High-fidelity CZ gate for resonator-based superconducting quantum computers
最近已经证明了可扩展量子计算机的可能构建块[M. Mariantoni等人，Science 334，61（2011）]。这种架构由超导量子位电容耦合到单独的存储器谐振器以及公共总线。在这项工作中，我们研究了一个自然的原始纠缠门这个和相关的谐振器为基础的架构，其中包括一个量子位和总线之间的CZ操作。CZ门是在非计算量子比特的帮助下实现的|2> state [F. W. Strauch等人，物理修订版信函91，167005（2003）]。假设相位或transmon量子比特具有300 MHz的非谐性，我们表明，通过仅使用低频量子比特偏置控制，可以在大约17 ns（23 ns）的时间内实现具有99.9%（99.99%）保真度的量子比特总线CZ门，具有现实的双参数脉冲轮廓，加上两个辅助z旋转。我们在这里所指的保真度测量是状态平均的内在过程保真度，它不包括任何噪声或退相干的影响。这些结果适用于包括强耦合存储器谐振器的多量子位器件。我们研究了量子位总线CZ门的性能作为量子位非谐性的函数，确定占主导地位的固有误差机制并推导出相关的保真度估计器，量化脉冲形状灵敏度和精度要求，模拟由总线谐振器介导的量子位-量子位CZ门，并尝试对系统参数（包括谐振器频率和耦合）进行全局优化。我们的研究结果与广泛的超导硬件设计相关，这些设计包括谐振器，并表明应该可以用现有的transmon量子位演示99.9%CZ门，这将…
2013-01-08 cond-mat.supr-con quant-ph
Simulating groundstate and dynamical quantum phase transitions on a superconducting quantum computer
我们在超导量子器件上优化了一个量子不变的、顺序的量子线路，通过量子临界点模拟了量子伊辛模型的基态。我们进一步展示了如何在这个模型的量子临界点的猝灭中发现的动态量子临界点可以被模拟。我们的方法避免了有限尺寸标度的影响，通过使用顺序的量子线路的启发无限矩阵乘积状态。我们提供高效的电路和各种错误缓解策略来实现，优化和时间演变这些状态。
2022-05-25 quant-ph
Conveyor-belt superconducting quantum computer
Scuola Normale Superiore（高等师范学校）；Planckian srl（Planckian有限公司）；Dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa（比萨大学物理系）
该研究提出了一种基于传送带架构的超导量子计算机，通过全局驱动方式显著提高了量子比特的可扩展性和计算效率。
2026-01-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit simulation of readout process toward large-scale superconducting quantum circuits
针对器件参数波动影响大规模超导量子电路保真度的问题，提出基于传统 SPICE 的经典电路仿真方法，可在普通笔记本上评估万量子比特电路性能。
2025-07-27 cond-mat.supr-con quant-ph
First Practical Experiences Integrating Quantum Computers with HPC Resources: A Case Study With a 20-qubit Superconducting Quantum Computer
本文报告了将20-qubit超导量子计算机集成到LRZ的HPC基础设施中的实践经验，总结了设施要求、动态校准、冗余基础设施和用户培训四个关键教训，为未来HPC+QC集成提供了路线图。
2025-09-16 quant-ph
Non-unital noise in a superconducting quantum computer as a computational resource for reservoir computing
本文发现振幅阻尼噪声可增强超导量子计算机上回声状态网络的储层计算性能，理想耗散率约0.03，为容错前量子计算应用提供新途径。
2025-06-23 quant-ph
Integration and Resource Estimation of Cryoelectronics for Superconducting Fault-Tolerant Quantum Computers
Graduate School of Computer and Information Sciences, Hosei University（法政大学计算机与信息科学研究生院）
本文提出了一种超导容错量子计算机的低温电子学整合方法，通过分析扩展需求，探讨了低温电子学在多路复用和功率分配中的关键约束。
2026-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Computer-aided quantization and numerical analysis of superconducting circuits
