Experimental Demonstration of Quantum Tunneling in IBM Quantum Computer
量子计算机是模拟大型量子系统的有希望的候选者，这在经典计算机中是一项艰巨的任务。在这里，我们报告的实验实现量子隧穿的单个粒子通过不同类型的势垒进行数字量子模拟使用IBM量子计算机。我们考虑两个和三个量子比特系统可视化隧穿过程，并说明其独特的量子性质。通过我们的实验结果，我们观察到粒子在阶梯势阱、双势阱和多势阱中的隧穿和振荡。本文提出的量子线路和模拟技术可以推广应用于观察不同势能下多粒子系统的隧穿现象。
2021-12-20 quant-ph
Demonstration of the No-Hiding Theorem on the 5 Qubit IBM Quantum Computer in a Category Theoretic Framework
量子无隐藏定理，首先由Braunstein和Pati提出[Phys. Rev. Lett. 98，080502（2007）]，由Samal等人[Phys.Rev.Lett.1999]实验验证。186，080401（2011）]。在此之前，这个基本的测试还没有在任何实验架构中进行过探索。在这里，我们使用IBM 5Q量子处理器演示了上述无隐藏定理。由Coecke和Duncan [New J.Phys.13，043016（2011）]开发的范畴代数已经用于通过使用ZX演算分析量子线路来更好地可视化无隐藏定理。实验结果证实了通过在辅助量子比特上应用局域幺正操作来恢复丢失的信息。
2019-04-02 quant-ph
Demonstration of Entanglement Purification and Swapping Protocol to Design Quantum Repeater in IBM Quantum Computer
量子通信是一种安全的方式来传输量子信息，并与网络中的远程合法方进行通信。虽然已经实现了长距离通信，但是由于通过传输信道的信息的不可避免的损失而产生技术问题。量子中继器可以利用纠缠交换和量子净化方案来扩展距离尺度。在这里，我们通过上述两个过程演示了量子中继器的工作。我们使用IBM的实量子处理器ibmqx 4来产生两对纠缠的量子比特，并设计一个等价的量子线路，从而交换两对量子比特之间的纠缠。然后，我们开发了一种新的纯化协议，提高了纠缠度在嘈杂的信道，包括位翻转，相位翻转和相变错误的组合错误。我们利用量子态层析技术验证了两对量子比特之间的纠缠交换和纯化协议的有效性。
2018-03-11 quant-ph
Exact quantum search based on analytical multiphase matching for known number of target items and the experimental demonstration on IBM Q
在[Phys. Rev. Lett. 113，210501（2014）]，为了在目标项的未知分数（由$λ$表示）的情况下实现最优定点量子搜索，已经提出了分析多相匹配（AMPM）条件。本文发现，在已知$λ$的情况下，AMPM条件也可用于设计精确量子搜索算法，且最小迭代次数达到了现有精确算法的最优水平。在IBM的量子计算机上进行了实验验证。此外，我们还从理论上找到了基于AMPM条件的算法和基于单相匹配的算法中绝对值相等的两个相位重合。我们的工作证实了AMPM条件在已知$λ$情况下的实用性，并有助于理解该条件的机理.
