A Four-Round LOCC Protocol Outperforms All Two-Round Protocols in Reducing the Entanglement Cost for A Distributed Quantum Information Processing
证明了两个相距较远的参与方通过局域操作和经典通信（LOCC）完成双向量子信息任务时，纠缠代价和通信轮数之间存在一个折衷关系.在输入对渐近多且误差极小的信息论情形下，利用LOCC技术和共享纠缠实现了一类两量子比特受控幺正门.我们证明了权衡关系，表明每对纠缠的一个ebit是必要的，以实现酉任何两轮协议消耗，而四轮协议的纠缠成本严格小于每对一个ebit。
2018-10-29 quant-ph
Energy-constrained two-way assisted private and quantum capacities of quantum channels
随着量子技术的快速发展，了解量子系统和协议的基本特征对于其有效实施至关重要。已经受到越来越多关注的特定通信设置与量子密钥分发和分布式量子计算有关。在这种情况下，一个量子信道将发送者连接到接收者，他们的目标是在任意本地操作和经典通信（LOCC）的帮助下提取密钥或纠缠。在这项工作中，我们建立了一个一般性的理论能量约束，LOCC辅助的量子信道的私人和量子容量，这是最大速率，在LOCC辅助的量子信道可以可靠地建立秘密密钥或纠缠，分别受到能量约束的信道输入状态。我们证明了一个通道的能量约束压缩纠缠是这些能力的上限。我们还明确证明了热态最大化了所有相位不敏感、单模输入玻色子高斯通道的挤压纠缠的弛豫，概括了之前工作的结果。在这样做之后，我们证明了在[Goodenough等人，New J.Phys.18，063005（2016）]导致玻色子热通道的能量约束秘密密钥协议容量的上界得到改进。然后，我们考虑一个多体设置，并证明了两个已知的多体广义的挤压纠缠实际上是相等的。最后，我们表明，能量约束，多体压缩纠缠在约束能量约束的本地中心辅助的私人和量子容量区域的量子广播信道中发挥了作用。
2018-06-07 cs.IT math.IT quant-ph
Majorization relation in quantum critical systems
最基本的局域转换是局域操作和经典通信（LOCC），这也是量子信息处理中最自然的限制。研究了量子临界系统中基态之间的LOCC转换，提出了一种新的方法，通过优化关系揭示量子相变时基态之间的不同转换。研究了一维横场伊辛模型的基态局域可转换性。结果表明，LOCC转换率几乎在相变点发生变化。讨论了量子相变级数与LOCC转换率的关系。我们的结果进行了比较，相应的结果使用Renyi熵和LOCC可转换性与辅助纠缠。
2015-05-22 quant-ph
Quantum states with the same entanglement and local unitary equivalence
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT)（数学科学研究所）
本文指出LOCC可互转换性不等同于LU等价，并给出充分条件：对于具有完全纠缠维数（以Schmidt数向量量化）的多体态，LOCC互转换性仅在LU等价下成立。
2026-09-21 quant-ph
Entanglement manipulation of multipartite pure states with finite rounds of classical communication
我们研究了C语言中基于多轮经典通信（$LOCC_{\mathbb{N}}$）的局部操作的纯状态变换。Spee，J.I. de Vicente，D.绍尔温湾Kraus，arXiv：1606.04418（2016）.在这里，我们首先提出的一些证明的细节，并通过$LOCC_{\mathbb{N}}$，这需要一个概率的步骤，推广建设的状态转换的例子。然而，我们也提出了明确的SLOCC类的例子，其中任何可分离的转换可以实现的协议，其中每一步都是确定性的（所有-det- $LOCC_{\mathbb{N}}$）。这样的变换可以被认为是二分变换的自然推广。此外，我们提供了纯状态转换的例子，这是可能的，通过可分离的转换，但不是通过$LOCC_{\mathbb{N}}$。我们还分析了一个有趣的真正多方效应，我们称之为锁定或解锁其他各方的权力。这意味着一方可以阻止或允许其他方实施LOCC转换。此外，我们研究了限制在$LOCC_{\mathbb{N}}$的最大纠缠集，并展示了如何容易计算的限制$LOCC_{\mathbb{N}}$的一些纠缠措施的界限可以得到。
2017-01-31 quant-ph
Phase diagram of quantum critical system via local convertibility of ground state
研究了XY模型中两种基态局域可转换性与量子相变的关系。通过优控制关系和基于Renyi熵截取的纠缠辅助局域操作和经典通信（E-LOCC）检验了局域操作和经典通信（LOCC）的可转换性.在XY模型的相图中，给出了基态的LOCC转换性和LOCC转换性，并进行了比较。结果表明，XY模型相图中不同的相可以具有不同的LOCC或LOCC转换率，可以用来探测量子相变。本研究将从局域可转换性的角度启发对量子相变的广泛研究，例如，有限温度相变和其他量子多体模型。
