Certifying Quantum Separability with Adaptive Polytopes
针对量子可分性缺乏有效操作判据的问题，提出自适应多面体近似认证算法，可判定中小维度两体及至多五量子比特或三qutrit多体系统的可分性并区分纠缠类别。
2024-01-09 quant-ph
The associahedron as a holographic entanglement polytope
通过使用本文中的${\rm AdS}_3/{\rm CFT}_2$对应，我们观察到与用于理解散射振幅的Arkani-Hamed-Bai-He-Yan（ABHY）缔合面体有关的结构与用于理解纠缠模式中出现的时空的结构之间的类比。这个类比暗示了将协面体自然地解释为与${\rm CFT}_2$真空相关联的全息纠缠多面体。我们的观察暗示了这样一种可能性，即散射振幅的因式分解性质与全息量子纠缠理论中使用的时空可分性概念有关。
2021-01-18 hep-th math-ph math.MP
Combinatorial Topology Of Multipartite Entangled States
一个多体量子系统的任何态都与它的可分性多面体相联系。这是一个代数拓扑对象（非平凡的，只为混合状态），它捕捉本地化的纠缠状态。明确提供了3-partite系统的可分性多面体的具体例子。事实证明，纠缠的这种特征与1-和2-量子比特门对任意幺正操作的模拟有关。在这种模拟过程中的纠缠如何变化的拓扑描述。
2002-10-22 quant-ph
Computing moment polytopes -- with a focus on tensors, entanglement and matrix multiplication
本文提出一种基于Franz数学描述的新算法，用于计算张量矩多面体，首次确定性地算出C^3⊗C^3⊗C^3及高概率算出C^4⊗C^4⊗C^4中的全部矩多面体，推动量子纠缠与代数复杂度研究。
2025-10-09 cs.CC cs.SC math.AG
The moment polytope of matrix multiplication is not maximal
本文证明矩阵乘法张量的矩多胞形严格包含于克罗内克多胞形，即非极大，并推广至迭代情形，同时给出渐近限制下包含关系的不可行性结果，并利用新证明方法得到矩阵乘法最优边界子秩界。
2025-03-28 cs.CC math.AG math.RT
Convex optimization on moment polytopes: Hadamard mirror descent and efficient algorithms for quantum functionals and other tensor parameters
LMU Munich（慕尼黑大学）
本文提出Hadamard镜像下降框架，在矩多胞形上高效优化凸函数，首次实现量子泛函等张量参数的一阶高效计算。
2026-09-09 cs.CC math-ph math.MP
Simulating Entanglement in Classical Computing
本文介绍了如何在经典计算中模拟量子纠缠。在最简单的情况下使用不经意传输，在更一般的情况下使用其他多对一映射来实现模拟的纠缠协议。对于映射是k阶的情况，我们证明了一个定理，给出了纠缠态的函数。一个有用的推广超出了这项研究将是实现量子态与任意概率振幅函数。
2013-01-07 quant-ph
Single-experiment-detectable multipartite entanglement witness for ensemble quantum computing
本文提出了一种在基于集合的量子计算中检测多体纠缠的实用方法。该方法基于纠缠见证的概念。我们分解的纠缠见证为每一类的多体纠缠到非本地操作除了本地测量。单个量子比特的测量是同时进行的，因此纠缠的完整检测是在一次运行实验中进行的。这种方法是特别重要的实验中，它是操作上很难准备几个副本的一个未知的量子态，在这个意义上说，在这项工作中引入的计划是优于通常使用的纠缠证人，需要大量的实验和准备副本的量子态。
2007-03-13 quant-ph
Studies on Entanglement in Nuclear and Electron Spin Systems for Quantum Computing
在这项工作中，我们一直致力于量子纠缠的概念。首先，我们研究了纠缠的表征和测量理论，提出了一种新的纠缠检测方案。这种新方法将涉及核自旋的分子自旋实体与量子计算联系起来，作为更合适的物理系统。然后，我们继续在实验中实现纠缠。由于核磁共振在量子计算中的优势，核磁共振已成为首选。然而，核磁共振并不是一个合适的系统来证明纠缠态。通过数学证明，低自旋极化的NMR已被证明是无效的非局域量子算法的真正实现，特别是超密集编码。问题的关键是，高自旋极化不可避免地需要获得纠缠，而在目前的NMR中，获得高极化的核自旋一直是一项艰巨的任务。为了获得高的自旋极化，引入电子自旋可以是非常有效的，因为它的三个数量级的旋磁比相比，核自旋。电子核双共振（ENDOR）是一种自旋操纵技术，使我们能够同时处理电子和核自旋。因此，在这种情况下，它可以是用于量子计算的更合适的设备。我们强调，（伪）纠缠和纠缠态之间的相互转换已经实现了与ENDOR在非常稳定的有机分子自旋实体。讨论了获得真正的量子纠缠所需的实验条件。适当的纠缠见证相应的系综量子计算的介绍和检查。
