Contextual advantage implies limited distinguishability in any physical theory
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）；University of Gdańsk（格但斯克大学）；University of São Paulo（圣保罗大学）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）
该研究在广义概率理论框架下，揭示了能提供上下文优势的态集合的可区分性受非平凡上界约束，存在权衡关系，还将相关界应用于广义奇偶 oblivious 复用任务。
2026-07-30 quant-ph
Speeding up the classical simulation of Gaussian boson sampling with limited connectivity
针对有限连通性削弱量子优势的问题，提出更快的经典算法模拟GBS，将环Hafnian计算复杂度从O(nw^2 2^w)降至O(nw2^w)，有助于界定量子优势边界。
2023-11-10 quant-ph
Energy-Consumption Advantage of Quantum Computation
本研究提出一个通用框架，通过推导量子计算能量消耗上界和经典计算下界，严格证明了量子计算在解决西蒙问题上具有指数级能量消耗优势，并提出了实验验证标准。
2025-02-04 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
Quantum computational advantage with string order parameters of 1D symmetry-protected topological order
具有有利量子策略的非定域博弈可以说是量子资源相对于经典资源的力量的最基本的证明。最近，某些多人推广的非局部游戏已被用来证明无条件分离之间的小计算复杂性类的浅深度电路。在这里，我们展示了这些非局部游戏的通用基态的一维的拓扑保护订单（SPTO）的有利策略，当一个离散的不变量的SPTO称为扭曲相位是非平凡的和-1。我们的建设表明，足够大的字符串序参量，这样的SPTO的指示全局约束的相关性，无条件的计算分离。
2021-07-29 quant-ph
No quantum advantage for nonlocal computation
我们调查的问题“非本地”计算，其中分离的各方必须计算一个函数与非本地编码的输入和输出，这样，每一方单独学习什么，但他们一起计算正确的函数输出。我们表明，可以做的最好的经典是一个平凡的线性近似。令人惊讶的是，我们还表明，量子纠缠提供了没有优势的经典情况下。另一方面，广义（即超量子）非定域关联允许完美的非定域计算。这为量子非局域性的本质及其与广义非局域相关性的关系提供了新的见解。
2006-10-12 quant-ph
Quantum computational advantage implies contextuality
我们表明，所有的问题，可以有效地解决在量子计算机和那些可解决的概率经典算法在多项式时间的类之间的分离意味着广义的上下文的量子算法。我们的结果包含版本的Gottesman-Knill定理作为特殊情况。
2021-12-15 quant-ph
Resources for bosonic quantum computational advantage
本研究将玻色子量子计算转化为连续变量采样计算，推导出复杂度依赖非高斯星秩的经典模拟算法，并基于缺乏被动可分性定义了非高斯纠缠，阐明了挤压、非高斯性与纠缠等计算资源间的相互作用。
2023-04-04 quant-ph
Quantum advantage in temporally flat measurement-based quantum computation
本文研究测量时间顺序完全平坦的 MBQC，借助 GHZ 态关联构造任意布尔函数的确定性计算方案，并证明一类函数在电路宽度和门数上相对经典电路具有量子优势。
2024-04-08 quant-ph
Quantum computational advantage of noisy boson sampling with partially distinguishable photons
本文研究部分可区分光子噪声对 boson sampling 经典不可解性的影响，证明平均 O(log N) 个可区分光子仍保持理想复杂度，为含噪实验实现量子计算优越性提供理论依据。
2025-07-08 quant-ph
How to Design a Classically Difficult Random Quantum Circuit for Quantum Computational Advantage Experiments
本文提出一种自动化协议设计方法，用于在量子计算优势实验中寻找最优随机量子线路，有效提升经典模拟成本并适应通用平面量子处理器架构及实际缺陷。
