Enhanced Multi-Qubit Phase Estimation in Noisy Environments by Local Encoding
第一代多量子比特量子技术将由噪声、中等规模的设备组成，主动纠错仍然遥不可及。因此，为了利用这些设备，必须使用被动错误保护，以满足噪声保护和资源开销之间的谨慎权衡。在这里，我们实验证明，单量子比特编码可以显着增强纠缠和相干的四量子比特图状态的本地噪声的鲁棒性与首选方向。特别是，我们明确表明，本地编码提供了一个显着的实际优势，在嘈杂的环境中的相位估计。这证明了局域么正编码在现实条件下的有效性，在多量子比特量子技术中具有潜在的应用，用于计量、多方保密和纠错。
2019-06-13 quant-ph
Permutation-invariant codes encoding more than one qubit
m个量子比特上的置换不变码是m个量子比特的对称子空间的子空间。我们推导出置换不变码，它可以编码越来越多的量子信息，同时抑制领先阶自发衰变错误。为了证明这一结果，我们使用了初等数论以及置换不变码和量子纠错的先验理论。
2016-04-27 quant-ph
Tapering off qubits to simulate fermionic Hamiltonians
我们讨论了在对称性存在的情况下用量子比特对费米子多体系统的编码。这样的编码以保持系统哈密顿算子的简单结构的方式消除了冗余的自由度，从而使得能够用更少的量子位进行量子模拟。首先我们考虑描述粒子数守恒的$U(1)$对称性。使用基于第一量子化方法的先前已知的编码，可以在具有$Q=N\log{(M)}$量子位的量子计算机上模拟具有$N$粒子的$M$费米模式的系统。我们提出了一个新版本的这种编码量身定制的变分量子算法。此外，我们展示了如何提高稀疏性的模拟器哈密顿使用正交表。接下来，我们考虑基于第二量化方法的编码。结果表明，具有给定填充分数$ν=N/M$和量子比特/模式比$η=Q/M<1$的编码可以由具有相对距离$2ν$和编码率$1-η$的可有效解码的经典LDPC码构造.讨论了一类基于高围长二部图的码。基于图形的编码大致消除了$M/N$量子位。最后，我们考虑离散对称性，并展示如何使用先前已知的编码来消除量子位，说明简单分子型哈密顿量的技术。
2017-01-27 quant-ph
Stabilization of Quantum Computer Calculation Basis by Qubit Encoding in Virtual Spin Representation
提出了将量子信息量子比特映射到集体自旋态，而不是单个自旋1/2态，集体自旋态是包括自旋-自旋相互作用的哈密顿量的本征函数，其可能不小。这种方法可以为基于固态NMR系统的量子计算机引入更稳定的计算基础。
2002-11-27 quant-ph
Encoding a qubit into multilevel subspaces
我们提出了一个形式主义编码的逻辑基础的量子位到多个物理层次的子空间。在量子操作的速度超过由量子比特物理系统的各个能级的可寻址性所施加的限制的情况下，对这种多级编码的需要自然出现。多级编码形式主义的一个基本特征是不同的物理状态和相应的不同的物理变换的逻辑等价性。这种逻辑等价性是设计逻辑运算的显著灵活性的来源，而多级结构固有地适应快速和强烈的宽带控制，从而促进更快的量子运算。多级编码的另一个重要的实际优点是在编码子空间内存在混合和退相干的情况下保持完全量子计算保真度的能力。形式主义的详细开发单量子比特的操作和推广的多量子比特。作为一个说明性的例子，我们进行了一个模型多级系统的单量子比特操作的闭环最优控制的模拟，并随后在有限的温度下应用这些操作，以研究退相干对操作保真度的影响。
2006-05-11 quant-ph
Encoding many qubits in a rotor
我们提出了一个方案，在一个单一的转子，即一个连续的和周期性的自由度编码许多量子比特。该方案的一个关键特征是它能够通过对系统的单个操作来操纵和纠缠编码的量子比特。我们还展示了，使用量子纠错码，如何保护量子比特免受可能影响转子的角位置和动量的小错误。然后，我们讨论了该计划的可行性，并提出了几个候选人的实施。所提出的计划是立即推广到任何有限维qudits。
2010-03-11 quant-ph
Gaussian breeding for encoding a qubit in propagating light
实际的量子计算需要对物理系统中的逻辑量子比特进行鲁棒编码，以保护脆弱的量子信息。目前，可扩展性的缺乏限制了大多数物理系统中的逻辑编码，因此传播光的高可扩展性可以成为实现实用量子计算机的游戏规则改变者。然而，传播光也有一个缺点：由于弱非线性而难以进行逻辑编码。在这里，我们提出了高斯育种编码任意Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）量子比特在传播光。光子探测器是量子传播光中应用最广泛的非线性元件，其核心思想是利用光子探测器高效、可迭代地产生量子叠加。这个公式使得用最少的资源系统地创建所需的量子位成为可能。我们的模拟表明，GKP量子比特高于容错阈值，包括“魔术状态”，可以产生高成功概率和高保真度超过0.99。这一结果填补了实用量子计算的重要空白。
