Energetic cost of superadiabatic quantum computation
我们讨论量子计算的超绝热模型的能量成本。具体来说，我们调查的能量-时间互补一般无跃迁控制的演变和捷径绝热量子搜索在一个非结构化的列表。我们表明，所需的额外的能量资源的超绝热任意控制的演变可以通过使用概率动力学最小化，使最佳的成功概率是固定的进化时间的选择。在模拟量子搜索的情况下，我们表明，超绝热的方法诱导一个非预言的反非绝热哈密顿量，具有相同的能量-时间复杂度等效绝热实现。
2016-09-30 quant-ph
Equilibrium and nonequilibrium steady states with the repeated interaction protocol: Relaxation dynamics and energetic cost
本文研究量子比特与热化辅助自旋重复碰撞的弛豫过程，解析推导非平衡稳态、收敛步数与能量成本，并指出确定性相互作用通常产生非热稳态，仅在少数长时随机碰撞机制下可实现热化。
2025-01-09 quant-ph
The energetic cost of work extraction
我们分析了从量子位提取到波导（WG）作为电池的工作，其中工作是量子位辐射的能量的相干分量。这个过程是由一个波包刺激的，它的平均光子数（电池的电量）可以调节。我们表明，提取的工作是有界的量子比特的遍历性，并且该边界是饱和的足够大的电池的充电。如果这个电荷很小，仍然可以提取功。它的数量由最初注入量子比特状态的量子相干性控制，当能量资源有限时，量子相干性是一个关键参数。这种用于研究量子电池的新的自主方案可以通过耦合到WG的最先进的人工量子位来实现。
2020-02-13 quant-ph
Fluctuations of work cost in optimal generation of correlations
我们研究了工作成本波动对量子系统中创建相关性的最佳协议的影响。我们分析了工作波动的几个概念，以表明即使在两个自由量子比特的最简单情况下，工作成本最优的协议（例如Huber等人开发的协议[NJP 17，065008（2015）]）也会遭受比工作成本大得多的工作成本波动。我们讨论了这一事实的影响，在这种协议的应用，并建议，根据实施，在他们的工作成本次优的协议可能会击败最佳协议在某些情况下。这突出了在量子热力学协议中评估工作波动动态的重要性。
2018-10-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Energetic cost for speedy synchronization in non-Hermitian quantum dynamics
本研究评估了连续变量系统中有限时间量子同步的热力学资源代价，发现其随系统规模扩大而增加，并界定了非厄米反PT对称耦合阻尼振荡器中同步速度受限于相互作用强度与阻尼之比，且量子同步因非对易性慢于经典极限。
2023-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimizing Wigner Negativity in Scattering Processes Using Energetic Cost Functions
MajuLab, CNRS-UCA-SU-NUS-NTU International Joint Research Laboratory（MajuLab，CNRS-UCA-SU-NUS-NTU国际联合研究实验室）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学物理与数学科学学院）；Université de Lorraine, CNRS, LPCT（洛林大学，法国国家科学研究中心，LPCT）
研究通过两能级原子散射相干脉冲产生维格纳负性，引入能量代价函数识别输出模式，实现高效非高斯态生成。
2026-09-03 quant-ph
Energetics of Trapped-Ion Quantum Computation
PQI – Portuguese Quantum Institute（葡萄牙量子研究所）；Physics of Information and Quantum Technologies Group, Centro de Física e Engenharia de Materiais Avançados (CeFEMA)（信息与量子技术物理组，先进材料与工程物理中心）；LaPMET – Laboratory of Physics for Materials and Emerging Technologies（新兴材料与技术物理实验室）；Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等理工学院）；Quantum Green Computing, Ltd.（量子绿色计算有限公司）
