Measuring the Capabilities of Quantum Computers
量子计算机现在已经解决了一个被认为是超级计算机难以解决的专门问题，这表明量子处理器可能很快就会在科学上重要的问题上超越超级计算机。但是每个量子处理器中的缺陷都会导致量子程序中的错误，从而限制了它的能力，目前很难预测特定处理器可以成功运行哪些程序。我们介绍了可以有效测试任何可编程量子计算机能力的技术，并将其应用于12个处理器。我们的实验表明，目前的硬件遭受复杂的错误，导致结构化的程序失败的数量级早-衡量程序大小-比无序的。因此，从随机无序程序行为推断的标准错误度量不能准确地预测有用程序的性能。我们的方法提供了高效，可靠和可扩展的基准，可以有针对性地预测量子计算机在现实世界问题上的性能。
2022-01-20 quant-ph
Measuring Butterfly Velocity in the XY Model on Emerging Quantum Computers
本文利用量子隐形传态协议和黎曼信赖域方法，通过算子平均非时序关联函数估计蝴蝶速度，在XY模型中解析求得最大群速度，并在NISQ设备上完成概念验证，为研究复杂晶格模型的信息传输特性提供了通用量子算法。
2024-11-15 quant-ph
Measuring distances in Hilbert space by many-particle interference
希尔伯特空间中点之间的距离度量是用来描述量子系统关于某个标准具态的性质的基本理论概念之一。这些不仅用于研究信号传输的保真度和基本量子现象，而且还应用于测量量子相关性，以及量子机器学习。量子距离测度的值在不完全重构态的情况下是很难确定的。在这里，我们展示了一种测量量子态之间距离的干涉方法，在某些情况下，它可以胜过量子态断层扫描。我们提出了一种直接的实验方法来估计两个未知的两量子比特混合态之间的距离测量，如Uhlmann-Jozsa保真度（或Bures距离），Hilbert-Schmidt距离和迹距离。通过测量保真度的上限和下限来估计保真度，这分别被称为超保真度和亚保真度。我们的方法是基于多粒子相互作用（即，干扰）。
2018-12-20 quant-ph
Measuring the quadrature coherence scale on a cloud quantum computer
本文首次在云端量子计算机 Borealis 上测量了压缩光和热光态的正交相干尺度 QCS，验证了干涉仪与光子计数探测器用于认证量子性的可行性。
2023-04-18 quant-ph
An experimental apparatus for measuring the Casimir effect at large distances
本文介绍了一种用于测量间隔大于几微米的Casimir效应的实验装置。该装置是基于一个机械谐振器，并使用零差检测技术来感测卡西米尔力的平面平行配置。在3-10微米范围内的第一次测量显示出可能由于贴片效应而导致的意外的大的力。
2008-12-30 quant-ph
Measuring Correlation and Entanglement between Molecular Orbitals on a Trapped-Ion Quantum Computer
本研究利用离子阱量子计算机计算冯·诺依曼熵，量化强关联分子轨道间的相关性与纠缠，并通过超选择定则和噪声抑制技术实现高精度测量，发现单轨道纠缠仅在存在相反自旋开壳层组态时出现。
2025-08-06 quant-ph
Measuring the Loschmidt amplitude for finite-energy properties of the Fermi-Hubbard model on an ion-trap quantum computer
本工作在Quantinuum H2-1离子阱量子计算机上测量16位点费米-哈伯德模型的Loschmidt振幅，评估噪声影响并实施误差缓解，数值分析有限能量下算法性能并估算扩展资源需求。
2023-09-22 quant-ph
Composable security of measuring-Alice blind quantum computation