2006-09-12 quant-ph
Detecting Entanglement Generating Circuits in Cloud-Based Quantum Computing
本研究提出云量子计算中无需依赖可信量子比特分配的纠缠生成认证框架，在IBMQ、IonQ平台验证了2、3量子比特纠缠生成并量化其能力，为判断云量子计算能否实现量子优势提供支撑。
2021-10-20 quant-ph
A geometric formulation to measure global and genuine entanglement in three-qubit systems
本文提出基于纠缠多面体投影与拒斥的纯几何测度，以识别三量子比特系统中的全局和真实纠缠，并通过逆问题实现纠缠控制。
2024-09-24 math-ph math.MP quant-ph
Entanglement and deterministic quantum computing with one qubit
纠缠和量子关联在复杂物理系统和量子信息处理设备中的作用是近二十年来研究的热点。在这项工作中，我们提出了新的工具，学习纠缠和量子关联的动力学系统中的量子态是混合的，本征值谱是高度简并的。我们将这些结果应用到单量子比特的确定性量子计算（DQC 1）计算模型中，并表明在DQC 1电路中产生的态具有一个本征值结构，使得它们很难纠缠，即使它们离完全混合态相对较远。我们的研究结果加强了这样的猜想，即有可能找到不产生纠缠的量子算法，但仍然比经典算法具有指数优势。
2017-01-03 quant-ph
Entanglement-assisted circuit knitting: Distributed quantum computing using limited entanglement resources
National Tsing Hua University（国立清华大学）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；Tamkang University（淡江大学）；Hon Hai Research Institute（鸿海研究院）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）
本文提出一种混合框架，结合纠缠辅助电路编织与局部协同操作，优化采样开销并降低纠缠成本，提升分布式量子计算的效率。
2026-04-16 quant-ph
Entanglement classification via integer partitions
在[M. Walter等人，Science 340，1205，7 June（2013）]，他们给出了真正纠缠纯态的充分条件，并通过多面体和单粒子态的本征值讨论了SLOCC分类。本文证明了$4n$量子比特在SLOCC下本征值的代数重数和几何重数的不变性以及系数矩阵的Jordan块大小的不变性。我们探讨了系数矩阵的谱、特征向量、广义特征向量、标准约当范式（SJNF）和约当链的性质。这些性质和不变性允许将$4n$量子位的SLOCC分类简化为数字$2^{2n}-k$和AM的整数分区（在数论中）。
2019-12-04 quant-ph
Frequency- and dissipation-dependent entanglement advantage in spin-network Quantum Reservoir Computing
本文研究伊辛自旋网络在量子储备池计算中的性能，发现纠缠优势依赖于输入信号频率与耗散，且纠缠能增强对时间特征的记忆能力。
2024-10-18 quant-ph
Experimental quantum computing without entanglement
纠缠被广泛认为是量子计算机所提供的优势的核心。这一信念得到了以下发现的支持：无噪声（纯）态量子计算机必须产生大量的纠缠，以便提供超过经典计算机的任何速度。然而，使用一个纯量子比特（DQC 1）的确定性量子计算，它采用噪声（混合）状态，是一种有效的模型，最多产生少量的纠缠。虽然这个模型不能实现任何任意的算法，但它可以有效地解决一系列对科学界具有重要意义的问题。在这里，我们实验性地实现了一个关键的DQC 1算法的一阶情况下，并显式地计算所产生的非经典相关性。我们的研究结果表明，虽然没有纠缠算法确实会产生其他非经典相关性，我们使用量子不和谐来量化-一种更强的非经典相关性度量，包括纠缠作为子集。我们的研究结果表明，不和谐可以取代纠缠作为量子计算加速的必要资源。此外，DQC 1的资源密集度远远低于通用量子计算，我们在可扩展架构中的实现突出了该模型作为一个实用的短期目标。
2008-07-04 quant-ph
Spin-Network Quantum Reservoir Computing with Distributed Inputs: The Role of Entanglement
本文研究分布式输入下自旋网络量子储备池计算中纠缠的作用，发现两个输入量子比特之间的适度纠缠对提升短期记忆容量最为关键。
