Universal quantum computer from a quantum magnet
我们证明了自旋为3/2的粒子在两体最近邻Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki和交换型相互作用下的局域哈密顿量具有唯一的基态，该基态可用于单自旋测量的普适量子计算.我们证明了哈密顿量是有间隙的，与系统的大小无关。我们的研究结果为利用具有凝聚态相互作用的系统进行基于测量的量子计算提供了进一步的进展。
2010-11-16 cond-mat.str-el quant-ph
Level-rank duality for a Universal Topological Quantum Computer
利用能级-秩对偶性证明了基于Chern-Simons理论的SU（2）$_3$的通用拓扑量子计算机也蕴涵着类似的基于SU（3）$_2$的通用量子计算机.从拓扑学的角度对能级-秩对偶在纠缠中可能的作用提出了建议。
2018-11-28 hep-th quant-ph
Synchronizing Quantum Paths of a Universal Quantum Computer
这篇论文已被撤回，并将由另一份提交的论文取代。
1998-05-19 quant-ph
Two-dimensional universal conductance fluctuations and the electron-phonon interaction of topological surface states in Bi2Te2Se nanoribbons
普适电导涨落（UCF）是介观电子干涉的重要表现形式之一，但在拓扑绝缘体（TI）的二维表面态中尚未得到证实。即使通过改善TI晶体的质量来精细地抑制体电导，体电导的波动仍然保持竞争性并且难以与表面载流子的期望UCF分离。在这里，我们报告的实验证据的二维表面态的UCF在体绝缘Bi 2 Te 2Se纳米带。实现了B \perp单依赖的UCF，并研究了其温度依赖性。弱反定域作用进一步揭示了表面输运。这种拓扑表面态的残存UCF是由于三元晶体中体载流子有限的退相长度造成的。电子-声子相互作用被解决作为一个次要来源的表面态退相的基础上的温度依赖的标度行为。
2012-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Computer with Fixed Interaction is Universal
证明了quant-ph/0201132中提出的量子比特之间具有固定和永久对角型相互作用的量子计算机是普适的。这样的计算机只通过一个量子比特的快速变换来控制，这使得它是可行的。
2002-02-05 quant-ph
Space Complexity of Streaming Algorithms on Universal Quantum Computers
通用量子计算机是目前已知的唯一可以实现的通用量子计算机。这些计算机由控制量子存储器的经典存储器组件组成。本文在通用量子计算机上研究了PartialMOD和等式等数据流问题的空间复杂性。这些问题的量子算法被认为优于经典算法。然而，通用量子计算机除了需要量子位之外，还需要经典位来控制量子门。我们的分析表明，量子算法中使用的经典比特的数量等于或甚至大于相应的经典算法中使用的经典比特的数量。这些结果表明，当考虑空间复杂性时，在通用量子计算机上而不是经典计算机上实现某些数据流问题没有优势。
2020-10-31 quant-ph
Charge-Density-Wave Transitions of Dirac Fermions Coupled to Phonons
在蜂窝晶格上的Holstein模型框架下，研究了Dirac费米子系统中通过电子-声子耦合的自然机制自发产生电荷密度波序.利用两种独立的无偏量子蒙特卡罗方法，确定了作为温度和耦合强度的函数的相图。它具有一个量子临界点以及一条热临界点线。有限尺寸标度似乎与量子相变的费米子Gross-Neveu-Ising普适性和热相变的玻色子Ising普适性一致。临界温度在中间联轴器处有一个最大值。我们的研究结果激励实验努力，以确定或工程狄拉克系统具有足够强的和可调的电子-声子耦合。
2019-02-20 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con physics.atom-ph
Observation of quantum-field-theory dynamics on a spin-phonon quantum computer
研究在混合囚禁离子量子计算机上利用自旋-声子体系模拟(1+1)维Yukawa模型的非平衡动力学，通过引入玻色子寄存器避免了量子比特开销与截断误差，为实现量子优势开辟了新途径。
