Simulating the Dynamics of Single Photons in BosonSampling Devices with Matrix Product States
玻色子采样是一个定义明确的方案，用于在近期内证明光子的量子优越性。在非自适应线性光网络中，虽然只依赖于多光子干涉，但很难进行经典模拟。在这里，我们使用矩阵乘积态来研究玻色子采样，这是量子多体物理学中一种强大的方法。该方法将光子演化过程中的瞬时量子态存储在光量子线路中，从而可以揭示玻色取样器件中单光子的动力学特征，如纠缠熵增长等。我们也将其应用到耗散光学量子线路，以及电路与费米子粒子的灵活性，这种方法。我们的工作表明矩阵乘积态是模拟光量子线路的一个强有力的平台。它很容易扩展到研究多粒子量子行走中的量子动力学。
2019-08-09 quant-ph
Simulating Gaussian Boson Sampling with Tensor Networks in the Heisenberg picture
本文提出在海森堡绘景中用张量网络时间演化计算高斯玻色采样概率分布的新方法，突破非均匀光子损耗模拟限制，拓展了数值可模拟性边界。
2024-02-26 quant-ph
Simulating boson sampling in lossy architectures
光子损失是影响多光子干涉的最强缺陷之一。尽管它们的重要性，很少有人知道它们对玻色子采样实验的影响。在这项工作中，我们表明，使用经典的计算机，可以有效地模拟多光子干涉在所有的架构，遭受从指数衰减的传输与电路的深度，如集成光子电路或光纤。我们证明，无论是电路的深度足够大，它可以模拟热噪声与算法在多项式时间内运行，或者它是足够浅的张量网络模拟运行在准多项式时间。这一结果表明，为了实现单光子和线性光学的量子优势实验，可能需要新的实验平台。
2019-07-24 quant-ph
Quadratic speedup for simulating Gaussian boson sampling
我们介绍了一种算法的经典模拟高斯玻色子采样，是二次方速度比以前已知的方法。该算法的复杂度与探测到的光子对的数量成指数关系，而不是与光子的数量成指数关系，并且与计算纯高斯态的概率幅度所需的时间成正比。主要的创新是使用辅助条件变量来减少采样问题，以计算纯态概率幅，其中计算成本最高的步骤是计算一个循环柯西。我们实现并基准测试了一个改进的循环高斯算法，并表明它可以用于计算纯态概率，采样算法中的主要步骤，在单个工作站中多达50个光子事件，即，而不需要超级计算机。
2021-08-03 quant-ph
Efficient classical algorithm for simulating boson sampling with heterogeneous partial distinguishability
本文扩展了玻色采样的经典模拟理论，提出一种高效算法来处理不同光子对之间不可分辨度各异的异构部分可分辨性情况。
2025-03-06 physics.optics quant-ph
Simulating quantum correlations as a distributed sampling problem
众所周知，最大纠缠量子比特对所表现出的量子相关性可以在共享随机性的帮助下进行模拟，并辅以额外的资源，如通信，后选择或非本地盒。例如，在投影测量的情况下，可以使用一位通信或使用一个非本地盒的协议来解决这个问题。我们表明，这个问题减少到一个分布式采样问题。我们给出了一种新的方法来获得样本的偏置分布，从共享随机变量的均匀分布，并使用它来建立分布式采样协议。这种方法使我们能够得到，在一个更简单和统一的方式，许多现有的协议投影测量，并将其扩展到积极的运营商值测量。此外，这种方法自然会导致一个局部隐变量模型的维尔纳状态。
2005-07-13 quant-ph
Simulating Chemistry on Bosonic Quantum Devices
Yale University（耶鲁大学）；Lafayette College（拉法叶学院）；Purdue University（普渡大学）；University of Michigan（密歇根大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；The University of Chicago（芝加哥大学）；University of Massachusetts-Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；Dartmouth College（达特茅斯学院）；Michigan State University（密歇根州立大学）；Universidad de Huelva（韦尔瓦大学）；Universidad de Granada（格拉纳达大学）；University of Connecticut（康涅狄格大学）