2025-11-07 quant-ph
Entanglement of multi-qubit states representing directed networks and its detection with quantum computing
本文研究可映射为有向加权网络的量子图态，建立量子比特纠缠与图中顶点出入度及弧权重的关系，并构建量子协议在AerSimulator上实现纠缠量化检测。
2024-07-13 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
Entanglement Distance of Two- and Multi-Qubit Variational States and Its Quantification with Quantum Computing
Ivan Franko National University of Lviv（利沃夫伊万·弗兰科国立大学）；SoftServe Inc.（SoftServe公司）
通过解析推导和量子计算模拟，研究了变分量子电路中两量子比特和多量子比特系统的纠缠距离，并量化了其与电路参数和深度的依赖关系。
2026-05-28 quant-ph
Classifying multiparticle entanglement with passive state energies
该研究利用边缘被动态能量形成的凸多面体及多边形不等式，提出在 SLOCC 下分类多体纠缠的热力学判据。
2024-06-24 quant-ph
Quantum entanglement and classical separability in NMR computing
在讨论NMR计算的量子性时，得出计算态是可分的，因而不能纠缠的结论。这一结论是基于单个分子的初始密度矩阵与整个样品分子在单个分子能级上的分布一致的假设。这意味着量子随机性被经典随机性所取代。本文证明，如果系统的初始态是量子平衡态，量子NMR计算可以产生真正的纠缠态。当解释来自整个样品的读出信号时，可能出现可分性分析问题。
2000-11-01 quant-ph
Distributed variational quantum computing with deterministic entanglement tuning
Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）；Kyung Hee University（庆熙大学）；Korea University of Science and Technology（韩国科学技术院）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；Korea University（高丽大学）
针对分布式量子计算中通用门隐形传送开销大、保真度低的问题，提出基于确定性纠缠调控的分布式变分量子计算协议，仅用局域操作和经典通信调制预共享纠缠，实验验证了其在分子和格点模型基态能量估算中的有效性。
2026-09-11 quant-ph
Entanglement of multi-qubit quantum graph states and studies structural properties of tripartite graphs with quantum computing
Ivan Franko National University of Lviv（伊万·弗兰科利沃夫国立大学）；SoftServe Inc.（SoftServe公司）
本文提出一种构建多粒子纠缠量子态的方法，用于表示加权三元图。通过计算多粒子状态的纠缠距离，研究了三元图结构的特性，并利用量子编程探讨了其应用。
2026-09-24 quant-ph
A Non-Convex Optimization Strategy for Computing Convex-Roof Entanglement
本文提出一种基于差分进化与QR分解的非凸优化方法，结合拟牛顿细化，用于计算混合态的凸包纠缠度，并验证其在多种场景下的有效性和广泛适用性。
2024-12-13 quant-ph
Quantum reservoir computing for photonic entanglement witnessing
Queen's University Belfast（贝尔法斯特女王大学）
本研究提出利用量子回路计算技术，通过光子轨道角动量实现对光子纠缠的高效检测与量子特性评估，无需复杂设置调整，提升了实验数据处理的鲁棒性。
2025-12-17 quant-ph
Entanglement-efficient bipartite-distributed quantum computing
本文提出一种纠缠高效的二分分布式量子计算打包协议，通过分发与嵌入过程减少非局域受控酉门所需的纠缠对数量，并基于打包图和冲突图设计启发式算法，显著降低酉耦合簇电路的纠缠成本。
2023-11-29 quant-ph
Good dynamics versus bad kinematics. Is entanglement needed for quantum computation?