2019-08-01 quant-ph
Demonstration of a general fault-tolerant quantum error detection code for (2n+1)-qubit entangled state on IBM 16-qubit quantum computer
量子错误检测一直是容错量子计算机中的一个基本挑战。因此，检测和处理任意错误以有效地执行量子计算是非常重要的。已经提出了几种错误检测码，并实现了较低数量的量子比特系统。本文提出了一种利用两个伴随子量子比特对（2n+1）量子比特纠缠态进行检错的码，并在IBM的16量子比特计算机上对一个13量子比特纠缠系统进行了模拟。该代码能够检测（2n+1）量子比特纠缠态的前2n个量子比特中的任何一个量子比特中的任意量子错误，并且通过对一对辅助错误综合征量子比特的测量来检测（2n+1）量子比特纠缠态的最后一个量子比特上的任何比特翻转错误。本文提出的协议为一般更高数量纠缠量子比特系统的检错码设计铺平了道路。
2022-12-23 quant-ph
Demonstration of Minisuperspace Quantum Cosmology Using Quantum Computational Algorithms on IBM Quantum Computer
量子计算机有望有效地解决传统计算机难以解决的重要问题。量子计算算法有可能成为研究量子宇宙学的一种令人兴奋的新方法。在量子宇宙学中，我们了解宇宙的动力学，但没有建立一个完整的量子引力理论。由于普遍波函数存在于无限维超空间中的所有可能的3D度量和模式的物质配置，我们采取minisuperspaces为我们的工作，通过限制的自由度，以特定的3D度量和统一的标量场配置。在这里，我们考虑各种各样的宇宙学模型。我们首先分析具有宇宙学常数和经典辐射的各向异性宇宙。然后，我们研究了量子宇宙学中的高阶导数，卡鲁扎-克莱因理论和弦介子的结果。我们使用IBM的量子信息科学工具包（QISKit）Python库和变分量子本征求解器（VQE）算法来研究这些系统。VQE算法是一种混合算法，它使用变分方法并交错量子和经典计算，以便找到给定系统的哈密顿量的最小本征值。
2019-12-01 quant-ph
Experimental demonstration of the Bell-type inequalities for four qubit Dicke state using IBM Quantum Processing Units
该研究在 IBM QPU 上实验比较两、四量子比特 Dicke 态的 Bell 型不等式违反，发现基于态矢量的制备方法噪声更低，而错误缓解可显著提升基于门方法的结果。
2025-05-05 quant-ph
Demonstration of algorithmic quantum speedup
该研究在IBMQ超导处理器上通过单次伯恩斯坦-瓦齐拉尼算法，在动态解耦保护下演示了无需额外假设的可证明算法量子加速，解决了隐藏比特串识别问题。
2022-07-15 quant-ph
Experimental demonstration of composite stimulated Raman adiabatic passage
我们实验证明复合受激拉曼绝热通道（CSTIRAP），它结合了复合脉冲序列和绝热通道的概念。该技术被应用于在稀土掺杂的固体中的布居转移。我们比较CSTIRAP与传统的单一和重复的STIRAP的性能，无论是在谐振或高度失谐制度。在后一种情况下，CSTIRAP提高了峰值传输效率和鲁棒性，与重复的STIRAP相比大大提高了传输效率。我们还提出并演示了一个通用版本的CSTIRAP，这表明改进的性能相比，最初提出的复合版本。我们的研究结果为新的STIRAP应用铺平了道路，这些应用需要重复的激励周期，例如，用于原子光学中的动量转移，或者用于量子存储器中的动力学解耦以反转任意叠加态。
2018-11-14 quant-ph
A comment on comparing optimization on D-Wave and IBM quantum processors
本文指出近期工作在比较Q-CTRL的混合量子变分优化算法与D-Wave量子退火机时存在方法论问题，通过简单未优化的量子退火工作流实现更高成功概率，并证明D-Wave模拟量子退火比IBM数字化量子退火达到更低能量。
2024-06-27 quant-ph
Experimental Demonstration of Non-local Controlled-Unitary Quantum Gates Using a Five-qubit Quantum Computer
在分布式量子计算机中，非局域量子门的局域实现是必不可少的。在这里，我们展示了非本地实现的控制酉量子门提出的Escherert等人。（Phys Rev A 62：052317，2000）使用五量子比特IBM量子计算机。我们通过量子态和工艺层析技术验证了实现的保真度和准确性。
2019-05-15 quant-ph
Three-qubit W state tomography via full and marginal state reconstructions on ibm_osaka
Bangalore University（班加罗尔大学）；Kuvempu University（库文普大学）；Tunga Mahavidyalaya（通加学院）；University of Gdańsk（格但斯克大学）
通过全状态和边缘状态重建在ibm_osaka上实现三量子比特W态的高效成像，展示子系统方法在提高保真度方面的优势。
2025-08-23 quant-ph
Empirical Demonstration of Quantum Contextuality on NISQ Computers
本研究在IBM NISQ计算机上首次实证违反经典梅尔文游戏，并创下里奥内格罗不等式最大违反纪录，利用有限几何设计更有效的语境性测试，验证量子语境性。