新的超导电路的开发和现有电路的改进依赖于光谱特性的准确建模，这是实现量子比特性能所需进步的关键。在集总元件水平上的系统电路分析，从电路网络开始，并以适当描述电路的量子特性的哈密顿量为终点，是一个完善的程序，但对于较大的电路来说，手动执行很麻烦。我们目前的工作，利用符号计算机代数和数值对角化例程多才多艺，足以应付各种电路。这项工作的结果可以通过scqubits包的一个新发布的模块访问。
2022-07-02 quant-ph
Simulating spectroscopy experiments with a superconducting quantum computer
提出了一种基于光谱学的量子计算机求解本征值问题的新方法。该方法的工作原理是将一个“探针”量子位耦合到一组系统模拟量子位，然后在哈密顿动力学下对探针和系统进行时间演化。通过这种方式，我们在量子计算机上模拟光谱学。我们测试我们的方法在IBM量子硬件上的一个简单的单自旋模型和相互作用的Kitaev链模型。对于Kitaev链，我们跟踪出的伪拓扑相边界的两个网站模型。
2023-02-13 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Comparison of Cloud-Based Ion Trap and Superconducting Quantum Computer Architectures
本文针对商业云上可用的离子阱与超导量子计算系统，通过简单量子电路和算法测试比较其整体及组件性能，并结合架构差异进行分析。
2021-01-31 cs.ET quant-ph
Entanglement in a 20-Qubit Superconducting Quantum Computer
为了实现更大规模的量子算法，制备具有完全量子位控制的相当大的多量子位纠缠态的能力被用作量子技术的基准。我们调查在20量子比特超导量子计算机IBM Q Poughkeepsie上，在一个准备好的图形状态中发现纠缠的程度。我们沿着Poughkeepsie内所有20个量子比特组成的路径制备了一个图态，并对沿着这条路径的所有四个相连的量子比特组进行了全量子态层析，我们确定每对相连的量子比特是不可分割的，因此制备的态是纠缠的。此外，一个真正的多体纠缠见证上的所有量子比特子路径的图形状态，我们发现真正的多体纠缠链上的三个量子比特。
2021-01-11 quant-ph
Mitigating crosstalk errors by randomized compiling: Simulation of the BCS model on a superconducting quantum computer
我们提出一种扩展的随机编译协议，通过特殊处理相邻量子比特来抑制串扰噪声，并在IBMQ超导量子计算机上使用135个CNOT门成功定量模拟了BCS模型的非平衡动力学。
2024-02-06 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Computer Controlled by Superconducting Digital Electronics at Millikelvin Temperature
Seeqc, Inc.（Seeqc公司）；Seeqc UK（Seeqc英国分公司）
毫开尔文温度下实现超导数字电子控制多量子比特系统，突破控制线扩展瓶颈，单量子比特保真度达99.9%。
2026-02-23 quant-ph
Security Implications of Measurement Based Crosstalk on Superconducting Quantum Computers
University of Oulu（奥卢大学）
本文研究超导量子计算机中测量串扰导致的数据泄露，提出扩展SVM框架，在VTT硬件上实现单比特76.30%和双比特53.37%的分类准确率，揭示测量对相邻比特的影响。
2026-09-14 quant-ph
Learning response functions of analog quantum computers: analysis of neutral-atom and superconducting platforms
针对模拟量子设备输入与输出参数间的响应函数，本文提出无需专门校准、可从任意用户输入学习的流式算法，并比较多代超导与中性原子平台。
2025-03-16 quant-ph stat.AP
Superconducting pairing correlations on a trapped-ion quantum computer
Quantinuum
利用受控离子量子计算机在不同模型中测量了超导配对相关性，展示了量子计算在探索超导性方面的潜力。
2026-02-17 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Context-Aware Coupler Reconfiguration for Tunable Coupler-Based Superconducting Quantum Computers