2022-12-11 quant-ph
Entanglement and teleportation between polarization and wave-like encodings of an optical qubit
光是各种量子信息处理和存储设备之间不可替代的通信手段。由于它们不同的物理性质，这些器件中的一些更强地耦合到量子光波的离散自由度，而一些耦合到量子光波的连续自由度。因此，希望开发一种技术能力来相互转换以这些自由度编码的量子信息。在这里，我们产生和表征的纠缠态之间的双轨（偏振编码）的单光子量子比特和量子比特编码为相反振幅的相干态的叠加。我们还展示了这种状态作为这些编码之间的量子信息接口资源的应用。特别是，我们展示了一个极化量子比特到一个自由传播的连续变量量子比特的隐形传态。
2017-12-29 quant-ph
Encoding qubits into harmonic-oscillator modes via quantum walks in phase space
我们提供了一个理论框架，通过量子行走将量子比特（qubit）的任意逻辑状态编码为连续变量量子模式。从量子模的压缩真空态开始，我们证明了该态在相空间中的量子行走可以产生输出态，这些输出态是最初由Gottesman，Kitaev和Preskill（GKP）[Phys. Rev. A { \bf 64}，012310（2001）]提出的码字态的变体。特别地，通过将量子硬币投射到对角硬币状态的掷硬币变换，我们证明了所产生的{ \em耗散}量子行走可以产生类似于原型GKP编码的量子比特编码。我们分析了这些码字的纠错性能，发现即使没有优化，我们的码字优于GKP的一个狭窄的利润率。使用电路表示，我们提供了一个通用的架构实现这种编码方案，并讨论其可能的实现，通过电路量子电动力学系统。
2020-06-18 quant-ph
A Compact Fermion to Qubit Mapping Part 2: Alternative Lattice Geometries
在最近的工作[arXiv：2003.06939v2]中，引入了一种新的费米子到量子比特的映射-称为紧凑编码-它在量子比特到模式的比率和映射算子的局部性方面优于所有以前的局部映射。在那里，编码被证明为正方形和六边形晶格。在这里，我们提出了一个扩展的工作，说明如何将紧凑的编码应用到其他规则格。我们给出的结构紧凑的编码的变种上的所有定期平铺最大程度4。这些构造产生泡利权重至多为3的边缘算子，并且每个费米子模式使用少于1.67个量子比特。此外，我们还演示了如何将紧凑编码应用于立方晶格，产生泡利权重不大于4的边缘算子，每个模式使用约2.5个量子比特。为了正确分析这些格上的紧凑编码，需要一个更一般的群论框架，我们在这项工作中详细说明。我们希望这个框架能更普遍地用于费米子到量子比特映射的设计。
2021-01-26 quant-ph
Encoding qubits into oscillators with atomic ensembles and squeezed light
振荡器内的量子位的Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）编码在用于量子计算的容错架构中使用时提供了许多优点，最值得注意的是高斯运算足以实现所有单量子位和双量子位Clifford门。编码的主要缺点是逻辑状态本身很难产生。在这里，我们提出了一种方法，用于产生光学GKP编码的量子比特耦合原子系综压缩态的光。系综的后续自旋测量的特定结果预示着在光学模式中资源状态的成功产生。我们分析的方法所需的资源（总自旋和挤压量）和成功的概率。我们提出了一个物理实现使用法拉第为基础的量子非爆破相互作用。
2017-05-08 quant-ph
Fidelity enhancement by logical qubit encoding
我们在NMR量子信息处理器中演示了编码在四个偶极耦合质子的消相干自由子空间（DFS）中的两个逻辑量子比特的相干控制。在DFS中创建伪纯基准态，并且幺正逻辑量子比特纠缠算子将系统演化为逻辑Bell态。四自旋分子通过液晶溶剂部分排列，这在自旋之间引入了强偶极耦合。虽然系统的哈密顿量从来没有完全指定，我们展示了高保真度控制的逻辑自由度。事实上，DFS编码导致比在全四自旋希尔伯特空间中可用的更高的保真度控制。
2007-10-18 quant-ph
Entangled resource for interfacing single- and dual-rail optical qubits