我们考虑伪纯态的量子计算。该框架出现在使用NMR的量子计算的某些实现中。我们分析了量子计算协议，旨在解决指数经典问题的多项式资源，并询问是否需要纠缠的伪纯态来实现这一目标。我们表明，对于一个大类这样的协议，包括肖尔的因子分解，纠缠是必要的。我们还表明，实现纠缠是不够的：如果状态中的噪声足够大，指数资源是需要的，即使纠缠存在。
1999-06-03 quant-ph
A Modular, Topology-Aware Software Stack for Entanglement-Based Distributed Quantum Computing
memQ Inc.（memQ公司）
本文提出一个开源的、拓扑感知的分布式量子计算编译与调度框架，通过模块化接口支持跨QPU操作和多种纠缠生成模型，实验表明编译策略和拓扑显著影响纠缠成本，强调软硬件协同设计。
2026-09-15 quant-ph
Benchmarking Multipartite Entanglement Generation with Graph States
本研究针对NISQ设备纠缠生成能力的基准测试需求，提出基于2-可着色图态、仅需双测量设置的可扩展纠缠见证方案，在127比特超导QPU上验证了两体纠缠制备，并在23比特态中检测到真多体纠缠。
2024-02-01 quant-ph
Computing quantum discord is NP-complete
我们研究了量子不和谐（超越纠缠的量子关联的度量）的计算复杂性，证明了计算量子不和谐是NP完全的。因此，量子不和谐在计算上是难以处理的：任何计算量子不和谐的算法的运行时间都被认为是随着希尔伯特空间的维度呈指数增长的，因此在中等大小的量子系统中计算量子不和谐在实践中是不可能的。作为副产品，一些纠缠度量（即纠缠代价、形成纠缠、纠缠的相对熵、压缩纠缠、经典压缩纠缠、互信息的条件纠缠和互信息的广播正则化）和受约束的Holevo容量的计算是NP-难/NP-完全的。这些复杂性理论的结果直接适用于普通的随机性蒸馏，量子态合并，纠缠蒸馏，超密集编码，和量子隐形传态，他们可能会提供重要的见解量子信息处理。此外，我们证明了两个典型问题的NP-完全性：经典状态上的线性优化和在凸集中检测经典状态，提供证据表明，与经典状态的工作是一般计算上难以解决的。
2014-03-28 cs.CC quant-ph
Computing partial transposes and related entanglement functions
部分转置（PT）是纠缠测试和量化的重要函数，也是研究量子态空间几何特性的重要函数。在这篇文章中，考虑到一般的二部和多部离散系统，明确的公式准备数值实现的PT和相关的纠缠功能，并为此目的产生的Fortran代码进行了说明。此外，我们还得到了两量子系统的Hilbert-Schmidt纠缠和相应的最近可分态的解析表达式。与以前的作品在这个问题上，我们只使用PT的属性，不适用拉格朗日乘子。
2016-11-07 physics.comp-ph quant-ph
Quantum Computing Without Entanglement
一般认为，纠缠对于量子计算是必不可少的。我们在这里提出了几个简单的例子，其中没有纠缠的量子计算比任何经典的可实现的，在固定数量的oracle调用后的结果的可靠性。使用一个可分离的（也就是说，未纠缠的）n量子比特状态，我们表明，Deutsch-Jozsa问题和西蒙问题可以更可靠地解决量子计算机比最好的经典算法，甚至概率。我们的结论是：（a）纠缠对于量子计算不是必不可少的;以及（b）即使当量子态包含任意少量的信息时，量子算法相对于经典算法的某些优势仍然存在|也就是说，即使状态任意地接近于完全混合。
2003-06-26 cs.CC quant-ph
Scalable low-latency entanglement distribution for distributed quantum computing
Cisco Quantum Labs（思科量子实验室）；University of Rochester（罗切斯特大学）；Joint Quantum Institute, University of Maryland/NIST（马里兰大学/美国国家标准与技术研究院联合量子研究所）；The Institute of Optics, University of Rochester（罗切斯特大学光学研究所）；University of Ottawa（渥太华大学）
本文提出了一种基于可重构量子接口和波长选择开关的量子网络架构，实现了高达183.4 MHz的纠缠生成速率，支持低延迟、高保真度的分布式量子计算。
