Shadow tomography with noisy readouts
本文提出通过测量前后随机比特翻转的 X-twirling 方法，高效缓解经典阴影层析中的读出噪声，且仅需单个 X 门，无需随机 Clifford 门。
2023-10-26 quant-ph
Quantum theory from Hamilton's Principle with imperfect information
许多量子化方案依赖于经典力学的类似物，其中与经典力学的联系是间接的。在这项工作中，我提出了一个新的和直接的经典力学和量子力学之间的联系，量子力学传播是来自一个变分原理。这个原理允许物理系统具有不完美的信息，即，物理状态的知识不完全，并且允许许多路径。
2007-04-16 quant-ph
Enhancing qubit readout with Bayesian Learning
本文提出一种基于贝叶斯推断的量子比特读取方案，通过构建赋值概率分布来校正系统缺陷和热噪声，在五超导量子比特设备上显著降低读取误差。
2023-11-17 physics.data-an quant-ph
Detector Tomography on IBM 5-qubit Quantum Computers and Mitigation of Imperfect Measurement
我们使用量子探测器层析成像来表征量子位读出的测量POVM在IBM量子计算机IBM Q 5 Tenerife和IBM Q 5 Yorktown。我们的研究结果表明，特征检测器模型偏离理想的投影仪的百分之几。可以通过采用两个或更多个量子比特检测器模型而不是一个设备中所有量子比特的独立单量子比特检测器来进一步改进这种表征。在IBM Q 5 Tenerife标记为量子位3的物理量子位中看到了一个意想不到的行为，这可能是探测器串扰或量子位操作相互影响的结果，需要进一步研究。这种特殊的行为是一致的，从更复杂的方法的门集断层扫描的表征。我们还讨论了如何表征检测器的POVM，尽管偏离理想的投影仪，可以用来估计理想的检测分布。
2019-04-26 quant-ph
Dynamical Readout of Measurement Statistics and Emergent Entanglement-Like States in Classical Networks
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Purdue University（普渡大学）
本文提出一种经典网络的原生读出方案，通过十种连接性扰动测量主导增长率的偏移，实现对有效两量子位态测量统计的完整动力读出，并验证了贝尔态违反CHSH不等式。
2026-10-02 quant-ph
Spin bath narrowing with adaptive parameter estimation
我们提出了一种测量方案，能够实现量子极限的参数估计使用自适应策略，最大限度地减少参数的方差在每一步。我们提出的自适应规则，使该计划对错误的鲁棒性，特别是不完美的读数，一个关键的要求，扩展自适应方案从量子光学固态传感器。由于固态电子自旋（例如金刚石中的氮空位中心）的单次读出能力的最新进展，该方案也可以应用于估计与传感器自旋耦合的旋转浴的极化。反过来，测量过程降低了旋转浴的熵，导致传感器旋转的相干时间更长。
2012-03-07 quant-ph
Mitigation of readout noise in near-term quantum devices by classical post-processing based on detector tomography
我们提出了一个简单的方案，以减少在实验中的量子系统与有限数量的测量结果的读出误差。我们的方法依赖于执行经典的后处理，其之前是量子探测器断层扫描，即，描述给定量子测量设备的正算子值测度（POVM）的重建。如果测量设备仅受可逆经典噪声的影响，则可以校正在同一设备上执行的未来实验的结果统计。为了支持这一计划的实际适用性，近期量子设备，我们在IBM的和Rigetti的量子处理器中实现的测量的特征。我们发现，对于这些设备，基于超导transmon量子比特，经典噪声确实是读出误差的主要来源。此外，我们分析了相干误差和有限统计量的存在对我们的错误缓解过程的性能的影响。将我们的方案应用于IBM的5量子比特设备，我们观察到一些单量子比特和双量子比特任务的结果有了显着的改善，包括量子态断层扫描（QST），量子过程断层扫描（QPT），非投影测量的实现，以及某些量子算法（Grover搜索和Bernstein-Vazirani算法）。最后，我们提出的结果表明，在五个量子比特的情况下，某些概率分布的实施改进。
2020-03-25 quant-ph
Approximating Vibronic Spectroscopy with Imperfect Quantum Optics
我们研究了最近提出的协议进行量子模拟的振动光谱实验的不完善的影响。具体来说，我们提出了一种方法来量化这些缺陷的影响，优化实验来解释它们，并将结果与经典的模拟方法进行基准测试。我们说明了我们的研究结果，使用的一部分的振动光谱的环酚酮的原理实验模拟的证明。我们的研究结果将为未来旨在模拟当前经典计算机无法达到的大分子光谱的实验设计提供信息。