本文研究了囚离子量子计算的能耗问题，通过分析实验设备的各个组成部分和步骤，确定了量子计算的能耗，并探讨了在噪声中间尺度量子时代，能耗优势可能的阈值，该阈值低于预期的计算时间优势阈值。
2026-05-18 quant-ph
Energy shortcut of N-level quantum protocols by optimal control
Université Bourgogne Europe（勃艮第欧洲大学）；CNRS, Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne ICB UMR 6303（法国国家科学研究中心，勃艮第卡诺跨学科实验室 ICB UMR 6303）
本文提出了一种能量最优的方法，用于在量子技术和热力学中实现与STA相同的转换，但以最低能量成本。通过几何和最优控制工具推导出QOSTE控制，并展示最小能量成本由原始协议在旋转框架下的测地线长度决定。
2026-04-15 quant-ph
Energetic advantages of non-adiabatic drives combined with non-thermal quantum states
量子系统的么正驱动在量子力学的实验和应用中普遍存在，其潜在的能量方面，特别是与量子热力学相关的能量方面，正受到越来越多的关注。我们研究了从初始非热态获得的酉驱动的能量优势。我们引入非循环遍历来量化能量增益，从中确定相干（基于相干性）和非相干（基于人口）的贡献。特别是，初始量子相干性似乎总是有益的，而非被动的人口分布不系统。此外，这些能量增益只能通过非绝热动力学来获得，与初始热状态的绝热动力学的通常最优性形成对比。最后，以下框架建立的背景下，捷径到绝热，精力充沛的成本有关的最佳驱动器的实施进行了分析，并在大多数情况下，被发现是小于精力充沛的成本与捷径到绝热。我们明确地讨论了两级系统的例子，并表明能量优势随着初始相干性的增大而增加，说明了初始相干性与动态消耗和使用相干性的能力之间的相互作用。
2021-06-25 quant-ph
Energetic Considerations in Quantum Target Ranging
虽然量子照明（QI）可以在目标检测中提供量子增强，但其执行目标测距的潜力仍不清楚。由于其能力取决于返回信号和其保留的空闲信号之间的联合测量，未知的返回时间使得基于QI的协议难以实现。本文概述了一种潜在的基于量子干涉的量子目标测距方法，该方法基于多量子假设检验和量子增强信道定位（CPF）的最新发展。将CPF应用于时间仓，可以找到量子目标测距的错误概率的上限。然而，使用精力充沛的考虑，我们表明，对于这样一个计划的量子优势可能无法实现物理。
2021-03-23 quant-ph
Energetic Costs of Subspace Quantum Error Correction
School of Physics, Trinity College Dublin（都柏林三一学院物理学院）
本文针对子空间量子纠错，量化了症候存储器清除的能量代价，结合码结构、噪声与症候表示分析了其下界及层级，为量子纠错的热力学负担提供了理论依据。
2026-10-22 quant-ph
Energetics of correlations in interacting systems
热力学和信息论之间的一个基本联系来自这样一个事实，即相关性表现出内在的功值。对于非交互系统，这转化为建立相关性的工作成本。在这里，我们调查的相互作用，不能控制或删除的存在下，工作和相关性之间的关系。对于这样的自然耦合系统，这是相关的，即使在热平衡，我们确定的一般策略，可以减少相关性的工作成本，并说明这些选择的示例性物理系统。
2016-04-26 quant-ph
Fundamental energy cost for quantum measurement
测量和反馈对于控制任何在量子尺度上运行并利用量子物理特性的设备都是必不可少的。随着量子分量数量的增加，考虑这种基本操作的能量消耗变得势在必行。在这里，我们推导出一般量子测量的能量要求，扩展了以前的模型，并在相关情况下获得更强的界限，然后详细研究了两类重要的测量。一个是投影测量，在这里我们获得确切的成本，而不是一个下限，另一个是所谓的低效测量，其中我们明确表明，能量提取是可能的。作为应用，我们导出了量子Zeno稳定方案中的能量-精度权衡和量子纠错的精确能量消耗。我们的研究结果构成了基本的能量限制，随着复杂性的增长，这些限制可以作为未来量子设备的基准实现。
2018-09-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Low-Dissipation Data Bus via Coherent Quantum Dynamics
