Comment on "Quantum supremacy using a programmable superconducting processor"
即使Google AI的Sycamore处理器对于特定任务是有效的，它也无法提供通用的计算能力。此外，即使是经典的设备实现横向同宿轨道实现指数加速相对于普遍的经典以及量子计算。此外，相对于量子力学的有效性，已经存在违反丘奇-图灵命题的量子预言。
2019-11-01 quant-ph
Energy relaxation via quantum thermalization: A superconducting qubit coupled to an interacting many-body two-level system
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
研究通过量子热化建模超导量子比特与多体TLS系统的能量弛豫，发现热化抑制了量子比特与TLS间的相干能量交换，导致指数衰减，弛豫时间与耦合强度平方成反比。
2026-08-21 quant-ph
Optimizing frequency allocation for fixed-frequency superconducting quantum processors
固定频率超导量子处理器是最成熟的量子计算架构之一，具有高相干量子位和简单的控制。然而，高保真多量子比特门对这些处理器中的各个量子比特频率提出严格的要求，并且由于约瑟夫森结的制造中的大分散，当构造更大的处理器时，这些约束难以满足。在这篇文章中，我们提出了一种基于混合整数规划的优化方法，该方法可以确定量子比特频率，以最大限度地提高量子处理器的制造产量。我们研究了传统的量子位和量子（三级）架构与交叉共振相互作用处理器。我们将这些架构与基于纠缠门的差分AC-斯塔克位移进行比较，并表明我们的方法大大提高了制造产量，也增加了这些设备的可扩展性。我们的方法是通用的，可以适应的问题，必须避免特定的频率冲突。
2022-03-22 quant-ph
Error-disturbance uncertainty relations in a superconducting quantum processor
本文在NISQ超导量子处理器上通过顺序弱测量实验检验误差-扰动不确定性关系，发现Heisenberg EDR被违反而Ozawa和Branciard EDR在整个测量强度范围内均成立，验证了普适EDR在含噪量子处理器中的有效性。
2023-11-01 quant-ph
Quantum simulation of parity-time symmetry breaking with a superconducting quantum processor
在非厄米哈密顿系统中观察真正的量子效应一直是该领域的一个突出挑战。在这里，我们模拟的演化下，这样的哈密顿在量子制度的超导量子处理器上使用的膨胀过程涉及一个辅助量子比特。我们观察到宇称时间（$\mathcal{PT}$）对称性破缺相变的例外点，获得的临界指数，并表明，这种转变是与状态可重复性的损失。在两量子比特的情况下，我们证明了纠缠可以通过局域操作来改变。
2021-11-23 quant-ph
Long-range connectivity in a superconducting quantum processor using a ring resonator
量子比特相干性和门保真度通常被认为是表征量子处理器的两个最重要的指标。一个同样重要的指标是量子比特间的连通性，因为它最大限度地减少了门数，并允许有效地实现算法，减少错误。然而，由于物理实现中的实际约束，超导处理器中的量子比特间连接往往限于最近的邻居。在这里，我们介绍了一种新的超导体系结构，它使用环形谐振器作为多路耦合元件，量子比特均匀分布在其周围。我们的平面设计提供了显着增强的连接状态的最先进的超导处理器，而没有任何额外的制造复杂性。我们从理论上分析了量子比特的连通性，并在一个能够支持多达12个量子比特的设备中进行了实验验证，其中每个量子比特可以连接到其他9个量子比特。我们的概念是可扩展的，适用于其他平台，并有可能显着加快量子计算，退火，模拟和纠错的进展。
2020-12-17 quant-ph
Solving Systems of Linear Equations with a Superconducting Quantum Processor
超导量子线路是构建可扩展量子计算机的一个有希望的候选方案。在这里，我们使用一个四量子比特超导量子处理器来解决一个二维系统的线性方程组的基础上提出的量子算法哈罗，Hassidim，和劳埃德[物理学评论Lett. \textbf{103}，150502（2009）]，其承诺在某些情况下相对于经典算法的指数加速。我们基准的求解器与量子输入和输出，并通过非跟踪保持量子过程层析成像，它产生的过程保真度$0.837\pm0.006$的特点。我们的研究结果突出了超导量子线路在解决大规模线性系统中的应用潜力，这是科学和工程中普遍存在的任务。
2017-03-20 quant-ph
SuperGrad: a differentiable simulator for superconducting processors