2025-12-18 physics.optics quant-ph
Quantum Entanglement with Self-stabilizing Token Ring for Fault-tolerant Distributed Quantum Computing System
基于自稳定令牌环算法，构造了n个量子比特的量子纠缠态。纠缠态可以应用于量子网络、量子互联网、分布式量子计算、量子云等领域。据我们所知，这是第一次尝试构建基于自稳定算法的量子纠缠。通过基于IBM Quantum Experience平台的量子线路实现，证明了该结构确实可以实现特定的n量子比特纠缠态，进而可以在量子网络或量子互联网中循环令牌，构建分布式量子计算系统（DQCS）。所建立的DQCS是容错的，在这个意义上，它可以容忍瞬态故障，如偶尔错误的纠缠量子态。
2022-09-23 cs.DC cs.ET quant-ph
Efficient algorithms for tensor scaling, quantum marginals and moment polytopes
我们提出了一个多项式时间算法，近似缩放张量的任何格式，以任意规定的边缘（只要可能）。这统一和推广了过去的工作序列矩阵，运营商和张量标度。我们的算法提供了一个有效的弱成员预言机相关联的时刻多面体，一个重要的家庭的隐式定义的凸多面体指数许多方面和广泛的应用。这些包括量子信息论的纠缠多面体（特别是，我们获得了一个有效的解决方案，臭名昭著的单体量子边缘问题）和克罗内克多面体从表示论（捕捉克罗内克系数的渐近支持）。我们的算法可以适用于简洁的描述的输入张量的边际可以有效地计算，在重要的情况下，矩阵产品的状态或张量列车分解，广泛应用于计算物理和数值数学。我们加强和推广的交替最小化方法，以前的文件，通过引入理论的最高权向量表示理论的数值优化框架。我们表明，最高权重向量的缩放算法是自然的潜在功能，并证明了新的界限，他们的评价，以获得多项式时间收敛。我们的技术是一般的，我们相信，他们将有助于获得有效的算法时刻多面体超出这里考虑的，更广泛地说，其他优化问题具有自然对称性。
2018-04-16 cs.CC cs.DS math-ph
Remote entanglement need not be the bottleneck for modular trapped-ion quantum computing
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Oxford（牛津大学）；Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院林肯实验室）
研究模块化囚禁离子量子计算中远程纠缠瓶颈问题，综合单光子预示等成果构建架构，缩小与本地门性能差距，预计贝尔对保真度达99.9%，使远程纠缠不再是瓶颈，将限制转移到本地操作。
2026-07-31 physics.atom-ph quant-ph
Iterative methods for computing U-eigenvalues of non-symmetric complex tensors with application in quantum entanglement
研究非对称复张量的酉本征值（U-本征值）的计算问题。利用复张量的对称嵌入，建立了非对称复张量的U-本征对与其对称嵌入张量的酉对称本征对（US-本征对）之间的关系.本文给出了利用对称嵌入计算非对称复张量的U-特征值的一个算法（算法\ref{algo:1}）。另一种算法，算法\ref{algo:2}，提出了直接计算非对称复张量的U-特征值，没有对称嵌入的帮助。最后，张量版本的著名的高斯-赛德尔方法的开发。通过数值算例比较了这三种算法的效率。这些算法被应用于计算量子多体非对称纯态纠缠的几何度量。
2019-06-29 math-ph math.MP math.OC
General many-body entanglement swapping protocol: opportunities for distributed quantum computing
Tampere University（坦佩雷大学）；Helsinki Institute of Physics（赫尔辛基物理研究所）；Aalto University（阿尔托大学）
本文提出了一种通用多体纠缠交换协议，通过任意划分实现多体状态共享，提高了保真度并消除了后选择需求，为分布式量子计算提供了新方法。
2026-01-26 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