2018-03-07 quant-ph
Generalized figure of merit for qubit readout
容错量子计算的许多有前途的方法需要重复的量子非破坏（QND）读出的二进制观测值，如量子比特（qubit）。读出性能的常用品质因数是单次重复中二进制分配的错误率。然而，已知该品质因数是不够的。实际上，真实世界的读出结果通常是模拟的而不是二进制的。因此，二进制分配丢弃了关于模拟结果的置信水平的重要信息。在这里，一个广义的数字的优点，充分捕捉模拟读出结果中包含的信息的建议。该品质因数是与一次重复中的模拟读出结果的统计相关联的衰减信息。与单次重复错误率不同，对于任意的读出噪声，该衰减信息唯一地确定渐进累积错误率。因此，实验中常见的非高斯读出噪声可以用具有相同的高斯信息的有效高斯噪声来描述。重要的是，它表明，这样一个普遍的描述持续为少量的重复和非QND缺陷相关的真实实验。最后，使用BADFF信息来严格量化由模数到二进制转换丢弃的信息量。这些结果为量子位读出提供了一个统一的框架，并应有助于在所有平台上优化和设计近期量子器件。
2021-04-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
On readout and initialisation fidelity by finite demolition single shot readout
理想投影量子测量使系统态坍缩在一个可观测的算符本征态$|ϕ_α\rangle$中，使其成为制备系统所需纯态的有力工具。然而，投射测量的实验实现并不理想。在克服设备的经典噪声所需的测量时间期间，系统状态经常（轻微）扰动，这损害了初始化的保真度。在本文中，我们提出了一个分析模型来分析系统的初始化保真度进行单次拍摄读出。我们推导出一种方法来优化参数的三个最常用的情况下，光子计数为基础的读出NV色心在钻石，电荷状态，核自旋和低温电子自旋读出。我们的工作是相关的量子比特的初始化保真度的准确描述时，单次读出用于初始化通过后选择或实时控制。
2022-12-12 quant-ph
Learning Classical Readout Quantum PUFs based on single-qubit gates
已经提出物理不可克隆功能（PUF）作为识别和认证电子设备的方式。最近，已经提出了几个想法，旨在实现量子器件的相同目标。这些构造中的一些应用单量子比特门，以便提供量子设备的安全指纹。在这项工作中，我们使用统计查询（SQ）模型形式化经典读出量子PUF（CR-QPUF）的类，并明确显示基于单量子位旋转门的CR-QPUF的安全性不足，当对手具有SQ访问CR-QPUF时。我们演示了恶意方如何学习CR-QPUF特性，并通过使用低次多项式的简单回归的建模攻击来伪造量子设备的签名。在真实的IBM Q量子机器上，在真实世界的场景中成功实施了所提出的建模攻击。我们深入讨论了CR-QPUFs的前景和问题，其中量子器件缺陷被用作安全指纹。
2022-05-16 cs.CR quant-ph
Quantum parameter estimation with imperfect reference frames
量子精密测量研究量子策略，使我们能够超越他们的经典同行。在这个框架中，通常假设存在完美的经典参考系。然而，这种理想的参考系可能并不总是可用的。量测策略中所需的参考系可在估计过程期间降级或变得未对准。我们研究了参考系的非线性如何导致噪声，噪声通常会影响物理参数测量的最终精度极限。此外，由于量子参数估计可以被表述为双方之间的量子通信协议，我们的结果提供了更深入的了解量子通信协议与错位参考系。我们的框架允许研究一般的噪音对这些计划的效率。
2014-04-25 quant-ph
Coherent measurements in quantum metrology
众所周知，量子关联探测器在估计未知参数时比经典探测器具有更高的精度。然而，如何测量这样的量子探针仍然有些难以捉摸。我们通过考虑两种类型的读出策略来研究测量在量子精密测量中的作用：相干的，其中所有探针在纠缠的基础上同时测量;和自适应的，其中探针顺序测量，每个测量都以先前的结果为条件。在这里，我们首先表明，对于经典相关的探针的两个读出策略产生相同的精度。其次，我们构建了一个有噪声的多体量子系统的例子，其中相干读出产生比自适应读出更好的精度。这突出了经典和量子参数估计之间的根本区别。从实用的角度来看，我们的研究结果是相关的精确测量量子器件的优化设计。
2015-02-19 quant-ph
Site-selective cavity readout and classical error correction of a 5-bit atomic register
本文在10位点原子阵列上利用局域 Stark 频移实现高保真位点选择腔读出，并结合自适应搜索与经典纠错，将逻辑记忆寿命提升至单比特空转寿命的五倍。
2024-09-07 physics.atom-ph quant-ph
Nonclassical readout of optical memories under local energy constraint