2025-05-27 math-ph math.MP quant-ph
Generalization and Demonstration of an Entanglement Based Deutsch-Jozsa Like Algorithm Using a 5-Qubit Quantum Computer
本文通过提出一种算法来演示量子加速中纠缠资源的使用，该算法是Goswami和Panigrahi [arXiv：1706.09489（2017）]提出的算法的推广。我们推广的算法，并表明，它提供了确定性的解决方案，具有优于经典算法。该算法回答了给定函数是否为常数或平衡以及两个函数是否相等或不相等的问题。最后，我们使用IBM的五量子比特量子计算机进行了实验验证，具有高保真度。
2018-05-22 quant-ph
Demonstration of Scully-Drühl-type quantum erasers on quantum computers
提出新型量子电路真正实现Scully-Drühl型延迟选择量子擦除器，在IBM Quantum和IonQ处理器上验证了干涉图样恢复，消除了逆因果性哲学漏洞并实现微秒级延迟擦除。
2025-05-31 quant-ph
Quantum Synchronization on the IBM Q System
我们报道了量子同步的第一个实验证明。这是通过在IBM Q系统的量子计算机上对单个自旋$1$极限环振荡器进行数字模拟来实现的。将外部信号施加到振荡器，我们验证了量子同步的典型特征，并演示了基于干涉的量子同步封锁。我们的研究结果表明，最先进的噪声中等规模量子计算机是强大到足以实现现实的耗散量子系统。最后，我们讨论了当前量子硬件的局限性，并定义了研究更复杂问题所需的要求。
2020-04-14 cond-mat.mes-hall nlin.AO quant-ph
Experimental demonstration of the violations of Mermin's and Svetlichny's inequalities for W- and GHZ-class of states
违反Mermin不等式和Svetlichny不等式可以排除局域隐变量理论的预测，并可以确认n粒子纯量子系统存在真正的非局域关联。在这里，我们证明了W-和GHZ-类状态的上述不等式的实验违反。我们使用IBM的五量子比特量子计算机的实验实施这些状态和说明不等式的违规。我们的结果清楚地表明，违反Mermin的和Svetlichny的不等式分别为W和GHZ状态。作为一个基于超导量子比特的量子计算机，这里使用的平台为探索其他现有技术无法实现的多方不平等提供了机会。
2018-10-01 quant-ph
Image Classification on IBM Quantum Computers
Seoul National University（首尔大学）；Yonsei University（延世大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
针对真实有噪声中等规模量子硬件局限，提出统一框架，通过两阶段协议、量子多编程等方法在IBM Eagle处理器上对十类MNIST端到端分类，展示多类量子图像分类可行性及工作流程，虽无参数准确率优势但推动了相关研究。
2026-07-21 quant-ph
Quantum Divide and Compute: Hardware Demonstrations and Noisy Simulations
嘈杂的中等规模量子计算机在量子位数（电路“宽度”）和退相干时间（电路“深度”）方面存在固有的限制。在这里，我们第一次展示了一种最近引入的方法，该方法将电路分解为更小的子电路或片段，从而使运行对于给定量子处理器来说太宽或太深的电路成为可能。我们调查的行为的方法在IBM的20量子位超导量子处理器与不同数量的量子位和碎片。我们建立噪声模型，捕捉退相干，读出错误，这个特定的处理器和门缺陷。然后，我们进行嘈杂的模拟的方法，以占观察到的实验结果。我们发现实验和模拟的成功概率之间的协议在20%以内，我们观察到，重组嘈杂的片段产生的整体结果，可以优于没有碎片的结果。
2020-05-26 quant-ph
Theory and Experimental Demonstration of Wigner Tomography of Unknown Unitary Quantum Gates
本文提出一种将Wigner层析成像扩展到未知酉量子过程的通用协议，结合实验与经典后处理算法重构未知过程，并在IBM量子设备上实验验证，同时提供校准电路以量化误差。
2024-12-18 quant-ph
Tensor-based quantum phase difference estimation for large-scale demonstration
本文提出一种基于张量网络压缩的量子相位差估计能量计算算法，指数级抑制退极化噪声，并在IBM超导设备上实现32量子比特的Hubbard模型能隙计算，规模较之前提升五倍，同时扩展到分子模拟。
2025-09-11 quant-ph
Intermediate-temperature topological Uhlmann phase on IBM quantum computers
本研究在IBM量子计算机上实现了自旋-1系统中间温度拓扑Uhlmann相的测量，通过优化量子电路减少门数，并在NISQ硬件上清晰展示了有限温度拓扑现象。
2025-08-04 cond-mat.other quant-ph
Demonstration of fidelity improvement using dynamical decoupling with superconducting qubits