本文提出一种基于相干量子动力学的低耗散数据总线协议，用于量子点阵列中单/双电子逻辑量子比特的传输，其能量成本与链长无关，可降低冷却需求，优于穿梭方案。
2023-04-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental Extraction of Coherent Ergotropy and Its Energetic Cost in a Superconducting Qubit
Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
该研究通过实验探讨了超导量子比特中初始态相干性对能流提取的影响，揭示了相干性在能流分配中的作用，并提出了优化初始态以提高能量效率的方法。
2025-09-29 quant-ph
Quantum Energetic Advantage before Computational Advantage in Boson Sampling
Quandela SAS（Quandela公司）；Eidgenössische Technische Hochschule Zürich（苏黎世联邦理工学院）
本研究通过分析玻色采样问题的能量成本，证明了量子计算在能量效率上优于经典计算，即使在经典算法仍更快的模式中，这一优势在计算优势出现前即可显现。
2026-01-12 quant-ph
A Four-Round LOCC Protocol Outperforms All Two-Round Protocols in Reducing the Entanglement Cost for A Distributed Quantum Information Processing
证明了两个相距较远的参与方通过局域操作和经典通信（LOCC）完成双向量子信息任务时，纠缠代价和通信轮数之间存在一个折衷关系.在输入对渐近多且误差极小的信息论情形下，利用LOCC技术和共享纠缠实现了一类两量子比特受控幺正门.我们证明了权衡关系，表明每对纠缠的一个ebit是必要的，以实现酉任何两轮协议消耗，而四轮协议的纠缠成本严格小于每对一个ebit。
2018-10-29 quant-ph
Optimization of security costs in nested purification protocol
本文分析了在一个大型量子密码网络中，采用量子交换机和中继器的一段嵌套净化协议的安全代价。我们证明了纠缠资源的指数甚至超指数增长依赖于网络交换机的数量。为此，建议在嵌套策略中进行优化，以防止纠缠资源的指数增长。
2002-02-28 quant-ph
Nano-welding of quantum spin-$1/2$ chains at minimal dissipation
研究在两个量子自旋-1/2链间开启耦合的最优控制，量化能量代价并发现线性驱动下超额功按τ^{-η}标度，增加J_z各向异性抑制耗散，最优协议对链相敏感。
2025-01-23 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Memory cost of quantum protocols
在本文中，我们考虑的问题，最小化所需的辅助系统实现任意策略的量子协议，与经典的记忆的援助。为此，我们引入了策略内存成本的概念，它衡量辅助维度所需的资源。我们提供了一个条件的成本等于一个给定的值，我们使用这个结果来评估成本在一些特殊情况下。作为一个例子，我们表明，任何协变协议克隆的酉变换需要最多一个辅助量子比特。我们还证明了内存成本必须在全局范围内确定，并且不能通过在策略的每一步独立地优化资源来计算。
2011-12-16 quant-ph
EO-GRAPE and EO-DRLPE: Open and Closed Loop Approaches for Energy Efficient Quantum Optimal Control
研究提出EO-GRAPE与EO-DRLPE两种量子最优控制方法，协同优化量子酉门的过程保真度与能量成本，并发现开环方法在多数噪声环境下性能更优。
2024-11-10 cs.ET cs.SY eess.SY
Experimental characterization of the energetics of quantum logic gates
我们从非平衡量子热力学的角度描述了双量子比特量子门的能量足迹。我们实验重建的能量和熵波动的统计实施后的控制幺正门，将它们连接到门本身的性能和单量子水平的朗道原理的现象学。因此，我们的工作解决了运行量子线路的能量成本，这是一个对即将到来的量子技术的基础至关重要的问题。
2021-06-10 quant-ph