本文提出SuperGrad，一个可微分模拟器，通过梯度计算加速超导量子处理器设计，支持哈密顿量构建及静态/动态属性计算，应用于最优控制、设计优化和数据拟合。
2025-04-23 quant-ph
Superconducting processor design optimization for quantum error correction performance
本文提出一个跨越哈密顿量与量子纠错层次的多级模拟框架，支持梯度计算，用于超导处理器设计优化，并揭示空间相关幺正误差对逻辑错误率的重要影响。
2024-03-20 quant-ph
Decoherence of up to 8-qubit entangled states in a 16-qubit superconducting quantum processor
我们报告的相干性格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）状态组成的IBM ibmqx 5 16量子位量子处理器中的多达8个量子位。特别是，我们评估GHZ状态与$N=1,\ldots,8$量子位的相干性，作为状态创建和测量之间的延迟时间的函数。我们发现相干性的衰减发生在量子比特数的线性速率上。这与影响系统的主要噪声在量子位之间不相关的模型一致。
2018-11-06 quant-ph
Lindblad Tomography of a Superconducting Quantum Processor
随着第一代纠错量子计算机的进展，需要强大的表征和验证协议来评估物理量子处理器的噪声环境。虽然标准的相干性度量和表征协议，如T1和T2，过程断层扫描和随机基准测试现在无处不在，但这些技术只提供了有关导致处理器错误的动态多量子比特丢失通道的部分信息，这可以通过主方程形式主义中的Lindblad算子更全面地描述。在这里，我们介绍和实验证明Lindblad断层扫描，一个硬件不可知的表征协议断层重建的哈密顿和Lindblad运营商的量子噪声环境从一个合奏的时域测量。在一个小型超导量子处理器上进行Lindblad层析成像，我们证明了这种技术的特点和占状态准备和测量（SPAM）的错误，并允许一个放置的界限适合马尔可夫模型。比较超导量子处理器上的单量子位和双量子位测量结果，我们证明Lindblad断层扫描也可以用于识别和量化量子处理器上的串扰源，例如始终在线的量子位-量子位相互作用的存在。
2022-12-23 quant-ph
A Phononic Bus for Coherent Interfaces Between a Superconducting Quantum Processor, Spin Memory, and Photonic Quantum Networks
介绍了一种通过压电换能器连接的声学总线实现超导微波量子比特与固态人工原子的基态自旋系统之间的高保真量子态转换的方法。应用目前的实验参数超导电路量子比特和金刚石硅空位中心在一个优化的声子腔，我们估计量子态转换保真度超过99\%，在MHz尺度的带宽。通过结合超导电路量子计算和人造原子的互补优势，混合架构提供高保真量子比特门，其具有长寿命量子存储器、高保真测量、大量子比特数、可重构量子比特连接以及通过光量子网络的高保真状态和门隐形传态。
2020-03-18 quant-ph
Realization of two-qutrit quantum algorithms on a programmable superconducting processor
使用量子三能级系统或量子位作为基本单元处理量子信息是当代基于量子位的架构的替代方案，具有提供显著计算优势的潜力。我们利用两个transmons的第三能量本征态演示了一个完全可编程的二quutrit量子处理器。我们开发了一个参数耦合器，以实现良好的连通性，在九维希尔伯特空间，使有效的实现两个qutrit门。我们通过实现几个算法，如Deutsch-Jozsa，Bernstein-Vazirani和Grover的搜索来描述我们的处理器。我们的高效无附属协议使我们能够表明，两个阶段的格罗弗的放大可以提高成功率的非结构化搜索与量子优势。我们的研究结果为使用transmons作为通用量子计算机的构建块来构建完全可编程的三元量子处理器铺平了道路。
2022-11-12 quant-ph
Genuine 12-qubit entanglement on a superconducting quantum processor
我们报道了在超导处理器中制备和验证一个真正的12量子比特纠缠。我们设计和制造的处理器具有位于一维链上的量子位，弛豫时间范围为29.6至54.6 $μ$ s。12量子比特纠缠的保真度被测量为高于$0.5544\pm0.0025$，超过真正的多体纠缠阈值21个统计标准差。我们的纠缠电路，以产生线性集群状态是深度不变的量子比特的数量，并使用单和双量子比特门，而不是集体相互作用。我们的研究结果是迈向大规模随机电路采样和可扩展的基于测量的量子计算的重要一步。
2019-02-27 quant-ph
Architectural considerations in the design of a third-generation superconducting quantum annealing processor
