.该研究提供了一个很好的鲁棒性界，使用本地提取映射和数值半定规划方法。特别地，在解析方法中构造了最优局部提取映射，从而得到了理论上的最优鲁棒性界。为了进一步提高单侧自测试的鲁棒性，我们提出了一族三个测量设置的引导不等式。结果表明，三组转向不等式在带噪声的鲁棒自检验方面优于两组转向不等式。此外，为了构造一个实用的验证协议，我们阐明了我们的协议在单侧设备无关的情况下的样本效率。
2022-10-21 quant-ph
Quantum Characterization, Verification, and Validation
本文作为量子表征、验证与确认（QCVV）领域的导论，梳理其发展历史，介绍相关数学模型与度量，总结基础研究方向，并概述多项高级研究主题，为理解QCVV技术体系提供参考。
2025-03-20 quant-ph
Experimental Cryptographic Verification for Near-Term Quantum Cloud Computing
最近，越来越多的组织提供量子云服务，任何客户端都可以通过互联网远程访问量子计算机。在不久的将来，这些云服务器可能会声称提供传统设备无法企及的量子计算能力。一个重要的任务是确保有一个真正的量子计算机在运行，而不是通过经典设备进行模拟。在这里，我们探讨了一种加密验证方案的适用性，该方案避免了实现完整量子算法或要求客户端与量子资源通信的需要。在该方案中，客户端将一个秘密字符串编码到加扰的IQP（瞬时量子多项式）电路中，以经典消息的形式发送到量子云，并通过检查服务器生成的一类输出字符串的概率偏差来验证计算。我们提供了一个理论上的扩展，并在实验室的5-qubit NMR量子处理器和IBM量子云的5-qubit和16-qubit处理器上实现了该方案。实验结果表明，在经过标准技术的噪声补偿后，该方案可以在约$2.5\%$误差的情况下对NMR处理器的实验结果进行验证。但是，IBM量子云的保真度目前太低，无法通过测试（大约$42\%$错误）。当服务器声称提供可以实现量子霸权的量子计算资源时，这种验证方案将变得实用。
2019-05-23 quant-ph
Optimal verification of entanglement in a photonic cluster state experiment
我们报告了通过使用偏振和线性动量纠缠的光子实现的四量子位和六量子位团簇态的纠缠测量来量化纠缠。本文还讨论了在实际实验条件下，利用密度矩阵上的不完全层析信息对纠缠束缚进行标度的问题。
2010-12-21 quant-ph
Reducing resources for verification of quantum computations
我们提出了两个验证协议，其中一个“目标”计算的正确性检查通过“陷阱”计算，可以有效地模拟在一个经典的计算机。我们的协议依赖于一组最小的无噪声操作（准备8个单量子比特状态或测量4个可观测量，都在布洛赫球的单个平面上），并实现线性开销。据我们所知，我们的协议是能够实现线性开销的要求最低的技术。它们是进一步减少核查所需数量的一个步骤。
2018-08-22 quant-ph
Post hoc verification with a single prover
我们提出了一个简单的协议，用于验证量子计算后，计算已经执行。我们的建设可以被看作是一个改进以前的结果，因为它只需要一个单一的证明者，谁是限制在$X$或$Z$的基础上测量量子比特，而只需要单向通信，从证明者到验证者。我们还表明，类似的常数轮协议与纯粹的经典验证是不可能的，除非BQP是包含在第三层次的多项式。
2016-03-19 quant-ph
Efficient Experimental Verification of Quantum Gates with Local Operations
验证量子门的正确功能是实现可靠的量子信息处理的关键一步，但由于维数灾难，随着系统规模的增长，它成为压倒性的挑战。最新的理论突破表明，仅使用局部运算就可以用最佳样本复杂度$O(1/ε)$验证各种重要的量子门，其中$ε$是估计精度。在这项工作中，我们提出了一个变种的量子门验证（QGV），这是强大的实际门的缺陷，并在实验上实现了有效的QGV的两个量子位控制非门和三个量子位Toffoli门仅使用本地状态的准备和测量。实验结果表明，通过平均仅使用1600和2600个测量，我们可以以95%的置信水平验证所实现的受控非门和Toffoli门分别具有至少99%和97%的正确性。我们的工作证明了QGV优越的低样本复杂性和实验可行性，有望解决量子时代验证大型量子器件的维数灾难。
2021-07-06 quant-ph
An Implementation of the Quantum Verification of Matrix Products Algorithm