本文提出上下文感知耦合器重配置编译方法CA-CORE，通过分析量子比特相关性并利用可调耦合器优化连接，显著降低电路深度和SWAP操作，提升保真度并实现快速编译。
2024-04-01 quant-ph
Automated error correction in superdense coding, with implementation on superconducting quantum computer
由于量子态中不可避免的噪声和量子纠缠的脆弱性，构造容错量子计算机仍然是一个具有挑战性的问题。然而，大多数纠错码增加了算法的复杂性，从而降低了任何量子优势。在这里，我们提出了一个特定于任务的纠错技术，提供了一个完整的保护一组有限的量子态。具体来说，我们给出了一个自动纠错超密集编码算法利用n量子比特广义贝尔态。在其核心，它是基于贝尔状态的非破坏性鉴别方法，涉及对辅助量子位（相位和奇偶校验辅助）的测量。该算法被证明是可分布的，可以分布到任何一组共享正交状态的各方。自动化是指通过利用么正算子在量子计算机中实验性地实现该算法，其间没有测量，因此不需要外部干预。我们还实验实现了我们的自动纠错技术的三种不同类型的超密集编码算法的7量子比特超导IBM量子计算机上，也对27量子比特的量子模拟器在噪声的存在下。概率直方图的生成显示我们的实验结果的高保真度。利用量子计算机进行了量子态层析成像，验证了该方法的有效性。
2022-10-27 quant-ph
Performance-centric roadmap for building a superconducting quantum computer
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Saarland University（萨尔兰大学）
本文提出基于算法成功率的量子计算机性能优化路线，通过四个发展阶段提升量子硬件性能与算法复杂度，为实现量子优势和大规模纠错量子计算机奠定基础。
2025-06-29 quant-ph
Fundamental Machine Learning Routines as Quantum Algorithms on a Superconducting Quantum Computer
Harrow-Hassidim-Lloyd算法用于求解量子器件上的线性方程组。该算法的指数优势伴随着四个警告。我们提出了一个数值研究的算法的性能时，这些警告不完全匹配。我们观察到，在对角矩阵和非对角矩阵之间，该算法对于对角矩阵具有更高的成功概率。同时，它不能很好地执行低或高密度稀疏厄米矩阵。再次，量子支持向量机算法是一个很有前途的算法分类问题。我们已经发现，它的作品更好地与二进制分类问题比多标签分类问题。而且还有很多机会可以提高性能。
2021-09-17 quant-ph
Whole-device entanglement in a 65-qubit superconducting quantum computer
产生大尺度纠缠的能力是噪声中尺度量子（NISQ）器件中量子信息处理能力的重要来源。本文研究了在现有的超导量子器件上制备大数量量子比特纠缠量子态的可能性。我们在IBM Quantum 65-qubit $\textit{ibmq_manhattan}$设备和53-qubit $\textit{ibmq_rochester}$设备上准备了本征图状态，并应用了量子读出错误减轻（QREM）。检测到跨越每个完整设备的连接纠缠图，表明每个设备的整体上的二分纠缠。QREM的应用被证明增加了所有测量中观察到的纠缠，特别是，在$\textit{ibmq_rochester}$内发现的纠缠量子比特对的检测数量从总共58个连接对中的31个增加到56个。这项工作的结果表明，在两个最大的超导设备的日期完全二分纠缠。
2021-10-04 quant-ph
On-Premises Superconducting Quantum Computer for Education and Research
针对量子技术教育与科研的物理系统访问需求增长问题，本文介绍了一款市售本地部署超导量子计算机，阐释其软硬件构成，验证了其在量子教学与科研成果复现中的应用价值。
2024-03-04 physics.ed-ph quant-ph
Optimized Surface Code Communication in Superconducting Quantum Computers
量子计算（QC）正处于一场革命的风口浪尖。预计到2020年，拥有100个量子比特的机器将投入使用[GoogleMachine，Gambetta 2015 building]，而数百个量子比特的机器也指日可待。这种规模的机器有能力证明量子霸权，即QC比特定问题的最快经典替代方案更快的临界点。由于纠错技术将是质量控制的核心，也将是量子计算中最昂贵的组件，因此选择开销最低的纠错方案对整体质量控制的成功至关重要。本文利用编译、调度和网络模拟工具对两种已建立的量子纠错码-平面和双缺陷表面码-进行了性能评估。在考虑可扩展的方法来优化这两个代码，我们这样做的背景下，一个完整的微体系结构和编译器分析。与以前的预测相反，我们发现，更简单的平面代码有时更有利于实现超导量子计算机，特别是在高通信拥塞的条件下。