2015-10-24 quant-ph
Local Transformations of Multiple Multipartite States
理解多体纠缠是至关重要的，因为它是物理学中广泛现象的基础。通过经典通信辅助的局域操作（LOCC）的状态变换的研究允许人们定量分析纠缠，因为它在希尔伯特空间中引入了偏序。然而，已经表明，对于具有固定局部尺寸的系统，这种顺序通常是微不足道的，这阻止了多体态彼此之间关于任何纠缠度量的关系。为了得到一个非平凡的偏序，我们研究了LOCC的一个物理扩展：多态LOCC。在这里，人们认为同时LOCC变换作用于有限数量的纠缠纯态。我们研究多部和二部多状态变换。在多部的情况下，我们证明，可以改变随机LOCC（SLOCC）类的个人初始状态，仅适用于本地酉（LU）。我们表明，通过将纠缠从一个状态转移到另一个状态，可以执行在单拷贝情况下不可能的状态转换;提供多体纠缠催化的例子;并展示改进的概率协议。在二分的情况下，我们确定了许多非平凡的LU变换，并表明源纠缠是不加性的。这些结果表明，多状态LOCC具有比单状态LOCC更丰富的景观。
2021-06-09 quant-ph
Transformations of symmetric multipartite Gaussian states by Gaussian LOCC
多粒子量子关联，尽管经过多年的深入研究，仍然有许多问题没有得到解答。虽然高斯态的两体纠缠相对较好理解，但仅仅定性表征的复杂性随着参与方数量的增加而迅速增长。在这里，我们提出了两个方案的多体置换不变高斯态的高斯局域操作和经典通信的转换。为此，我们使用了一个可能的实验实现方案，利用这一事实，即在这张照片中，整个N - partite状态可以用两个可分离的模式来描述。在数值上，我们研究了三重态的纠缠变换。最后，我们看看我们的协议对辅助量子隐形传态的保真度的影响，发现虽然添加相关噪声并不影响保真度，但有强有力的证据表明，部分非破坏测量导致隐形传态保真度下降。
2014-04-30 quant-ph
Nonlocal Entanglement Transformations Achievable by Separable Operations
对于多体量子系统的操纵，众所周知，所有经典通信（LOCC）辅助的局部操作构成可分操作类的真子集。最近，Gheorghiu和Griffiths发现LOCC和一般的可分操作对于两体纯态之间的转换同样强大。在这封信中，我们将这种比较扩展到混合态，并表明在一般情况下，可分离操作严格强于LOCC时，将混合态转换为纯纠缠态。我们的发现的一个显着的后果是纠缠单调的存在下，可能会增加可分离操作。
2008-11-26 quant-ph
The maximally entangled set of multipartite quantum states
在量子信息理论中，当态的操纵被限制在经典通信辅助的局域操作（LOCC）时，纠缠是一种资源。因此，决定哪些LOCC变换是可能的，特别是在这种限制下哪些状态是最有用的是至关重要的。虽然二体最大纠缠态是众所周知的（它是唯一不能从任何其他状态获得的状态，同时，它可以通过LOCC转换为任何其他状态），但在多体情况下不存在这样的状态。为了解决这个问题，我们在这里引入了n分态的最大纠缠集（MES）的概念。这是在LOCC操作下最有用的状态集合，即，该集合之外的任何状态都可以经由LOCC从该集合内的状态之一获得，并且该集合中的任何状态都不能经由LOCC从任何其他状态获得。我们确定了三个和四个量子位状态的MES，并为它们提供了简单的表征。在这两种情况下，都需要无限多个状态。然而，虽然MES对于3量子比特状态是零测量，但几乎所有4量子比特状态都在MES中。这是因为，与3量子比特的情况相反，确定性LOCC变换在完全纠缠的四方态中几乎是不可能的。我们确定的测量零子集的MES LOCC可转换状态。这是唯一与纠缠操纵相关的状态类别。
2013-09-18 quant-ph
Transformations among Pure Multipartite Entangled States via Local Operations Are Almost Never Possible
经典通信辅助的局域操作构成了纠缠理论中的自由操作。因此，确定LOCC变换对于理解纠缠是至关重要的。在这里，我们几乎所有的LOCC纯多体多级状态之间的转换的特点。结合Gour \emph{et al.} [J. Math. Phys. 58，092204（2017）]所示的量子比特态的类似结果，这给出了多体纯态之间几乎所有局部变换的表征。我们表明，通用的，完全纠缠，纯态之间的非平凡LOCC变换几乎是不可能的。因此，几乎所有的多部国家都是孤立的。它们既不能通过局域操作从局域幺正不等价（LU-不等价）态确定性地获得，也不能确定性地转化为纯的、完全纠缠的LU-不等价态。为了得到这个结果，我们证明了一个更一般的说法，即，一般来说，一个国家拥有没有非平凡的局部对称性。我们讨论了进一步的后果，这一结果的表征的最佳，概率单拷贝和概率多拷贝LOCC变换和表征的LU-等价类的多体纯态。
2018-07-11 quant-ph