2025-01-27 quant-ph
Quantum Advantage from Sequential-Transformation Contextuality
我们引入了一个概念的上下文转换顺序的上下文中，不同的贝尔-Kochen-Specker和Spekkens的上下文概念。在一个基于变换的量子计算模型中，我们证明了强序列变换上下文对于非线性函数的确定性计算是必要的和足够的，如果经典组件被限制为mod 2线性和匹配约束适用于任何底层本体。对于概率计算，顺序变换的上下文是必要的和充分的优势，在这项任务中，优势的程度量化地涉及到上下文的程度。
2018-12-10 quant-ph
On the role of coherence for quantum computational advantage
本文引入路径相干性度量，基于路径求和形式提出经典算法估计量子跃迁振幅，揭示相干性在量子计算优势中的关键作用，并用于经典模拟量子计算。
2025-10-09 quant-ph
Coherent advantage in the computational expressivity of excitonic networks
University of Chicago（芝加哥大学）；The James Franck Institute, University of Chicago（詹姆斯·弗兰克研究所，芝加哥大学）
本文研究驱动-耗散激子网络作为计算平台，证明相干性使计算表达性随网络规模扩展，类似人工神经网络，且强退相会抑制该扩展，确立了相干性作为非平衡量子系统中表达性计算的资源。
2026-09-28 quant-ph
A quantum advantage over classical for local max cut
本文比较了量子局部算法与经典算法在组合优化问题 LocalMaxCut 上的性能，发现 QAOA 在3度图上具有计算优势，表明小规模量子计算可能优于简单经典计算。
2023-09-14 quant-ph
Unconditional quantum magic advantage in shallow circuit computation
本文首次证明无条件量子魔法优势，通过将浅层电路计算与量子伪心灵感应关联，证明魔法态在特定非局域博弈和相应计算任务中不可或缺，并给出求解泡利群上线性二元约束系统的高效算法。
2024-11-30 quant-ph
Qubit Quantum Metrology with Limited Measurement Resources
量子资源，如纠缠，可以降低参数估计过程的不确定性，超出经典可能的范围。这种现象是很好地描述了无噪声系统与渐近许多测量资源的量子Cramer-Rao界，但没有一般的描述存在的制度有限的测量资源。我们解决这个问题，通过定义一个贝叶斯量词的不确定性，适合有限资源的制度，并通过开发一个数学描述的参数估计过程，使用量子位探针，以估计它们引起的旋转角度。我们模拟的量子比特估计方案在有限的资源使用一个单一的类的探测状态的政权。我们发现，在无噪声系统中，量子比特之间的纠缠总是降低估计的不确定性，然而，量子优势减少的估计中使用较少的量子比特。我们还发现，强退相噪声的存在完全消除了量子优势，无论使用的量子位探针的数量。
2021-08-05 quant-ph
Quantum computational advantage with constant-temperature Gibbs sampling
该研究通过设计可快速热化的对易局域哈密顿量，结合浅层IQP电路的容错归约，证明恒温量子吉布斯态采样任务具有经典计算无法实现的量子计算优势。
2024-09-18 quant-ph
Verifiable Quantum Advantage and Computation via Quantum Circuit Obfuscation
IBM Research（IBM 研究院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本研究利用量子不可区分混淆构建经典可验证量子优势及BQP计算验证协议，首个公开可验证方案，并证明最坏到平均情况归约。
2026-10-06 cs.CR quant-ph
Practical computational advantage from the quantum switch on a generalized family of promise problems
量子交换机是量子计算原语，其通过以阶的叠加来应用操作来提供计算优势。特别是，它可以减少解决承诺问题所需的门查询的数量，其中目标是区分给定的一组酉门的一组属性。在这项工作中，我们使用复阿达玛矩阵引入更一般的承诺问题，减少到已知的傅立叶和阿达玛承诺问题的限制情况。我们的推广放宽了对矩阵大小、门数和量子系统维数的限制，提供了更多的参数可供探索。此外，它导致的结论是，一个连续变量系统是必要的，以实现最一般的承诺问题。在有限维的情况下，矩阵族被限制为所谓的Butson-Hadamard型，并且矩阵的复杂性作为约束进入。我们引入了“每门查询”参数，并使用它来证明量子开关提供计算的连续和离散的情况下的优势。我们的研究结果应该激发使用量子开关的承诺问题的实现，其中参数和实验设置可以更自由地选择。