2017-08-30 quant-ph
Benchmarking Quantum Optimization for the Maximum-Cut Problem on a Superconducting Quantum Computer
该研究在超导量子计算机上实验评估了受半定规划启发的混合量子-经典算法求解3-正则图最大割问题的性能，发现其在数千实例上达99%平均近似比，运行时间与Gurobi竞争但不及模拟退火等，并探讨了实现实用量子加速的途径。
2025-01-28 quant-ph
High-performance multiqubit system with double-transmon couplers: Toward scalable superconducting quantum computers
本文数值分析了由双Transmon耦合器（DTC）耦合的三固定频率量子比特系统，发现DTC在多比特系统中能有效抑制残余耦合，并以超99.99%保真度实现30 ns CZ门和10 ns π/2脉冲，性能优于单Transmon耦合器，有望助力可扩展超导量子计算。
2024-08-21 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Study on quantum thermalization from thermal initial states in a superconducting quantum computer
针对量子器件中热态难以直接制备的问题，提出一种间接研究协议，并在 IBM 超导量子器件上验证异常弛豫与 QME 理论预测。
2024-12-04 quant-ph
SPulseGen: Succinct pulse generator architecture maximizing gate fidelity for superconducting quantum computers
本文提出SPulseGen，一种高性价比的射频脉冲发生器架构，通过将电路和波形简化为成本感知的方波脉冲并优化波形，在大幅降低存储和模拟电路要求的同时，实现了与理想射频脉冲相当的门保真度，消除了可扩展量子计算机的AWG障碍。
2024-01-09 quant-ph
Quantum Knitting Computer
我们提出了一种磁通控制的量子计算机，并结合了三量子比特的量子纠错，使用特殊的门操作，即，联合相位和SWAP门操作，这是电容耦合超导通量量子位所固有的。拟议中的量子计算机就像家里的针织机一样。
2009-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Multifractality Analysis of Single Qubit Quantum Circuit Outcomes for a Superconducting Quantum Computer
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
研究通过分析单量子比特量子电路输出的多标度特性，揭示了其在多个时间尺度上的复杂缩放行为，为改进量子计算中的噪声抑制提供了新思路。
2025-12-20 cs.ET quant-ph
Simulating large-size quantum spin chains on cloud-based superconducting quantum computers
量子计算机有可能有效地模拟大规模量子系统，而经典方法注定会失败。尽管现有的几种量子设备的量子比特总数超过了100，但它们的适用性仍然受到噪声和错误的困扰。因此，在这些设备上成功模拟大型量子系统的程度仍然不清楚。在这里，我们报告云模拟IBM的超导量子计算机上进行的几个自旋链具有广泛的系统大小高达102量子比特的模拟基态。我们发现，从不同量子计算机和系统大小的实现中提取的基态能量达到了预期值，误差很小（即百分比水平），包括从这些值推断热力学极限中的能量密度。我们实现了这种精度，通过结合物理动机的变分Ansatzes，高效，可扩展的能量测量和误差缓解协议，包括使用参考状态的零噪声外推。通过使用102量子位系统，我们已经能够成功地在单个电路中应用多达3186个CNOT门。我们准确的，误差减轻的结果中的随机参数的Anglesia状态表明，一个独立的混合量子经典变分方法的大规模XXZ模型是可行的。
2022-09-23 quant-ph
Quantum Simulation on Noisy Superconducting Quantum Computers
量子模拟是量子计算的一个潜在的强大应用，有望能够模拟经典计算方法无法达到的有趣的量子系统。尽管有这样有前途的应用，并在积极的研究增加，很少有介绍性的文献或演示的主题在研究生或本科生的水平。这人为地增加了进入该领域的障碍，而该领域的学术界和工业界的劳动力已经有限。在这里，我们介绍了模拟量子系统，从一个选定的哈密顿量，概述状态的准备和演变，并讨论测量方法。我们提供了一个例子模拟测量状态动力学的紧束缚模型与无序的时间演化使用铃木-特罗特分解。此外，错误缓解和噪声降低对于在当前可用的噪声量子计算机上执行量子算法是必不可少的。我们讨论和演示各种错误缓解和电路优化技术，显着提高性能。所有的源代码都是免费提供的，我们鼓励读者在此基础上进行构建。