2025-09-14 cond-mat.quant-gas hep-lat hep-ph
Operation of universal gates in a DXD superconducting solid state quantum computer
我们证明了在DXD超导固态量子计算机（quamputer）中可以实现完整的门集，从而证明了它的普适性。
2000-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.supr-con
Universal imaginary-time critical dynamics on a quantum computer
本文提出在量子计算机上利用虚时临界动力学和普适标度函数，在早期及浅线路深度下探测量子相变普适行为，并通过数值模拟与超导量子处理器实验验证了该方法的有效性。
2023-08-10 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Simulation of Many-Body Fermi Systems on a Universal Quantum Computer
我们提供了一个通用的量子计算机上模拟多体费米系统的快速算法。第一和第二量化的描述被认为是，并在每种情况下确定的相对计算复杂度。为了用第一量子化的哈密顿量来容纳费米子，给出了一种有效的反对称化量子算法。最后，详细讨论了哈伯德模型的模拟。
1997-03-28 quant-ph
Psitrum: An Open Source Simulator for Universal Quantum Computers
量子计算是一种能够彻底改变信息处理的技术的激进的新范式。通用量子计算机的模拟器对于理解当前有噪声的中尺度量子处理器的基本原理和操作以及构建未来的容错量子计算机具有重要意义。在这项工作中，我们提出了模拟通用量子计算机引入Psitrum -一个通用的门模型量子计算机模拟器上实现的经典硬件。该模拟器允许以量子线路的形式模拟和调试用于许多应用的量子算法，并选择添加各种噪声模块来模拟量子线路中的退相干。Psitrum允许模拟所有基本的量子操作，并提供各种可视化工具。模拟器允许在N量子比特实现的量子线路的每个级M处追踪出所有可能的量子态。Psitrum软件和源代码可在以下网址免费获得：（github.com/moghadeer/Psitrum）。
2023-02-24 quant-ph
Universal quantum logic gates in a scalable Ising spin quantum computer
我们考虑量子计算机的模型，它被表示为一个伊辛自旋晶格，其中量子比特（自旋半系统）被隔离器（两个自旋半系统）分开。在空闲模式或单比特操作时，隔离器的总自旋为0。不需要复杂的协议来校正由于量子位之间的永久相互作用而引起的相位和概率误差。我们提出的协议，实现通用量子门的矩形射频脉冲。
2008-02-25 quant-ph
Method for implementation of universal quantum logic gates in a scalable Ising spin quantum computer
我们提出了一个可扩展的固态伊辛自旋量子计算机的通用量子门的实现协议的任意叠加的量子态。自旋链由1/2相同的自旋组成，相邻自旋之间存在伊辛相互作用。自旋的选择性激发由外部磁场的梯度提供。协议是由矩形射频脉冲构建的。相位和不必要的过渡所造成的概率误差被最小化，并计算数值。
2002-12-11 quant-ph
Clifford algebras, noncommutative tori and universal quantum computers
最近作者建议[quant-ph/0010071]应用Clifford代数来构建通用二进制量子计算机的“编译器”，以及后来对非二进制基的类似想法的发展[quant-ph/0012009]。非二元情形与Clifford代数思想的某些推广应用有关。它是由l阶多项式代数关系定义的非交换环面。当l=2时，它与Clifford代数的定义一致。这里提出的共同考虑和比较的两种情况下，连同一些讨论可能的物理后果。
2001-09-03 quant-ph
Quantum Nondemolition Monitoring of Universal Quantum Computers
量子图灵机的停机方案，最初提出的Deutsch，被重新精确地表达，并被证明是工作，而不破坏计算。迈尔斯最近在通用量子计算机的定义中指出的“冲突”只是显而易见的。在量子非破坏（QND）测量的背景下，它也表明，输出观察，一个可观察的计算的输出，是一个QND可观察的和暂停方案是等效的QND监测的输出观察。