盲量子计算[A. Broadbent、J. Fitzsimons和E. Kashefi，Proceedings of the 50 th Annual IEEE Symposium on Foundations of Computer Science 517（2009）]是一种安全的云量子计算协议，其使得客户端（其没有足够的量子技术供其支配）能够将其量子计算委托给服务器（其具有通用量子计算机），而不向服务器泄露任何相关信息。在[T. Morimae和K. Fujii，Phys.Rev.A { \bf 87}，050301（R）（2013）]，提出了一种新的盲量子计算协议，所谓的测量-Alice协议。该协议提供了几个优点，比以前的协议，如设备无关的安全性，客户端的要求较低，和一个更简单，更强大的安全性的基础上无信令的原则。本文利用构造密码学[U。Maurer，Proceedings of Theory of Security and Applications，TOSCA 2011，第33-56页。Springer（2011）]。度量Alice协议的上述优点使得组合安全性的证明更加直观和透明。
2013-06-10 quant-ph
Calculating potential energy surfaces with quantum computers by measuring only the density along adiabatic transitions
本文提出仅测量绝热跃迁过程中的密度并结合逆实时含时密度泛函理论势的线积分，在量子计算机上高效生成化学精度势能面，所需演化时间短于相位估计方法。
2024-10-04 quant-ph
Measuring out-of-time-order correlators on a quantum computer based on an irreversibility-susceptibility method
Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University（北海道大学信息科学技术研究院）；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN（理化学研究所跨学科理论与数学科学中心（iTHEMS））；Department of Informatics, Faculty of Information Science and Electrical Engineering, Kyushu University（九州大学信息科学与工程学部信息系）；JST, FOREST（日本科学技术振兴机构，前沿研究项目）
本文通过三种协议在量子计算机上实验测量反时间序相关函数，首次演示了不可逆性-易变性方法，并比较了三种方法的性能与局限性。
2026-03-17 cond-mat.stat-mech hep-ex quant-ph
Results from electrostatic calibrations for measuring the Casimir force in the cylinder-plane geometry
我们报告的测量上进行的设备，旨在研究卡西米尔力的圆柱平面配置。静电校准证据的异常行为的依赖性的静电力和最小化的潜在的距离。我们讨论的类比和差异，这些异常相对于那些已经观察到的球平面配置。在最小的探索距离，我们观察到非库仑性质的频移，防止在同一范围内的卡西米尔力的测量。我们还报告在平行平面配置中进行的测量，表明最小化潜力的距离的依赖性，如果存在的话，是温和的比在球平面或圆柱平面的几何形状。最后报告了与距离相关的最小化潜力和Casimir力测量精度之间的相互作用的一般考虑，在相关的范围内检测所有几何形状的热校正。
2011-01-13 quant-ph
Quantum Advantage in Resource Estimation
本文提出通过测量模拟误差实现量子资源估算的指数级量子优势，并提供相应算法以减少量子算法运行时间。
2025-12-01 quant-ph
Computational Model for the One-Way Quantum Computer: Concepts and Summary
单向量子计算机（QCc）是一种通用的量子计算方案，仅由对特定纠缠多量子比特态（簇态）的单量子比特测量组成。QCc的计算模型与量子逻辑网络模型不同，它基于不同的组成部分。它没有量子寄存器，也没有量子门。然而，QCc是量子力学的，因为它使用高度纠缠的簇态作为中心物理资源。该方案的工作原理是通过测量通用集群状态的量子相关性。
2002-07-31 quant-ph
Measuring nonclassicality of bosonic field quantum states via operator ordering sensitivity