光的非经典态在许多量子信息协议中起着核心作用。它们的量子特性已被利用来改善从数字存储器中读取信息的能力，模拟为微观分束器阵列[S。Pirandola，Phys. Rev. Lett. 106，090504（2011）]。在这种“量子阅读”模型中，具有爱因斯坦-波多尔斯基-罗森关联的非经典光源已被证明比任何经典光源都能获取更多的信息。特别地，量子经典比较已经在全局能量约束下进行，即，通过固定照射在每个存储单元上的光子的平均总数。在本文中，我们提供了一种替代的分析，这是基于当地的能量约束，这意味着我们固定的平均光子数，每个信号模式照射的存储单元。在这个假设下，我们调查的临界信号模式后，一个非经典光源能够击败任何经典源照射相同数量的信号。
2015-09-03 quant-ph
Comment on "Scalable Quantum Machine Learning: Trainability, Expressivity and Efficiency": Polynomial Evaluation of the Triplet-Block Readout
Institute for Advanced Studies in Basic Sciences（基础科学高等研究院）
本文针对arXiv:2607.24014v1的三重态块读出经典成本主张，提出O(n⁴)确定性算法，推翻其指数成本结论，且不影响其他相关结果。
2026-08-24 quant-ph
Enhancing qubit readout fidelity with two-mode squeezing of the coherent measurement signal
IBM Quantum, IBM Research Center（IBM量子，IBM研究中心）
本文提出通过同时测量双模压缩态和相干组合提升量子比特读取保真度，适用于高频放大器和噪声抑制场景。
2026-03-16 quant-ph
Active Readout Error Mitigation
减少错误是近期量子计算机面临的重大挑战。最重要的误差源之一与将量子态读出到经典比特流中有关。已经提出了各种技术来减轻这些错误与事后校正。我们提出了一种互补方案，通过在读出之前立即将单个量子比特编码为多量子比特状态，来主动减少逐个拍摄的读出错误。我们的技术的计算资源是独立的电路深度，并与当前的硬件错误率和连接完全兼容。我们使用两种类型的纠错码分析了我们的方法的潜力，作为原理证明，在IBMQ Mumbai量子计算机上，读出误差提高了80%。
2022-09-07 quant-ph
Quantum State Transfer: Interplay between Gate and Readout Errors
量子网络由量子节点组成，量子节点之间通过纠缠连接，量子信息可以从一个节点传递到另一个节点。操作可以应用于通过经典通信协调的本地节点的量子比特以操纵量子态，并且将采用读出/测量来获得结果。在这里，我们使用量子线路来模拟通过其他节点在线性几何中连接的两个节点之间的量子态传输。我们探讨了状态转移性能的门和读出误差之间的相互作用。我们发现，名义上的成功概率不一定是两个错误率的单调函数，并采用数值模拟和分析工具来了解它们的相互作用。
2022-09-15 quant-ph
Multipartite Nonlocal Quantum Correlations Resistant to Imperfections
我们使用的通信下界的技术，以获得必要的条件，在探测器的效率或超光速通信量能够再现与经典的本地隐变量理论的量子相关性发生在EPR型实验中的噪声的存在。我们将我们的方法应用到一个涉及n个共享GHZ型状态的参与方的例子中，并在此基础上进行测量，结果表明，对于局部隐变量理论，即使对于恒定的一般错误概率η = O（1），超光速经典通信量c和探测器效率eta也受到eta 2^（-c/n）= O（n^（-1/6））的约束。
2004-10-19 quant-ph
Quantum State Readout, Collapses, Probes and Signals
涉及局部坍缩的理论允许不使用POVMS和不允许超光速信号而获得关于量子态的经典信息的可能性。我们可以通过扩展量子理论来模拟这一点，包括假想的设备，这些设备可以读出关于给定点的局部量子态的信息，通过只考虑其过去光锥中的坍缩来定义。像Popescu-Rohrlich盒子一样，这些假设的设备如果能够实现，将具有实际和科学意义。这些包括通过不透明介质发出信号，探测遥远或不透明系统的物理特性而不需要反射信号，以及提供有关崩溃动力学的详细信息而不需要直接观察崩溃系统。这些潜在的应用激发了对这些量子理论的非标准扩展的可能特征的系统性搜索，特别是对相关的引力效应的搜索，例如半经典引力在小尺度上的有效性。
2021-02-05 quant-ph
Efficient characterization of quantum nondemolition qubit readout
本文研究了量子比特测量性能的定量表征。特别地，量子非破坏（QND）读出的量子比特的反作用回避性质完全量化的量子迹距离。只有计算基态是必须考虑的。最重要的是，我们提出了一个实验上有效的方法来评估的QND保真度的基础上的经典的轨迹距离，它使用了一个实验方案，两个连续的测量。测量的三个关键量化指标，即，QND保真度，读出保真度，和投影，可以直接从相同的实验方案。此外，我们还提出了这三个因素之间的关系。超导量子比特色散读出的理论模拟结果表明了所提出的QND保真度的有效性。测量性能的有效量化对于测量仪器的诊断、性能改进和设计具有重要的现实意义。