Trade-off between complexity and energy in quantum phase estimation
University of Nottingham（诺丁汉大学）
本文研究了量子相位估计协议中复杂度与能耗之间的权衡关系，通过优化通道应用次数和能耗，实现了高精度相位估计。
2026-09-09 quant-ph
Excess work in counterdiabatic driving
Instituto de Física Gleb Wataghin, Universidade Estadual de Campinas（坎皮纳斯州立大学格莱布·瓦塔金物理研究所）
本文提出通过反迪亚布拉特驱动过程中瞬时多余功来量化其能量成本，并通过Landau-Zener模型验证了这一方法。
2025-12-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Classical communication and entanglement cost in preparing a class of multi-qubit states
最近，几种类似的方案[J.Opt.B4（2002）380; Phys.Lett. A 316（2003）159; Phys. Lett. A 355（2006）285; Phys. Lett. A 336（2005）317]提出了一种远程制备一类多比特态（即$α|0 ... 0>+β|1... 1>$）的方法。在本文中，通过应用受控非（CNOT）门，一个新的简单的协议，提出了远程准备这类状态。与以往的协议相比，该协议的经典通信开销和所需的量子纠缠都有显著的降低。此外，我们的协议中识别某些量子态的难度也降低了。因此，我们的协议更经济和可行。
2007-08-19 quant-ph
The information cost of quantum memoryless protocols
我们考虑无记忆量子通信协议，其中双方除了经典输入之外不拥有任何记忆，并且他们轮流对他们之间交换的纯量子态执行幺正操作。大多数已知的量子协议都是这种类型的，最近Buhrman等人探索了无记忆协议和贝尔不等式违反之间的深层联系。我们研究了无记忆量子协议的信息成本，通过研究一个典型的问题：一位AND函数的有界轮量子通信协议。我们直接证明了$Θ(\log(k) / k)$的一个紧下界的信息成本与$k$轮无记忆量子协议和所需的不相交函数的输入分布。目前尚不清楚无记忆协议是否允许在AND和Disjointness之间进行缩减，因为没有私有的索引。我们通过允许玩家在他们的私人古典工作空间中除了他们的输入之外还保留一些古典私人硬币来增强模型。令人惊讶的是，我们证明了每个量子协议都可以转换为具有完全私有的私有硬币的等效量子协议，即玩家只知道函数的值，仅此而已。最后，我们考虑允许玩家使用一次性硬币的模型，即在协议期间只能使用一次的私人硬币。虽然在经典情况下，私人硬币和一次性硬币是等价的，但在量子情况下，我们证明了它们不是。更准确地说，我们证明了每个使用一次性硬币的1位输入的量子无记忆协议都可以转换为没有私人硬币的无记忆量子协议，并且不会增加太多的信息成本。因此，虽然私人硬币总是允许私人量子协议，但一次性硬币不允许。
2017-03-09 quant-ph
Quantum cost of dense coding and teleportation
量子代价是衡量量子协议质量的一个重要指标。证明了d维密集编码协议在传输经典消息（0，0）时的量子代价为d+3，在传输其它经典消息时的量子代价为d+4.它似乎与维度呈线性增长，因此对实现有意义。相比之下，高维隐形传态协议的量子成本等于13，这是二维情况下成本的最大值。作为应用，我们在四种典型的噪声场景下建立了密集编码协议的量子代价和保真度之间的关系。
2022-02-25 quant-ph
Energetic advantages for quantum agents in online execution of complex strategies
本研究证明量子智能体在执行复杂策略时，其每次决策的耗散可低于经典极限，并给出能量优势的充要条件，揭示量子处理在自适应行为中的根本能量优势。
2025-03-25 quant-ph
Thermodynamic work cost of quantum estimation protocols
我们讨论了量子估计协议的各个阶段的热力学工作成本：探针和存储器寄存器的准备，测量和从测量后状态提取工作。我们考虑（i）一个多镜头的情况下，平均工作计算的标准香农熵和（ii）一个单镜头的情况下，确定性的工作表示的最小和最大熵。我们讨论了示例性相位估计协议，其中在固定工作信用（多激发）或总工作成本（单激发）下优化估计精度。在多次发射制度的精度是确定使用Fisher信息的概念，而在单次发射的情况下，我们主张使用置信区间，因为只有他们可以提供一个有意义的和可靠的信息，在一次发射的实验，自然结合的概念，确定性的工作。