2022-10-06 quant-ph
Superconducting Quantum Computing: A Review
在过去的二十年里，在构建大规模量子计算机方面取得了巨大的进展。特别是基于超导量子比特的量子处理器架构成为可扩展量子计算平台的领先候选者，2019年首次使用53个超导量子比特实现了展示量子霸权的里程碑。在这项工作中，我们提供了一个简短的评论的实验努力，建立一个大规模的超导量子计算机，包括量子比特的设计，量子控制，读出技术，和实现的错误校正和量子算法。除了最新的技术水平，我们最后讨论了未来的前景，我们希望这将激励进一步的研究。
2020-11-02 quant-ph
A Hardware-Efficient Mølmer-Sørensen Gate for Superconducting Quantum Computers
Faculty of Science, Ain Shams University（艾因夏姆斯大学理学院）
本文在IBM超导量子处理器上实现了硬件高效的Mølmer-Sørensen门，通过量子过程层析成像表征其性能，达到92.47%的过程保真度，与原生CX门（93.02%）相当，并验证了贝尔态制备的成功率，表明非原生纠缠门可优化至与硬件原生操作相当的性能。
2025-10-08 quant-ph
Quantum Simulation of Molecular Collisions with Superconducting Qubits
介绍了一种在具有可调耦合的$n$量子比特计算机上快速模拟$n$维量子系统的协议。在量子计算机的控制参数和$H_{\rm s}(t)$的矩阵元素之间给出映射，所述矩阵元素是在量子计算机的$n$维“单激发”子空间中模拟的任意的、实的、时间相关的$n\times n$维哈密顿量。依赖于时间的能量/时间重新缩放使具有固定相干时间的硬件上的模拟时间最小化。我们演示了如何使用该协议的三个可调耦合的相位量子比特模拟三通道分子碰撞，然后研究模拟的保真度作为总模拟时间的函数。
2010-08-04 quant-ph
Superconducting Quantum Computing without Switches
本文提出了一种非常简单的大规模超导量子计算机的结构。所有的SQUID量子位都固定耦合到一个大的超导回路。
2002-11-25 quant-ph
Globally driven superconducting quantum computing architecture
本文提出一种基于二维梯形结构和三种超导量子比特的全局驱动量子计算平台，利用始终开启的纵向ZZ耦合与特定驱动频率实现阻塞机制，从而支持通用量子计算。
2025-03-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Universal quantum computing with superconducting charge qubits
超导量子线路是构建量子计算机的一种很有前途的系统。利用该系统实现了普适量子计算，包括初态的制备、单量子比特操作、任意量子比特之间的双量子比特普适门操作、多对双量子比特门并行操作、一组量子比特上的并行耦合操作、多组量子比特上的并行耦合操作并行地对多对和多组量子比特进行耦合操作。在现有技术范围内，通用量子计算机由50多个量子位组成，允许通过设计实现操作。
2018-09-05 quant-ph
Tunable coupling between three qubits as a building block for a superconducting quantum computer
大规模量子计算机将由许多相互作用的量子比特组成。在本文中，我们扩展了两个通量量子位耦合方案首先在[Phys. Rev. B { \bf 70}，140501（2004）]中提出，并在[Science { \bf 314}，1427（2006）]中实现到三个量子位，两个耦合器的情况。我们研究了L形和线形耦合器的几何结构，并展示了量子比特之间的相互作用强度如何随着耦合器的尺寸而变化。我们探讨两种情况：两个最近的相邻量子位之间的相互作用能量高的“开状态”，以及关闭的“关状态”。在这两种情况下，我们研究了与第三个量子比特的不希望的串扰。最后，我们使用GRAPE算法找到有效的脉冲序列的两个量子比特门受到我们计算的物理约束的耦合强度。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Accurately Simulating the Time Evolution of an Ising Model with Echo Verified Clifford Data Regression on a Superconducting Quantum Computer
本文提出回波验证与克利福德数据回归相结合的误差缓解方法EVCDR，并在超导量子计算机上实现对最多35格点、173纠缠层伊辛模型时间演化的精确模拟。
2025-04-28 quant-ph