2022-08-13 quant-ph
Categorizing Readout Error Correlations on Near Term Quantum Computers
读出误差是近期量子计算机的重要噪声源。已经提出了各种方法来使用经典的后处理来减轻这些误差。对于具有$n$量子位的系统，整个读出误差分布由$2^n\times 2^n$矩阵指定。最近的建议，使用次指数近似依赖于小和/或短程误差相关性。在本文中，我们介绍和展示了一种方法来分类和量化多量子位读出误差的相关性。两种不同类型的误差相关性被认为是：一个给定的量子位的测量附近的“旁观者”量子位的状态的敏感性，和测量算子协方差。我们在IBMQ量子计算机上部署了这种方法，发现与IBMQ Melbourne（15个量子位）和IBMQ Manhattan（65个量子位）上的单量子位读出错误相比，错误相关性确实很小，但IBMQ Melbourne上的相关性是长程的，并且不会随着量子位间距离而衰减。
2021-04-09 quant-ph
Problem-Specific Basis Quantum State Readout via Proper Orthogonal Decomposition
SCSK Corporation（SCSK公司）；Quemix Inc.（Quemix公司）；The University of Tokyo（东京大学）
提出一种基于本征正交分解的量子态读出方法（PODR），通过离线构建问题特征基函数并在在线阶段投影量子态，仅提取少量权重系数重构解，显著减少测量次数和计算资源。
2026-09-25 quant-ph
Control and Readout Software in Superconducting Quantum Computing
数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）作为超导量子计算机的重要组成部分，用于控制和读出量子比特的状态。随着量子比特数量的增加，仪器操作的复杂性迅速增加。数据传输速度低、实际仪器的不完善以及量子比特的相干控制等问题逐渐凸显，成为量子比特数量扩大的瓶颈。为了应对这些挑战，我们在本研究中提出了一个解决方案。基于客户机-服务器（C/S）模式，我们开发了两个服务器，即读出服务器和控制服务器，用于管理自主创新的数字化仪、任意波形发生器（AWG）和超精密直流电源，从而实现物理实验的快速实现。控制服务器和读出服务器由三部分组成：资源管理器、波形引擎和通信接口。资源管理器将单独仪器的资源映射到统一的虚拟仪器，并自动对齐波形通道的时序。波形引擎生成并处理AWG的波形，或捕获并分析来自数字化仪的数据。通信接口负责以有效的方式发送和接收数据。我们设计了一个简单的数字化仪和AWG的多线程通信机制的数据链路协议。通过采用不同的网络优化策略，数字化仪和AWG的数据传输速度在单个网卡上都达到了数百Mbps。
2018-06-11 eess.SP quant-ph
Qubit Readout Error Mitigation with Bit-flip Averaging
量子计算机正变得越来越容易获得，并且可能很快就会在有用的任务中超越经典计算机。然而，量子位读出错误仍然是在当前设备上运行量子算法的一个重大障碍。我们提出了一个方案，以更有效地减轻量子硬件上的这些错误，并在数值上表明，我们的方法始终优于以前的缓解方案。我们的方案消除了读出误差中的偏差，从而允许用少得多的校准测量来建立一般的误差模型。具体地，对于读出$n$ -量子位，我们示出了校准测量的数量的$2^n$减少的因子，而不牺牲补偿相关误差的能力。我们的方法可以与其他缓解方法相结合并简化，即使对于大量的量子位也可以进行易于处理的缓解。
2021-09-28 quant-ph
All-optical single-shot readout of a superconducting qubit
本文在毫开尔文温度下实现电光微波光子学，利用Jaynes-Cummings非线性在无环行器方案中演示了超导量子比特的全光单发读出，无需任何低温微波设备，并验证了其与量子比特态的高保真兼容性。
2023-10-25 quant-ph
Interference versus success probability in quantum algorithms with imperfections
我们研究了Shor的因子分解算法和Grover的搜索算法的性能上的错误和消相干的影响，并在这些算法中使用最近提出的干扰措施的干扰量。我们考虑系统酉误差，随机酉误差，和退相干过程。我们表明，酉错误破坏的干扰破坏算法的效率，太。然而，酉误差也可能产生无用的附加干扰。在这种情况下，干扰的总量会增加，而量子计算的效率会降低。对于由于相位翻转误差引起的去相干，对于小的误差概率，干扰被破坏，并且对于接近1的误差概率，干扰被转换为相消干涉，导致成功概率甚至可以下降到低于经典值。我们的研究结果表明，在一般情况下，干扰是必要的，以使量子算法优于经典计算，但大量的干扰是不够的，甚至可能导致相消干涉比经典的成功率更差。