当今最广泛使用的将量子信息编码为光学量子比特的方法是双轨基础，通常通过单个光子的偏振来实现。另一方面，许多量子信息的固定载体--如原子--通过单轨编码与光耦合，在单轨编码中，量子比特以光子的数量编码。因此，为了实现内聚的量子网络，两种编码之间的相互转换是至关重要的。在本文中，我们通过在两种编码之间生成纠缠资源并使用它将双轨量子比特传送到其单轨对应物上来证明这一点。这项工作完成了一套必要的工具之间的相互转换的三个主要编码的量子比特在光学领域：单轨，双轨和连续变量。
2021-03-17 quant-ph
Few qubit atom-light interfaces with collective encoding
在几微米大小的空间区域内具有几百个原子的样品足够大以提供光的有效合作吸收和发射，并且足够小以确保当原子被激发到高位里德堡态时的强偶极-偶极相互作用。基于最近提出的集体编码方案，我们建议在这样的样本中构建几个量子比特的量子寄存器。该寄存器可以存储和传输单光子形式的量子信息，并且它们可以采用纠缠泵浦协议来理想地在可扩展的量子计算和长距离量子通信的网络中执行。
2008-07-28 quant-ph
On-chip Time-bin to Path Qubit Encoding Converter via Thin Film Lithium Niobate Photonics Chip
National Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与技术研究所，集成电路材料国家重点实验室）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
本文提出了一种基于薄膜铌酸锂光子芯片的片上时间分量到路径量子比特编码转换器，通过实验验证其高保真度转换性能，为量子网络中的信息传输与处理提供基础组件。
2025-11-20 quant-ph
Linear-optical approach to encoding qubits into harmonic-oscillator modes via quantum walks
本文提出以猫态为量子硬币、借助 MZI 和后选择实现量子行走编码的线性光学方案，可在现有光学与超导电路平台上高保真制备近似 GKP 网格态量子比特。
2025-01-27 quant-ph
Stabilizer-based quantum simulation of fermion dynamics with local qubit encodings
IBM Quantum, IBM Research Europe - Zurich（IBM量子，IBM欧洲苏黎世研究中心）；Institute for Theoretical Physics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院理论物理研究所）；Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所）
本文提出基于流集的稳定子方法，用于高效模拟费米子动力学，通过局部量子比特编码实现低深度量子电路。
2026-01-26 quant-ph
Parallelizable Synthesis of Arbitrary Single-Qubit Gates with Linear Optics and Time-Frequency Encoding
本文提出在时间仓和频率仓编码下利用光谱线性光学量子计算平台精确综合任意单量子比特门的方法，并系统分析了并行实现多量子比特门的资源需求与性能，展示了其在量子计量与层析成像中的应用潜力。
2022-10-21 quant-ph
All-optical generation of states for "Encoding a qubit in an oscillator"
离散和连续系统都可以用来编码量子信息。大多数量子计算方案提出在二能级系统中编码量子比特，例如二能级原子或电子自旋。另一些则利用无限维系统，如谐振子。在“Encoding a qubit in an oscillator”[Phys. Rev. A 64 012310（2001）]中，Gottesman、Kitaev和Preskill（GKP）结合了这些方法，提出了一种容错量子计算方案，其中qubit被编码在振荡器的连续位置和动量自由度中。该方案的一个优点是它可以通过使用相对简单的线性光学器件、压缩和零差检测来执行。然而，我们缺乏一个实用的方法来准备初始GKP状态。在这里，我们提出了一个近似的GKP状态的产生，使用叠加的光学相干态（有时称为“薛定谔猫态”），压缩，线性光学器件，和零差检测。
2010-05-31 quant-ph
iSwitch: QEC on Demand via In-Situ Encoding of Bare Qubits for Ion Trap Architectures