Benchmarking Amplitude Estimation on a Superconducting Quantum Computer
振幅估计（AE）是许多量子算法中的关键子例程，其允许在各种应用中的二次加速，如涉及估计金融蒙特卡罗模拟中的各种函数的统计的那些应用。许多工作已经投入到设计方法来有效地估计量子态的振幅，而不需要像量子傅立叶变换（QFT）这样的昂贵操作，考虑到当前NISQ设备的约束，这是特别禁止的。较新的方法减少了量子计算机上所需的操作数量，是AE子例程最有前途的近期实现。虽然在依赖于AE的应用中，量子优势的确切电路要求还有待观察，但有必要继续对该算法在当前量子计算机上的性能以及与此类子程序相关的电路成本进行基准测试。考虑到这些因素，我们扩大从以前的实验中使用极大似然估计（MLE）近似的量子态的振幅的结果，并提供经验上界的当前可行的电路深度AE超导量子计算机上。我们的研究结果表明，使用最佳编译电路的MLE目前可以在电路深度为131的情况下超过高达3次Grover迭代的朴素采样，这高于其他实验结果。这个功能基准是许多将根据当前量子硬件进行持续监测的基准之一，以衡量实现量子优势的必要进展。
2022-01-27 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Generation and verification of 27-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger states in a superconducting quantum computer
在物理设备上制备的大规模量子态的真实多体纠缠（GME）的产生和检测是突出近期量子计算机进展的重要基准。证明GME的常见方法是制备Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）状态并测量至少0.5的GHZ保真度。我们使用在IBM Quantum ibmq_montreal设备上准备的11到27个量子位上的GHZ态的多个量子相干性来测量保真度。将量子读出错误减轻（QREM）和奇偶校验错误检测的组合应用于状态。当使用QREM时，对于27量子位GHZ状态记录了$0.546 \pm 0.017$的保真度，证明整个器件的GME具有98.6%的置信水平。我们基准的奇偶校验的影响GHZ保真度的两个GHZ态制备嵌入重六边形架构。结果表明，奇偶校验的效果，而相对温和，导致GHZ保真度的可检测的改善。
2021-08-20 quant-ph
Quantum Utility in Simulating the Real-time Dynamics of the Fermi-Hubbard Model using Superconducting Quantum Computers
University of Kansas（堪萨斯大学）；C. N. Yang Institute for Theoretical Physics, Stony Brook University（石溪大学杨振宁理论物理研究所）；IBM Quantum, IBM Thomas J. Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
本文使用IBM超导量子计算机，通过可扩展的Trotter化方案模拟一维Fermi-Hubbard模型的实时动力学，并测量Néel可观测量的期望值，展示了超导量子平台在长时标和大纠缠系统中的量子实用性。
2026-05-25 cond-mat.str-el quant-ph
Enhancing quantum utility: simulating large-scale quantum spin chains on superconducting quantum computers
本文在IBM超导量子计算机上用至多100个量子比特模拟含J1、J2竞争作用的自旋-1/2 Heisenberg链，并以恒定深度的一阶和二阶Trotter电路实现时间演化与交错磁化测量。
2024-03-18 cond-mat.str-el hep-lat quant-ph
Digital-Analog Quantum Simulations with Superconducting Circuits
量子模拟是有意地将物理或非物理模型复制到另一个更可控的量子系统中。除了在互不相连的领域之间建立通信管道之外，它们还有望解决经典计算机可能难以解决的复杂问题。从历史的角度来看，有两种独立的方法，即数字和模拟量子模拟。前者通常提供通用性和灵活性，而后者允许更好的可扩展性。在这里，我们回顾最近的文献合并两种范式的背景下，超导电路，产生：数字模拟量子模拟。通过这种方式，我们的目标是在涉及超导量子比特和微波传输线的最先进的量子平台中充分利用这两种方法。所讨论的数字和模拟的量子模拟概念的合并可能在不久的将来在相关问题上超越经典计算机，从而实现量子优势。
2018-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Entangling remote microwave quantum computers with hybrid entanglement swap and variational distillation