本文探讨利用玻色量子设备模拟化学结构与动力学，包括分子振动光谱计算、气相和溶液相的绝热与非绝热化学动力学模拟，以及分子图论问题的高效求解。
2024-07-05 quant-ph
Proposal of a computational approach for simulating thermal bosonic fields in phase space
当量子场与热浴接触时，场的真空态可以推广为热真空态，这考虑了热噪声。在热场动力学中，这是通过将系统的福克空间的维数加倍来实现的。有趣的是，热噪声的表示通过一个增强的空间也发现在一个明显不同的方法的基础上的维格纳变换的场算子和密度矩阵，我们追求在这里。具体地说，热噪声是通过增加经典的维格纳相空间的Nosé-Hoover链恒温器，这可以很容易地在计算机上模拟。在本文中，我们说明了这可能是如何实现的，并讨论如何非平衡量子热分布的场模式可以数值模拟。
2019-12-06 quant-ph
Simulating Gaussian boson sampling on graphs in polynomial time
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of Oxford（牛津大学）；Nanjing University（南京大学）
本文证明与图上高斯玻色采样相关的一种分布可在经典多项式时间内采样，表明量子算法在此类应用中无指数加速。
2026-06-26 cs.DS quant-ph
Overhead for simulating a non-local channel with local channels by quasiprobability sampling
随着用于量子计算的硬件技术的进步，其可能的应用被积极地探索和开发。然而，这样的应用仍然受到量子设备上的噪声的影响，特别是当使用保真度相对较低的双量子比特门时。克服这一困难的一个办法是用当地的业务取代这种非当地的业务。这种替换可以通过将非局部信道分解为局部信道的线性组合并利用基于准概率的方法模拟原始信道来执行。在这项工作中，我们首先定义了一个量，我们称之为非本地的信道鲁棒性，它量化了分解的成本。虽然对于一般的非局域信道计算这个量是有挑战性的，但我们通过提供显式分解给出了一般两量子比特酉信道的上限。分解是通过推广我们以前的工作，其应用已被限制到一定形式的两量子比特幺正。这项工作为第一代量子设备开发了一个资源减少的框架。
2021-01-25 quant-ph
Classical algorithm for simulating experimental Gaussian boson sampling
提出一种经典张量网络算法模拟高损耗高斯玻色采样，在量子优势基准上优于大规模实验，反驳了实验性量子优势声明。
2023-12-04 quant-ph
Simulability of Imperfect Gaussian and Superposition Boson Sampling
研究了在光子可分辨性非零的情况下经典模拟高斯玻色子采样的困难性。我们发现，类似于常规玻色子采样，可重复性导致高斯玻色子采样中的多光子干涉项的指数衰减。除了在矩阵持久性理论中的一个公开问题，这导致了一个有效的经典算法来模拟高斯玻色子采样的存在下的可扩展性。我们还研究了一种新的形式的玻色子采样的光子数叠加态的基础上，我们也表明噪声敏感性。这种叠加玻色子采样在零可测性下用我们的方法是不可模拟的，这一事实是这个问题的计算难度的第一个证据。
2019-11-22 quant-ph
Speedup in Classical Simulation of Gaussian Boson Sampling