University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Quantinuum；Cisco Quantum Lab（思科量子实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究针对俘获离子量子计算机提出iSwitch混合系统架构，利用裸量子比特与逻辑量子比特结合，开发相关协议、指令集和编译器，在变分量子算法基准测试中实现与传统方法相当保真度，减少量子比特和操作数，为离子阱平台的早期容错量子计算提供实用途径。
2026-07-22 quant-ph
Encoding One Logical Qubit Into Six Physical Qubits
我们讨论了将一个量子比特编码成六个物理量子比特的两种方法。我们的两个例子中的每一个都纠正了一个任意的单量子比特错误。我们的第一个例子是一个简并的六量子比特量子纠错码。我们明确地提供了稳定器生成器，编码电路，码字，逻辑泡利运算符，和逻辑CNOT运算符为这个代码。我们还展示了如何将此代码转换为一个非平凡的子系统代码，饱和子系统的单例约束。然后，我们证明了没有纠缠辅助的六量子比特码不能同时拥有Calderbank-Shor-Steane（CSS）稳定器和纠正任意单量子比特错误。这个结果的推论是Steane七量子比特码是最小的单错误校正CSS码。我们的第二个例子是构建一个非简并的六量子位CSS纠缠辅助代码。这个代码使用发送者和接收者之间共享的一个纠缠比特（ebit），并纠正任意的单量子比特错误。我们获得的代码是全局等价的Steane七量子比特码，因此也纠正了接收器的一半ebit上的任意错误。我们证明了这个代码是最小的代码与CSS结构，只使用一个ebit和纠正任意单量子位错误的发送方。我们讨论了这两种代码的优点和缺点。
2008-08-12 quant-ph
Variational simulation of higher-spin systems on qubit-based quantum simulators
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Huawei Technologies（华为技术有限公司）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
研究基于量子比特的量子模拟器模拟高自旋系统的问题，提出用惩罚项抑制非法态的变分框架，比较二进制编码与对称编码，发现对称编码虽需更多量子比特，但在保真度、收敛速度和可训练性上更优，是模拟高自旋模型的实用途径。
2026-08-04 quant-ph
Investigating methods to solve large windfarm optimization problems with a minimum number of qubits using circuit-based quantum computers
School of Engineering, Computing and Mathematics, University of Plymouth（普利茅斯大学工程、计算与数学学院）
本文提出两种编码方法，利用少量量子比特在量子计算机上解决大型风电场布局优化问题，并展示其良好的扩展性能。
2025-12-19 quant-ph
A scheme for quantum teleportation between discrete and continuous encodings of an optical qubit
量子信息在不同性质的物理系统之间的传递是量子技术中的核心问题。特别具有挑战性的是各种谐振子系统的离散和连续自由度之间的转移。在这里，我们实现了一个协议，用于传送一个连续变量的光学量子比特，通过相干态编码，到一个离散变量，单轨量子比特-真空和单光子光学状态的叠加-通过混合纠缠资源。我们在不同相位的相干态上测试了我们的协议，并获得了保真度为$0.83\pm0.04$的量子比特。我们还发现，所得到的量子位的相位与输入的相位一致，与目标值的标准偏差为$3.8^\circ$。我们的工作开辟了广泛应用的量子信息处理技术，离散和连续变量编码在同一个光路相结合的方式。
2016-05-27 quant-ph
Comparing Qubit and Qudit Encodings for EV Charging and Trip Assignment Problems
Honda Research Institute Europe GmbH（本田欧洲研究院）；LIACS, Universiteit Leiden（莱顿大学计算科学研究所）
本文比较了二进制（量子比特）与整数（量子度）编码在电动汽车调度问题中的优化性能，发现量子度编码在资源需求和运行时间上更优。