具有约瑟夫森结的超导微波电路是量子计算的主要平台。为了充分发挥其能力，需要多个微波超导电路的协同操作。因此，设计一个有效的协议来远程分发微波纠缠成为一个关键的开放问题。本文提出了一种基于光-微波纠缠产生的连续变量纠缠交换方法，与传统方法相比，该方法在最先进的参数范围内将最终速率提高了两个数量级。我们进一步授权的协议与混合变分纠缠蒸馏组件提供巨大的优势，在不确定性与成功概率的权衡。我们的协议可以实现与近期的设备性能，并对非完美，如光损耗和噪声是强大的。因此，我们的工作为超导微波量子计算机提供了一种实现高效量子链路的实用方法。
2022-06-29 quant-ph
Resonant Coupling Parameter Estimation with Superconducting Qubits
今天的量子计算机由数十个量子比特组成，这些量子比特在日益复杂的网络中相互作用。为了在操作此类系统时实现最佳性能，有必要准确了解量子计算机哈密顿量中的所有参数。在这篇文章中，我们从理论和实验上证明了一种方法，可以有效地学习由频率可调超导量子比特组成的量子计算机的共振相互作用参数。这样的相互作用包括例如与其他量子位、谐振器、两级状态缺陷或其他不想要的模式的相互作用。我们的方法是基于一个显着改进的交换光谱校准，并由离线数据收集算法，其次是在线贝叶斯学习算法。离线算法的目的是从零知识状态检测和粗略估计共振相互作用。它产生测量次数的平方根减少。在线算法随后将参数的估计细化到与传统交换光谱校准相当的精度，但在恒定的时间内。我们用超导量子比特进行了一个实验。通过结合这两种算法，我们观察到的校准时间减少了一个数量级。我们相信，研究的方法将改善目前的中等规模超导量子计算机，并将扩大到更大的系统。最后，这里提出的两种算法可以很容易地被致力于量子计算架构的不同物理实现的社区所采用。
2020-08-28 quant-ph
Evaluation of Distimation's Real-world Performance on a Superconducting Quantum Computer
Faculty of Environment and Information Studies, Keio University Shonan Fujisawa Campus（庆应义塾大学湘南藤泽校区环境与信息学部）；Graduate School of Media and Governance, Keio University Shonan Fujisawa Campus（庆应义塾大学湘南藤泽校区媒体治理研究生院）；Quantum Computing Center, Keio University（庆应义塾大学量子计算中心）；Graduate School of Media Design, Keio University（庆应义塾大学媒体设计研究生院）；mercari R4D, Mercari, Inc.（Mercari公司mercari R4D）
本文提出Distimation协议，用于高效估计超导量子计算机上的贝尔对角态，在模拟和真实噪声条件下验证其性能，并展示其在实际量子网络中的应用潜力。
2025-04-25 quant-ph
Analytical Solutions for N-Electron Interacting System Confined in Graph of Coupled Electrostatic Semiconductor and Superconducting Quantum Dots in Tight-Binding Model with Focus on Quantum Information Processing
给出了一个基于位置的量子比特和N个相互作用的量子比特的紧束缚模型的解析解，其中N个相互作用的量子比特由耦合量子点的准一维网络实现，该网络由二维和三维中任意拓扑结构的连通或不连通图表示，其中每个分离的图上都有一个电子。在省略自旋自由度的情况下，描述了各种电磁环境下电子的量子动力学态。对物理场演化保持两能级系统占有率的任何情况，推导并公式化了阿达玛和相位旋转门的作用。描述了放置在基于位置的量子比特中的量子态的加热和冷却过程。描述了基于位置的量子比特与电磁腔的相互作用。特别地，给出了基于位置的量子比特之间的非局域通信。它开辟了在静电CMOS量子计算机（量子芯片）中实现量子互联网的前景。描述了超导约瑟夫森结与耦合半导体量子点中基于位置的量子比特之间的界面，为超导量子计算机与半导体量子计算机之间的静电界面奠定了基础。利用最小紧束缚模型研究了约瑟夫森结中Andreev束缚态在半导体量子位附近的改变以及与超导量子位的静电相互作用.所得到的结果允许在半导体量子计算机和超导量子计算机之间创建接口。他们打开了构建QISKIT的前景，就像软件一样，将描述两种类型的量子计算机及其接口。
2019-10-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge and flux insensitive tunable superconducting qubit