1997-11-18 quant-ph
Benchmarking Supercomputers with the Jülich Universal Quantum Computer Simulator
我们使用通用量子计算机的大规模并行模拟器来对世界上一些最强大的超级计算机进行基准测试。我们在Sunway TaihuLight、K计算机、IBM BlueGene/Q JUQUEEN和基于Intel Xeon的集群JURECA和JUWELS上发现了接近理想的缩放行为。在Sunway TaihuLight和K计算机上，可以通过自适应双字节编码来模拟高达48个量子位的通用量子计算机，以将内存需求减少八倍。此外，我们还讨论了一种替代方法，通过分解纠缠门来缓解内存瓶颈，从而可以模拟具有大量量子位的低深度电路。
2019-12-06 physics.comp-ph quant-ph
In situ upgrade of quantum simulators to universal computers
量子模拟器，可以复制量子系统动力学的机器，正在被建造为有用的设备，并被视为通用量子计算机的垫脚石。两者之间的一个关键区别是，计算机有能力执行构成算法的逻辑门。我们提出了一种学习如何有效地构建这些门的方法，通过使用模拟器进行最优控制本身。这就绕过了纯经典方法解决控制问题的两个主要问题：需要有一个精确的系统模型，以及一个比量子计算机更强大的经典计算机来执行所需的模拟。强有力的证据表明，该计划的规模多项式的量子位数，高达9量子位与伊辛相互作用的系统，提出了从不同的拓扑结构进行的数值模拟。这表明这种原位方法是将量子模拟器升级为计算机的实用方法。
2018-08-06 quant-ph
Universal quantum algorithmic cooling on a quantum computer
量子冷却是一种确定性的过程，它将任何态驱动到最低本征态，从化学和凝聚态量子物理的基态性质的研究到一般的优化问题，量子冷却都有着广泛的应用。然而，冷却过程通常是非幺正的，因此它在量子计算机上的实现要么需要深电路，要么假设具有变分电路的特定输入状态。在这里，我们提出了克服这些限制的通用量子冷却算法。利用衰减函数的双相表示，我们展示了如何普遍地和确定性地实现一般的冷却过程与浅量子线路。我们展示了它在冷却任意输入态与已知的基态能量，对应于令人满意的，线性代数任务，和量子态编译任务，并准备未知的本征值和本征态，对应于量子多体问题的应用。与量子相位估计相比，我们的方法只使用一个辅助量子比特和更浅的电路，显示出相对于最终状态失真的电路复杂度的指数级改善。我们数值基准算法的$8$ -量子比特海森堡模型，并验证其可行性，准确地找到本征能量和获得本征态测量。我们的工作为近期和通用容错量子设备的高效和通用量子算法冷却铺平了道路。
2022-06-03 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Realizable Hamiltonians for Universal Adiabatic Quantum Computers
已经建立了局域晶格自旋哈密顿量可以用于通用绝热量子计算。然而，在这些证明中使用的2-局部模型哈密顿量是通用的，因此不限制自旋之间所需的相互作用的类型。为了解决这个问题，本文提供了两个简单的模型哈密顿量，是对实现通用绝热量子计算机的实验工作者的实际利益。所提出的模型哈密顿量是已知的最简单的QMA-完全2-局部哈密顿量。具有1-局域横场的2-局域伊辛模型可能是最简单的量子自旋模型，但不太可能是绝热量子计算的通用模型。我们证明，这个模型可以呈现出普遍性和QMA完成通过添加一个可调的2本地横向XX耦合。我们还证明了只有1-局域Z和X场以及2-局域ZX相互作用的自旋模型的普适性和QMA完备性。
2008-06-17 quant-ph
Universality and programmability of quantum computers
Manin、Feynman和Deutsch将量子计算视为一种通用的物理模拟过程。许多关于量子逻辑电路和量子图灵机的文章已经展示了这些机器如何在有限数量的量子比特上模拟任意的幺正变换。普遍性问题在多伊奇的一篇论文中得到了最著名的论述，后来伯恩斯坦和瓦齐拉尼以及基塔耶夫和索洛瓦伊也提出了这一问题。量子逻辑电路模型，由费曼和多伊奇开发，在研究文献中比多伊奇的量子图灵机更突出。量子图灵机形成了一个与确定性和概率图灵机密切相关的类别，人们可能希望在这个类别中找到一个通用机器。通用机器是可编程性概念的基础。在何种程度上的普遍性，事实上已经建立了该领域的先驱检查，这一关键概念在理论计算机科学的审查在量子计算通过区分各种内涵和伴随的结果和问题。