我们提出了一个空间有效的实现的量子验证矩阵产品（QVMP）算法，并证明其功能，通过运行它在Aer模拟器上的两种模拟方法：状态向量和矩阵产品状态（MPS）。我们报告电路指标（门计数，量子位计数，电路深度），编译时间，模拟时间，并证明格罗弗预言的正确性。我们的研究得出结论，虽然QVMP可以在中等大小的输入上进行模拟，但由于电路深度和量子位数的限制，它不能扩展到我们可以在当前量子硬件上观察到任何量子优势的程度。此外，模拟方法的选择对编译电路的大小有明显的影响，这会减慢开发速度。
2022-08-21 cs.SE quant-ph
Entanglement between a diamond spin qubit and a photonic time-bin qubit at telecom wavelength
我们报道了NV电子自旋量子比特和电信波段光子量子比特之间量子纠缠的实现和验证。首先，我们在自旋量子比特和637 nm光子时间仓量子比特之间产生纠缠，然后进行光子量子频率转换，将纠缠转移到1588 nm光子。我们在不同的基础上通过相关测量来表征所得到的状态，并找到了F = 0.77 +/- 0.03的Bell状态保真度的下限。这一结果是通过光纤基础设施扩展量子网络的重要一步。
2019-05-21 quant-ph
Verification of Quantum Computations without Trusted Preparations or Measurements
本文提出模块化方法，将量子验证归约为仅需可信门操作，无需可信制备或测量，实现信息论安全的通用量子计算验证，并给出两种构造方案。
2024-03-15 quant-ph
Robust, fast and high-fidelity composite single-qubit gates for superconducting transmon qubits
针对超导 transmon 量子比特的相干误差问题，提出基于复合脉冲的控制方法，实现鲁棒快速的高保真单量子比特门，并经仿真和四种独立技术验证。
2025-06-08 quant-ph
Quantum Location Verification in Noisy Channels
最近，它已经表明如何使用量子纠缠可以导致创建实时通信信道，其可行性可以使位置相关。这样的功能导致了在传统通信网络中不可能的新的安全范例。这些新的安全范例的关键是量子协议，它可以无条件地确定接收器实际上处于先验分配的位置。这种量子协议的一个限制因素将是量子存储器中状态的退相干。本文研究了量子位置验证协议在退相干效应下的性能。更具体地说，我们解决了退相干如何影响使用N = 2量子比特纠缠为Bell态的验证的问题，与N > 2量子比特纠缠为GHZ态相比。我们研究了原始的量子位置验证协议，以及一个变体协议，这里介绍，它利用隐形传态。我们发现，量子位置验证的性能实际上是类似的贝尔态和一些N > 2 GHZ态，即使量子退相干降低更大的量子比特纠缠更快。我们的研究结果对于新兴量子网络中位置相关通信的设计和实现具有重要意义。
2010-04-27 cs.IT math.IT quant-ph
Direct experimental verification of quantum commutation relations for Pauli operators
我们提出并证明了直接实验测试的量子交换关系的泡利运营商的计划。实现的设备是一个先进的量子处理器，涉及两个可编程的量子门。根据两量子位程序寄存器的状态，我们可以测试交换或反交换关系。理论和实验之间的非常好的协议，观察，表明高品质的性能实现的量子处理器和可靠的验证泡利算子的交换关系。
2010-02-08 quant-ph
Measurement-only verifiable blind quantum computing with quantum input verification
可验证盲量子计算是一种安全的委托量子计算，其中具有有限量子技术的客户端将她的量子计算委托给具有通用量子计算机的服务器。客户的隐私受到保护（失明），并且计算的正确性可以由客户验证，尽管她的量子技术有限（可验证性）。可验证的盲量子计算协议主要有两类：一类是客户端只需要产生单量子比特态的协议，另一类是客户端只需要单量子比特测量能力的协议。后者被称为仅测量可验证的盲量子计算。如果客户端的量子计算的输入是客户端不知道其经典有效描述的量子态，则仅测量的客户端无法验证输入的正确性。在这里，我们介绍了一个新的协议的测量只可验证的盲目量子计算的正确性的量子输入也是可验证的。
2016-06-21 quant-ph
Trusted center verification model and classical channel remote state preparation