我们引入了一个新的基于距离的措施的玻色子场的状态的非经典性，它优于现有的这种措施在几个方面。为此，我们定义的操作员排序的敏感性的状态评估的敏感性，操作员排序的Renyi熵的准概率，并衡量其维格纳函数的振荡。通过对经典状态的算子排序灵敏度的精确控制，我们获得了它们在密度矩阵空间中的位置的精确几何图像，从而允许我们引入基于距离的非经典性度量。我们分析了这个非经典措施和最近推出的量子宏观措施之间的联系，这两个概念是不同的。
2018-09-06 quant-ph
Quantum algorithm for measuring the energy of n qubits with unknown pair-interactions
众所周知的量子相位估计算法要求所考虑的么正可用作取决于辅助寄存器的量子态的条件变换。我们提出了一种算法，将未知的n比特对相互作用哈密顿量转换为条件哈密顿量，使得标准相位估计可以应用于测量能量。我们的基本假设是，所考虑的系统可以与量子计算机进行交互。对于较大的n，该算法仍然适用于估计能态密度，因此可能有助于寻找固态能隙。
2001-08-10 quant-ph
Homodyne detection for measuring internal quantum correlations of optical pulses
本文提出了一种利用平衡零差探测确定光脉冲中不同时刻量子关联的新方法。信号脉冲和超短测试脉冲序列叠加，其中对于测试脉冲之间的选定距离，它们的相对相位和强度从测量到测量是变化的。信号脉冲的相关统计量是由测量的时间积分差分光电流得到的。
1996-03-28 quant-ph
Measuring the distance between quantum many-body wave functions
研究了混沌时间演化下两个波函数的距离。这两个初始状态的区别仅在于局部扰动。被称为“混沌”的距离应该有一个快速增长之后。而不是专注于整个波函数，我们测量的距离$d^2(t)$通过调查的两个约化的密度矩阵的子系统$A$，是空间上分离的本地扰动的差异。该距离$d^2(t)$随时间增长并最终饱和为一个小常数。我们解释的距离增长方面的运营商扰码图片，其中涉及$d^2(t)$的换向器$C(t)$（时间顺序相关器）的平方，并表明，这两个量测量子系统$A$的运营商波前的面积。在各种一维自旋$\frac{1}{2}$模型中，我们数值计算表明，当局域扰动和子系统$A$分离时，具有非局域幂律相互作用的模型在$d^2(t)$中可以有指数增长的区域.这种机制在自旋- $\frac{1}{2}$链中是不存在的，只有局部相互作用。经过足够长的时间演化，$d^2(t)$弛豫到一个小常数，随着系统尺寸的增加，它呈指数衰减，这与本征态热化假设是一致的。基于这些结果，我们证明了$d^2(t)$是表征多体波函数中量子混沌和量子热化的有用量。
2018-07-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Apparatus for measuring the thermal Casimir force at large distances
我们描述了一个Casimir装置的基础上的差分力测量之间的Au涂层的球体和划分成两个区域，其中之一是由高电阻率（电介质）的Si，和其他的Au的平板。该装置的关键特征是半透明平面平行导电覆盖层，覆盖两个区域。与现有的Casimir设置相比，该设置提供了两个重要的优势。一方面，它导致了一个大的放大的德鲁德和目前用于计算热卡西米尔力的等离子体处方之间的差异。另一方面，由于覆盖层的屏蔽能力，它原则上不受板表面上的潜在补丁引起的静电力的影响，该静电力困扰着目前的大距离卡西米尔实验。如果可以制造在板的Au-Si区域上具有相同贴片结构的半透明导电覆盖层，类似于最近基于等电子技术的非牛顿引力搜索中使用的不透明覆盖层，则将为清晰观察热卡西米尔力铺平道路，直到几微米的分离，以及德鲁德和血浆处方之间的明确区别。
2014-11-12 cond-mat.other quant-ph
Measuring all compatible operators in one series of a single-qubit measurements using unitary transformations