2023-03-02 quant-ph
Quantum Advantage in Identifying the Parity of Permutations with Certainty
Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学）；Hunter College of CUNY（纽约市立大学亨特学院）；Graduate Center of CUNY（纽约市立大学研究生院）
该研究通过量子纠缠实现确定置换奇偶性的确定性，展示了一个无需Oracle或复杂设置的量子优势实例。
2026-01-20 quant-ph
Quantum Computational Advantage via High-Dimensional Gaussian Boson Sampling
光子学是一个很有前途的平台，通过在定义明确的计算任务上超越最强大的经典超级计算机来展示量子计算优势（QCA）。尽管有这样的承诺，现有的建议和示范面临挑战。实验上，高斯玻色子采样（GBS）的当前实现缺乏可编程性或具有过高的丢失率。理论上，GBS的经典硬度相对缺乏严格的证据。在这项工作中，我们在改善理论证据和实验前景方面取得了进展。我们提供的证据GBS的硬度，相当于最强的理论建议QCA。我们还提出了一种新的QCA架构，我们称之为高维GBS，这是可编程的，可以实现低损耗，使用很少的光学元件。我们表明，特定的算法模拟GBS的高维GBS实验在适度的系统大小优于。因此，这项工作开辟了展示QCA与可编程光子处理器的道路。
2022-01-28 quant-ph
Advantage of Quantum Machine Learning from General Computational Advantages
Department of Physics, Graduate School of Science, The Univerisity of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-0033, Japan
本文构造了一族基于通用量子计算优势、而非仅依赖 Shor 算法的经典数据监督学习任务，证明经典多项式时间学习方法难以完成，并给出实验数据准备协议。
2023-12-05 cs.LG quant-ph stat.ML
Reassessing the computational advantage of quantum-controlled ordering of gates
对不确定因果结构的研究是一个快速发展的领域，它不仅有可能对时空的经典理解进行根本性的修正，而且有可能实现量子信息处理的增强功能。例如，已知的是，与因果协议相比，不确定因果结构在通信复杂度方面提供指数优势。在量子计算中，这样的结构可以决定两个幺正门是对易还是反对易，只需对每个门进行一次调用，这在传统的（因果）量子算法中是不可能的。这种效应推广到$n$酉门，最初在M。Araújo等人，物理修订信函113，250402（2014）并且通常被称为傅立叶承诺问题（FPP）的问题可以用量子- $n$ -开关和对每个门的单个调用来解决，而迄今为止最知名的因果算法调用$O(n^2)$门。在这项工作中，我们表明，这种优势比预期的要小。事实上，我们提出了一个因果算法，解决了唯一已知的特定FPP与$O(n \log(n))$查询和因果算法，解决了每一个FPP与$O(n\sqrt{n})$查询。除了对这些算法本身的兴趣，我们的研究结果限制了这些问题的不确定因果结构的预期优势。
2021-02-22 quant-ph
Computational advantage from quantum superposition of multiple temporal orders of photonic gates
最近，人们提出了基于量子叠加原理的电路连接量子计算模型。在那里，控制量子系统可以相干地确定目标量子系统经历$N$门操作的顺序。这个过程被称为量子$N$ -开关，是几个信息处理任务的资源。特别是，它提供了一个计算优势-固定门阶量子线路-相位估计问题，涉及$N$未知的酉门。然而，相应的算法需要一个实验上不可行的目标系统尺寸（超）指数在$N$。在这里，我们介绍了一个承诺的问题，量子$N$开关给出了一个等效的计算速度与目标系统的尺寸小到2，无论$N$。我们使用最先进的多芯光纤技术，实验证明量子$N$开关与$N=4$门作用于光子偏振量子比特。这是第一次观察到的量子叠加超过$N=2$时间顺序，证明其有效的相位估计的有用性。
2021-02-09 quant-ph
Computational Advantage in Hybrid Quantum Neural Networks: Myth or Reality?