高斯玻色子采样是一个很有前途的模型，用于证明量子计算的优越性，这减轻了标准玻色子采样建议的实验挑战。本文通过分析高斯玻色子采样的经典模拟的计算代价，建立了一类高斯玻色子采样问题的量子计算优势的下界，其中压缩态被注入到每个输入模中.具体来说，我们提出了一种方法，简化了高斯玻色子采样的跃迁概率的蛮力计算，从而显着降低了模拟成本。特别是，我们的数值结果表明，我们可以模拟18个光子高斯玻色子采样在输出子空间上的正常笔记本电脑，20个光子的商业工作站与256个核心，并建议约30个光子的超级计算机。这些数字明显小于标准玻色子采样中的数字，这表明高斯玻色子采样可能更适用于证明量子计算的优越性。
2019-08-27 quant-ph
Boson Sampling for Generalized Bosons
我们引入了“广义玻色子”的概念，其交换统计类似于玻色子，但本地玻色子交换子$[a_i,a_i^\dagger]=1$被替换为一个任意的单模运营商，是对角的广义Fock基础。广义玻色子的例子包括玻色子对和自旋。我们考虑这些粒子的玻色子采样任务的模拟，并观察到它的输出概率仍然由永久量给出，因此关于采样硬度的结果直接延续。最后，我们提出了广义玻色子采样电路QED和离子阱平台的实现。
2022-05-02 quant-ph
Quantum algorithms for simulating systems coupled to bosonic modes using a hybrid resonator-qubit quantum computer
本文提出利用超导量子比特与微波谐振器混合架构直接表示玻色模式，推导高效量子算法并在IQM Resonance云平台上首次实现含计算谐振器的数字量子模拟。
2025-04-11 quant-ph
Scalable Implementation of Boson Sampling with Trapped Ions
玻色子抽样解决了一个经典的棘手问题，从矩阵永久式给出的概率分布进行抽样。我们提出了一个可扩展的实现玻色子采样使用本地横声子模式的被困离子编码的玻色子。该方案允许确定性的准备和高效率的读出玻色子的Fock状态和通用模式混合。利用最先进的囚禁离子技术，该方案可以实现数十个玻色子的玻色子采样，其性能将超过目前最强大的经典计算机，是著名的扩展Church-Turing定理的有效反证。
2013-10-17 quant-ph
Simulating Gaussian boson sampling quantum computers
本文回顾了基于相空间表示的模拟实验 GBS 网络的理论方法，该方法可扩展且能验证多种输入态的实验输出与量子优势声明，旨在鼓励进一步理论研究。
2023-08-02 quant-ph
An introduction to boson-sampling
玻色子采样是量子计算的简化模型，它可能是实现第一台后经典量子计算机的关键。玻色子采样是一种非通用的量子计算机，它比迄今为止提出的任何通用量子计算机都要简单得多。本章首先介绍玻色子取样的原理，并讨论线性光学量子计算的历史。然后，我们总结玻色子采样形式主义，讨论什么是采样问题，解释为什么玻色子采样比线性光学量子计算更容易，并讨论扩展丘奇图灵论文。接下来，分析了与其他类别的量子光学状态的采样。最后，我们讨论了利用现有技术建立玻色子取样装置的可行性。
2014-06-26 quant-ph
Simulating electronic structure on bosonic quantum computers
提出将分子电子哈密顿量映射为 qumode 玻色子问题并利用 VQE 求解的方法，通过 H$_2$ 和线性 H$_4$ 基准验证，突显混合量子比特-qumode 设备在量子计算化学中的潜力。
2025-02-11 quant-ph
Simulating Quantum State Transfer between Distributed Devices using Noisy Interconnects
本文提出一种通用实用的准概率分解方法，利用含噪互连模拟量子态传输，通过单一可调参数降低采样开销，并在真实量子设备上验证了其可行性和保真度提升。
2025-07-02 quant-ph
No imminent quantum supremacy by boson sampling