2007-10-22 quant-ph
Signal-based classical emulation of a universal quantum computer
在本文中，我们提出了一种新的方法来模拟一个通用的量子计算机与一个经典的系统，一个使用有限的持续时间和幅度的信号来代表一个任意的量子态。信号可以是任何模态（例如，声学的、电磁的等），但是这里我们将讨论集中在电子信号上。使用诸如四象限乘法器、运算放大器和模拟滤波器之类的模拟电子电路器件来执行酉门操作，但是也可以执行非酉操作。以这种方式，可以完全经典地仿真量子态的希尔伯特空间结构以及门操作的通用集合。然而，所需的带宽随着量子比特的数量呈指数级地缩放，从而限制了该方法的可扩展性，但是固有的并行性、构造的容易性和对退相干的经典鲁棒性仍然可以导致与当前高性能计算机相媲美的能力和效率。
2021-04-24 quant-ph
16-qubit IBM universal quantum computer can be fully entangled
纠缠态是量子器件有可能解决经典计算机难以解决的问题的一个重要证据。在本文中，我们使用低深度电路在ibmqx5上准备了涉及8到16个量子位的连通图状态，ibmqx5是一个可通过IBM云访问的16量子位超导量子处理器。我们证明了预备态是完全纠缠的，即状态对于任何固定的分区都是不可分的。
2018-09-28 quant-ph
Encoded Universality in Physical Implementations of a Quantum Computer
我们重新审视了量子计算的普适性问题，并提出了一个新的范式。代替强制物理系统制定预定的通用门集合（例如，单量子位操作和CNOT），我们专注于系统的内在能力，即仅使用其自然可用的相互作用作为通用量子计算机。这种方法的一个关键要素是认识到，量子信息的可替换性质允许使用在全系统希尔伯特空间的子空间中编码的量子信息进行通用操纵，作为直接使用物理量子比特的替代方案。从物理系统固有的相互作用开始，我们展示了如何确定编码子空间上这些相互作用产生的可能的普遍性。我们概述了一个一般的李代数框架，可以用来找到编码的普遍性，并给出了几个相关的固态量子计算的例子。
2001-04-13 quant-ph
Optomechanical quantum information processing with photons and phonons
我们描述了如何在多模光学机械系统中的强共振相互作用可以用来诱导单光子和声子之间的受控非线性耦合。结合光子和声子之间的线性映射方案，这些技术为各种经典和量子信息处理应用提供了通用的构建块。我们的方法特别适合于纳米光学机械设备，其中在单光子水平上的强光学机械相互作用在实验范围内。
2012-07-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Three-phonon and four-phonon interaction processes in a pair-condensed Fermi gas
研究了无碰撞条件下双凝聚费米气体中BEC-BCS渡越过程中声子间的相互作用和声子寿命。为了计算声子-声子耦合振幅，我们使用一个微观模型的基础上，广义BCS Anterior包括移动对，它允许系统的扩展周围的平均场BCS近似的基态。我们表明，量子流体动力学表达式的振幅得到的朗道和Khalatnikov只适用于能量壳，即共振过程，保存能量。微观模型产生与随机相位近似相同的激发谱，具有线性（声子）开始和在低波数处的自上而下在BEC-BCS交叉中变化的振幅。在低波数下，当色散关系的色散系数向上时，低温下的主要阻尼机制是Beliaev-Landau过程2声子$\leftrightarrow$ 1声子，而当色散系数向下时，主要阻尼机制是Landau-Khalatnikov过程2声子$\leftrightarrow$ 2声子.在这两种情况下，通过重新标度波矢量来吸收对相互作用强度的依赖性，我们得到了阻尼率的通用公式。这个普适公式修正和推广了Landau和Khalatnikov [ZhETF { \bf 19}，637（1949）]关于下延情形下的$2\leftrightarrow2$过程的原始解析结果。对于零温下么正气体的Beliaev 1 $\leftrightarrow$ 2过程，我们计算了波数为$q$的激发的阻尼率，其中包括与$q^7$成比例的第一次修正对$q^5$流体动力学预测的影响，这…
2017-09-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Charge qubits in semiconductor quantum computer architectures: Tunnel coupling and decoherence