该研究针对混合量子神经网络是否具备计算优势的问题，通过多分类基准测试对比经典模型与经典硬件模拟的HQNNs，发现后者随问题复杂度提升的资源缩放效率更高，验证了其可扩展性与应用潜力。
2025-02-21 quant-ph
All steerable quantum correlations can provide thermodynamic advantages in cooling
Universität zu Köln（科隆大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（加尔各答科学教育与研究印度研究所）
本研究通过设计冷却任务，证明可操控量子关联在热力学冷却中具有优势，并揭示其与操控性鲁棒性的关系。
2026-09-14 quant-ph
Unveiling Energetic Advantage in Superconducting Cat-Qubits 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（材料与新兴技术物理实验室）；Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等技术学院）；Quantum Green Computing, Ltd.（量子绿色计算有限公司）
本文研究了基于猫量子比特的超导量子计算平台中，半经典量子傅里叶变换的能量消耗，分析了量子纠错机制对能量使用的影响，并提出了一种优化方法以在保持量子比特保真度的前提下最小化能耗，结果表明在超过26个量子比特的系统中，假设制冷系统达到卡诺效率时，可能存在量子能量优势，且该优势在任何计算优势之前就已出现。
2026-05-19 quant-ph
Computational advantage from quantum-controlled ordering of gates
通常假设量子计算是通过以特定顺序应用门来执行的。人们可以通过允许控制量子系统切换应用门的顺序来放松这个假设。这提供了一种更通用的量子计算，它允许在黑盒量子门上进行变换，这在具有固定顺序的电路中是不可能的。在这里，我们表明，这个模型的量子计算是物理上可实现的，通过提出一个干涉设置，可以实现这样的量子控制之间的顺序的门。我们表明，这种新的资源提供了一个减少计算复杂性：我们提出了一个问题，可以解决使用$O(n)$黑盒查询，而最有名的量子算法与固定的门之间的顺序需要$O(n^2)$查询。此外，我们推测，解决这个问题在一个经典的计算机需要指数时间，这可能是独立的利益。
2020-06-09 quant-ph
Quantum advantage of unitary Clifford circuits with magic state inputs
我们研究的计算能力酉Clifford电路与唯一的魔态输入（CM电路），辅以经典的有效计算。我们表明，CM电路是很难经典模拟乘法错误（假设PH非崩溃），也可添加剂的错误下合理的平均情况下的硬度结构。与其他这种已知的类别不同，应用了各种各样的可能的配置。一路上，我们给出了一个扩展的Gottesman-Knill定理，适用于通用计算，表明联合稳定器和非稳定器输入的Clifford电路，稳定器部分可以被淘汰，有利于经典模拟，只留下一个Clifford电路上的非稳定器部分。最后，我们讨论了CM电路的实现优势。
2019-05-13 quant-ph
Computational advantage of quantum random sampling
本文围绕量子随机采样的计算优势，系统梳理其理论基础、实验实现与经典模拟的研究进展，探讨领域待解问题并展望其潜在应用方向。
2023-03-10 cond-mat.quant-gas cs.CC quant-ph
Linear cross-entropy certification of quantum computational advantage in Gaussian Boson Sampling
本文提出用基于理想分布的线性交叉熵修改版（LXE分数）直接验证高斯玻色采样实现，避免依赖基态真值假设，并解析计算了无损耗实现的参考分数。
2024-10-02 quant-ph
Classical simulation of limited-width cluster-state quantum computation
我们提出了一个经典的协议，使用矩阵乘积状态表示，模拟集群状态量子计算的成本多项式的数量的量子比特在集群和指数d -集群的宽度。我们使用这个结果来表明，在门阵列模型中的任何对数深度量子计算，门只连接附近的量子位，可以有效地模拟在经典计算机上。
2006-01-26 quant-ph
Strong quantum computational advantage using a superconducting quantum processor