早期的超导量子退火处理器为研究可扩展的量子计算技术的性能提供了有价值的平台。这些研究直接为我们设计下一代处理器提供了依据。我们这一代的设计优先事项包括增加每量子位连接性，与前几代类似的问题哈密顿能量尺度，减少哈密顿规范错误，以及增加处理器规模，这也使编程和读出时间固定或减少。在这里，我们讨论的具体创新，导致处理器架构，满足这些设计优先级。
2021-08-05 quant-ph
Millikelvin digital-to-analog converter for superconducting quantum processors
S Lab, Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心 S 实验室）
本文提出一种毫开尔文超导数字-模拟转换器，用于超导量子处理器的本地调制，通过单量子flux脉冲编程，实现无需室温直流偏置线的统一参数调谐。
2026-04-28 quant-ph
Microwave Package Design for Superconducting Quantum Processors
具有微波范围内的跃迁频率的固态量子比特，例如超导量子比特，处于量子信息处理的最前沿。然而，即使是在中等规模下，超导量子比特的高保真度，同时控制仍然是一个挑战，部分原因是这些设备包装的复杂性。在这里，我们提出了一种方法，微波封装设计的材料选择，信号线工程和杂散模式抑制为重点。我们描述的设计准则验证使用模拟和测量用于开发一个24端口微波封装。分析量子位环境显示，在11GHz以下没有杂散模式。材料和几何设计选择使封装能够支持寿命超过350 μs的量子位。这里提出的微波封装设计指南解决了许多与近期量子处理器相关的问题。
2021-02-24 quant-ph
A programmable three-qubit superconducting processor with all-to-all connectivity
超导电路是量子计算技术的前沿，因为它无与伦比地结合了良好的相干性、快速门和设计参数的灵活性。在超导体系结构中展示小量子算法的大多数实验都使用了transmon量子位和横向量子位-量子位耦合。然而，由于大多数最先进的架构依赖于一维或二维的最近邻耦合，因此高效的通用数字计算仍然是一个挑战。有限的连通性和仅两个量子比特纠缠门的可用性导致算法的效率低下，保真度降低。在这项工作中，我们提出了一个可编程的三量子位处理器，昵称为“trimon”，具有强的全对全耦合和访问本地三量子位门。我们实现了三个量子比特版本的各种算法，即Deutsch-Jozsa，Bernstein-Vazirani，Grover搜索和量子傅里叶变换，以展示我们的处理器的性能。我们的研究结果显示了三振子作为具有增强的量子比特-量子比特连接性的更大系统的构建块的潜力。
2018-09-03 quant-ph
Analyzing the Performance of Variational Quantum Factoring on a Superconducting Quantum Processor
在短期内，量子-经典混合算法具有超越经典方法的巨大潜力。理解这两种计算范式如何协同工作对于确定这种混合算法可以提供量子优势的领域至关重要。在这项工作中，我们研究了基于QAOA的量子优化算法，通过实现变分量子因子（VQF）算法。我们使用超导量子处理器进行实验演示，并研究量子资源（量子位数和电路深度）与给定双素数成功分解的概率之间的权衡。在我们的实验中，整数1099551473989、3127和6557分别用3、4和5个量子位分解，使用多达8层的QAOA模拟器，我们能够确定给定实例的最佳电路层数，以最大化成功概率。此外，我们证明了不同的噪声源对QAOA的性能的影响，并揭示了量子比特之间的剩余ZZ耦合作为超导量子处理器中的主要误差源所引起的相干误差。
2021-03-09 quant-ph
M2CS: A Microwave Measurement and Control System for Large-scale Superconducting Quantum Processors
本文提出M2CS微波测量与控制系统，以紧凑模块化设计实现高性能、可扩展性，满足大规模超导量子处理器测量控制需求，并适用于其他量子平台。
2024-08-21 quant-ph
Implementation and readout of maximally entangled two-qubit gates quantum circuits in a superconducting quantum processor
本文在基于 transmon 的 5 比特超导量子处理器上，比较了从单比特到最大纠缠 Bell 电路的性能，提出并验证了“乘积读出概率”和“条件读出概率”两种读出范式，以优化量子算法的输出解释。
2025-03-31 quant-ph
Realizing leakage elimination operator-based adiabatic speedup on a superconducting quantum processor