我们考虑基于硅中浅施主电子态和GaAs中耦合量子点的电荷量子比特。具体而言，我们研究了P $_2^+$电荷量子比特在Si中的可行性，重点是两个磷施主之间的隧道耦合和电子-声子相互作用引起的量子比特退相干方面的单量子比特特性。通过考虑Si导带的多谷结构，我们表明谷间量子干涉对P $_2^+$电荷量子比特的单量子比特操作具有重要影响。特别是，谷干涉导致以零为中心的隧道耦合强度分布。另一方面，我们发现硅的能带结构并不显著影响电子-声子耦合，从而，量子比特相干。我们还比较了Si：P $_2^+$和GaAs双量子点量子计算机结构的电荷量子比特特性。
2004-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Physical Architecture for a Universal Topological Quantum Computer based on a Network of Majorana Nanowires
拓扑量子计算（TQC）的思想是利用物质的拓扑有序相的物理特性，以内在容错的方式存储和操纵量子信息。目前，最有前途的拓扑量子比特平台之一是自旋轨道耦合超导纳米线中的马约拉纳费米子零模（MZM）。然而，拓扑鲁棒的操作，可能与MZM可以有效地模拟在一个经典的计算机上，因此不足以实现一个通用的门设置TQC。在这里，我们表明，一个阵列的耦合超导体纳米线与MZM边缘状态可以用来实现一个更复杂的类型的非阿贝尔缺陷：基因在伊辛$\times$伊辛拓扑状态。这导致了一种可能的实施方式的丢失的拓扑保护的$π/8$相位门，从而通用TQC的基础上超导体纳米线技术。我们提供了详细的数值估计的相关能源规模，我们表明，位于可访问的范围内。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Universal Quantum Computer Simulation of 50 Qubits on Europe`s First Exascale Supercomputer Harnessing Its Heterogeneous CPU-GPU Architecture
Jülich Supercomputing Centre, Forschungzentrum Jülich（于利希超级计算中心，于利希研究中心）；NVIDIA（英伟达）
本文提出了一种新的高性能通用量子计算机模拟器JUQCS-50，利用GH200超级芯片的关键特性，在欧洲首个exascale超级计算机上实现了50个量子比特的通用量子计算机模拟，通过三个创新方法实现了16.6倍的速度提升。
2026-05-20 cs.DC physics.comp-ph quant-ph
Swap Test-based Characterization of Quantum Processes in Universal Quantum Computers
本文研究通用量子计算机中噪声导致的退相干问题，验证 Swap Test 能否识别退相干，实验表明在特定条件下经修改后可作为不破坏被测量子比特的量子过程层析替代方案。
2022-08-04 quant-ph
Universal quantum computer based on Carbon Nanotube Rotators
我们提出了一个通用的量子计算机的基础上链的碳纳米管旋转器，其中一个金属板连接到每个旋转器。动态变量是旋转角$ϕ$。接地的附接板与两个固定板静电相互作用。通过在附接板和两个固定板之间施加电压差，使两个角度位置$ϕ=0,π$稳定。我们将$ϕ=0$和$π$分配给量子比特状态$|0\rangle$和$|1\rangle $。然后，考虑旋转子链，构造了任意相移门、非门和伊辛门，它们构成了一组通用的量子门。它们是通过控制各个板之间的电压来执行的。
2022-11-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.atm-clus
Quantum computer with cold ions in the Aubry pinned phase
提出了在全局振子阱势中加入一个离子数与周期数之比为1的平均值的周期势来修正Cirac-Zoller提出的冷离子量子计算机.随着周期势幅值的增加，系统进入Aubry钉扎相，其特征是离子的准冻结位置和第一声子激发的间隙变得与离子数无关。这给了人们希望，这种量子计算机将真正可扩展。有人认为，通常的单和双量子比特门可以实现附近的离子之间的奥布里阶段。讨论了用微阱阵列或光晶格实验实现周期势的可能性。指出了微阱间距的无序化（每个阱一个离子）可以导致声子模的安德森局域化，这对离子量子计算具有重要的意义.