据预测，量子计算机的性能将大大超过传统计算机。然而，大规模的通用量子计算机尚未建成。玻色子采样是一种基本的量子算法，适用于线性光学中的光子平台，它作为一种快速的方式来展示这种量子霸权，引起了人们的兴趣。光子统计是由称为永久量的棘手矩阵函数控制的，这表明通过将光子注入线性光学网络获得的分布的采样可以通过光子实验比经典计算机更快地解决。任何经典采样算法所面临的明显令人敬畏的挑战与大型玻色子采样实验所需的明显近期实验资源之间的对比提高了人们的期望，即玻色子采样的量子霸权即将到来。在这里，我们提出了经典的玻色子采样算法和理论分析的前景缩放玻色子采样实验，表明近期量子霸权通过玻色子采样是不可能的。虽然迄今为止报道的最大玻色子采样实验是5个光子，但我们的经典算法基于Metropolised Independence Sampling（MIS），允许用标准计算硬件解决30个光子的玻色子采样问题。我们认为，实验光子损失的影响意味着通过玻色子采样来证明量子霸权需要技术上的一步改变。
2017-05-01 quant-ph
Toward Scalable Boson Sampling with Photon Loss
玻色子采样是一个定义明确的任务，被强烈认为是经典计算机难以处理的，但可以通过特定的量子模拟器有效地解决。然而，大规模实验玻色子采样的一个突出问题是可扩展性。在这里，我们报告了一个实验玻色子采样与光子损失，并证明了玻色子采样与一些光子损失可以提高采样率。我们的实验使用一个量子点微柱单光子源解复用到一个16*16模式的超低损耗光子电路的七个输入端口，我们检测到三，四和五倍的符合计数。我们实现和验证有损玻色子采样与一个和两个光子丢失，并获得187 kHz，13.6 kHz，和0.78 kHz的采样率为五，六，七光子玻色子采样与两个光子丢失，这是9.4，13.9，和18.0倍，分别比标准玻色子采样。我们的实验显示了一种方法，以显着提高采样率的多光子玻色子采样。
2018-01-25 quant-ph
Stringent and efficient assessment of Boson-Sampling devices
玻色子采样有可能在实验上证伪扩展丘奇图灵命题。然而，玻色子采样的计算难度使实验设备在其优于经典计算机的状态下产生正确结果的证明变得复杂。为了验证玻色子采样器，人们需要验证量子预测，并排除在没有真正的多玻色子干扰的情况下产生这些预测的模型。我们表明，一个半经典模型的多玻色子传播再现粗粒度的观测量，提出了玻色子采样的证人。基于傅立叶矩阵的测试证明伪造物理上合理的替代品相干多玻色子传播。
2014-07-11 quant-ph
Scalability and performance metrics for boson sampling devices
Agency for Defense Development（国防开发局）；Pohang University of Science and Technology (POSTECH)（浦项科技大学）；Yonsei University（延世大学）
本文研究实际实验条件下玻色采样系统的理论可扩展性边界，引入玻色采样分数与体积两个指标，为扩展玻色采样系统提供实用指南。
2026-10-14 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
On computational complexity and average-case hardness of shallow-depth boson sampling
NextQuantum Innovation Research Center, Department of Physics and Astronomy, Seoul National University（首尔大学物理与天文学系Next量子创新研究中心）；Department of Physics, Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院物理系）
本文研究了浅层深度玻色采样的计算复杂性和平均情况硬度，探讨了在噪声环境下通过浅层玻色采样实现量子计算优势的可行性。
2026-03-11 quant-ph
Simulating Bosonic Baths with Error Bars
我们得到严格的截断误差范围的自旋玻色子模型和它的推广到任意量子系统与玻色子浴相互作用。对于这样的浴的数值模拟的截断，模式的数量和当地的希尔伯特空间尺寸是必要的。我们推导出超指数Lieb-罗宾逊型界限的错误时，限制浴有限多的模式，并显示如何截断本地希尔伯特空间引入的错误可以有效地监测数值。这样，我们就给出了用有限维系统逼近无限系统的误差界。因此，数值模拟，如随时间变化的密度与正交多项式算法（TEDOPA），现在允许完全认证的处理系统与环境的相互作用。