College of Physics and Optoelectronic Engineering, Ocean University of China（中国海洋大学物理与光电工程学院）；China Mobile (Suzhou) Software Technology Co., Ltd（中国移动（苏州）软件技术有限公司）；School of Sciences, Qingdao University of Technology（青岛理工大学理学院）
本文在IBM超导量子处理器上实验实现了基于泄漏消除算子(LEO)的绝热加速，通过优化脉冲提高了短时间内的绝热保真度，验证了该策略在真实硬件上的可行性。
2026-05-31 quant-ph
Realizing a quantum generative adversarial network using a programmable superconducting processor
生成对抗网络是一种新兴技术，在机器学习中有着广泛的应用，它在许多具有挑战性的任务中取得了巨大的成功，包括图像和视频生成。当配备量子处理器时，它们的量子对应物-称为量子生成对抗网络（QGAN）-甚至可能在某些机器学习应用中表现出指数优势。在这里，我们报告的QGAN使用可编程的超导处理器，其中发电机和超导体的参数化通过层的单和多量子位量子门的实验实现。编程的QGAN自动运行几轮具有量子梯度的对抗性学习，以实现纳什均衡点，其中生成器可以复制模拟训练集的数据样本。我们的实现是有希望的，以扩大到嘈杂的中等规模的量子器件，从而铺平了道路的实验探索量子优势在实际应用中与近期的量子技术。
2020-09-27 quant-ph
Cryogenic Multiplexing Control Chip for Superconducting Quantum Processor
Tsinghua University（清华大学）；Beijing National Research Center for Information Science and Technology（北京信息科学与技术国家研究中心）；Beijing Innovation Center for Future Chips, Tsinghua University（清华大学未来芯片创新中心）
该研究提出一种低温多路复用控制芯片（MCC），可通过单根微波电缆控制多个超导量子比特，经仿真验证其性能，能减少微波控制线数量，助力大规模超导量子处理器研发。
2026-10-15 quant-ph
Quantum computation with universal error mitigation on superconducting quantum processor
在不久的将来，可能会开发出集成数百个物理量子比特的中等规模量子器件。然而，此类设备将缺乏实现量子容错的资源。因此，探索量子计算优势的主要挑战是在不编码的情况下最大限度地减少设备和控制缺陷的影响。量子纠错是满足这一要求的一种解决方案。在这里，我们展示了一个错误缓解协议的基础上门集层析成像和准概率分解。一个和两个量子位电路的超导设备上进行了测试，并成功地抑制了计算误差。由于该协议对于计算期望值的数字量子计算机和算法是通用的，因此我们的研究结果表明，错误缓解可能是不久的将来量子计算的重要组成部分。
2018-12-28 quant-ph
Demonstrating a universal logical gate set in error-detecting surface codes on a superconducting quantum processor
本研究针对超导系统中表面码逻辑量子比特两量子比特门缺失的问题，用处理器\textit{Wukong}在距离-2表面码上实现通用逻辑门集合，含横向CNOT与任意单量子比特旋转门，还容错制备逻辑贝尔态，证实纠缠，推动超导容错量子计算发展。
2024-11-27 quant-ph
Quantify the Non-Markovian Process with Intervening Projections in a Superconducting Processor
马尔可夫假设认为物理系统是无记忆的，以简化其动力学。而记忆效应或非马尔可夫现象在本质上更具有普遍性。在量子体系中，非马尔可夫过程的定义和量化是一个挑战，因为量子系统的测量经常会对它产生干扰.我们在超导处理器中模拟了开放量子动力学，并对非马尔可夫过程进行了表征和量化.利用完整的介入投影集和量子位的最终测量，可以确定受限的过程张量以考虑量子位-环境相互作用。我们应用过程张量来预测具有记忆效应的量子态，得到平均保真度为$99.86\%\pm 1.1\unicode{x2030}$。我们进一步推导出了以历史操作为条件的剩余过程的Choi状态，并以清晰的操作解释量化了非Markovianity。
2021-06-18 quant-ph
State Similarity in Modular Superconducting Quantum Processors with Classical Communications
本文提出面向模块化超导量子处理器的跨平台保真度估计算法，降低样本复杂度，并通过GHZ态验证与联邦量子核相位学习实验证明其可扩展、隐私保护的应用价值。
2025-06-11 quant-ph
Extending the Computational Reach of a Superconducting Qutrit Processor