2026-05-11 quant-ph
Fermion-to-qubit encodings with arbitrary code distance
本研究提出一种框架，通过将低距离编码以拓扑缺陷形式嵌入表面码，可在不增加稳定子权重的情况下任意缩放费米子到量子比特编码的码距，引入最优阶梯编码、穿孔编码，且策略可扩展至其他拓扑码。
2025-05-20 quant-ph
Utilizing encoding time as a resource to enhance quantum sensing by probe qubit dephasing
研究了杂质量子比特浸没在准二维偶极玻色-爱因斯坦凝聚体中的系统，通过探测量子比特退相干估计偶极-偶极相互作用强度，发现长编码时间可增强传感精度，为提高退相干量子比特的传感精度提供新途径。
2024-11-29 quant-ph
Encodings of the weighted MAX k-CUT on qubit systems
SINTEF AS, Department of Mathematics and Cybernetics（SINTEF 协会，数学与网络系）；University of Oslo, Department of Mathematics（奥斯陆大学，数学系）
本文提出了一种在qubit系统上实现加权MAX k-CUT问题的高效编码方法，通过QAOA算法和优化编码方案，提升计算效率和近似比率。
2025-05-21 quant-ph
Demonstrating experimentally the encoding and dynamics of an error-correctable logical qubit on a hyperfine-coupled nuclear spin qudit
本研究利用电子–核双共振在超精细耦合的 I=3/2 核自旋 qudit 上编码可纠错逻辑量子比特，并通过受控磁场涨落与自然退相干实验验证其容错量子存储潜力。
2025-01-09 quant-ph
Efficient Computations of Encodings for Quantum Error Correction
我们展示了如何给定量子码的稳定器的任何一组生成器，可以构造计算码字的高效门阵列。对于稳定器具有d个生成器的n量子位代码，所得门阵列由O（n d）个操作组成，并将k量子位数据（其中k = n-d）转换为n量子位码字。
1996-08-01 quant-ph
Doubling Qubits in a Trapped-Ion System via Vibrational Dual-Rail Encoding
State Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Physics, Department of Physics, Tsinghua University（清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等科学研究院）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）；Department of Chemistry, Yonsei University（延世大学化学系）
本文提出了一种在囚离子系统中通过振动双轨编码实现量子比特倍增的方法，结合内部量子比特和双轨量子比特，提升逻辑量子比特数量并保持全连接性。
2025-05-19 quant-ph
Two-qubit operations for finite-energy Gottesman-Kitaev-Preskill encodings
针对有限能量 GKP 码，发现理想无限能量码的双量子比特门会产生不希望出现的纠缠，提出使用局部纠错协议缓解该问题并评估性能，同时设计能量守恒门实现以避免进一步纠错。
2024-11-13 quant-ph
Simple scheme for encoding and decoding a qubit in unknown state for various topological codes
我们提出了一个计划，编码和解码的CSS代码的未知状态，基于综合征测量。我们用Kitaev复曲面编码、缺陷格编码、拓扑子系统编码和Haah三维编码来说明我们的方法。该协议是本地的，每当在一个给定的代码之间的交叉的逻辑运算符组成的下一个邻居对，这适用于上述代码。对于子系统代码，我们还提出了在噪声情况下的方案，在这种情况下，我们允许量子位上的位和相位翻转错误以及状态准备和综合征测量错误。类似的方案可以为其他两个码建立。我们表明，在噪声的情况下，在一个大的代码大小限制的受保护的量子位的保真度是$1-\mathcal{O}(p)$，其中$p$是一个单一的量子位上的错误的概率。关于Haah码，我们提供了无噪声方案，离开嘈杂的情况下，作为一个开放的问题。