经典信道远程态制备（ccRSP）是量子密码学中一种重要的两方原语。Alice（经典多项式时间）和Bob（量子多项式时间）交换多项式轮的经典消息，Bob最终得到随机的单量子比特状态，而Alice最终得到状态的经典描述。在[T. Morimae，arXiv：2003.10712]，提出了一种用于量子计算验证的信息理论可靠的非交互协议。该协议的验证者是经典的，但可信中心被假定为向证明者发送随机的单比特状态，并向验证者发送它们的经典描述。如果可信中心可以被替换为ccRSP协议，同时保持信息理论的合理性，则量子计算的信息理论合理的经典验证是可能的，这解决了长期存在的开放问题。在本文中，我们表明，这是不是这种情况下，除非BQP是包含在MA。我们还考虑了一个一般的验证协议，其中验证者或可信中心首先向证明者发送量子态，然后证明者和验证者交换一轮恒定的经典消息。我们表明，第一个量子消息传输不能被替换为（甚至近似）ccRSP协议，同时保持信息理论的合理性，除非BQP包含在AM中。最后研究了计算可靠性的验证。我们表明，如果一个ccRSP协议满足一定的条件，即使对任何量子多项式时间恶意证明，可信中心的替换与ccRSP协议实现了计算健全的经典验证的量子计算。该条件比ccRSP的可验证性弱。
2020-09-01 quant-ph
Symmetric channel verification for purifying noisy quantum channels
本文提出利用量子信道固有对称性的对称信道验证（SCV）协议，以检测并纠正破缺对称噪声，并给出仅需单量子比特辅助比特的硬件高效实现。
2025-10-20 quant-ph
Effect of ancilla's structure on quantum error correction using the 7-qubit Calderbank-Shor-Steane code
在这项工作中，我们讨论了不同类型的ancillas控制与环境相互作用的量子比特的退相干的能力。通过去极化各向同性通道将误差引入数值模拟。在校正之后，我们计算保真度作为恢复的量子比特的质量标准。我们观察到，考虑到其经济性，具有三量子位辅助的恢复方法提供了合理的良好结果。如果我们想更进一步，我们必须使用具有高度并行性的容错辅助量子，即使这种条件意味着引入新的辅助验证量子位。
2004-05-03 quant-ph
Towards Large-scale Functional Verification of Universal Quantum Circuits
我们介绍了一个基于费曼路径积分的量子线路形式化规范和验证框架。我们的形式主义，建立在多项式函数的指数和，提供了一个结构化的和自然的方式来指定量子操作，特别是经典函数的量子实现。一个新的重写系统的指数和自由变量的Clifford层次结构的所有级别的电路的验证，无论是规范或参考电路。我们的算法进一步示出给一个多项式时间的决策过程检查的Clifford群电路的等价性。我们通过对最多100个量子位和数千个T门的优化Clifford+T电路进行自动验证，以及使用数百个量子位的量子算法的功能验证来评估我们的方法。我们的实验最终在自动化验证的隐藏移位算法的一类布尔函数的时间的一小部分，它已经采取了最近的算法来模拟。
2019-01-29 cs.LO quant-ph
Quantum Robustness Verification: A Hybrid Quantum-Classical Neural Network Certification Algorithm
近年来，量子计算机及其算法取得了重大进展，表明了量子计算（QC）的重要性。特别是组合优化作为近期量子计算机的应用领域获得了很多关注，通过量子近似优化算法使用基于门的QC和通过使用伊辛模型的量子退火。然而，在现实世界的应用中，证明比经典方法的优势仍然是一个活跃的研究领域。在这项工作中，我们研究了ReLU网络的鲁棒性验证，其中涉及解决多变量混合整数规划（MIP），作为实际应用。传统上，完整的验证技术与大型网络的组合空间呈指数增长，这意味着现实的网络是很难被验证的经典方法。为了缓解这个问题，我们建议使用QC进行神经网络验证，并引入一个混合量子过程来计算可证明的证书。通过Benders分解，我们将MIP分解为一个二次无约束二元优化和一个线性规划，分别用量子计算机和经典计算机求解。我们进一步改进现有的混合方法的基础上的Benders分解，减少总的迭代次数，并把所需的量子位的最大数量的限制。我们表明，在一个模拟的环境中，我们的证书是健全的，并提供了近似问题所需的量子位的最小数量的界限。最后，我们在模拟和量子硬件上评估我们的方法。
2022-08-12 quant-ph
Efficient Verification of Entangled Measurements with Local States
Independent Researcher（独立研究者）；School of Data Science, The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳）数据科学学院）；International Quantum Academy (SIQA)（国际量子学院）
提出仅用局域态制备的量子测量验证框架，证明对称性将局域约束的QMV简化为单基矢态的量子态验证，并应用于多种纠缠测量，导出显式局域协议及闭式验证算子、成功概率和样本复杂度。
2026-07-02 quant-ph