通过高精度控制扩展到大量量子位对于量子计算优势的演示至关重要，以指数方式超过经典硬件和算法改进。在这里，我们开发了一个二维可编程超导量子处理器，\textit{Zuchongzhi}，它是由66个功能量子位在一个可调耦合架构。为了表征整个系统的性能，我们执行随机量子线路采样用于基准测试，系统大小为56个量子比特和20个周期。该任务的经典模拟的计算成本估计比之前在53量子位Sycamore处理器上的工作高2-3个数量级[Nature \textbf{574}，505（2019）]。我们估计，\textit{Zuchongzhi}在1.2小时左右完成的采样任务，最强大的超级计算机至少需要8年。我们的工作建立了一个明确的量子计算优势，这是不可行的经典计算在一个合理的时间。高精度和可编程的量子计算平台为探索新的多体现象和实现复杂的量子算法打开了新的大门。
2021-06-28 quant-ph
Cryptographic Characterization of Quantum Advantage
本文首次给出了量子优势的完整密码学刻画，证明了低效验证者量子性证明（IV-PoQ）存在当且仅当经典安全单向谜题（OWPuzzs）存在，解决了从更弱假设构造IV-PoQ的开放问题并揭示了量子优势是OWPuzzs的首个QCCC应用。
2024-11-01 quant-ph
Experimentally feasible computational advantage from quantum superposition of gate orders
在普通的量子算法中，门以固定的顺序应用于系统。不确定因果结构的引入允许放松这一约束，并利用额外的量子态控制门的顺序。已知的是，这种量子控制的门的排序可以降低在相对于其中以固定顺序应用门的最佳算法来决定黑盒酉的属性时的查询复杂度。然而，到目前为止，所有明确发现的任务都需要幺正，要么作用于渐近极限（大量黑盒门的极限情况）的无界维量子系统，要么作用于量子比特，但只涉及少数幺正。在这里，我们介绍的任务（1），有一个可证明的计算优势的量子控制排序的门在渐近的情况下，（2）只需要量子位门，因此适合于证明这种优势的实验。我们研究了他们的解决方案与量子$n$开关和量子线路模型内，并发现，虽然$n$开关需要调用每个门只有一次，因果算法至少调用$2n-1$门。此外，具有固定门排序的最佳已知解决方案调用$O(n\log_2{(n)})$门。
2021-12-29 quant-ph
Computation on Spin Chains with Limited Access
我们展示了如何通过控制有限的自旋子集来实现具有内禀哈密顿量的系统上的量子计算。我们的主要结果是一个有效的控制序列上最近的邻居XY自旋链通过控制一个单一的网站和它的相互作用与它的邻居。控制一个阵列的网站产生足够的并行容错电路的实施。该框架暴露了控制理论的可控性概念与系统执行量子计算的能力之间的矛盾。
2010-01-27 quant-ph
Predicting sampling advantage of stochastic Ising Machines for Quantum Simulations
Radboud University（拉德堡德大学）；Politecnico di Bari（巴里理工大学）；University of Messina（墨西拿大学）
本文提出利用随机异斯机在神经网络量子态模拟中实现量子磁体的高效采样，通过自相关时间分析预测采样优势，展示了大规模量子系统研究的潜力。
2026-03-05 cond-mat.dis-nn cs.ET quant-ph
Temporal-mode continuous-variable 3-dimensional cluster state for topologically-protected measurement-based quantum computation
基于测量的量子计算与连续变量的光学设置显示了实现大规模量子计算的巨大希望，其中时域复用方法使我们能够生成用于执行基于测量的量子计算的大规模团簇态。为了有效利用时域复用方法的优势，本文提出了一种生成大规模三维团簇态的方法，为拓扑保护的基于测量的量子计算提供了一个平台.我们的方法结合了时域复用方法和分而治之的方法，并具有实现大规模量子计算的两个优点。首先，利用压缩能级来验证三维团簇态的纠缠是可行的。第二个优点是在拓扑保护的基于测量的量子计算期间，对来自连续变量的有限压缩的模拟误差的鲁棒性。因此，我们的方法是一个很有前途的方法来实现大规模的量子计算与连续变量。
2020-08-03 quant-ph
Quantum Advantage without Entanglement
研究了无纠缠纯态量子计算相对于经典计算的优势。对于Deutsch-Jozsa算法，我们提出了最大的子问题，可以解决没有纠缠，并表明该算法仍然具有优于经典的。我们进一步表明，这个子问题是更大的意义，通过证明它包含所有的布尔函数的量子相位预言是非纠缠。对于西蒙和格罗弗的算法，我们提供了简单的证明，没有非平凡的子问题可以解决这些算法没有纠缠。