2015-04-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Certification of Boson Sampling Devices with Coarse-Grained Measurements
玻色子采样装置可以有效地对多体干涉下的非相互作用玻色子输出概率分布进行采样。这个问题不仅是经典的棘手，但它的解决方案也被认为是经典的无法验证。因此，实验中的一个主要困难是确保玻色子采样装置正确执行。我们提出了一个实验友好的计划，提取有用的和强大的信息，从量子玻色子采样器的基础上粗粒度的测量。该程序可用于验证玻色子采样装置的等效性，同时排除其他欺诈装置。我们进行了数值模拟，以证明该方法的可行性，并考虑现实噪声的影响。我们的方法预计将普遍适用于其他多机构认证任务以外的玻色子采样问题。
2016-01-11 quant-ph
Classical simulation of boson sampling with sparse output
玻色子采样可以模拟经典模拟效率低下的物理问题。然而，并不是所有的问题模拟玻色子采样是经典的棘手。我们考虑的情况下，它是已知的玻色子采样的结果是稀疏的。它可以从几个经典可计算的边缘分布中确定。然而，联合分布的恢复可能具有高复杂度。我们展示了经典的有效方法的恢复假设高稀疏性的联合分布。讨论了各种扩展，包括涉及量子退火的版本。
2019-10-11 quant-ph
An Unbiased Quantum Random Number Generator Based on Boson Sampling
玻色子采样是一种很有前途的光量子计算模型，它已被成功地应用于“九章”等量子计算机的设计中。然而，玻色子采样结果的有意义的随机性，其正确性和意义是从一个特定的量子力学分布证明，尚未被利用或开发。本文充分利用玻色子采样结果的随机性，将玻色子采样方法应用于量子随机数发生器（QRNG）的设计，并利用可编程硅光子处理器构建了QRNG原型系统，该系统能够产生均匀无偏的随机序列，克服了现有离散QRNG存在的与源相关，对探测器的光子数分辨能力要求高，自探测发生器速度慢。玻色子采样作为一种随机熵源实现，对采样结果进行后处理，可以得到具有满意随机性和均匀性的随机比特串。实验结果表明，所设计的基于玻色子采样的QRNG原型系统通过了NIST SP 800-22统计测试组件的15次测试，证明了玻色子采样除了具有量子优势外，还具有很好的实际应用潜力。
2022-06-06 quant-ph
A detailed study of Gaussian Boson Sampling
自从玻色子采样的发展以来，人们一直在寻求构建更有效和实验可行的协议来测试从光子态采样的计算复杂性。在本文中，我们解释和推广的结果[物理。119，170501（2017）]。我们推导出一个表达式，该表达式将从高斯态测量特定光子输出模式的概率与\textit{hafnian}矩阵函数联系起来，并使用它来设计高斯玻色子采样协议。然后，我们讨论了该协议相对于其他光子协议的优点和高斯玻色子采样的实验要求。最后，我们将其与以前最一般的协议，散点玻色子采样[物理学评论快报。113，100502（2014）]
2018-01-23 quant-ph
Coherent-State Propagation: A Computational Framework for Simulating Bosonic Quantum Systems
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文提出相干态传播方法，用于模拟玻色子系统，通过稀疏叠加相干态在薛定谔图像中实现计算，证明了在弱非线性情况下可实现多项式时间模拟，且在强非线性情况下可实现准多项式时间模拟。
2026-04-21 cs.CC quant-ph
Simulating quantum statistics with entangled photons: a continuous transition from bosons to fermions
与经典物理学不同，量子力学将粒子分为两类玻色子和费米子，它们的交换统计在基本水平上决定了系统的动力学。在二维中，被称为“任意子”的准粒子表现出介于这两类之间的分数交换统计。模拟和观察与根本不同的量子粒子相关的行为的能力对于模拟复杂的量子系统非常重要。在这里，我们使用的对称性和量子相关性的纠缠光子进行多个副本的量子过程，直接模拟量子干涉的费米子，玻色子和连续的分数行为所表现出的任意子。我们观察到一个理想的模型和实验观察之间的平均相似性为93.6 \pm 0.2%。该方法推广到任意数量的粒子，并且与所使用的粒子的统计无关，表明与其他量子系统和大规模应用的应用。