量子计算机必须能够在存在退相干的情况下运行。减少退相干的最简单的策略是动态退耦（DD），其不需要编码开销，并且通过将量子门转换成退耦脉冲来工作。在这里，使用IBM和Rigetti平台，我们证明了DD方法适合在当今相对嘈杂和小规模的基于云的量子计算机中实现。使用DD，我们实现了相当大的保真度增益相对于未受保护的，自由进化的个人超导transmon量子比特。在较小的程度上，DD也能够保护纠缠的两量子比特态。我们发现，失相和自发发射的错误是占主导地位的，在这些系统中，不同的DD序列能够减轻这两种影响。与以前的工作表明使用量子纠错码在相同的平台上，我们没有使用后选择，因此报告无条件的保真度改善自然退相干。
2018-08-09 quant-ph
Experimental demonstration of scalable cross-entropy benchmarking to detect measurement-induced phase transitions on a superconducting quantum processor
本文在IBM超导量子处理器上演示了基于线性交叉熵的可扩展协议，在最多22量子比特的一维和全对全连接系统中检测测量诱导纠缠相变，并通过数据坍缩验证了与理论半定量一致的临界指数。
2025-05-10 quant-ph
Correlations in a quantum switch-based heat engine with measurements: A proof-of-principle demonstration
Federal University of ABC（ABC联邦大学）；University of Gdańsk（格但斯克大学）；Universität Wien（维也纳大学）；ICFO - Institut de Ciències Fotòniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科技研究院）
该研究通过量子开关热机演示，利用纠缠态实现叠加因果顺序，提升热机效率与功输出。
2026-02-10 quant-ph
Thermodynamic Recycling of Algorithmic Failure Branches: Quantum-Computer Demonstration with Quantum Error Correction
The University of Tokyo（东京大学）
本文提出热力学回收框架，利用量子算法的失败分支超越传统热力学限制，通过结合Harrow-Hassidim-Lloyd算法和三量子位纠错减少擦除热耗散，低于Landauer极限。
2026-04-26 quant-ph
Quantum Observers: A NISQ Hardware Demonstration of Chaotic State Prediction Using Quantum Echo-state Networks
University of South Carolina - Columbia（南卡罗来纳大学哥伦比亚分校）；Naval Surface Warfare Center, Panama City Division（海军水面 warfare 中心，巴拿马城分部）；RTX BBN, Cambridge MA（RTX BBN，马萨诸塞州剑桥）
本文提出一种在噪声环境下运行的量子回声状态网络，用于高保真度模拟和硬件实验中预测混沌时间序列，实现比IBM Marrakesh QPU更长的预测时间。
2025-07-12 cs.AI quant-ph
Demonstration of High-Fidelity Entangled Logical Qubits using Transmons
University of Southern California（南加州大学）；Quantum Elements, Inc.（量子元素公司）；IBM Quantum（IBM量子）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
本文提出利用逻辑动态去耦技术，通过IBM跨导量子比特实现高保真度的逻辑纠缠量子比特演示，展示了QEC与DD结合的混合策略在抑制逻辑错误方面的优越性能。
2025-07-08 quant-ph
Quantum computational advantage in random-circuit sampling on IBM superconducting quantum computers
BlueQubit；Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院物理研究所）；XPRIZE Foundation（XPRIZE基金会）
本研究在IBM Nighthawk r2超导量子处理器上，通过61量子比特的随机电路采样，验证了量子计算优势，其36周期电路在保真度估计上超越经典模拟，仅需19秒即可完成经典超级计算机需超百年的采样任务。
2026-10-16 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
Quantum algorithm for learning secret strings and its experimental demonstration
在本文中，我们考虑了师生环境中的秘密串学习问题：教师具有秘密字符串$s\in {\{0,1\}^{n}}$，并且学生想要通过与教师的问答交互来学习秘密$s\in {\{0,1\}^{n}}$，其中每次，学生可以向教师询问一对$(x, q) \in {\{0,1\}^{n}}\times\{0,1,\cdots, n-1\}$，并且教师返回由oracle $f_{s}(x,q)$给出的位，该位指示最长公共前缀的长度是否$s$和$x$的比值是否大于$q$。我们的贡献如下。(i)证明了在最坏情况和平均情况下，任何经典的确定性算法都至少需要对oracle $f_{s}$进行$n$查询才能学习$n$位秘密串$s$，并给出了一个利用$n$查询学习任何$s$的最优经典确定性算法. (ii)我们获得了一个量子算法学习的$n$位秘密字符串$s$与确定性使用$\left\lceil n/2\right\rceil$查询的oracle $f_s$，从而证明了一个经典的同行的两倍加速。(iii)我们的量子算法在IBM云量子计算机上的实验演示，与$85.3\%$和$82.5\%$的平均成功概率的所有情况下与$n=2$和$n=3$，分别。