本文针对qudit量子计算中噪声复杂、扩展困难的问题，提出定制和缓解任意Markovian噪声的技术，并在超导qutrit处理器上首次实验验证，使纠缠和随机电路采样性能提升达3倍。
2023-05-25 quant-ph
Floquet Prethermal Phase Protected by U(1) Symmetry on a Superconducting Quantum Processor
周期驱动系统，或Floquet系统，表现出许多新的动力学和有趣的物质的平衡相。量子系统的对称性，如整体$U(1)$对称性所产生的相位，甚至可以表现出具有保序性的动力学稳定性。在这里，我们通过在超导量子处理器上进行数字-模拟量子模拟，实验证明了一个$U(1)$的安全保护预热阶段。这一阶段的动态稳定性揭示了其对外部扰动的鲁棒性。我们还发现，在这个阶段的自旋玻璃序参量是稳定的自旋之间的相互作用。我们的工作揭示了一个很好的前景，发现涌现的量子动力学相位与数字模拟量子模拟器。
2021-07-15 quant-ph
Quantitative Rules for Parallel Calibration and Drift-Resilient Maintenance of Large-Scale Superconducting Quantum Processors
College of Computer Science and Technology, National University of Defense Technology（国防科技大学计算机学院）
该研究针对大规模超导量子处理器的串扰与参数漂移问题，提出定量校准与维护规则，在66、337量子比特处理器上验证了规则的有效性，为相关系统的自动校准提供实验参考。
2026-10-09 quant-ph
Hardware-Efficient Bosonic Module for Entangling Superconducting Quantum Processors via Optical Networks
针对超导量子处理器扩展需高效光互连但M2O转换器集成面临挑战的问题，提出基于SNAIL参数耦合的模块化架构，通过数值模拟证明30公里内kHz级速率下原始纠缠比特保真度F~0.8，非对称泵浦后达F~0.94，优于transmon方案。
2025-11-13 quant-ph
Low-loss interconnects for modular superconducting quantum processors
标度是超导量子计算的一个关键挑战。一种解决方案是构建模块化系统，其中较小规模的量子模块被单独构建和校准，然后组装成一个更大的架构。然而，这需要开发合适的互连。在这里，我们报告的低损耗互连的基础上，纯铝同轴电缆和片上阻抗Transformers具有高达$8.1 \times 10^5$，这是可比的性能，我们的transmon量子位单晶蓝宝石衬底上制造的品质因数。利用这些互连线将5个量子模块连接起来，实现了模块间量子态转移，Bell态的重复性高达99%.为了对处理器的整体性能进行基准测试，我们创建了最大纠缠的多量子位Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）状态。生成的模块间四量子比特GHZ态具有92.0\%的保真度。我们还以$55.8 \pm 1.8\%$保真度在GHZ态中纠缠多达12个量子比特，这高于真正的多体纠缠阈值12。这些结果为大规模超导量子处理器提供了一种可行的模块化方法。
2023-02-06 quant-ph
Blind Quantum Computation on a Modular Superconducting Processor
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Paul Scherrer Institute（保罗谢勒研究所）
本文展示了在超导处理器上实现基于测量的盲量子计算协议，通过验证信息流的单向性，证明了在近似门保真度下实现盲协议的可能性。
2026-05-14 quant-ph
Simultaneous determination of multiple low-energy eigenstates of many-body systems on a superconducting quantum processor
本文在超导量子处理器上采用辅助纠缠变分量子本征求解器，同时计算H2分子和横场伊辛模型的多个低能本征能量与本征态，验证了其高效、准确且节省计算资源的优势。
2025-07-20 quant-ph
Random Party Distillation on a Superconducting Processor
University of Toronto（多伦多大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Quantum Bridge Technologies Inc.（量子桥技术有限公司）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）
提出基于量子比特的随机方蒸馏协议，在超导硬件上实现多轮LOCC，蒸馏率约0.85对/W态，超越此前实验。
