Proto-Quipper with Reversing and Control
本文针对量子编程语言Quipper的反转、控制及with-computed操作，通过 dagger对称幺半范畴和可控范畴形式化语义，扩展Proto-Quipper语言并采用带模态的类型系统跟踪电路属性，证明了语义可靠性。
2025-08-20 cs.LO cs.PL math.CT
Encoding High-level Quantum Programs as SZX-diagrams
本文提出一种将线性依赖类型语言 Proto-Quipper-D 片段中的量子程序编码为 SZX 图的方法，并证明该编码能使图规模随程序大小线性增长。
2023-11-16 cs.LO cs.PL quant-ph
A Biset-Enriched Categorical Model for Proto-Quipper with Dynamic Lifting
本文提出一种双集丰富范畴结构，用于建模量子编程语言Proto-Quipper中动态提升操作，实现电路生成与执行两个运行时的正确交互语义。
2023-11-15 cs.PL math.CT quant-ph
Concrete Categorical Model of a Quantum Circuit Description Language with Measurement
在本文中，我们介绍了动态提升量子电路描述语言，下面的原型Quipper语言的方法。动态提升允许程序将测量量子数据的结果（量子比特）转换为经典数据（布尔值）。我们提出了一个类型系统和操作语义的语言，我们国家的安全属性。接下来，我们介绍了一个具体的分类语义的建议的语言，我们的方法的基础上最近的模型从Rios\&Selinger的Proto-Quipper-M。我们的方法是在一个具体的电路类别上构建一个Kleisli类别，作为从量子存储器中检索经典内容的副作用。然后，我们展示了这个语义的合理性结果。
2021-10-06 cs.LO quant-ph
QuIP: A P4 Quantum Internet Protocol Prototyping Framework
针对量子网络协议实现与模拟器高度耦合、可复用性差的问题，提出基于P4₁₆的平台无关原型框架QuIP，支持灵活定义设备架构与协议实现，并可在现有模拟器中运行，通过V1Quantum架构及NetSquid模拟验证了有效性。
2024-06-20 cs.NI quant-ph
Linear Dependent Type Theory for Quantum Programming Languages
本文提出量子编程语言需要线性依赖类型理论，通过幺半范畴纤维化定义语义，并扩展Proto-Quipper-M实现依赖类型，提供操作语义和原型。
2022-09-06 cs.LO cs.PL math.CT
Circuit Width Estimation via Effect Typing and Linear Dependency (Long Version)
本文提出电路描述语言 Proto-Quipper-R，通过线性依赖类型与效应系统推导量子电路宽度的参数化上界，并证明其类型安全性与资源分析正确性，可验证现实量子算法。
2023-10-31 cs.LO cs.PL quant-ph
Compiling quantamorphisms for the IBM Q Experience
基于经典程序从规范的范畴推导与量子物理的范畴论方法之间的联系，本文将经典程序代数的定律推广到量子程序.这旨在构建正确的量子线路，以部署在量子设备上，例如IBM Q Experience中提供的量子设备。量子线路的可逆性是通过递归扩展的最小补来保证的。测量被推迟到这种递归计算的结束，称为“量子变形”，从而使量子效应最大化。量子变形是经典的变形，扩展到确保量子可逆性，实现量子循环（vulg.for-循环）和量子折叠列表。通过Kleisli对应，量子态可以写成带有量子参数的一元函数程序。这使得使用Haskell，一个一元函数编程语言，来执行实验工作。在Haskell中准备的这种计算量子程序通过Quipper推送到IBM Q量子设备的Qiskit接口。生成的量子线路--通常相当大--表现出了预测的行为。然而，在真正的量子设备上运行它们会导致大量的错误。随着量子设备的不断发展，在不久的将来可能会提高可靠性，使我们的程序能够更准确地运行。
2020-10-21 cs.ET math.CT quant-ph
Flexible Type-Based Resource Estimation in Quantum Circuit Description Languages
本文为 Quipper 设计结合效应与精化类型的类型系统，利用指标相关索引灵活推导电路宽度、深度和门数等资源上界，并经逻辑谓词验证与 QuRA 实验证明可自动推断紧界。
2024-08-06 cs.CC cs.LO cs.PL
Reachability and Termination Analysis of Concurrent Quantum Programs
我们介绍了并发量子程序的马尔可夫链模型。该模型是Hart，Sharir和Pnueli概率并发程序的量子推广。通过分析并发量子程序的可达空间、一致重复可达空间和可终止性的数学结构，给出了它们的一些特征。在此基础上，给出了计算可达空间、一致重复可达空间和判定终止性的算法。
2012-06-09 cs.LO quant-ph
Reachability Analysis of Quantum Markov Decision Processes