2005-11-30 cs.CC quant-ph
Quantifying Computational Advantage of Grover's Algorithm with the Trace Speed
尽管进行了深入的研究，但量子算法提供的加速的物理起源仍然是个谜。没有一个一般的物理量，比如纠缠，可以单独作为基本的有用资源。在这里，我们报告的跟踪速度和量子加速之间的密切联系Grover的搜索算法实现的纯态和伪纯态。对于无噪声算法，我们发现量子加速和伪纯态的偏振之间存在一一对应关系，这可以与广泛的量子统计速度相联系。对于时间依赖性部分去极化和中断Grover搜索，加速是特别有界的最大跟踪速度，发生在算法操作。我们的研究结果量化了量子加速的物理资源，这是实验上可测量的，并与多体纠缠和量子相干性。
2021-01-14 quant-ph
Biology and medicine in the landscape of quantum advantages
量子计算在生物学和医学方面具有巨大的应用潜力，从生物分子的模拟到基于临床特征对癌症进行分型的机器学习方法。这种潜力被量子优势的概念所封装，这通常取决于诸如时间、空间或数据等计算资源的消耗的减少。在这里，我们将量子优势的概念提炼成一个简单的框架，我们希望这将有助于生物学和医学研究人员追求量子应用的发展。然后，我们将这个框架应用于与这些领域相关的各种计算问题，以i）评估特定应用领域中量子优势的潜力，ii）确定可以用新的量子方法解决的差距。考虑到量子计算和经典算法领域的快速变化，我们的目标是提供一个广泛的调查，在生物学和医学中的应用，可能会导致实际的量子优势。
2021-12-16 cs.ET q-bio.QM quant-ph
Quantum Advantage in Computational Chemistry?
本文通过扩展比较框架评估量子计算何时能在计算化学中取得优势，发现经典方法在未来数十年内多数情况下仍占优，但量子相位估计有望在十年内超越中小型分子的高精度方法，并在条件有利时于十五到二十年内超越部分较低精度方法。
2025-08-28 quant-ph
Parallel Quantum Advantage with Limited Adaptivity Requires Structure
UC San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本研究证明大规模并行量子查询算法满足Aaronson与Ambainis的猜想，建立相关模拟定理，还扩展至混合算法及常数适应性轮次量子算法的模拟定理，推进了量子优势与结构相关性的研究。
2026-10-21 quant-ph
Empirical Quantum Advantage Analysis of Quantum Kernel in Gene Expression Data
Shahjalal University of Science & Technology（沙贾拉尔科技大学）
本文研究量子机器学习在分类任务中的量子优势，通过比较量子与经典方法在基因表达数据集上的表现并评估量子电路计算复杂度，验证了量子核方法在现实世界中的可用性。
2024-11-11 cs.ET cs.LG quant-ph
Toward Density Functional Theory on Quantum Computers?
量子化学和物理学已经被确定为量子计算机的杀手级应用，量子算法已经被设计成用波函数形式来求解薛定谔方程。它还仅限于小型系统，因为它们的大小受到可用量子比特数量的限制。大型系统的计算主要依赖于平均场型方法，如密度泛函理论，迄今为止还没有预见到量子优势。在这项工作中，我们提出了一个反直观的映射，从非相互作用的辅助相互作用的哈密顿量，可以提供所需的优势，先验的问题。
2022-11-18 quant-ph
Gaussian Boson Sampling with Pseudo-Photon-Number Resolving Detectors and Quantum Computational Advantage
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本研究开展了基于伪光子数分辨探测的高斯玻色采样实验，构建含噪声采样的完备表征模型，验证了九章3.0量子计算机相对经典超级计算机Frontier的显著量子计算优势。
2023-09-01 quant-ph
Quantum Computational Advantage via 60-Qubit 24-Cycle Random Circuit Sampling