2007-11-09 quant-ph
Upper bounds of a class of imperfect quantum sealing protocols
研究了密封一个经典比特的量子协议模型。证明了其安全性存在上界。对于可以以概率$α$正确读取比特并且可以以概率$β$检测到读取比特的任何协议，上限是$% β\leqslant 1/2$和$α+β\leqslant 9/8$。
2005-03-28 quant-ph
Surviving readout errors and incomplete postselection in monitored quantum circuits
Tampere University（坦佩雷大学）；Helsinki Institute of Physics（赫尔辛基物理研究所）；Aalto University（阿尔托大学）
该研究针对受监控量子电路的读出误差与不完备后选择问题，聚焦U(1)对称电路，发现电荷锐化相变在有限误差率下仍存在，提出涨落分解方法以定位相变，为噪声环境下的量子相变研究提供实验可行途径。
2026-10-16 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Fourier space readout method for efficiently recovering functions encoded in quantum states
针对量子态中网格点值读出可能抵消量子优势的问题，提出量子-经典混合FSR方法并给出电路与复杂度分析，证明读出CAE解时仍可保留量子加速。
2025-07-28 quant-ph
Parameterized Quantum Circuits as Feature Maps: Representation Quality and Readout Effects in Multispectral Land-Cover Classification
Department of Informatics and Telecommunications（信息与电信系）；National and Kapodistrian University of Athens（雅典国家与卡多斯蒂里亚大学）；Eulambia Advanced Technologies Ltd（欧利亚姆巴先进技术有限公司）
本文研究了用于多光谱卫星图像土地覆盖分类的变分量子分类器，从特征映射角度探讨了量子电路定义的非线性数据嵌入与读出策略的交互作用，发现量子特征映射在核决策框架中可显著提升性能。
2026-07-27 cs.LG quant-ph
Speeding Up Quantum Measurement Using Space-Time Trade-Off
提出一种利用系统与辅助系统纠缠的时空折中方案以加速量子测量，经数值验证对实验噪声鲁棒，可广泛适用于多种量子技术平台并加速量子纠错所需的中途线路测量。
2025-03-03 quant-ph
Readout Rebalancing for Near Term Quantum Computers
读出误差是近期中等规模量子计算机的重要噪声源。当一个量子位应该是0时，将它误测量为1的情况要比将一个量子位误测量为0的情况少得多。我们做了一个简单的观察，可以通过在执行测量之前应用目标X门来提高量子计算机的读出保真度。这些X门被放置成使得处于1状态的量子比特的预期数量最小化。经典的后处理可以消除X门的影响，从而使任何可观察值的期望值保持不变。我们表明，读出误差校正后的统计不确定性较小时，使用读出再平衡。的统计优势是电路和计算机相关的，并证明了$W$状态，格罗弗搜索，和高斯状态。当在激发态中具有许多量子比特的状态具有高概率时，统计精度的益处是最明显的（并且在某些情况下几乎是两倍）。
2020-10-15 quant-ph
Long-lived non-classical correlations for scalable quantum repeaters at room temperature
具有按需读出的预示单光子源是实现长距离量子通信的量子中继器的有希望的候选者。这种系统的可扩展性需要简单的实验解决方案，因此有利于室温系统。对于量子中继器应用，预告和单光子读出之间的长延迟至关重要。到目前为止，在室温原子系统中，由于热运动引起的快速退相干已经防止了这一点。在这里，我们证明了有效的预示和读出的单一集体激发在温暖的铯蒸气。使用运动平均的原则，我们实现了集体激发寿命为$0.27\pm 0.04$毫秒，两个数量级大于以前实现的单激发在室温下的来源。我们通过观察用$R=1.4\pm 0.1>1$对Cauchy-Schwarz不等式的违反，实验验证了光-物质关联的非经典性。通过光谱和时间分析，我们确定固有的四波混频噪声的主要贡献，损害单光子操作的源。
2018-01-10 quant-ph
Tensor network characterization and mitigation of readout errors
Tsinghua University（清华大学）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