2013-04-16 physics.optics quant-ph
Simulating bosonic Chern insulators in one-dimensional optical superlattices
研究了一维光学超晶格中超冷玻色子原子实现的具有周期调制跳跃和在位势参数的扩展Bose-哈伯德模型的拓扑性质.我们表明，在半填充和深莫特绝缘制度的相互作用玻色子链可以模拟玻色子陈绝缘体的拓扑相图类似的Haldom模型的非相互作用费米子。通过计算多体Chern数、准粒子能谱、相互作用玻色子的拓扑抽运以及从正常（平凡）到拓扑莫特绝缘体的拓扑相变，我们进一步研究了基态的拓扑性质.我们还提出了全球相图的多体基态，其中包含一个超流相和两个莫特绝缘相平凡（零陈数）和非平凡的拓扑结构（非零陈数），分别。
2020-02-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Boson Sampling with Gaussian input states: toward efficient scaling and certification
本文提出结合连续变量量子信息与时间编码，利用双零差检测、时间环路和散射玻色采样技术，在单一实验装置中实现玻色采样实验的高效扩展与认证。
2024-11-13 quant-ph
Boson-sampling with photons of arbitrary spectral structure
玻色子采样作为实现光学量子计算的一个子集的简化方法引起了人们极大的兴趣。玻色子采样需要不可分辨的光子，但比通用光学量子计算架构少得多。实际上，光子从来都不是不可分辨的，并且表现出丰富的光谱结构。在这里，我们考虑的操作玻色子采样与任意光谱结构的光子和相关的设备的采样统计矩阵永久。这揭示了光子的光谱特性的不同制度的计算复杂性，并提供了非常一般的结果，在存在部分可区分的光子的线性光学干涉仪的操作。我们的结果适用于光谱分辨和非光谱分辨探测器的情况。
2014-10-15 quant-ph
Quantum Supremacy through Fock State $q$ boson Sampling with Transmon Qubits
本研究提出 $q$ 玻色子 Fock 态采样方法，证明 transmon 量子比特能突破传统限制，在经典难解的采样任务中实现量子霸权，拓展了量子处理器的应用前景。
2025-06-26 quant-ph
Gaussian Boson Sampling
玻色子采样是一种探索量子计算机相对于经典计算机的优势的工具，因为它不需要对量子系统进行通用控制，这有利于当前的光子实验平台。在这里，我们介绍高斯玻色子采样，这是一个经典的难以解决的问题，使用压缩态作为非经典资源。我们涉及的概率，以测量特定的光子图案从一般高斯状态的Fock基础上的矩阵函数称为的高斯，这回答了最后剩下的问题，从高斯状态采样。在此基础上，我们设计了高斯玻色子抽样，一个P困难问题，使用压缩态。这种方法导致了一个更有效的光子玻色子采样器的产生概率和测量时间的显着优势，目前现有的协议。
2017-04-20 quant-ph
A certification scheme for the boson sampler
玻色子采样可以通过目前可行的线性光学实验提供强有力的证据，证明量子计算机的计算能力优于经典计算机。然而，如何识别一个实际的玻色子采样设备对任何经典的计算冒名顶替者是一个模糊的问题，由于计算复杂性类玻色子采样所在。基于玻色子聚束的认证协议未能排除所谓的平均场采样。我们提出了一个认证计划，以区分玻色子采样从平均场采样的任何随机散射矩阵通过哈测度选择。我们数值分析了我们的方案和非同时到达光子所造成的不完美的输入状态的影响。
2016-07-14 quant-ph
Efficient algorithm for boson sampling with partially distinguishable photons
我们演示了如何玻色子采样与光子的部分可分辨性可以表示在较少的光子的干扰。我们利用这一观察，提出了一个经典的算法来模拟玻色子采样器的输出与光子的部分可分辨性。我们发现该算法是有效的条件，这给了一个下限所需的不变性，以证明一个量子优势。在这些条件下，增加更多的光子只是多项式地增加了模拟玻色子采样实验的计算成本。