2014-11-29 quant-ph
Demonstration of quantum error correction and universal gate set on a binomial bosonic logical qubit
逻辑量子比特编码和量子纠错（QEC）已经在具有多个物理量子比特的各种物理系统中被实验证明，然而，由于必要的非局部操作，逻辑操作是具有挑战性的。可替代地，具有玻色子模式编码的逻辑量子比特是特别感兴趣的，因为它们的QEC保护是硬件高效的，但是对QEC保护的逻辑量子比特的门操作仍然难以捉摸。在这里，我们通过实验证明了对具有二项式玻色子码的单个逻辑量子比特的完全控制，包括编码，解码，重复QEC和设置在逻辑量子比特上的高保真度（平均97.0%的处理保真度）通用量子门。受保护的逻辑量子比特的寿命比未校正的长2.8倍。首次证明了在受保护的逻辑量子比特上的Ramsey实验具有比未受保护的量子比特长两倍的相干性。我们的实验是基于玻色子编码的容错量子计算的重要一步。
2018-05-23 quant-ph
Fault-tolerant qubit encoding using a spin-7/2 qudit
针对量子信息技术的纠错难题，提出基于自旋7/2原子核与电子自旋1/2量子比特耦合的量子存储器编码方案，以更少资源实现一阶X/Y/Z纠错，可在现有分子自旋系统中实现并能扩展高阶保护。
2023-05-24 quant-ph
On the locality of qubit encodings of local fermionic modes
本文证明，对于复杂局域图（如二维晶格），费米子模的量子比特编码必然是非局域的；精确局域编码仅当图为树时可行，否则需长程纠缠态，且制备电路深度至少与系统尺寸成正比。
2025-02-19 quant-ph
Encoding a logical qubit into physical qubits
我们提出了两种协议，以尽可能简单的形式将逻辑量子比特编码成物理量子比特，依赖于常见类型的量子比特-量子比特相互作用。我们评论了它在几种量子计算体系结构中的实验实现，例如捕获原子离子量子比特，高Q光腔中的原子量子比特，固态约瑟夫森结量子比特和玻色-爱因斯坦凝聚原子。
2004-11-19 cond-mat.other quant-ph
Encoding qubits in multimode grid states
将逻辑量子信息编码在谐振子模式中是实现量子计算机的一种有前途的、硬件高效的方法。在这项工作中，我们提出了编码的逻辑量子比特的谐振子模式的合奏的网格状态。我们首先讨论这些多模玻色子码的一般结果;如何设计它们，如何在不同的实验平台上实际实现它们，以及如何利用晶格对称性来执行逻辑非Clifford操作。然后，我们详细介绍了两个双模式网格代码的基础上的超立方和D4格，分别显示如何执行一组通用的逻辑运算。我们证明了数值多模网格代码相比，他们的单模对应，增加了对传播错误的鲁棒性从用于纠错的辅助。最后，我们强调了多维晶格和与量子比特码级联的单模网格码之间的一些有趣的联系。
2022-02-07 quant-ph
A Sierpinski Triangle Fermion-to-Qubit Transform
本文基于新发现的 Sierpinski tree 数据结构提出一种费米子到量子比特编码，兼具 ternary tree 的算符局域性与计算基态表示优势。
2024-09-06 quant-ph
Parity-Based Time-Bin Encoding Enabling SWAP Between Polarization and Time-Bin Qubits
Carleton University（卡尔顿大学）
该研究提出基于奇偶性的时间-bin编码，结合偏振控制延迟线与周期折射率调制实现偏振和时间-bin量子比特间的确定性SWAP操作，还分析了相关错误概率与时间分辨率约束。
2026-10-16 quant-ph
Symmetry-adapted qubit encoding with complete active space and Bravyi--Kitaev mapping for quantum chemistry on a quantum computer
University College London (UCL)（伦敦大学学院）；London Centre for Nanotechnology（伦敦纳米技术中心）
提出对称性自适应的完全活性空间量子比特编码（SAE-CAS），通过近似Z对称性减少量子比特需求，并集成点群和自旋宇称对称性编码，在保持目标对称性扇区的同时最大化量子比特缩减，数值基准测试显示其能降低量子比特数和泡利算符权重，加速VQE收敛。
2026-06-04 quant-ph