提出张量网络框架，将读取过程建模为矩阵乘积算子，高效表征和缓解相关读取错误，实验和模拟表明可扩展且有效。
2026-07-24 quant-ph
Increased cyclicity of atomic transitions via coherent interference of decay paths
Chicago Quantum Institute, University of Chicago（芝加哥大学芝加哥量子研究所）；Materials Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室材料科学部）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利科学院Wigner物理研究中心）；Department of Atomic Physics, Institute of Physics, Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯科技大学物理系原子物理学科）；MTA–WFK Lendület “Momentum” Semiconductor Nanostructures Research Group（匈牙利科学院- WFK lendület“动量”半导体纳米结构研究组）
该研究提出通过虚假衰变路径的相消干涉提高原子跃迁循环性的方法，建模显示发射光子数可提高多个数量级，有助于改善原子态光学读出的保真度。
2026-08-25 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
Investigating the variance increase of readout error mitigation through classical bit-flip correction on IBM and Rigetti quantum computers
读出误差是当前有噪声的中等规模量子设备上最主要的误差之一。最近，一种有效的和可缩放的方法，用于减轻这种错误已经开发，基于经典的位翻转校正。在这次演讲中，我们比较了IBM和Rigetti量子设备的这种方法的性能，演示了这种方法如何改善量子硬件上获得的可观测量的噪声测量。此外，我们研究的方差放大后，应用我们的缓解程序，这是共同的所有缓解策略的数据。我们推导出一个新的表达式的减轻泡利运营商的方差的校正期望值和噪声方差。我们的硬件结果显示出良好的协议与理论预测，我们证明，由于减轻程序的方差的增加是温和的。
2021-11-29 hep-lat quant-ph
Conditional dispersive readout of a CMOS quantum dot via an integrated transistor circuit
量子计算机需要与经典电子学的接口，以实现有效的量子位控制、测量和快速数据处理。使用相同的技术制造量子位和经典控制层是有吸引力的，因为它将促进集成过程，提高反馈速度，并为布线和布局挑战提供潜在的解决方案。使用互补金属氧化物晶体管（CMOS）工艺将经典和量子器件单片集成，使处理器能够从制造大规模电路的最成熟工业技术中获益。在这里，我们展示了一个单电子电荷存储CMOS量子点与CMOS晶体管的集成，用于通过基于栅极的色散感测使用集总元件$LC$谐振器的读出控制。控制场效应晶体管（FET）和量子点采用全耗尽绝缘体上硅技术制作在同一芯片上。当控制场效应管使能量子点读出时，我们得到了$δq=165\, μe \mathrm{Hz}^{-1/2}$的电荷灵敏度。此外，当在毫开尔文温度下将单电子电荷存储在量子点上时，我们观察到一秒量级的单电子保留时间。这些结果表明，在CMOS技术中，基于门的色散量子比特读出的基于时间的多路复用迈出了第一步，为全硅量子经典处理器的开发开辟了道路。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Reducing the quantum communication cost of quantum secret sharing
我们证明了一个新的构造完美的量子秘密共享（QSS）计划的基础上不完美的“斜坡”秘密共享与经典加密相结合，在其中的个人当事人的份额被分成量子和经典的组件，允许前者是较低的维度比秘密本身。我们表明，这样的计划可以用更小的量子组件和更低的整体量子通信比现有的方法所需的。我们进一步证明，一个可以结合不完美的量子和不完美的经典秘密共享，以产生一个整体完美的QSS计划，这样的计划（我们构造）的例子可以有最小的量子和经典的份额组件可能为他们的访问结构，可证明是无法实现的完美的底层计划。我们的建设有显着的潜力，被适应其他QSS计划的基础上稳定码。
2012-06-07 quant-ph
Quantum algorithms for density functional theory with minimal readout
Quemix Inc.（Quemix公司）；The University of Tokyo（东京大学）；National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（量子科学技术研究开发机构）