2018-11-29 quant-ph
Provable entanglement and information cost for qubit-based quantum key-distribution protocols
在量子密码协议中，可证明纠缠是无条件安全密钥生成的必要前提。我们估计的最大阈值干扰，这两个合法的用户可以证明存在的量子相关性在他们的数据中，在上下文中的四个和六个状态的量子密钥分发协议，假设相干攻击。此外，我们调查的条件下，窃听者可以饱和这些界限，通过非相干和两个量子比特相干攻击。纠缠蒸馏和经典的优势蒸馏之间的直接联系。
2005-11-22 quant-ph
A lower bound on expected communication cost of quantum state redistribution
我们给出了交互纠缠辅助量子态重分布协议的预期通信代价的一个下界，并给出了其特殊情况量子态传输的一个稍好的下界。我们的界限意味着，预期的交互式协议的通信成本是不是显着优于最坏情况下的通信成本，在缩放的错误。此外，该界限与轮数无关。这与经典的情况相反，在经典的情况下，协议的预期通信成本明显优于最坏情况下的通信成本是已知的。
2015-10-05 quant-ph
Energetics of Rydberg-atom Quantum Computing
PQI – Portuguese Quantum Institute（葡萄牙量子研究所）；Physics of Information and Quantum Technologies Group, Centro de Física e Engenharia de Materiais Avançados (CeFEMA)（信息与量子技术物理小组，先进材料与工程物理中心）；LaPMET – Laboratory of Physics for Materials and Emerging Technologies（材料与新兴技术物理实验室）；Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等理工学院）；Quantum Green Computing, Ltd.（量子绿色计算有限公司）
本文研究了Rydberg原子量子计算平台的能量效率，通过分析量子相位估计算法的能量消耗以及量子傅里叶变换中能量成本随量子比特数的变化，探讨了该平台在能量性能上的优势，并与经典超级计算机的傅里叶变换进行了比较。
2026-05-18 quant-ph
The role of quantum measurement in stochastic thermodynamics
本文建立了一种新的量子体系中的随机热力学研究方法，其中随机性和不可逆性主要来自于量子测量。在没有任何浴的情况下，我们定义了一个纯量子分量的热交换，对应于测量反作用引起的能量波动。能量和熵签名的测量引起的不可逆性，然后研究量子光学的正则实验，和能量成本的抵消作用退相干的特点是一个简单的状态稳定协议。通过把量子测量放在中心位置，我们的形式有助于弥合实验量子光学和量子热力学之间的差距。
2016-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
The exact cost of redistributing multipartite quantum states
从第三个量子系统的角度来看，两个量子系统之间的相关性如何？我们回答这个问题，提供了一个最佳的量子态再分配协议的多方产品来源。具体来说，给定一个任意的量子态的三个系统，其中爱丽丝持有两个和鲍勃持有一个，我们确定的成本，在量子通信和纠缠，爱丽丝给她的一部分，鲍勃。通信成本给出了量子条件互信息的第一个已知的操作解释。最优过程在时间反演下是自对偶的，并且是完全可组合的。这推广了已知的协议，如状态合并和全量子Slepian-Wolf协议，量子香农理论中几乎所有已知的协议都可以从中导出。
2020-09-19 quant-ph
Optical quantum communication complexity in the simultaneous message passing model
经典协议的通信成本通常根据通信的比特数来测量，因为这决定了协议期间通信所需的时间。类似地，对于使用有限维量子态的量子通信协议，通信成本是根据通信的量子比特数来测量的。然而，在量子物理学中，人们也可以使用无限维状态，如光学量子态，用于通信协议。基于计算在通信期间传输的量子比特（等效）数量的通信成本测量不能直接用于测量使用无限维状态的此类协议的成本。此外，使用这种基于量子比特的通信成本，无法推断出无限维协议的任何物理性质。在本文中，我们提供了一个框架来理解无限维协议中物理资源的增长。我们专注于光学协议的具体性。通信所需的时间和通信过程中消耗的能量被认为是这些协议的重要物理资源。在光协议中，通信所需的时间由从一方传输到另一方的时间仓模式的数量确定。发送的消息的平均光子数决定了协议中通信期间所需的能量。我们证明了这两个数量的增长与增长的问题大小之间的权衡的下界。我们称这种折衷关系为光量子通信复杂度关系。