Quantum Machine Learning for Distributed Quantum Protocols with Local Operations and Noisy Classical Communications
量子纠缠蒸馏和量子态鉴别等分布式量子信息处理协议依赖于局域操作和经典通信。现有的基于LOCC的协议通常假设理想的、无噪声的通信信道的可用性。在本文中，我们研究了经典通信在噪声信道上发生的情况，并建议通过使用量子机器学习工具来解决这种情况下LOCC协议的设计。我们特别关注的重要任务的量子纠缠蒸馏和量子态的歧视，并实现本地处理通过参数化的量子线路（PQC），优化，以最大限度地提高平均保真度和平均成功概率在各自的任务，同时占通信错误。所介绍的方法，噪声感知LOCCNet（NA-LOCCNet），被证明具有显着的优势，现有的协议设计的无噪声通信。
2023-02-17 cs.AI cs.LG quant-ph
The maximally entangled set of 4-qubit states
纠缠是一种资源，以克服用于状态操纵的操作的自然限制，以经典通信辅助的本地操作（LOCC）。因此，二体最大纠缠态是一种可以通过LOCC确定性地转换为任何其他状态的状态。在多方背景下，不存在这样的国家。在那里，需要一个完整的集合，即我们最近介绍的最大纠缠状态集（MES）。该集合一方面具有这样的属性，即该集合之外的任何状态都可以经由LOCC从该集合内的状态之一获得，另一方面，该集合中的任何状态都不能经由LOCC从任何其他状态获得。最近，我们研究了纯多体态之间的LOCC变换，并导出了3-和一般4-量子比特态的MES。在这里，我们考虑非通用的4-qubit状态，并分析它们关于局部变换的性质。我们证明，大多数SLOCC类表现出类似的行为的通用状态，但我们也确定了三个类具有非常不同的属性。第一个由GHZ和W类组成，其中任何状态都可以转换为其他状态。特别是不存在孤立。另一方面，也存在所有状态都是孤立的类。最后但并非最不重要的是，我们确定了一个额外的一类状态，其转换特性与所有其他类有很大的不同。我们的研究不仅确定了LOCC纠缠操纵最相关的状态类别，而且还揭示了可分离和LOCC变换之间的相似性和差异的新见解，并使任意四个量子比特状态之间的LOCC变换的研究成为可能。
2016-05-19 quant-ph
Local convertibility of the ground state of the perturbed Toric code
我们目前的分析和数值研究的行为的$α$ -Renyi熵的Toric代码中存在的几种类型的扰动，旨在研究这些扰动的可模拟性的父哈密顿使用本地操作和经典的通信（LOCC）-一个属性称为本地可转换性。特别地，相对于扰动参数的导数对于拓扑相位内的$α$的不同值呈现不同的符号。从信息论的观点来看，这意味着这种基态不能通过催化剂辅助的局部操作和经典通信（LOCC）在拓扑相中连续变形。另一方面，这种LOCC差分可转换性在平凡无序相中总是可能的。非LOCC可转换性是显著的，因为它可以在其大小与相关长度无关的系统上计算。因此，这种方法可以构成一个实验上可行的拓扑秩序的证据。
2015-01-13 cond-mat.other quant-ph
Circuit Knitting Faces Exponential Sampling Overhead Scaling Bounded by Entanglement Cost
该研究证明电路编织的采样开销受纠缠代价指数级下界限制，揭示了虚拟量子信息处理与量子香农理论的联系，为分布式量子计算的可扩展性提供了理论基准。
2024-08-21 cs.IT math.IT quant-ph
Necessary conditions on effective quantum entanglement catalysts
量子催化变换在局域操作和经典通信下的量子纠缠态变换中起着重要作用。催化转化中的关键问题是催化态的存在性和有界性。基于纠缠源态和纠缠目标态的施密特系数给出的一组点，我们给出了催化态的必要条件。还研究了催化态维数的下界。此外，我们给出了一个详细的纠缠辅助LOCC下的量子混合态变换方案。
2021-10-29 quant-ph
Entanglement and Causal Relation in distributed quantum computation
在本论文中，我们研究了分布式量子计算中的纠缠和经典通信两个不同的方面。在第一部分中，我们通过引入一个新的概念，量子计算的量子网络编码，分析了在给定的量子网络资源上的可实现计算。我们考虑一种网络设置，其中网络的每个边缘的量子通信被限制为发送一个量子比特，但经典通信是不受限制的。具体来说，我们分析了可实现的$k$ -量子比特酉操作在一定类别的网络，称为集群网络。我们表明，任何两个量子比特的幺正操作是可实现的蝴蝶网络和圣杯网络，这是基本的原始网络的网络编码。我们还获得了在集群网络上酉操作的概率可实现性的充分必要条件。在第二部分中，我们研究了DQC中的资源权衡。首先，我们证明了局域态鉴别所需的纠缠可以通过增加经典通信的轮数而被更少的纠缠所取代。其次，我们开发了一个新的框架，确定性的联合量子操作的输出和输入之间的因果关系的本地操作没有预定义的因果顺序，称为“经典通信”没有预定义的因果顺序（CC*）。证明了局部运算和CC*（LOCC*）等价于可分运算（SEP）.这一结果表明，纠缠辅助LOCC实现SEP可以模拟LOCC* 没有纠缠。我们还研究了LOCC* 和另一种确定性联合量子操作的形式主义之间的关系，而无需基于量子过程形式主义假设预定义的因果顺序。因此，我们通过使用LOCC* 构造了非LOCC SEP的示例。