2026-06-08 quant-ph
High-fidelity controlled-Z gate with maximal intermediate leakage operating at the speed limit in a superconducting quantum processor
介绍了一种通过控制基带传输频率来实现受控$Z$（CZ）门的净零方案的突变（SNZ）。SNZ CZ门通过最大化中间泄漏在计算状态和非计算状态之间的横向耦合的速度极限下操作。SNZ的主要优点是调谐简单，这是由于作为两个控制参数的函数的条件相位和泄漏的规则结构。我们在一个多传输处理器中实现了SNZ CZ门，实现了$99.93\pm0.24\%$保真度和$0.10\pm0.02\%$泄漏。SNZ与用于量子纠错的可缩放方案兼容，并且适用于在中等规模应用中有用的广义条件相位门。
2020-08-17 quant-ph
High-fidelity superconducting quantum processors via laser-annealing of transmon qubits
在保持高保真度量子门的同时缩放量子比特的数量仍然是量子计算的关键挑战。目前，具有>50个量子比特的超导量子处理器是活跃可用的。对于这样的系统，固定频率的传输是有吸引力的，由于其长的相干性和抗噪性。然而，由于精确的相对频率要求，缩放固定频率架构具有挑战性。在这里，我们采用激光退火来选择性地将transmon量子比特调谐到所需的频率模式。对数百个退火量子位的统计表明，经验调谐精度为18.5 MHz，对量子位相干性没有可测量的影响。我们在一个调谐的65量子位处理器上量化了门误差统计，其中位两量子位门保真度为98.7%。基线调谐统计产生4.7 MHz的频率-等效电阻精度，足以用于超过1000量子位水平的高产率缩放。展望未来，我们预计选择性激光退火将在缩放固定频率架构中发挥核心作用。
2020-12-15 quant-ph
QubiC: An open source FPGA-based control and measurement system for superconducting quantum information processors
随着量子信息处理器在量子比特（qubit）计数和功能上的增长，控制和测量系统成为大规模可扩展性的限制因素。为了应对这一挑战并跟上快速发展的经典控制需求，完整的控制堆栈访问对于系统级优化至关重要。我们设计了一个模块化的FPGA（现场可编程门阵列）为基础的系统称为QubiC控制和测量超导量子处理单元。该系统包括室温电子学硬件、FPGA门件和工程软件。一个原型硬件模块是由几个商业现成的评估板和内部开发的电路板组装而成的。网关和软件被设计用于实现基本的量子比特控制和测量协议。通过在劳伦斯伯克利国家实验室高级量子测试床上运行的超导量子处理器上执行量子位芯片表征、门优化和随机基准测试序列来演示系统功能和性能。通过随机基准测试，单量子比特和双量子比特的工艺参数分别为0.9980 $\pm$ 0.0001和0.948 $\pm$ 0.004。凭借快速的电路序列加载能力，QubiC有效地执行随机编译实验，并提高了执行更复杂算法的可行性。
2021-10-27 quant-ph
Dynamic thermalization on noisy quantum hardware
本文提出在无热浴的小型封闭系统中，通过对时间演化随机化变体进行经典平均，在IBM量子硬件上实验获得有限正负温度的热占据概率，并利用随机平均缓解噪声误差，为在含噪声中等规模量子硬件上研究有限温度平衡性质的动力学涌现提供了新途径。
2025-03-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Dynamically Reconfigurable Photon Exchange in a Superconducting Quantum Processor
实现量子计算的优势需要访问许多量子比特（qubit）的状态的完整希尔伯特空间。因此，大规模量子计算面临的挑战是有效地在许多量子比特之间产生纠缠。在量子比特之间的直接连接数量有限的系统中，非最近邻量子比特之间的纠缠是由一系列最近邻门产生的，这以指数方式抑制了所产生的保真度。在这里，我们提出并证明了一种新的，片上光子交换网络。该光子网络被嵌入到超导量子处理器（QPU）中，以实现任意可重构的量子比特连接图。我们展示了量子位之间的长程量子位-量子位相互作用，其中$9.2~\text{cm}$沿着曲折的总线谐振器具有最大的空间分离，并且实现了高达$g_{\text{qq}} = 2π\times 0.9~\text{MHz}$的光子交换率。这些实验演示为实现高度连接的、可重构的量子光子网络提供了基础，并为模块化量子计算开辟了新的道路。
2023-03-06 quant-ph
Quantum state transfer and controlled-phase gate on one-dimensional superconducting resonators assisted by a quantum bus