Analog quantum error correction with encoding a qubit into an oscillator
Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）量子比特是实现连续变量容错量子计算的重要技术元素。然而，GKP量子位的模拟结果（包括改善容错性的有益信息）被浪费了，因为GKP量子位被视为仅离散变量。在本文中，我们提出了一种混合的量子纠错方法，结合数字信息与模拟信息的GKP量子比特使用最大似然方法。作为一个例子，我们证明了三量子比特位翻转码可以纠正双重错误，而传统的方法基于多数表决的二进制测量结果只能纠正一个错误。作为另一示例，被称为Knill的C4/C6码的级联码可以实现高斯量子信道的量子容量的散列界。据我们所知，这种方法是第一次尝试从单个量子态提取数字和模拟信息，以提高量子纠错性能。
2017-11-10 quant-ph
Encoding a Qubit into a Cavity Mode in Circuit-QED using Phase Estimation
Gottesman，Kitaev和Preskill已经制定了一种将量子比特编码到振荡器中的方法，这样量子比特就可以免受相空间中的小位移（平移）的影响。这种编码的基本思想是，低速率的错误过程可以扩展为小的移位错误。量子比特空间被定义为两个相互交换的位移算子$S_p$和$S_q$的本征空间，它们充当相空间中的大位移/平移。我们提出并分析了这些量子位态的近似创建耦合振荡器的一系列辅助量子位。状态的这种准备使用相位估计的想法，其中位移算子（例如$S_p$）的相位被近似确定。我们考虑几种可能的形式的相位估计。我们分析了重复和自适应相位估计的性能，作为最简单和实验上最可行的方案，给出了一个现实的上限振荡器中的光子数。我们提出了一个详细的物理实现该协议使用之间的色散耦合transmon辅助量子比特和腔模式的电路QED。我们提供了一个估计，在当前的实验设置中，可以使用$8$轮的自适应相位估计从压缩真空态制备良好的代码态，总共持续约$4 μ$秒，具有$94\%$（预示的）成功机会。
2015-11-27 quant-ph
One-Qubit and Two-Qubit Codes in Noisy State Transfer
量子态转移是一种允许在静止量子比特系统之间交换量子信息的过程。预计这种转移将在固态量子计算中得到应用。在这篇文章中，我们讨论了各种物理相关的退相干模型对一个由交换相互作用线性耦合的六量子比特玩具模型的影响。在许多情况下，我们观察到双量子比特编码的优点，这可能与这种编码不需要状态初始化的事实有关。
2009-05-04 quant-ph
Optimal Qubit Mapping Search for Encoding Classical Data into Matrix Product State Representation with Minimal Loss
本文提出一种基于数据模式寻找最优量子比特映射的算法，以最小化MPS截断误差，提升经典数据编码为量子态的效率和保真度，并在量子分类器中验证了其性能优势。
2024-06-12 quant-ph
Quantum error correction of dephasing in 3 qubits
我们展示了如何通过将单个量子比特编码成至少三个量子比特来执行单个量子比特退相的纠错。这可以以非常类似于经典纠错方案的方式来执行。此外，所得到的量子纠错方案被平凡地推广到任意多个量子比特的最小编码，以便允许在环境独立地作用于每个量子比特的唯一条件下进行多量子比特退相校正。
1996-03-19 quant-ph
Fault-Tolerant Resource Comparison of Qudit and Qubit Encodings for Diagonal Quadratic Operators
University of Liverpool（利物浦大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Trento（特伦托大学）；INFN-TIFPA Trento Institute of Fundamental Physics and Applications（意大利国家核物理研究所-特伦托基础物理与应用研究所）
本文比较了量子态编码和量子比特编码在实现对角二次演化的非克莱因门成本，探讨了量子态编码在容错性能上的优势，并通过有限维度分析确定了量子态编码在特定情况下能提供恒定因子节省的区域。
2026-07-30 quant-ph
Reducing the qubit requirement of Jordan-Wigner encodings of $N$-mode, $K$-fermion systems from $N$ to $\lceil \log_2 {N \choose K} \rceil$