2022-02-14 quant-ph
Measurement outcomes that do not occur and their role in entanglement transformations
经典通信辅助下的局域操作（LOCC）对纠缠纯态之间的变换的刻画是量子信息理论中的一个重要问题。由于LOCC具有高度复杂的结构，有时考虑较大的可分离（SEP）映射集，其在数学上具有更简单的描述。在文献中，主要SEP地图组成的可逆克劳斯运营商已被考虑。在本文中，我们表明，考虑这些地图是不够的，当决定是否可以通过一般SEP变换映射到另一个状态。这是通过提供纯3-和5-量子比特状态之间的转换的明确示例来完成的，这通过包含奇异Kraus算子的SEP映射是可行的，但是，通过仅包含常规Kraus算子的SEP映射是不可能的。允许构造SEP映射的关键点是引入在输入状态上以概率零发生的投影测量。事实上，它是不够的，以考虑SEP地图组成的定期克劳斯运营商，即使在纯状态转换的情况下，也影响了纯状态之间的LOCC转换的结果。然而，我们发现，不可逆的克劳斯运营商没有帮助下的状态转换LOCC与许多轮的经典通信，即SEP转换与可逆克劳斯运营商的必要和充分条件仍然是一个必要条件下的有限轮LOCC的可转换性。此外，我们还证明了M. Hebenstreit角Spee，和B. Kraus，Phys. Rev. A 93，012339（2016）不受影响。
2019-10-31 quant-ph
Transformations in quantum networks via local operations assisted by finitely many rounds of classical communication
本研究针对基于最大纠缠双量子比特态的量子网络，探究有限轮LOCC下的态变换，推导网络对称性，揭示含环网络的态可达性特性，给出环网络不可达态判定方法及单测量确定性协议的可达态刻画，并提出首个需三轮经典通信的全纠缠态LOCC变换实例。
2024-03-10 quant-ph
Identifying families of multipartite states with non-trivial local entanglement transformations
本文研究多体量子态在 LOCC 下的非平凡可转换性，证明 3-qutrit 完全反对称态的 SLOCC 类无孤立性，并给出多类弱孤立性结果。
2024-02-22 quant-ph
Consistent analytical solution of the time-dependent Schrödinger equation for nanoscale circuits with laser-assisted quantum tunneling
现在通常的做法是求解薛定谔方程，以估计在特定电位下两个金属电极之间的隧穿电流，或者通过假设入射、反射和透射波来估计通过势垒的透射。然而，我们认为，这些方法可能不适合纳米电路。在金属元素中，电子的自由路径可能长达68.2 nm，因此我们考虑了量子效应可能在整个纳米级电路中发生的可能性，包括连接。分析方法提出了通过一个封闭的电路的波函数的相干传输建模。
2020-06-08 quant-ph
Entanglement-assisted circuit knitting: Distributed quantum computing using limited entanglement resources
National Tsing Hua University（国立清华大学）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；Tamkang University（淡江大学）；Hon Hai Research Institute（鸿海研究院）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）
本文提出一种混合框架，结合纠缠辅助电路编织与局部协同操作，优化采样开销并降低纠缠成本，提升分布式量子计算的效率。
2026-04-16 quant-ph
A Coding Theorem for Bipartite Unitaries in Distributed Quantum Computation
我们分析了通过局域操作和经典通信（LOCC）辅助共享纠缠的二分么正的实现。我们采用量子香农理论中的概念和技术来研究一个渐近的场景，其中两个遥远的当事人执行相同的二分酉无穷多对输入。我们分析了最小成本的纠缠和经典通信每副本。对于两轮LOCC协议，在误差收敛到零的速度比$1/n^4$快的条件下，推导了一个单字母公式，用于计算纠缠和经典通信的最小代价，其中$n$是输入对的数目.该公式由与幺正相关联的三方状态的“马尔可夫化成本”给出，其可以通过有限步算法来计算。我们还得到了一个下界的最小资源成本，这适用于协议的任意数量的轮。
2018-03-23 quant-ph
Entanglement-Assisted Discrimination of Nonlocal Sets of Orthogonal States