2020-12-17 quant-ph
Approximate simulation of entanglement with a linear cost of communication
贝尔定理意味着在两个最大纠缠系统上的局部测量的结果不能在双方之间没有经典通信的情况下被模拟。对于n个贝尔状态，通信成本是有限的，但它在n中呈指数增长。三个简单的协议，提供近似模拟低维纠缠系统，并要求线性增长的通信量。我们已经通过对一系列测量进行一些模拟来测试它们。最大误差小于1%，在三维和增长的纠缠位数在数值测试的范围内呈亚线性。一个协议是多维推广的确切Toner-Bacon [物理学评论快报。91，187904（2003）]模型的一个单一的贝尔状态。另外两个协议是另一种精确模型的推广，我们从Kochen-Specker [J.Math.Mech.17，59（1967）]方案中推导出该模型，用于模拟单量子比特测量。这些协议可以为寻找经典模拟纠缠和量子信道的最佳单向通信协议提供一些指导。此外，它们可以用于确定量子通信协议是否提供了经典协议的优势。
2011-09-27 quant-ph
The resource cost of large scale quantum computing
本文研究了容错量子计算的可扩展性问题。这个问题是在估计建立这种计算机所需资源的角度下研究的。原则上，我们所说的资源是非常普遍的;它可以是功率，能量，分配给不同量子位的总带宽。然而，我们主要关注量子计算的能量成本。特别是，我们开发了一种跨学科的方法，可以最大限度地减少在量子计算机上实现算法所需的资源。通过要求在算法提供具有目标准确度的正确答案的约束下找到执行计算所需的最小资源量，可以优化整个计算机以最小化所花费的资源，同时确保具有高概率的正确答案。我们将这种方法应用于一个基于超导量子比特的完整模型容错量子计算机。我们的研究结果表明，对于在数千个逻辑量子比特上实现的算法，我们的方法使得有可能在不优化的情况下将能量成本降低几个数量级，功耗可能接近千兆瓦。这项工作表明，量子计算的能量成本本身应该是一个标准，允许评估给定量子计算机技术的缩放潜力。它还表明，通过跨学科方法优化量子计算机的架构，包括算法，纠错，量子位物理，工程方面，例如我们提出的那些，可以证明是一个强大的工具，明显提高量子计算机的缩放潜力。最后，我们提供了关于如何使容错量子计算机节能的一般提示。
2022-02-13 quant-ph
Classical Communication Cost of Quantum Teleportation
量子隐形传态方案在建立量子信道之前进行操作，不受H.K.Lo和Bennett等人的资源限制的约束。我们比较了标准的隐形传态协议和Kak提出的基于经典通信成本的隐形传态协议。由于其独特的体系结构，我们研究了实现Kak隐形传态协议的问题。
2003-08-01 quant-ph
Correlations as a resource in quantum thermodynamics
物理系统中相关性的存在对于许多量子信息任务来说是一种有价值的资源。它们也与热力学转变有关，它们的产生通常与一些能量消耗有关。在这项工作中，我们研究的作用，在热力学过程中的状态形成的单次制度的相关性，并发现相关性也可以被视为一种资源。首先，我们表明，通过允许最终状态中的相关性，可以降低创建给定状态的多个副本的能量成本。我们得到的最小成本为每一个有限数量的子系统，然后我们表明，这一功能并不限于副本的情况下。更一般地说，我们证明，在渐近极限，通过允许对数数量的相关性，我们可以恢复标准的结果，其中的自由能量化这个最低成本。
2019-06-22 quant-ph
Classical dissipative cost of quantum control
用于非绝热量子控制的协议通常需要使用经典时变场。然而，评估这些协议的热力学成本远非微不足道。在这封信中，我们研究了产生控制场的经典装置所产生的不可逆熵，从而提供了控制协议的成本和耗散之间的直接联系。我们的重点，特别是对随时间变化的磁场和绝热捷径的情况下。我们的结果展示了两个实验上可实现的案例研究：自旋1/2粒子在磁场和离子限制在潘宁陷阱的朗道-齐纳模型。
2022-07-14 quant-ph
Computing-heightened low-cost high-dimensional controlled-SUM gates