我们引入量子马尔可夫决策过程（qMDP）的概念作为一个语义模型的不确定性和并发量子程序。通过实例表明，qMDP可用于量子算法和协议的分析。我们研究了各种qMDP的可达性问题的有限地平线和无限地平线。解决了这些问题的（不）可判定性和复杂性，或者澄清了它们与某些长期未决问题的关系。我们还开发了一个算法，找到最佳的调度程序，达到上确界可达概率。
2014-07-09 cs.LO quant-ph
Verified Compilation of Quantum Oracles
量子算法通常在经典数据的量子叠加上应用经典操作，如算术或谓词检查;这些所谓的预言通常是量子程序的最大组件。为了简化高效、正确的Oracle函数的构造，本文提出了VQO，一个使用Coq证明助手实现的高保证框架。VQO的核心是Oracle量子汇编语言OQASM。OQASM操作通过量子傅立叶变换在两个不同的基之间移动量子位，因此允许重要的优化，但不会引起纠缠和随之而来的指数爆破。OQASM的设计使我们能够证明正确的VQO编译器-从一个简单的命令式语言OQIMP到OQASM，从OQASM到SQIR，一种通用的量子汇编语言--并允许我们使用QuickChick基于属性的测试框架有效地测试OQASM程序的属性。我们已经使用VQO实现了各种算术和几何运算符，这些运算符是重要预言机的构建块，包括Shor和Grover算法中使用的运算符。我们发现，VQO的基于QFT的算术神谕需要更少的量子位，有时甚至比使用“经典”门构建的更少; VQO的后者版本仍然与Quipper（一个最先进但未经验证的量子编程平台）生产的神谕相当或更好（在量子位和门数方面）。
2022-04-20 cs.PL quant-ph
Quantum Markov chain Monte Carlo with programmable quantum simulators
本研究提出一种利用多体局域化（MBL）相的量子马尔可夫链算法，通过热化-局域化转变调节接受率，可在能模拟一维伊辛链弗洛凯动力学的QPU上实现，用于解决二次及更高阶组合优化问题并采样量子态分布。
2025-11-18 quant-ph
The Quantum Monadology
针对量子编程中单子范式应用不足的问题，研究参数化模谱范畴上的（余）单子，提出可嵌入LHoTT的量子语言QS，实现带经典控制、动态提升与拓扑效应的可验证通用量子编程。
2023-10-24 math-ph math.AT math.CT
Quantum Markov Decision Processes: Dynamic and Semi-Definite Programs for Optimal Solutions
针对 q-MDP，论文利用动态规划与半定规划的对偶性证明开环及保持经典状态闭环策略下存在平稳最优策略，并给出价值函数计算与双线性规划求解方法。
2025-02-21 cs.SY eess.SY math.OC
Decomposition of Quantum Markov Chains and Its Applications
马尔可夫链作为一种基本的模型被广泛地应用于概率和随机通信以及并发系统的研究中。众所周知，分解技术在马尔可夫链的可达性分析和模型检验中起着关键作用。（离散时间）量子马尔可夫链已经被引入作为量子通信系统的模型[1]，也是量子程序的语义模型[2]。在文献[3，4，5]中介绍了量子马尔可夫链的BSCC（Bottom Strongly Connected Component）分解和平稳相干分解。本文提出了一种新的量子马尔可夫链的分解技术，即周期分解。我们进一步建立了它们的一个极限定理。作为应用，利用量子马尔可夫链的分解技术，给出了一个寻找量子通信系统的最大维无噪声子系统的算法。
2018-02-14 quant-ph
Wave Matrix Lindbladization I: Quantum Programs for Simulating Markovian Dynamics
本文提出波矩阵 Lindblad 化算法，利用编码 Lindblad 算子的量子态副本模拟马尔可夫动力学，样本复杂度为 O(t²/ε)，误差为 O(ε)。
2023-07-27 cond-mat.stat-mech cs.DS math-ph
Quantum Logic Gate Synthesis as a Markov Decision Process
Rigetti Computing（里盖蒂计算公司）；Quantum Artificial Intelligence Laboratory (QuAIL), NASA Ames Research Center（美国国家航空航天局艾姆斯研究中心量子人工智能实验室）；USRA Research Institute for Advanced Computer Science (RIACS)（美国空间研究协会高级计算机科学研究所）；University of Maryland（马里兰大学）；Ames Laboratory（艾姆斯实验室）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；Department of Physics and Astronomy, Iowa State University（爱荷华州立大学物理与天文学系）
本文研究了将量子编程中的状态制备和门编译任务建模为马尔可夫决策过程（MDP）的可行性，通过策略迭代精确求解单量子比特离散MDP的最优策略，找到了实现高保真度的最短门序列，并证明了强化学习在量子编程中的适用性。
2022-07-05 cs.LG quant-ph