School of Mathematics and Science, Hebei GEO University（河北地质大学数理学院）；Intelligent Sensor Network Engineering Research Center of Hebei Province, Hebei GEO University（河北省智能传感器网络工程研究中心）
本文研究了多粒子纠缠在非局域正交态集鉴别中的作用，提出高效的LOCC协议，探讨了不同纠缠辅助方案的资源消耗，并发现避免量子 teleportation 的协议通常更高效。
2026-03-17 quant-ph
Tensor-network-assisted variational quantum algorithm
本文提出张量网络辅助的参数化量子电路，通过级联经典张量网络算子提升浅层量子电路表达能力，并在二维 Ising 模型和一维时间晶体模型中验证其优于传统浅层量子电路方法。
2023-11-30 quant-ph
Hardware-Assisted Parameterized Circuit Execution
本文提出一种基于软硬件协同设计的硬件辅助协议，通过软件剥离参数化角度、硬件实时拼接参数，在QubiC上执行参数化量子电路，显著减少了波形编译时间并加速了电路总执行时间。
2025-06-25 quant-ph
Tank-Circuit Assisted Coupling Method for Sympathetic Laser Cooling
本文讨论了两种离子在单独的潘宁阱中通过一个共同的储能电路运动的耦合。通过测量两个耦合离子的运动模式的避免交叉行为，证明了由槽路辅助的耦合的增强。提出了一种间歇式激光冷却的共振冷却方法，并给出了理论描述。该技术能够调谐两个离子物种在单独的陷阱之间的耦合强度，从而允许有效的交感冷却的任意类型的单离子的高精度潘宁阱实验。
2021-04-08 physics.atom-ph quant-ph
Parity-assisted generation of nonclassical states of light in circuit quantum electrodynamics
提出了一种在多模微波腔中产生光的非经典态的方法。我们的方法考虑了发生在由两个扩展腔和一个超强耦合光物质系统组成的系统中的双光子过程。在特定的共振条件下，我们的方法产生，在一个确定性的方式，产品状态的不相关的光子对，贝尔态，W态。我们证明了改进的生成时间时，增加多模腔的数量，并证明了真正的多体纠缠态的产生时，耦合的辅助系统，每个腔。最后，我们讨论了我们的建议在电路量子电动力学的可行性。
2018-08-21 quant-ph
Theory of quantum-circuit refrigeration by photon-assisted electron tunneling
我们专注于最近实验实现的正常金属绝缘体超导隧道结耦合到超导谐振器的情况。我们发展了第一性原理理论来描述光子辅助电子隧穿对谐振腔量子态的影响。我们的结果是在非常好的定量协议与以前的实验上的制冷和加热的谐振器使用光子辅助隧穿，从而提供了严格的验证理论。重要的是，我们的研究结果提供了简单的分析估计的电压可调的耦合强度和温度的热库形成的光子辅助隧道。因此，它们被用来介绍使用这种量子线路制冷机的量子器件的初始化的优化原理。由于我们方法的第一性原理性质，将理论扩展到量子电子器件的全谱似乎是合理的。
2017-09-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gain-assisted superluminal microwave pulse propagation via four-wave mixing in superconducting phase quantum circuits
研究了微波场在超导相位量子线路中实现的四能级级联量子系统中的传播和放大。结果表明，通过增加系统的泵浦频率，系统的正常色散转变为反常色散，从而获得增益辅助的超光速微波传输。此外，还证明了受激微波场是通过四波混频产生的，系统能级没有任何反转布居（无反转放大），并且所产生脉冲的群速度可以通过外部振荡磁通量来控制。我们还证明了在某些特定的参数下，超导相位量子线路系统可以实现无吸收超光速微波传输。
2015-02-23 physics.optics quant-ph
Pure-state transformations and catalysis under operations that completely preserve positivity of partial transpose
出于希望更好地了解类的量子操作的二分系统，保持积极的部分转置（PPT操作）和它的关系的类LOCC（本地操作和经典通信），我们提出了一些结果确定性的二分纯态变换的PPT操作。限制我们的注意力的情况下，我们开始的秩K最大纠缠态，我们给出了一个必要条件，将其转化为一个给定的纯态，我们表明，这也是充分的，当K是2和最终的状态有施密特秩三。我们表明，它是足够的所有K和所有最终状态提供了一个猜想，关于某个家庭的半定方案是真的。我们还证明了PPT操作下可以发生催化现象，并且与LOCC催化不同，最大纠缠态可以是催化剂。最后，给出了在最大纠缠催化剂的辅助下，通过PPT操作将K阶最大纠缠态转变为任意纯态的充要条件.