针对高维量子计算需求，论文提出三种实现双光子4×4维CSUM门的协议，分别基于线性光学、微腔–量子点散射及错误预告机制，在无辅助光子条件下兼顾低成本、确定性与高保真度。
2025-05-14 quant-ph
An upper bound on the second order asymptotic expansion for the quantum communication cost of state redistribution
状态再分配是一种协议，其中，给定一个任意的三重量子态，其中两个子系统最初与Alice在一起，一个与Bob在一起，目标是Alice将她的一个子系统发送给Bob，可能是在先前共享纠缠的帮助下。在有限精度下，我们推导出了量子通信代价的二阶渐近展开式的上界。在证明结果的过程中，我们还以相干态合并协议为原语，得到了该协议在单次情况下量子通信代价的上界。
2014-09-15 quant-ph
The Flow of Information in Interactive Quantum Protocols: the Cost of Forgetting
在两方交互量子通信协议的背景下，我们研究了最近定义的量子信息代价（QIC）的概念，它具有其经典类似物的大多数重要性质。虽然这个定义的优点是对完全量子输入和任务有效，但它对经典任务的解释仍然相当模糊。此外，这个新概念与以前出现在文献中的量子协议的其他信息成本概念之间的联系并不清楚，如果存在的话。我们解决这两个问题：对于具有经典输入的量子通信，我们提供了关于输入寄存器的信息的QIC的替代表征，避免了对经典输入状态的纯化的概念的任何引用。我们提供了一个确切的操作解释，这种替代表征的成本的总和，传输信息的经典输入和忘记这些输入的信息的成本。为了得到这个特征，我们证明了一个一般引理，信息流引理，准确地评估一般交互量子过程中的信息传递。通过对量子经典协议的模拟，进一步阐明了量子经典协议与量子信息中心之间的联系。最后，我们应用这些概念来论证，任何不忘记信息的量子协议都解决了Omega（n）通信中n比特的不相交性，完全失去了二次量子加速。这提供了一个特定的意义，其中遗忘信息是交互式量子协议的必要特征。我们还应用这些概念证明了QIC在零错误是正好为n的内积功能，和n（1 - o（1））的随机布尔函数的n+n位。
2017-01-09 cs.CC cs.IT math.IT
Low Spatial Cost CCZ Magic State Factory
Korea Institute of Science and Technology Information（韩国科学技术信息研究所）；Korea University, School of Electrical Engineering（韩国大学电气工程学院）
提出一种将基于门的魔法态蒸馏协议重构为紧凑联合测量架构的设计框架，使用更小的表面码补丁实现八到三CCZ蒸馏协议，降低空间成本并保持错误检测特性。
2026-06-24 quant-ph
Entanglement cost and entangling power of bipartite unitary and permutation operators
已知任何Schmidt秩为3的二部酉算子都等价于局部酉下的控制酉算子。我们提出了这样的运营商的标准形式。利用这种形式，我们改进了在局域操作和经典通信（LOCC）下实现这种算子的纠缠代价的上界，并给出了相应的协议。我们的协议的一部分是基于递归控制协议，这是有助于实现其他酉运营商。我们表明，任何二部置换酉施密特秩三可以实现使用LOCC和两个ebits。我们给出了两个实现任意Schmidt秩$r$的二部置换酉的协议，并证明了其中一个协议使用了$O(r)$的纠缠比特和经典通信的$O(r)$比特，而另一个协议的这两种类型的代价与$O(r\log r)$成比例，但对于所有$r<1100$，实际值都要小.在此基础上，我们得到了在两种不同的条件下，使用经典电路实现二分经典可逆映射所需的非局部CNOT门数目的上界。我们还量化了施密特秩二和三的二分置换酉的纠缠功率。我们证明了它们分别是$1$ ebit和介于$\log_2 9 - 16/9$和$\log_2 3$ ebit之间的某个值。
2016-04-21 quant-ph
Remote implementation of partially unknown operations and its entanglement costs
我们提出了Wang协议的推广版本[A.M.Wang，Phys.Rev.A74，032317（2006）]，用于部分未知量子操作的远程实现（有时称为量子遥控）。该协议只需要不超过双向量子态隐形传态所需纠缠的一半。我们还提出了另一种形式的量子遥控协议。它可以远程实现一个酉运算，这是一个群的投影表示的组合。此外，我们还证明了纠缠的Schmidt秩不能小于量子操作的受控参数个数，从而首次给出了远程实现量子操作中纠缠代价的下界.