我们提出了一个量子处理器，用于对远距离一维超导谐振器中的微波光子进行可扩展的量子计算。它由一个充当量子总线的公共谐振器R和一些在超导量子干涉仪器件（SQUID）辅助下在不同位置耦合到总线的远距离谐振器$r_j$组成。R耦合到一个transmon qutrit上，并且$r_j$和R之间的耦合强度可以完全由通过SQUID的外部通量来调谐。为了证明该处理器可以有效地实现普适量子计算，我们提出了一种在两个相距较远的微波-光子谐振腔之间实现高保真度量子态传输的方案，以及在两个谐振腔上实现高保真度相位控制门的方案。通过使用从谐振器捕获和释放微波光子的技术，我们的处理器也可能在量子通信中发挥重要作用。
2016-02-11 quant-ph
Emulating many-body localization with a superconducting quantum processor
统计物理定律规定，在非平衡态下初始化的一般封闭量子多体系统将在其自身的动力学下热化。然而，与只研究无序粒子间相互作用的安德森局域化不同，相互作用和无序相互作用导致的多体局域化（MBL）的出现，极大地挑战了这一概念，因为它阻碍了系统向遍历热化态的演化. MBL的一个重要证据是纠缠熵的长时间对数增长，由于多量子位单次测量和量子态层析成像的实验挑战，直接观察到它仍然是难以捉摸的。在这里，我们提出了一个实验，充分模拟MBL动力学与10量子比特超导量子处理器，它代表了一个自旋1/2 XY模型具有可编程的无序和远程自旋-自旋相互作用。我们提供了MBL的基本特征，如初始非平衡导致的不平衡，本征态热化假设的违背，更重要的是，纠缠熵长期对数增长的直接证据.我们的结果为在大规模多量子比特超导量子处理器平台上精确模拟量子多体系统的有趣物理奠定了坚实的基础。
2017-09-22 quant-ph
Qubit error bursts in superconducting quantum processors of Quantum Inspire: quasiparticle pumping and anomalous time dependence
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子纳米科学卡弗里研究所和QuTech）；Netherlands Organisation for Applied Scientific Research (TNO)（荷兰应用科学研究组织（TNO））；Faculty of Electrical Engineering, Mathematics, and Computer Science, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学电气、数学与计算机科学学院）
研究发现量子Inspire超导量子处理器中量子比特错误爆发的准粒子泵浦机制及异常时间依赖性。
2026-03-04 quant-ph
Experimental Quantum End-to-End Learning on a Superconducting Processor
机器学习可以由量子计算机提供大量动力，因为它具有巨大的希尔伯特空间和固有的量子并行性。为了追求具有噪声的中等规模量子设备的机器学习的量子优势，提出了可以以端到端的方式设计学习模型，即，通过直接可操纵的控制脉冲来参数化量子测量，而无需电路设计和编译。这种无门模型是硬件友好的，可以充分利用有限的量子资源。在这里，我们报告了在超导处理器上实现量子端到端机器学习的第一个实验。在MNIST（Mixed National Institute of Standards and Technology）数据库中，经过训练的模型可以对两个手写数字（通过两个量子位）实现98%的识别准确率，对四个数字（通过三个量子位）实现89%的识别准确率。实验结果展示了量子端到端学习的巨大潜力，当有更多的量子比特可用时，它可以解决复杂的现实世界任务。
2022-03-17 quant-ph
Experimental Demonstration of the PBR Test on a Superconducting Processor
在IBM 156量子比特超导处理器上实验实现了PBR不可行定理，通过非正交态和酉电路测试排除了量子态的纯认识论解释，并表明该测试可作为NISQ系统中有前景的量子性基准。
2025-10-13 quant-ph
Demonstrating quantum speed-up in a superconducting two-qubit processor
我们操作的超导量子处理器由两个可调transmon量子位耦合交换相互作用，并配备了非破坏性的单次读出的两个量子位。有了这个处理器，我们在四个对象之间运行Grover搜索算法，发现在单次运行后检索到正确答案，成功概率在0.52和0.67之间，明显大于经典算法实现的0.25。这构成了电子量子处理器的量子加速的概念验证。
2011-10-24 cond-mat.supr-con quant-ph
Implementing efficient selective quantum process tomography of superconducting quantum gates on the IBM quantum processor