具有原位可调特性的超导量子比特对于构建量子计算机具有重要意义。然而，量子比特的可调谐性往往是以增加噪声灵敏度为代价的。在这里，我们提出了一个磁通可调超导量子比特，最大限度地减少由于磁通量噪声的工程可控通量“甜蜜点”在感兴趣的频率的失相。这是通过使用SQUID与非对称约瑟夫森结由一个超级电感器形成的结阵列分流。考虑到相关的全局和局部噪声，可以将去相位时间提高几个数量级。所提出的量子位可用于在大规模量子处理器中实现快速，高保真的双量子位门，这是实现容错量子计算机的关键因素。
2017-08-07 quant-ph
QubitHammer: Remotely Inducing Qubit State Change on Superconducting Quantum Computers
本文提出QubitHammer攻击，证明在多租户超导量子计算机上，攻击者无需更高权限即可通过定制控制脉冲远程改变受害者量子比特状态，显著影响输出分布，并规避现有防御。
2025-09-11 cs.CR quant-ph
Scalable universal holonomic quantum computation realized with an adiabatic quantum data bus and potential implementation using superconducting flux qubits
在本文中，我们将研究使用绝热量子数据传输协议来构建通用量子计算机。单量子比特门是通过使用总线协议来实现的，以将量子比特的信息沿着具有幺正扭曲的自旋链向下传输。这种扭曲是由链条上的耦合改变引起的，对应于在链条的一个区域上执行的单一旋转。我们展示了如何控制非门可以实现通过使用一个控制量子位与伊辛型耦合。这里讨论的方法可以扩展到非绝热量子总线协议。我们还研究了通过使用超导磁通量子比特实现这样的量子计算机的潜力。
2013-03-21 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Random Numbers generated by the Cloud Superconducting Quantum Computer
云量子计算机类似于随机数生成器，因为其物理机制对其用户不可访问。在这方面，云量子计算机是一个黑匣子。在这两种设备中，其用户根据输出决定设备条件。实现这一点的框架存在于随机数生成领域，其形式为随机数生成器的统计测试。在本研究中，我们在20量子比特云量子计算机上生成随机数，并使用随机数生成器的统计测试评估其量子比特的条件和稳定性。因此，我们观察到一些量子比特比其他量子比特更有偏见。随机数生成器的统计测试可以提供量子位条件和稳定性的简单指标，使用户能够自己决定使用云量子计算机中的哪些量子位。
2019-10-28 cs.CR cs.DC physics.data-an
Algorithmic simulation of far-from-equilibrium dynamics using quantum computer
指出超导量子计算机在模拟远离平衡态的自旋模型的动力学，包括非绝热现象和猝灭等方面具有广阔的应用前景。这些机器的重要优点是它们是可编程的，因此可以在同一芯片中模拟不同的自旋模型，并且可以以可控的方式将各种初始状态编码到其中。这为超导量子计算机在统计物理学基本问题的研究中提供了一个机会，例如在封闭量子系统的自由演化中存在或不存在热化，这取决于初始状态的选择以及模型的可积性。在本文中，我们进行了证明的原则数字模拟的两个自旋模型，这是中心自旋模型和横向场伊辛模型，使用5和16量子比特超导量子计算机的IBM量子经验。我们发现，这些设备是能够重现一些重要的后果的对称性的初始状态的系统的后续动态，如激发封锁。然而，由于量子门误差，目前算法的长度受到限制。我们还讨论了一些启发式方法，可以用来提取有价值的信息，从不完善的实验数据。
2018-07-25 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con quant-ph
Scaling Superconducting Quantum Computers with Chiplet Architectures
固定频率transmon量子计算机（QC）在相干时间，可寻址性和门的并行性方面取得了进展。不幸的是，这些设备受到片上量子比特数量的限制，限制了处理能力，并减缓了容错的进展。虽然新兴的transmon器件具有超过100个量子位的功能，但要构建足够大的QC以有意义地展示量子优势，需要克服许多设计挑战。例如，今天的transmon量子位由于制造精度有限而遭受显著变化。因此，除非当前制造技术有重大改进，否则通过构建具有更多量子位的更大单个芯片来缩放QC会受到器件变化的阻碍。降低QC性能的严重器械变化称为缺陷。在这里，我们专注于称为频率冲突的特定缺陷。当transmon频率碰撞时，它们的差异落在限制两量子比特门保真度的范围内。频率碰撞在较大的QC上以更大的概率发生，导致无碰撞产率随着片上量子比特数量的增加而下降。作为一种解决方案，我们建议通过在量子多芯片模块（MCM）中集成量子芯片来利用与较小QC相关的较高产量。成品率、门性能和基于应用的分析表明了通过模块化进行QC扩展的可行性。
2022-10-19 quant-ph