提出一种用于Kohn-Sham密度泛函理论的量子比特高效编码方案及同时计算所有占据轨道的量子算法，通过避免电子密度读出实现潜在指数加速，并给出数值验证。
2026-05-28 quant-ph
Detailed, interpretable characterization of mid-circuit measurement on a transmon qubit
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of New Mexico（新墨西哥大学）；MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）
本文提出了一种基于误差生成器形式化的分析方法，用于表征transmon量子比特中电路中测量的误差机制，并展示了如何通过简化模型量化这些误差。
2026-08-07 quant-ph
Branch-Resolved Characterization of Feed-Forward Error in Dynamic Teleportation via Classical Choi Shadows
University of Florida（佛罗里达大学）
本文提出一种框架，用于在不丢失分支间行为信息的情况下表征动态电路传送中的馈前误差，通过实验重建纠缠参考量子比特的分支Choi算子，并验证了物理应用和后处理Choi阴影估计器，揭示了不同布局下误差结构和缓解行为的差异。
2026-07-23 quant-ph
Bidirectional imperfect quantum teleportation with a single Bell state
我们提出了一个双向修改的标准单量子比特隐形传态协议，其中爱丽丝和鲍勃通过使用单个贝尔状态和辅助（触发）量子比特将其量子比特状态的噪声版本传输给对方。考虑了三种方案：第一种是双方的行为由两个独立的量子随机触发器控制，第二种是单个随机触发器，第三种是前两种的混合。我们计算了所有方案的量子隐形传态的保真度，并找到了混合方案中触发量子比特之间相关性的条件，该条件使我们能够克服经典保真度边界2/3。我们将Choi-Jamiolkowski同构应用于所获得的量子信道，以研究它们传输信息的能力、纠缠打破特性和形成触发量子比特之间的相关性所需的辅助经典通信之间的相互作用。利用现有的实验手段，可以实现双向隐形传态。
2016-06-21 quant-ph
Theoretical framework for physical unclonable functions, including quantum readout
我们提出了一个理论框架来定量描述物理不可克隆函数（PUF），包括量子协议的扩展，所谓的量子读出PUF（QR-PUF）。(QR-)PUF是具有挑战-响应行为的物理系统，旨在难以克隆或模拟。它们的使用已经在几个密码协议中提出，特别强调身份验证。在这里，我们提供了（QR-）PUF的直观想法背后的理论假设和定义。这允许量化地表征加密协议中的此类设备的安全性。首先，通过推广以前的想法，我们设计了一个通用的认证方案，这是适用于不同的物理实现的经典PUF和（QR-）PUF。然后，我们定义了鲁棒性和不可克隆性，这使我们能够推导出（QR-）PUF认证的安全阈值，并为进一步开发新的认证协议铺平了道路。
2020-05-07 quant-ph
Learning from imperfect quantum data via unsupervised domain adaptation with classical shadows
Advanced Material Engineering Division, Toyota Motor Corporation（丰田汽车公司先进材料工程部）；Quantum Computing Center, Keio University（庆应义塾大学量子计算中心）；Department of Applied Physics and Physico-Informatics, Keio University（庆应义塾大学应用物理与物理信息学系）
本文提出通过无监督领域适应方法，在经典计算管道中利用经典阴影学习不完美量子数据，验证了该方法在量子相变和纠缠分类任务中的有效性。
2026-03-30 cs.LG quant-ph
Analysis of circuit imperfections in BosonSampling
玻色子采样是一个量子计算机相对于经典计算机提供可证明的加速的问题。它的主要特点是可以用当前的线性光学技术来解决，而不需要完整的量子计算机。在这项工作中，我们调查是否实验现实玻色子采样器可以真正解决玻色子采样没有任何容错机制。更确切地说，我们研究如何不可避免的错误链接到一个不完美的校准的光学元件影响的最终结果的计算。我们表明，每个光学元件的保真度必须至少是$1 - O(1/n^2)$，其中$n$是指在该计划中的单光子的数量。这一要求似乎可以用最先进的设备来实现。
2014-11-05 quant-ph
Dealing with quantum computer readout noise through high energy physics unfolding methods