选择性量子过程层析成像（SQPT）的实验实现涉及在称为量子2-设计状态的一组特殊状态的帮助下计算过程矩阵的各个元素。然而，从量子2-设计态准备输入态以选择性地和精确地计算过程矩阵的期望元素所需的实验设置的数量仍然很高，因此在实验室中构建相应的幺正运算是一项艰巨的任务。为了减少实验的复杂性，我们在数学上重新制定了标准的SQPT问题，我们称之为改进的SQPT（MSQPT）方法。我们设计了广义量子线路来准备所需的输入态集，并制定了一个有效的测量策略，旨在最大限度地减少SQPT的实验成本。我们在IBM QX 2云量子处理器上实验演示了MSQPT协议，并选择性地表征了各种两量子位和三量子位量子门。
2021-07-15 quant-ph
Quantum circuit architecture search on a superconducting processor
变分量子算法（VQA）已经显示出强有力的证据，可以在金融、机器学习和化学等不同领域获得可证明的计算优势。然而，现代VQA中采用的启发式算法无法平衡表达性和可训练性之间的权衡，这可能导致在有噪声的中间尺度量子（NISQ）机器上执行时性能下降。为了解决这个问题，在这里，我们展示了应用高效自动化设计技术的第一个原理验证实验，即，量子架构搜索（QAS），以增强8量子位超导量子处理器上的VQA。特别是，我们应用QAS定制的硬件高效的分类任务的anananterior。与启发式测试方法相比，QAS设计的测试方法将测试准确率从31%提高到98%。我们通过可视化损失景观和分析所有ansatze的有效参数来进一步解释这种优越的性能。我们的工作为开发可变ansatze以解决各种大规模量子学习问题提供了具体的指导。
2022-01-04 quant-ph
High-Precision Calibration Workflow Achieves Above $99.9\%$ CZ Gate Fidelity on a Scalable Superconducting Processor
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）
提出闭环校准流程，利用回波泄漏误差放大和上下文感知保真度估计电路，在84量子比特处理器上首次实现CZ门保真度超过99.9%，相干误差抑制至0.007%，并实现自动化校准与稳定性提升。
2026-07-03 quant-ph
Experimental Implementation of a Qubit-Efficient Variational Quantum Eigensolver with Analog Error Mitigation on a Superconducting Quantum Processor
本文在超导量子处理器上实验实现了仅用一个transmon量子比特和一个光子量子比特的量子比特高效VQE，结合矩阵乘积态压缩和零噪声外推误差缓解，成功求解4自旋Ising模型基态能量，证明在最少量子资源下执行量子算法并有效抑制噪声的可行性。
2025-04-09 quant-ph
Quantum information scrambling in the presence of weak and strong thermalization
多体动力学下的量子信息置乱是一个重要的研究课题。三方互信息可以通过其负值来量化置乱。本文首先研究了不可积伊辛模型中三方互信息的猝灭动力学，其中强热化和弱热化在不同的初始状态下被观测到。数值计算表明，当所选初始态的能量密度具有最大态密度时，可以实现最快的置乱。然后，我们提出了一个实验方案，观察弱和强热化的超导量子比特阵列。基于该协议，本文揭示的置乱与热化之间的关系可以通过超导量子模拟直接验证。
2020-08-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Wave--particle transition and quantum Zeno effect in which-way experiments with a superconducting quantum processor
RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Department of Physics, University of Michigan（密歇根大学物理系）；Department of Applied Physics, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学工学研究科应用物理系）
研究通过超导量子处理器实现马赫-曾德干涉仪，展示光子从波动到粒子行为的转变，并揭示哪条路径测量对纠缠和相干的影响，以及量子芝诺效应的非单调行为。
2026-04-21 quant-ph
Observation of critical phase transition in a generalized Aubry-André-Harper model on a superconducting quantum processor with tunable couplers
本文利用10个超导量子比特和可调耦合器模拟广义Aubry-André-Harper模型，通过调控跃迁系数和原位势观测扩展、局域和临界三相的自旋输运及参与熵动力学，验证了可调耦合架构对扩展量子模拟范围的重要价值。
2022-06-27 quant-ph