为了确保长期的量子计算优势，量子硬件应该升级，以承受不断改进的经典算法和硬件的竞争。在这里，我们展示了超导量子计算系统\textit{Zuchongzhi} 2.1，它有66个量子位在一个二维阵列中的可调谐耦合器架构。\textit{Zuchongzhi} 2.1的读出保真度显著提高到平均97.74%。更强大的量子处理器使我们能够实现更大规模的随机量子线路采样，系统规模高达60个量子比特和24个周期。实现的采样任务比经典模拟中的Sycamore [Nature \textbf{574}，505（2019）]的采样任务难度高出约6个数量级，比\textit{Zuchongzhi} 2.0上的采样任务难度高出3个数量级[arXiv：2106.14734（2021）]。使用最先进的经典算法和超级计算机进行经典模拟随机电路采样实验的耗时延长到数万年（约$4.8\times 10^4$年），而\textit{Zuchongzhi} 2.1仅需约4.2小时，量子计算优势显著增强。
2021-09-09 quant-ph
Harnessing high-dimensional temporal entanglement using limited interferometric setups
本文首次完成偏振-时间域高维纠缠的完整分析，提出高效认证QKD密度矩阵元素与安全参数的方法，并设计新装置以增强自由空间量子通信的抗噪声能力。
2024-11-21 quant-ph
Quantum Fingerprinting over AWGN Channels with Power-Limited Optical Signals
量子指纹识别降低了在同时消息传递模型中确定两个$n$位长输入是相等还是不同的通信复杂度。在这里，我们量化的优势，量子指纹在经典协议进行通信时，使用光信号的功率有限，带宽不受限制的加性高斯白噪声（AWGN）信道传播的功率谱密度（PSD）远小于一个光子每单位时间和单位带宽。我们确定了一个噪声参数，其数量级分离近无噪声的量子指纹，信号持续时间有效地独立于$n$，从一个政权的影响AWGN是显着的。在后一种情况下，发现信号持续时间按比例缩放为$O(\sqrt{n})$，类似于经典的指纹识别。然而，信号持续时间对AWGN PSD的依赖性是完全不同的，导致在$O(\sqrt{n})$缩放中以减少的乘法因子的形式的量子优势。
2020-04-03 physics.optics quant-ph
Performance of a quantum annealer on range-limited constraint satisfaction problems
最近的D-Wave维苏威火山量子退火的性能进行了比较，一套经典的算法对一类约束满足的情况下，基于挫折循环。然而，这些实例的构造导致最大耦合强度随着问题大小而增加。因此，较大的实例受到放大的模拟控制误差的影响，并且在硬件和软件中在较高温度下有效地退火。我们生成类似的约束满足的情况下，有限范围内的耦合强度和经典算法进行类似的比较。在这些情况下，D-Wave Vesuvius处理器以固定的20 $μ$ s退火时间运行，显示出比软件求解器更大的缩放优势。这种缩放优势为这些问题的量子加速提供了可能性。我们的研究结果支持的假设，D波维苏威处理器的性能受到模拟控制误差，这可以减少和减轻技术成熟的严重影响。
2015-09-03 cs.DM quant-ph
Quantum computational advantage attested by nonlocal games with the cyclic cluster state
我们提出了一组Bell型非定域博弈，可以用来证明一个无条件的量子优势在一个客观的和硬件不可知的方式。在这些游戏中，在量子计算机上准备一个循环簇状态和测量其泡利稳定器的子集所需的电路深度与具有相同的最近邻门连通性的经典布尔电路进行了比较。使用基于电路的捕获离子量子计算机，我们准备和测量一个六量子比特的循环团簇状态的整体保真度为60.6%和66.4%，之前和之后校正测量读出误差，分别。我们的实验结果表明，虽然这种保真度很容易通过传统的（或深度0）贝尔边界的本地隐藏变量模型，它是在尖端展示了更高的成功概率比深度1经典电路。我们的游戏提供了一个实用的和可扩展的量化基准的量子计算机在前容错制度的数量增加可用的量子位。
2022-07-26 quant-ph
The vacuum provides quantum advantage to otherwise simulatable architectures
研究证明仅含GKP稳定子态、高斯操作与零差测量的架构可经典高效模拟，指出真空态是赋予该模型量子优势的核心资源。
2023-09-11 quant-ph
Thermodynamic Advantage of Quantum Time-Reversal
Beyond Institute for Theoretical Science (BITS)（超越理论科学研究所）
量子时间反演记忆通过减少不可逆性显著降低能量耗散，优于经典记忆。
2026-02-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