2008-10-26 quant-ph
Optimizing Encoder Circuits of Entanglement-Assisted Quantum LDPC Codes via Beam Search
University of Minnesota（明尼苏达大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
提出用束搜索算法优化纠缠辅助量子QC-LDPC码的SKG编码器，通过GF(2)行操作减少CNOT门数量，在测试码族上实现7.3-34.0%的CNOT计数降低。
2026-09-01 cs.IT math.IT quant-ph
StabilizerBench: A Benchmark for AI-Assisted Quantum Error Correction Circuit Synthesis
University of Washington（华盛顿大学）
StabilizerBench通过192种稳定子码提供了一个基准，涵盖12种家族、4-196个量子比特和距离2-21的代码，分为三个递增难度任务：状态准备电路生成、电路优化和容错电路合成，采用统一评分系统评估AI在量子误差校正中的能力与质量。
2026-04-23 quant-ph
Approximate and ensemble local entanglement transformations for multipartite states
针对多体纯态在 LOCC 下通常孤立的问题，本文研究近似 LOCC 变换，证明纯态、有限轮协议及 SLOCC 类内系综变换的充分性，并揭示多体情形中近似变换层级不会坍缩。
2023-07-11 quant-ph
Tomography-assisted noisy quantum circuit simulator using matrix product density operators
本研究利用量子过程层析成像（QPT）技术捕获真实NISQ设备的复杂噪声特性，并将其集成到矩阵乘积密度算子（MPDO）模拟器中，以更准确地评估噪声对量子算法的影响。
2025-08-11 quant-ph
Interaction-assisted SU(2) adiabatic holonomies in Josephson phase qubits
我们提出了一个在由三个电容耦合磁通偏置约瑟夫森相位量子比特组成的电路中产生SU（2）绝热几何相位的方案。
2009-04-26 quant-ph
Compact quantum gates on electron-spin qubits assisted by diamond nitrogen-vacancy centers inside cavities
在固态系统上构造紧凑的通用量子门量子线路是量子计算的关键。我们提出了一些紧凑的量子电路的确定性固态量子计算，包括CNOT，Toffoli，和Fredkin门的金刚石氮空位中心限制在腔中，通过一些单光子的输入-输出过程实现。我们为这些通用量子门设计的量子线路简单而经济。此外，没有使用额外的电子量子比特，而只是使用单光子介质。这些门有很长的相干时间。我们讨论了这些通用的固态量子门的可行性，得出结论，他们是可行的，以目前的技术。
2013-10-21 quant-ph
Assisted quantum simulation of open quantum systems
本文提出量子辅助量子算法，利用NISQ设备和参数化量子电路降低通用量子算法电路深度，并通过变分量子态制备方法实现开放量子系统的高效短时演化模拟。
2023-04-16 hep-th quant-ph
Genetic Transformer-Assisted Quantum Neural Networks for Optimal Circuit Design
提出 GTQNN 混合框架，用 transformer 压缩经典数据并以 NSGA-II 搜索兼顾准确率与门数的 Pareto 最优量子电路，在四个基准上以更少资源取得竞争力性能。
2025-06-10 cs.NE quant-ph
High fidelity feed-back assisted parity measurement in circuit QED
我们分析了电路量子电动力学中基于色散读出的双量子比特奇偶性测量。量子比特上的反作用有两个性质不同的贡献。一个是不可避免的移相在奇偶子空间之一，在测量的瞬态时间切换过程中产生。另一部分是相位在同一子空间中的随机旋转，其在整个测量期间持续存在。后者可以使用状态估计的方法从完整的测量记录中确定。我们的主要结果是，这个相位确定过程的结果是{ \em独立}的状态估计过程中的初始状态。因此，该过程可以用于初始状态未知的测量情况。我们讨论了如何使用这种反馈方法来实现高保真度的宇称测量的腔量子位耦合强度的现实值。最后，我们讨论的鲁棒性的反馈过程中的测量记录的错误。
2010-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal quantum gates on microwave photons assisted by circuit quantum electrodynamics