2019-05-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
QPack: Quantum Approximate Optimization Algorithms as universal benchmark for quantum computers
在本文中，我们提出了QPack，一个基于量子近似优化算法（QAOA）的噪声中间尺度量子（NISQ）计算机的通用基准。与该领域的其他评估指标不同，该基准测试不仅评估量子计算硬件的一个重要方面，而且评估多个重要方面：量子计算机可以解决的最大问题大小，所需的运行时间以及所达到的准确性。应用程序MaxCut，支配集和旅行推销员包括提供资源需求的变化。这将允许一个多样化的基准，促进最佳设计考虑，避免特定应用的硬件实现。我们还讨论了QPack基准测试所考虑的设计方面，并考虑到关键的量子基准测试要求。实现，提供实用的度量。QPack通过使用XACC库作为一个与硬件无关的基准。我们演示了各种IBM机器上的基准测试的应用程序，以及一系列的模拟器。
2022-04-19 cs.ET quant-ph
Efficient universal quantum channel simulation in IBM's cloud quantum computer
量子信道的研究是一个基础性的领域，具有广泛的应用前景，因为任何物理过程都可以表示为一个从初始态到最终态的量子信道。受幺正操作线性组合实现非幺正操作方法的启发，提出了一种模拟通用单量子比特信道的量子算法，该算法由对应于4个Kraus操作的“准极值”信道的凸组合描述，可扩展到任意高维.我们使用IBM云量子计算机对整个算法进行了实验验证，并研究了不同量子比特量子信道的性质。我们说明了一般量子比特量子信道的量子容量，它量化了可以保护的量子信息的量。量子容量在不同信道中的行为揭示了哪些类型的噪声过程可以支持信息传输，以及哪些类型的噪声过程破坏性太大而无法保护信息。理论预测和实验结果基本一致，有力地支持了我们的方法。通过实现任意量子比特信道，为探索量子信道的各种特性提供了一种通用的方法，为量子通信提供了新的前景。
2017-06-25 quant-ph
More Optimal Simulation of Universal Quantum Computers
验证量子设备是否具有计算优势通常需要对其结果进行经典模拟。在$t \rightarrow \infty$的极限下，基于$L_1$ -范数的模拟的最坏情况采样成本已经稳定在$\le(2+\sqrt{2})ξ_t δ^{-1}$，其中$δ$是加性误差，而$ξ_t$是$t$ -量子比特幻态的稳定器范围。我们通过相关采样在$t$中减少前导顺序，将这个前因子减少了68倍。该结果甚至超过了现有技术和当前模拟器的平均情况，精确到乘法误差。数值模拟支持我们的证明。该技术可广泛应用于降低$L_1$最小化的成本。
2022-04-26 quant-ph
Ion-atom two-qubit quantum gate based on phonon blockade
School of Physical Sciences, Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学培养协会物理科学学院）
本文理论证明了利用里德伯激发和声子阻塞实现离子和原子两量子比特CNOT门，并分析了门保真度及混合系统在量子计算和网络中的潜力。
2026-05-23 quant-ph
Modular Entanglement of Atomic Qubits using both Photons and Phonons
量子纠缠是量子信息科学应用背后的核心资源，从量子计算机和复杂量子系统的模拟器到计量学和安全通信。所有这些应用都需要对量子比特（qubit）的大型网络进行量子控制，以实现传统设备的增益和加速。然而，随着系统尺寸的增长，传播量子纠缠通常变得困难或不可能，这是由于量子比特之间连接的复杂性和与环境的耦合增加而不可避免地产生退相干。在这里，我们展示了一个模块化的方法来缩放纠缠的第一步，通过利用一个层次的量子总线上存储在两个远程离子阱模块的三个原子离子量子位的集合。模块内的纠缠是通过声子的确定性近场相互作用实现的，模块之间的远程纠缠是通过光子的概率相互作用实现的。这个最小的系统使我们能够解决多总线纠缠的同步和可扩展性方面的一般问题，同时为模块化大规模量子计算机架构指明了方向，该架构有望减少光谱拥挤和退相干。我们产生这种模块纠缠比观察到的量子比特退相干速率更快，因此系统可以通过添加更多的模块扩展到更大的维度。
2014-03-14 quant-ph
From simulatability to universality of continuous-variable quantum computers
本论文探讨了连续变量量子计算机相对于经典设备的计算优势边界，通过一系列证明展示了包括高度Wigner负性Gottesman-Kitaev-Preskill态在内的复杂电路仍可在多项式时间内经典模拟。
2025-05-27 quant-ph
Anyon computers with smaller groups