2013-01-24 quant-ph
Enhancing Protocol Privacy with Blind Calibration of Quantum Devices
本文提出一种隐藏校准态和代价函数的盲校准协议，在保持校准效率的同时增强量子通信协议的隐私性，并通过数值实验验证其在不同噪声条件下的有效性。
2023-01-12 cs.SY eess.SY quant-ph
A protocol for secure and deterministic quantum key expansion
在所有现有的加密和解密私有通信协议中，预共享密钥只能使用一次。我们给出了一个确定性的量子密钥扩展协议，其中的预共享密钥可以回收。我们的协议是指数级安全的。我们的协议花费更少的量子比特和几乎零经典通信与认证步骤被包括在内。由于我们的协议可以分发确定性比特，它也可以用于直接通信。
2004-07-05 quant-ph
Non-local computation of quantum circuits with small light cones
非定域量子计算的任务需要在两方之间实现$n$量子比特上的幺正，仅需要一轮通信，理想情况下具有最小的预共享纠缠。我们引入了一个新的协议，利用了这样一个事实，即基于端口的隐形传态在一次只对少数量子比特进行时，纠缠要少得多。而以前的协议的纠缠成本独立于酉或缩放其复杂性，新协议的成本缩放酉的非局部性。具体地，它采用$\sim n^{4V}$的形式，其中$V$是实现单式的电路中过去光锥的最大体积。因此，我们可以实现酉电路与$V\sim O(1)$使用多项式纠缠，和那些与$V\sim \mathrm{polylog}(n)$使用准多项式纠缠。对于具有$k$ -量子比特门的$d$层的一般酉电路，$V$至多是$k^d$，但是如果施加几何局部性，则其至多是$d$中的多项式。我们给出了一个明确的酉类，我们的协议的纠缠成本规模比任何已知的协议。我们还表明，可以进行几个扩展，而不会显着影响纠缠成本-任意本地的预处理和后处理;全球克利福德的预处理和后处理;以及增加了多项式数量的辅助系统。
2022-05-31 quant-ph
On the Entanglement Cost of One-Shot Compression
我们重新审视的任务，可见压缩的量子态与纠缠援助在一次性设置的系综。实现最佳压缩的协议使用比系综中状态中的量子比特数量多得多的共享纠缠量子比特。其他压缩协议，具有潜在的更大的通信成本，具有由给定状态中的量子比特的数量限制的纠缠成本。这引发了一个问题，即纠缠是否真的是压缩所必需的，如果是的话，需要多少。出于通信复杂性的问题，我们解除了某些限制，放置在压缩协议的任务，如状态分裂和信道模拟。我们表明，集成的形式设计的Jain，Radhakrishnan和森（ICALP'03）饱和的通信和纠缠成本的总和上的已知界限，即使与宽松的压缩协议，我们研究。集成和相关的单向通信协议有几个显着的属性。在没有共享纠缠的情况下，即使允许恒定的误差，该系综也是不可压缩的。此外，在存在共享纠缠的情况下，压缩的通信成本可以任意小于纠缠成本。因此，该协议的量子信息成本可以任意小于没有共享纠缠的压缩成本。该集成也可以用来显示通过压缩来减少用于计算布尔函数的两方协议中的共享纠缠的不可能性。
2020-07-03 cs.CC cs.IT math.IT
Fast forward problem for adiabatic quantum dynamics: Estimation of the energy cost
本文研究了Masuda-Nakamura快速前进协议中加速或减速量子系统演化所需的能量成本，针对移动壁量子盒和时变频率谐振子两种模型计算了能量随时间的变化，并与其它协议进行了比较。
2024-07-21 quant-ph
Security of a secret sharing protocol on the Qline
本文提出一种在Qline架构上分发0的加法秘密共享的量子协议，证明其在Abstract Cryptography框架内可组合安全，支持安全执行匿名否决等密码学任务且降低通信成本。
2025-04-28 quant-ph
Randomness cost of symmetric twirling
我们研究随机幺正信道，它再现了对应于对称群在n重张量积上的表示的旋转信道的作用。我们推导出上界和下界的随机性成本实现这样一个地图，指数依赖于系统的数量。因此，可以认为双螺旋协议是一种合理的Shannon理论协议.另一方面，这样的协议是不合格的情况下，随机性是一个昂贵的资源的资源效率低下。
2017-05-03 cs.IT math.IT quant-ph
Differential equation quantum solvers: engineering measurements to reduce cost
PASQAL（帕斯卡量子）
本文提出两种样本高效的微分方程量子求解协议，通过“先测量”方法引入工程化成本算子，将量子电路评估次数指数级减少，在基准模拟中实现约百倍降幅，有望在现有硬件上求解更大规模非线性微分方程。
2025-03-28 cs.LG quant-ph