基于一个微波光子量子处理器，利用第一个超导谐振腔对传输子的频移效应和第二个超导谐振腔与传输子之间的共振作用，在微波光子谐振腔量子点上构造了可控相位门.这种独特的特性为我们提供了一种有用的方法来实现C相门的两个谐振器qudits具有更高的保真度和更短的操作时间，与以前的建议相比。我们的c相门的保真度可以达到99.51%，在93 ns。此外，我们的设备可以很容易地扩展到构建三个量子门上的三个谐振腔qudits，远远不同于现有的建议。我们在三个谐振腔量子点上实现了可控相位门，在传输子量子点的辅助下，其保真度在124.64ns内达到92.92%。
2014-08-01 quant-ph
Dephasing-assisted diffusive dynamics in superconducting quantum circuits
本研究在超导量子电路中实验演示了受控退相干噪声辅助的扩散动力学，发现退相干可使准周期量子比特阵列中更局域的初始态更快弛豫至均匀混合态，呈现类似Mpemba效应的反直觉现象，为研究马尔可夫开放量子系统提供了新工具。
2025-10-01 quant-ph
ISAAQ: Ising Machine Assisted Quantum Compiler
由于物理量子比特的有限连接性和门操作的高错误率，为噪声中尺度量子（NISQ）器件编译量子线路势在必行。量子线路编译中最关键的步骤之一是量子位路由，这是一个NP难题，涉及放置和移动逻辑量子比特以最小化编译开销。在这项研究中，我们提出了ISing机器辅助量子编译器（ISAAQ）执行量子位路由与伊辛机，它可以有效地解决二次无约束二进制优化（QUBO）问题。ISAAQ通过使用以前的编译结果更新自己来准确估计编译成本，并通过与多个Ising机并行解决QUBO问题来加速量子位路由。此外，ISAAQ利用了一种降低成本的方法，该方法用更少的物理CNOT门来实现可交换逻辑受控非（CNOT）门，这在实现原始门时对平面器件特别有效。在IBM QX5和IBM QX20上的实验结果表明，ISAAQ优于Qiskit和tket中的启发式方法以及现有的QUBO方法，对于大多数基准电路，需要更少的物理CNOT门。ISAAQ在大型电路上表现得特别好，证明了其在逻辑CNOT门数量方面的强大可扩展性。
2023-03-06 quant-ph
Linear-Optical Hyperentanglement-Assisted Quantum Error-Correcting Code
我们提出了一个线性光学实现的超纠缠辅助量子纠错码。该码是超纠缠辅助的，因为共享纠缠资源是偏振和轨道角动量超纠缠的光子态。利用线性光学技术可以对信道差错进行编码、解码和诊断。该代码纠正了偏振“翻转”错误，因此只适合于原理验证实验。编码和解码电路使用Knill-Laflamme-Milburn类方案来转换偏振和轨道角动量光子量子比特。一个数值优化算法找到一个单位保真度编码电路，只需要三个辅助模式，并具有成功概率等于0.0097。
2009-02-10 quant-ph
Mutual information-assisted Adaptive Variational Quantum Eigensolver
该研究提出一种利用经典算法构建缩减规模纠缠门池的方法，通过经典近似基态量子比特间的互信息排序筛选纠缠门，结合密度矩阵重整化群预计算，在小分子实验中验证了小比例纠缠门池可达到原精度，为自适应变分量子算法拟设线路构建提供新路径。
2024-03-12 quant-ph
Entanglement concentration of microwave photons based on Kerr effect in circuit QED
近年来，超导量子比特在量子计算中显示出巨大的潜力。因此，微波光子成为超导量子计算辅助下的量子信息处理中非常有趣的量子比特。在这里，我们提出了第一个协议的纠缠集中微波光子，诉诸电路量子电动力学（QED）中的交叉克尔效应。利用超导传输线谐振器（TLR）与N型能级结构的超导分子耦合，产生有效的交叉克尔效应，实现微波光子的量子无损测量。利用该器件，我们设计了一个双量子比特的极化宇称量子相干探测器，它可以在多个线性微波元件的辅助下有效地集中微波光子的非局域非最大纠缠态。该方案具有较高的效率，可用于微波光子辅助的固态量子信息处理。
2016-10-03 quant-ph
Dissipation-assisted preparation of Floquet-Laughlin states in superconducting circuits
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
本文通过量子浴工程设计驱动耗散协议，在超导电路实现Floquet-Harper-Hofstadter-Hubbard模型的FCI基态稳定化，并数值展示了分数量子霍尔特征的检测。
2026-05-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
A Neutral-Atom Quantum Compiler with Application-Specific Layout and Hub-Assisted Shuttling