从有限规范理论得到的任意子具有依赖于对称群的计算能力。本文讨论了群结构与计算能力之间的关系。特别是，它表明，基于有限群的任意子是可解的，但不是幂零的是能够通用的量子计算。这将以前发表的结果扩展到更小的群体，因此更实用。此外，一个新的通用的门集建立了一个称为概率投影的操作，并讨论了准通用的泄漏校正方案。
2004-03-29 quant-ph
Universal quantum computation using only projective measurement, quantum memory, and preparation of the 0 state
什么资源是量子计算的通用资源？在标准模型中，量子计算机由一系列酉门组成，这些酉门相干地作用于构成计算机的量子比特。这篇论文表明，一个非常不同的模型，只涉及投影测量，量子存储器，以及准备的能力，|0>态对于量子计算也是普适的。特别是，计算中不涉及相干么正动力学。
2001-08-06 quant-ph
Lattice Quantum Chromodynamics and Electrodynamics on a Universal Quantum Computer
人们普遍预计，大规模量子计算机将提供对自然的更精确的模拟，为令人兴奋的科学突破和技术创新打开闸门。在这里，我们展示了一个完整的，按指令执行的量规，用于在量子计算机上模拟U（1），SU（2）和SU（3）格点规范理论。这些理论描述了量子电动力学和色动力学，它们是构成我们宇宙结构的关键因素。我们进一步提供了一个具体的估计所需的量子计算资源的精确模拟格点规范理论使用二阶产品的公式。我们表明，在任何空间维度的格点规范理论可以模拟使用$\tilde{O}(T^{3/2}N^{3/2}Λ/ε^{1/2})$ T门，其中$N$是晶格网站的数量，$Λ$是玻色子规范场截断，和$T$是模拟时间。
2022-01-26 hep-lat quant-ph
Universal quantum phase classification on quantum computers from machine learning
该研究提出结合阴影层析成像与时间序列机器学习的新框架，利用量子模拟器生成训练数据，实现对一维量子自旋链（如伊辛和ANNNI模型）的通用量子相分类，无需局域序参量，且与已知相边界吻合。
2025-08-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Identification of networking quantum teleportation on 14-qubit IBM universal quantum computer
量子隐形传态使网络参与者能够在量子网络的节点之间移动未知的量子态，因此构成了构建具有量子模块化架构的大规模量子处理器的基本要素。在此，我们提出了两种方案，用于在高纠缠盒簇态和链式簇态下通过N节点量子网络传送量子比特。所提出的协议是系统可扩展到任意有限数量N和适用于任意大小的模块。基于盒簇状态的协议在14量子比特的IBM量子计算机上实现，N最多为12。为了确定忠实的网络隐形传态，即网络隐形传态过程所需的真实设备上的元素都有资格实现隐形传态任务，我们量化量子力学过程使用一个通用的经典过程模型，通过该模型可以排除任何经典的策略模仿隐形传态。从实现真正的量子力学过程的角度出发，本工作提供了一个新的工具箱，包括网络隐形传态协议和标准，用于识别具有模块化架构的通用量子计算机的忠实隐形传态，并促进进一步提高量子信息处理的可靠性。
2020-02-20 quant-ph
Universe as quantum computer
本文表明，通用量子计算机具有退相干的历史，其中复杂的适应系统以高概率演化。
1999-12-17 quant-ph
Two-Phonon Resonance Drives Multicomponent Mechanical Cat States
Peking University（北京大学）；Shanxi University（山西大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
利用二次声光耦合难以制备高纯度机械猫态，本文通过单线性耦合在多模系统中实现光子与双声子强相互作用，确定性生成高纯度多组分机械猫态，抗机械和光学损耗。
2026-05-11 quant-ph
Spin/Phonon Dynamics in Single Molecular Magnets: II. spin/phonon entanglemen
本研究提出一种量子嵌入方法，将自旋-声子耦合整合为集体自由度并分解系统与浴，实现了单分子磁体量子比特的精确量子动力学计算，为优化量子比特性质提供了途径。
2024-07-10 quant-ph
Novel Scheme for Universal Quantum Computation
提出了一种实现量子计算机的方案，该方案由在主机结构中制造的空间分布的q比特组成，其中核自旋-自旋耦合由激光脉冲控制的电子-核转移超精细（超超精细）费米接触相互作用介导。操作说明纠缠，非局部性，和量子控制逻辑操作的介绍和讨论。介绍了量子计算普适性的概念，给出了量子计算普适性的不可约条件。它表明，所提出的实现量子计算机的通用方案满足这些条件。