量子计算机有可能解决经典计算机难以解决的问题，但它们的错误率很高。一种重要的错误被称为读出错误。目前的方法，如矩阵求逆和最小二乘法，用于展开（校正）读出误差。但这些方法存在着许多问题，如振荡行为和非物理结果。2020年，Benjamin Nachman等人提出了一种目前用于HEP的技术，以纠正探测器效应。这种方法被称为迭代贝叶斯展开（IBU），他们已经证明了其在减轻读出错误，避免上述方法的问题的有效性。因此，我们的论文的主要目标是减轻量子计算机的读出噪声，使用这种强大的展开方法。为此，我们在Yorktown IBM Q Machine中为5个量子比特生成了一个均匀分布，以便在被噪声扭曲后通过IBU展开它。然后我们用高斯分布重复同样的实验。结果令人满意，与B. Nachman等人，获得了在那之后，我们采取了第二个目的，探索在更大的量子比特系统中展开，在那里我们成功地展开了7个量子比特的均匀分布，这些量子比特被来自墨尔本IBM Q机的噪声扭曲。在这种情况下，IBU方法显示出比其他技术好得多的结果。
2022-04-08 quant-ph
Dissipative superradiant spin amplifier for enhanced quantum sensing
利用$N$两能级系统和拉姆齐式测量的集合的量子精密测量协议是普遍存在的。然而，在许多情况下，过量的读出噪声严重降低测量灵敏度;特别是在基于固态缺陷自旋的集合的传感器中。我们提出了一个耗散的“自旋放大”协议，允许一个显着提高这种计划的灵敏度，即使在现实的内在耗散和噪声的存在下。我们的方法是基于利用集体（即，超辐射）自旋衰变，这是一种通常被视为讨厌的效应，因为它限制了自旋挤压协议。我们表明，我们的方法可以允许一个系统与一个非常不完美的自旋读出接近SQL样缩放$N$在两个因素，而不需要改变实际的读出机制。我们的想法与几个最先进的实验平台兼容，其中固态自旋（NV中心，SiV中心）的合奏耦合到一个共同的微波或机械模式。
2022-12-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Improved fluxonium readout through dynamic flux pulsing
本文利用fluxonium量子比特的磁通可调性，通过动态磁通脉冲将色散位移幅度提高近20%，在无量子极限参量放大器条件下实现了280 ns内94.3%赋值保真度的最快fluxonium读出，并验证了其进一步改进潜力。
2024-11-20 quant-ph
Squeezed-state quantum key distribution upon imperfect reconciliation
在噪声和有损环境以及协调效率有限的现实条件下，研究了压缩态连续变量量子密钥分发的安全性。考虑到广义的准备方案和明确区分经典和量子资源，我们研究了有限压缩对协议对不可信信道噪声的容忍度的影响。对于一个长距离的强衰减信道和随之而来的低协调效率，我们表明，可行的有限压缩是令人惊讶地足以提供高斯量子密钥分发的安全性在不可信的噪声存在。我们解释的效果的行为的Holevo量，它描述了信息泄漏，并有效地减少了压缩状态。
2011-11-09 quant-ph
Quantum State Readout via Overlap-Based Feature Extraction
Quemix Inc.（Quemix公司）；The University of Tokyo（东京大学）；Honda R&D Co., Ltd.（本田研发有限公司）；National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（量子科学技术研究机构）
提出一种结合量子重叠测量与经典参数优化的量子态读出及特征提取方法，可重构波函数和 X 射线吸收谱，并减少测量次数。
2026-10-01 quant-ph
A hybrid quantum-classical approach to mitigating measurement errors
噪声中间可伸缩量子器件（NISQ）应用于信息处理时，从制备、操纵到测量多体量子比特态的各个阶段都包含着各种类型的噪声，而这些噪声在实际应用中通常很难得到验证。在这项工作中，我们提出了一个方案来处理未知的量子噪声，并表明它可以用来减轻测量读出与NISQ设备的错误。可以规避识别测量中的噪声类型的量子检测器断层扫描。该方案仅应用单量子位操作，其具有比测量读出或双量子位门相对更高的精度。然后对测量结果进行经典的后处理。该方案是在量子算法与NISQ设备：伯恩斯坦-Vazirani算法和量子幅度估计算法在IBMQ约克敦和IBMQ埃塞克斯。增强的统计测量结果的算法与NISQ设备。
2021-12-15 quant-ph
Bang-bang protocol for nondispersive qubit readout
California Institute of Technology（加州理工学院）；AWS Center for Quantum Computing（亚马逊量子计算中心）
本研究提出Bang-bang非色散量子比特读出协议，以耦合常数突然淬灭替代参数扫描，可实现高保真QND单次投射测量，误差随光子数倒数减小，无需预加载腔即可通过经典通量驱动实现。
2026-09-21 quant-ph