Faculty of Science and Technology, Keio University（庆应义塾大学理工学部）；Department of Physics, Graduate School of Science, Tokyo University of Science（东京理科大学理学研究部物理学专攻）
针对中性原子量子设备有限相互作用范围和最小间距约束，提出一种结合应用特定布局与辅助陷阱穿梭的编译器，通过动态放置空陷阱作为中转站，并采用逐门规则在SWAP路由和辅助穿梭间选择，解决了任意连接NISQ电路的编译问题，在路由主导电路上保真度提升达三个数量级。
2026-05-28 quant-ph
Principles of Quantum Communication Theory: A Modern Approach
本书以信息论视角系统阐述量子通信理论，涵盖量子力学基础、量子熵与纠缠度量，并深入讨论经典与量子通信、纠缠蒸馏、密钥蒸馏及反馈辅助通信等核心主题，强调现代一次性到渐近方法。
2024-02-11 cond-mat.stat-mech cs.IT hep-th
Quantum information processing on nitrogen-vacancy ensembles with the local resonance assisted by circuit QED
利用氮空位中心系综（NVE）与超导共面谐振器之间的局域共振相互作用和单量子比特操作，我们分别提出了两个远程NVE之间的状态转移和这些NVE上的快速受控相位（c相位）协议.该混合量子系统由两个远距离NVE耦合到分离的高Q传输线谐振器（TLR）组成，它们通过电流偏置的约瑟夫森结超导相位量子比特互连。在70.60 ns的操作时间内，我们的状态转移协议的保真度约为99.65%。在93.87 ns的工作时间内，我们的c相门的保真度约为98.23%。此外，利用c相位门，我们构造了一个二维的团簇态的NVE在n*n正方形网格的混合量子系统的单向量子计算。与基于超导谐振器的方案相比，由于NVE在室温下的长相干时间，我们的方案可能更鲁棒。
2015-03-09 quant-ph
Eigenstate-assisted realization of general quantum controlled unitaries with a fixed cost
Universidad de Valladolid（瓦利亚多利德大学）；Laboratory for Disruptive Interdisciplinary Science (LaDIS), Universidad de Valladolid（瓦利亚多利德大学颠覆性跨学科科学实验室）
本文提出了一种利用特征态实现通用量子受控单元的固定成本方法，通过固定电路实现常深度的量子门操作，适用于变分和量子机器学习算法。
2026-02-22 quant-ph
The phase/state duality in reversible circuit design
经典函数的可逆实现占大多数已知量子算法的大部分。因此，近年来已经开发了许多在Clifford+ $T$门集合上的可逆电路构造，其使用状态空间和相空间，或$X$和$Z$基，以将电路成本降低到超过在严格经典水平下可能的程度。我们研究并推广了两类特殊的结构：相对相位电路，包括Giles和Selinger的乘法控制$iX$门和Maslov的$4$量子比特Toffoli门，以及测量辅助电路，包括Jones的Toffoli门和Gidney的临时逻辑与。在这样做时，我们介绍了实现经典功能的阶段和测量辅助终止临时值的一般方法。然后，我们应用这些技术，找到新的$T$计数有效的建设一些经典的功能在空间受限的制度，特别是乘法控制Toffoli门和临时产品。
2021-11-05 quant-ph
One-shot entanglement distillation beyond local operations and classical communication
我们研究了在不同量子操作下的一次性纠缠蒸馏任务，这些量子操作扩展了局域操作和经典通信（LOCC）的集合。建立一个一般的形式主义，它允许一个简单的比较，他们的确切可实现的性能，我们与这些类的操作下的蒸馏保真度与一个家庭的纠缠单调和蒸馏率与一类平滑熵量的基础上的假设检验相对熵。然后，我们精确地计算了几类量子态的一次性纠缠，并揭示了它们的操作中的许多简化。我们特别证明了任何纯态的$\varepsilon$ -错误单次可分离纠缠在从单向LOCC到保持分离性操作或保持状态集的部分正转置操作的所有操作下都是相同的，并且可以作为二次约束线性规划精确计算。我们建立了类似的操作等价的各向同性和最大相关状态的蒸馏，减少了相关数量的线性或半定的程序的计算。我们还表明，所有考虑的操作集实现相同的性能，在环境辅助的纠缠蒸馏从任何状态。
2019-10-14 math-ph math.MP quant-ph
Scalable machine learning-assisted clear-box characterization for optimally controlled photonic circuits
本文提出一种可扩展的机器学习辅助白盒表征方法，通过虚拟副本迭代估计光子芯片的相位、串扰等参数，并在12模式Clements干涉仪上实现平均99.77%的幅度保真度，超越现有芯片控制水平。
2024-02-22 physics.optics quant-ph