2017-07-10 quant-ph
Unified boson sampling
University of Florence（佛罗伦萨大学）；Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)（意大利国家光学研究所）；Paderborn University（帕德博恩大学）
本研究提出一种统一玻色采样方法，结合离散和连续变量采样，用于探索多光子和多模光的复杂性及不同光子量子信息处理平台的接口。
2025-09-15 quant-ph
The scaling of boson sampling experiments
玻色子采样是生成量子比特流的问题，其平均值是$n\times n$矩阵的不变量。比特流被创建为具有$n$输入光子的原型量子计算设备的输出。验证玻色子采样是一个根本性的挑战，并且输出计数率如何随矩阵大小$n$缩放的问题至关重要。在这里，我们应用随机矩阵理论的结果建立玻色子采样实验中的平均计数率与任意输入和损失的标度律。结果表明，即使包括损失，在大$n$值的非经典行为的验证确实是可能的。
2016-05-19 quant-ph
Microwave Boson Sampling
第一个后经典计算很可能不会在通用量子计算机上进行，而是在专用的量子硬件上进行。实现这一点的一个强有力的候选者是从线性量子光网络的输出分布中采样的任务。这个问题被称为玻色子采样，最近被证明对任何经典计算机都是难以解决的，但它可以通过运行相应的实验来自然地进行。然而，迄今为止，只有小规模实现玻色子采样实验已经证明。它们的主要局限性与非确定性状态准备和低效的测量步骤有关。在这里，我们提出了一种替代的设置来实现玻色子采样是基于微波光子，而不是光学光子。超导设备的认证可扩展性表明，这个方向是有希望的玻色子采样的大规模实施，并允许更灵活的功能，如任意状态的准备和有效的光子数测量。
2015-10-27 quant-ph
Sampling of bosonic qubits
玻色子采样问题在量子信息领域引起了广泛的关注，因为它不能用经典计算机有效地解决;尽管如此，它可以用具有单玻色子源的线性光学干涉仪来实现。最近，我们介绍了一个更一般的问题，多玻色子相关采样问题，这使我们能够利用玻色子源的多模光谱分布与时间相关的测量，以实现采样不仅在输出端口的干涉仪，但也超过联合检测时间。针对单光子源和热源两种情况分析了这个问题。在这项工作中，我们证明了使用单量子比特玻色子源不仅可以在所描述的“时空”自由度上采样，而且可以在所有可能的指数数量的多量子比特输出状态上采样。
2015-06-16 quant-ph
Sampling arbitrary photon-added or photon-subtracted squeezed states is in the same complexity class as boson sampling
玻色子采样是非通用线性光学量子计算的简单模型，使用的物理资源比通用方案少得多。包括真空和单光子状态的输入状态通过Haar随机线性光学网络馈送，并使用符合光电探测在输出处采样。这个问题被强烈认为是经典的难以模拟。我们表明，一个类似的程序实现了同样的问题，使用光子添加或减去压缩真空状态（任意压缩），在输出采样通过奇偶测量。这种等价性是精确的，并且与压缩参数无关，因此提供了与玻色子采样具有相同复杂性的一类光的新量子态。
2015-02-23 quant-ph
High Dimensional Unitary Transformations and Boson Sampling on Temporal Modes using Dispersive Optics
我们提出的方法，允许数量级增加的线性光学实验中的模式的数量从空间编码到时间编码和使用色散。这使得线性量子光学和玻色子采样实验具有显著的实际优势。使连续的光子通过与时间无关的色散并测量光子的输出时间相当于玻色子采样实验，据我们所知，没有有效的经典算法。利用依赖于时间的色散，可以实现任意的单粒子幺正。鉴于这些方案的要求相对简单，它们提供了一条实现更大的线性量子光学实验的途径，包括后经典玻色子采样机。
2015-05-12 quant-ph
Boson sampling with non-identical single photons
玻色子采样问题在科学界引起了很大的兴趣，因为它有可能在不需要非线性过程的情况下展示量子干涉的计算能力。然而，任何经典设备都难以解决这样的问题，这依赖于实现光谱近似相同的单光子。在本文中，我们讨论的物理玻色子采样与不同的单光子源，这是密切相关的可扩展的实验实现，并触发复杂性理论中的迷人问题。