1999-12-01 quant-ph
Parallel Entangling Operations on a Universal Ion Trap Quantum Computer
量子计算机的电路模型由量子比特（qubit）之间的门操作序列组成，这些序列来自通用的离散操作家族。执行并行纠缠量子门的能力在许多量子线路以及整个算法（例如Shor的因子分解算法和量子模拟）中提供了明显的效率增益。在诸如全加器和多控制Toffoli门的情况下，并行性可以在总体执行时间上提供指数级的改进。更重要的是，量子门并行性对于遭受空闲错误的量子比特的实际容错纠错是必不可少的。并行量子门的实现由于潜在的串扰而变得复杂，特别是在由共模总线完全连接的量子位之间，例如在库仑耦合的被俘获原子离子或腔耦合的超导传输中。在这里，我们提出了第一个实验结果的平行2量子比特纠缠门在一个阵列的完全连接的捕获离子量子比特。我们通过使用深度为4的量子线路在量子计算机上执行1位全加法运算来演示这种能力的应用。这些结果通过经典控制技术利用了高度连接的量子比特系统的能力，并为加速量子线路和实现捕获离子量子计算机的容错性提供了进展。
2018-10-29 cs.ET quant-ph
Native multiqubit Toffoli gates on ion trap quantum computers
我们研究了在离子阱量子计算机上实现n-控制量子比特Toffoli门和选择门的详细方案，特别是那些将离子穿梭到相互作用区的方案。我们确定这些门的预期性能与现实参数的离子阱量子计算机，并考虑到交换积分的时间变化。这使我们能够估计由于自旋-声子纠缠的误差。虽然实现这些门存在挑战，因为它们的性能总是有一定程度的误差，但它们在当前的硬件上应该是可行的，但它们可能太慢，无法有效地用于噪声中等规模量子计算机上的量子代码。
2021-02-28 quant-ph
A compiler for universal photonic quantum computers
本文提出一种将QASM电路转换为测量图（m-graph）并利用ZX-Calculus优化的编译器流水线，可直接映射到光学单向量子计算机硬件指令，并在实验光子平台上验证。研究解决了光子通用量子计算中电路到硬件执行的转换问题，主要贡献是建立了从电路到测量图的自动编译与优化框架。
2022-10-17 quant-ph
Vibrational exciton-mediated quantum state transfert: a simple model
提出了一种利用振动激子实现量子态转移的通信协议。我们考虑两个遥远的分子基团接枝在一个晶格的两侧。这些组的行为就像两台量子计算机，信息被编码和接收。晶格起着通信通道的作用，激子沿着该通信通道传播并与声子浴相互作用。特别注意的是描述系统涉及一个激子打扮由一个单一的声子模式。因此，精确地求解了哈密顿量，从而检查了微扰理论的相关性。在非绝热弱耦合限制，它表明，该系统支持三个准简并态，定义了相关的路径，然后由激子隧道之间的计算机。当模型参数被明智地选择时，这些路径之间发生相长干涉。声子诱导的退相干被最小化，并且在宽的温度范围内发生高保真度的量子态转移。
2012-01-25 cond-mat.other quant-ph
Full Quantum Process Tomography of a Universal Entangling Gate on an IBM's Quantum Computer
本研究在IBM量子计算硬件上对通用两比特纠缠门SQSCZ开展全量子过程层析成像，验证了其良好的保真度与噪声特性，为量子计算的理论与应用发展提供支撑。
2024-02-10 quant-ph
Universal quantum computing with superconducting charge qubits
超导量子线路是构建量子计算机的一种很有前途的系统。利用该系统实现了普适量子计算，包括初态的制备、单量子比特操作、任意量子比特之间的双量子比特普适门操作、多对双量子比特门并行操作、一组量子比特上的并行耦合操作、多组量子比特上的并行耦合操作并行地对多对和多组量子比特进行耦合操作。在现有技术范围内，通用量子计算机由50多个量子位组成，允许通过设计实现操作。
2018-09-05 quant-ph
Approximating Turaev-Viro 3-manifold invariants is universal for quantum computation
Turaev-Viro不变量是紧致可定向三维流形的标量拓扑不变量。我们给出了一个量子算法的加法近似的Turaev-Viro不变量的流形的Heegaard分裂。该算法是由拓扑量子计算机和（2+1）-D拓扑量子场论之间的关系所激发的。它的准确性被证明是不平凡的，因为相同的算法，在有效的经典预处理后，可以有效地解决任何问题，由量子计算机判定。因此，用Heegaard分裂来近似流形的某些Turaev-Viro不变量是量子计算的一个普遍问题。这在区分非同胚三维流形的任务和通用量子计算机的能力之间建立了一种新的关系。
2010-03-03 quant-ph