本文针对粒子数守恒的 $N$ 模式、$K$ 费米子系统，证明可将 Jordan-Wigner 编码所需量子比特数压缩至信息论下限 $\lceil \log_2 {N \choose K} \rceil$，从而提升近期量子硬件模拟分子与多体系统的可行性。
2023-08-15 quant-ph
Qubit-efficient and gate-efficient encodings of graph partitioning problems for quantum optimization
University of Victoria（维多利亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本文提出了一种高效的高阶无约束二元优化编码，用于解决需要最小化标签数量的图划分问题，包括最小图着色、最小k-割和社区检测。该方法首次在量子计算中处理这些优化问题，而非仅决策问题，并通过隐式最小化划分数量的惩罚系统提高了效率。
2026-07-29 quant-ph
Quantifying Qubit Magic Resource with Gottesman-Kitaev-Preskill Encoding
量子资源理论是表征和量化相关量子现象并识别优化其用于不同任务的过程的强大框架。在这里，我们为magic定义了一个资源度量，magic是大多数容错量子计算机中广受欢迎的属性。与以前的文献相比，我们的配方是基于玻色子代码，在连续变量量子计算研究的工具。特别地，我们使用Gottesman-Kitaev-Preskill码来表示多量子比特态，并考虑维格纳负性的资源理论。我们的技术是有用的，以找到不同的应用程序的状态转换和一般酉合成，其中测量，辅助状态，和经典前馈是允许的资源下界。我们的魔法测量的解析表达式使我们能够将当前的分析扩展到小尺寸，很容易解决高达12个量子位的系统。
2022-05-30 quant-ph
Demonstration of Shor encoding on a trapped-ion quantum computer
容错量子纠错（QEC）对于释放量子计算机的真正力量至关重要。QEC码使用多个物理量子位来编码逻辑量子位，该逻辑量子位在物理量子位级别受到保护以防止错误。在这里，我们使用一个捕获的离子系统来实验制备$m$ -量子比特GHZ态，并对测量结果进行采样以构建$[[m^2,1,m]]$ Shor代码的$m\times m$逻辑态，直到$m=7$。合成逻辑保真度显示了更深的编码如何补偿更大逻辑状态的状态准备中的额外门错误。然而，最佳的代码大小取决于物理错误率，我们发现，$m=5$在我们的系统中具有最好的性能。我们进一步实现了在十三离子链中的九个量子比特上的$[[9,1,3]]$ Shor码的直接逻辑编码以用于比较，分别具有状态$\left\vert\pm\right\rangle_L$的$98.8(1)\%$和$98.5(1)\%$保真度。
2021-04-02 quant-ph
Periodic Symmetry-Adapted Encoding: Qubit Reduction in Crystalline Electronic Structure
University College London (UCL)（伦敦大学学院）；London Centre for Nanotechnology（伦敦纳米技术中心）
通过将对称性自适应编码框架扩展到周期体系，利用空间群对称性（包括自旋宇称、点群和晶体平移对称性）实现量子比特缩减，在保持化学精度下大幅降低变分参数和CNOT门数量。
2026-09-11 quant-ph
Recursive Encoding and Decoding of Noiseless Subsystem and Decoherence Free Subspace
当环境对量子系统的扰动波长远大于系统尺寸时，所有局域在一个小区域内的量子比特都受到相同的误差算符的作用。无噪声子系统和消相干自由子空间被称为纠正这样的集体错误。我们构造简单的量子线路，实现这些集体纠错码，为少量的物理量子位$n$。单个逻辑量子比特用$n=3$和$n=4$编码，而两个逻辑量子比特用$n=5$编码。无噪声子空间和消相干自由子空间中的子空间之间的递归关系在我们的实现中起着至关重要的作用。递归关系还表明，在$m$中，编码$m$逻辑量子比特所需的门的数量线性增加。
2011-06-26 quant-ph
Experimental Implementation of Logical Bell State Encoding
液相NMR是一种通用的测试平台，用于开发与量子信息处理相关的相干控制方法。在这里，我们将这些研究扩展到逻辑量子比特的相干控制，特别是在逻辑量子比特之间产生纠缠所需的酉门。我们报告了一个实验实现的条件逻辑门之间的两个逻辑量子比特，每个在消相干自由子空间，保护量子信息从完全相关的退相。
2006-10-31 quant-ph