在量子计算机上解决电子结构问题的变分量子本征求解器方法涉及测量哈密顿期望值。形式上，量子力学允许人们同时测量所有相互交换或相容的算子。不幸的是，目前的硬件允许测量只有一个更有限的子集的运营商，共享一个共同的张量积本征基。我们引入了酉变换，将任何完全可交换的算子群变换为可以在当前硬件上测量的群。这些酉运算可以被编码为Clifford门的序列，并且让我们不仅可以测量更大的项组，而且可以在经典计算机上有效地获得这些组。找到最小数目的完全可交换组的条款覆盖整个哈密顿的问题被发现是等价的最小团覆盖问题的图表示哈密顿条款作为顶点和它们之间的交换性作为边缘。测试的几个分子电子哈密顿高达50万项，介绍的技术允许减少的数量分别可测量的运营商集团下降到几百个，从而实现高达2个数量级的减少。研究还表明，这种增益至少与量子比特的数量呈线性关系。
2020-03-14 physics.chem-ph quant-ph
Local qubit invariants on quantum computer
Wigner Research Centre for Physics（维格纳物理研究中心）；University of Technology of Belfort-Montbéliard（贝尔福-蒙贝利亚尔技术大学）；Auburn University（奥本大学）
本文提出两种方法实现量子电路直接测量量子计算机上的局部幺正不变量，重点展示三量子比特不变量及IBM量子平台上的实现。
2026-08-14 math-ph math.MP quant-ph
Computing Wasserstein Distance for Persistence Diagrams on a Quantum Computer
持久性图是拓扑数据分析的一个有用工具，它可以用来提供过滤拓扑空间的简洁描述。使它们在实践中更有用的是，它们带有一个度量的概念，即瓦瑟斯坦距离（与概率论中的homestone度量密切相关，但不相同）。此外，该度量提供了稳定性的概念;也就是说，输入中的小噪声在最坏的情况下会导致输出中的小差异。在本文中，我们证明了持久性图的Wasserstein距离可以通过量子退火计算。我们提供了一个制定的问题作为一个二次无约束二进制优化问题，或QUBO，并证明正确性。最后，我们测试我们的算法，探索参数选择和问题大小的能力，使用D-Wave 2000 Q量子退火计算机。
2018-11-02 cs.CG cs.ET quant-ph
String Comparison on a Quantum Computer Using Hamming Distance
汉明距离在计算中无处不在。当需要将一个字符串与许多字符串进行比较时，它的计算变得昂贵。量子计算机（QCs）可以加速比较。在本文中，我们扩展了现有的算法计算汉明距离。扩展可以比较字符串和从任意长的字母表中提取的符号（原始算法不能）。我们使用QisKit框架实现我们的扩展算法，由程序员在不知道QC的情况下执行（代码是公开的）。然后，我们提供了四个教学实例：两个来自生物信息学领域和两个来自软件工程领域。最后，我们讨论了资源需求和QC的时间范围，使字符串比较变得实用。
2021-06-30 cs.DS cs.ET physics.bio-ph
Loss of entanglement in quantum mechanics due to the use of realistic measuring rods
我们表明，使用真正的测量棒在量子力学地方的一个基本的引力限制纠缠的水平，最终可以实现在量子系统。这一结果可以被看作是在现实物理系统中测量长度和时间的基本引力限制的直接结果。这种效应可能对量子力学中的远距离隐形传态和测量问题有意义。
2008-02-06 gr-qc quant-ph
Measuring the foaminess of space-time with gravity-wave interferometers
通过分析一个用来测量两个空间分离点之间的距离$l$的实验，我们发现这个距离不能用小于$(ll_P^2)^{1/3}$的不确定度来测量，这个不确定度比普朗克尺度$l_P$（或弦论中的弦尺度）大得多，这是距离测量中的传统智慧不确定度。这种对时空测量的限制被解释为是时空本身的量子涨落造成的。因此，在非常短的距离尺度上，时空是“泡沫”的。“时空的这种内在泡沫性为干涉仪提供了另一个噪声源。LIGO/VIRGO和LISA两代重力波干涉仪，通过未来的改进，有望达到足够低的位移噪声水平，以测试我们提出的时空结构中的泡沫程度。我们还指出了一个简单的连接到全息原理断言，自由度的空间区域的数量是由普朗克单位的区域的面积。
2000-03-21 astro-ph gr-qc hep-ph