2015-12-17 quant-ph
Boson Sampling in Low-depth Optical Systems
光学损耗是通过玻色子采样证明量子优势而不留下经典欺骗的可能性的主要障碍。我们提出了一种方法，用于产生低深度的光路适合玻色子采样非常高的效率。我们的电路只需要一个恒定数量的光学元件（即三个），以实现一个光学变换适合于展示一个量子优势。因此，我们的建议具有恒定的光损耗，而不管光学模式的数量。我们认为，从我们的家庭的电路采样是计算困难的，通过提供数值证据表明，我们的家庭的电路收敛到原来的玻色子采样建议在大型光学系统的限制。我们的工作为证明光学量子优势开辟了一条新的途径。
2021-10-11 quant-ph
Simulating spin-boson models with trapped ions
我们提出了一种方法来模拟自旋玻色子模型的动力学与小晶体的被困离子的电子自由度的一个离子被用来编码的自旋，而集体振动自由度被用来形成一个有效的谐波环境。我们的方法的关键思想是，一个单一的阻尼模式可以用来提供一个谐波环境与洛伦兹谱密度。更复杂的谱函数可以通过组合几个单独的阻尼模式来定制。我们建议使用混合物种晶体，这样一个物种用于编码自旋，而另一个物种用于冷却振动自由度以设计环境。自旋耗散的强度可以通过调节自旋和振动自由度之间的耦合来控制。用这种方法，可以只用少量的离子来模拟具有宏观和非马尔可夫环境的自旋玻色子模型。我们通过模拟实验与现实的参数，并通过计算的定量措施表明，动态是真正的非马尔可夫的方法。
2017-04-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
Sample caching Markov chain Monte Carlo approach to boson sampling simulation
玻色子采样是量子霸权的一个有希望的候选者。它需要从复杂的分布中采样，并且被认为在经典计算机上是难以处理的。在各种经典的抽样方法中，马尔可夫链蒙特卡罗方法是模拟和验证玻色子抽样的一种重要方法。然而，该方法遭受由样本序列的自相关引起的严重样本丢失问题。针对这一问题，提出了样本缓存马尔可夫链蒙特卡罗方法，消除了样本间的相关性，同时防止了样本丢失，使得玻色子采样的模拟更加高效。此外，我们的方法可以被用作一个通用的采样框架，可以受益于广泛的采样任务，特别适合于应用程序，大量的样本。
2020-04-24 quant-ph
Beyond Boson Sampling: Higher Spin Sampling as a Practical Path to Quantum Supremacy
本文提出任意自旋-S态的自旋采样框架，给出m∼n^{1+ε}的准线性资源标度，为以更低实验成本实现量子优越性提供实用路径。
2025-05-12 quant-ph
Simulating Vibrational Dynamics on Bosonic Quantum Devices
本文提出将 Cartan 子代数分解扩展至玻色子算符，构建可用 Bogoliubov 变换高效对角化的非谐哈密顿量片段，并在双势阱隧穿和小分子振动能计算中验证。
2024-12-05 physics.chem-ph quant-ph
Boson Sampling from Non-Gaussian States
本研究提出一种结合高斯态和光子数测量的方案，推导出计算一般单模态经线性干涉仪后输出光子数概率的公式，将玻色采样协议扩展至最广泛的单模态，并证明复杂输入态相比简单态无复杂度优势。
2024-03-25 quant-ph
Will boson-sampling ever disprove the Extended Church-Turing thesis?
玻色子采样是一种高度简化但非通用的实现光量子计算的方法。Aaronson和Arkhipov指出，除非多项式层次崩溃，否则该协议无法有效地进行经典模拟，这在计算复杂性理论中是一个令人震惊的结果。基于此，许多作者声称实验玻色子采样将提供反对或反驳扩展丘奇-图灵命题的证据-任何物理上可实现的系统都可以在图灵机上有效地模拟。我们反对这种说法的基础上，根据一般的，物理上现实的独立误差模型，玻色子采样不实施一个可证明的困难的计算问题，在大型系统的渐近极限。
2014-05-26 quant-ph