2022-06-22 quant-ph
Demonstration of Algorithmic Quantum Speedup for an Abelian Hidden Subgroup Problem
本文利用两台127量子比特IBM Quantum处理器，对受限Hamming权重的Simon问题变体进行最多58量子比特实验，并借助动力学解耦与测量误差缓解演示了指数级量子加速。
2025-01-12 quant-ph
Implementing a Quantum Finite Automaton in IBMQ using Custom Control Pulses
本研究针对量子有限自动机在实际器件中因退相干影响长字符串计算的问题，采用脉冲级编程校准专用快速单量子比特门，在IBM-Q环境下显著降低计算误差、缩短延迟，提升了自动机支持的最大计算长度。
2024-12-09 cs.FL quant-ph
Phase-Sensitive Benchmarking of Composite Quantum Gates with Chiral-Interference Circuits on Quantum Hardware
Sofia University（索非亚大学）
研究利用手征干涉电路对复合量子门进行相敏基准测试，构建并实验实现相关电路，在IBM量子处理器上测试。通过引入误差比较单比特与复合门鲁棒性，发现H5s/X5序列表现突出，三级电路有类似增强及误差抵消对称性。
2026-07-21 quant-ph
Experimental Demonstration of the PBR Test on a Superconducting Processor
在IBM 156量子比特超导处理器上实验实现了PBR不可行定理，通过非正交态和酉电路测试排除了量子态的纯认识论解释，并表明该测试可作为NISQ系统中有前景的量子性基准。
2025-10-13 quant-ph
Experimental demonstration of Robust Amplitude Estimation on near-term quantum devices for chemistry applications
本研究在 IBM 量子设备上实验验证了鲁棒振幅估计（RAE）在量子化学中的应用，证明其相比直接测量可大幅降低采样需求，并在氢分子基态能量估计中达到化学精度，同时揭示了硬件噪声、相干误差和设备稳定性对性能的影响。
2024-10-01 quant-ph
Demonstration of system-bath physics on a gate-based quantum computer
本研究开发了一种利用 qubit 固有噪声实现非幺正操作和算法冷却的方法，通过模拟辅助自旋浴耗散将系统冷却至基态，在 IBM-Q 设备上验证了系统自旋的铁磁/反铁磁有序弛豫与稳定化，为近期量子计算机的多体量子模拟提供了新途径。
2025-02-05 quant-ph
Experimental demonstration of the Quantum Fourier Transform on up to 100 qubits using a convolutional compilation strategy
Q-CTRL
该研究提出卷积QFT编译策略，在IBM量子平台上实现最多100比特QFT实验，50比特保真度11.4%、80比特1.8%，为迄今最大规模实验QFT演示。
2026-09-30 quant-ph
High-fidelity quantum control by polychromatic pulse trains
我们介绍了一种使用多色脉冲序列（PPS）的量子控制技术，该多色脉冲序列由具有不同载波频率的脉冲组成，即相对于量子比特跃迁频率的不同失谐。我们得到许多PPS，产生宽带，窄带和通带激发配置文件不同的目标跃迁概率。这使得可以创建高保真激发分布，其（i）对实验参数的偏差是鲁棒的，这对于量子计算是有吸引力的，或者（ii）对这种变化更敏感，这对于串扰消除和量子传感是有吸引力的。实验证明，该方法使用IBM的超导量子处理器之一，在一个非常好的协议之间的理论和实验。这些结果证明了IBM量子比特的优异相干特性以及所提出的量子控制技术的准确性、鲁棒性和灵活性。他们还表明，失谐是作为有效的控制参数的脉冲相位，通常用于复合脉冲。因此，该方法为相位操纵困难或不准确的领域的量子控制开辟了各种前景。
2022-04-05 quant-ph
Experimental demonstration of the absence of noise-induced barren plateaus using information content landscape analysis
Honda Research Institute Europe GmbH（本田欧洲研究院）；Pitaevskii BEC Center, CNR-INO and Dipartimento di Fisica, Università di Trento（皮塔耶夫斯基玻色-爱因斯坦凝聚中心，意大利国家研究委员会光学研究所及特伦托大学物理系）；INFN-TIFPA, Trento Institute for Fundamental Physics and Applications（INFN-TIFPA，特伦托基础物理与应用研究院）
本研究通过实验验证噪声诱导 barren plateaus 的不存在，利用信息内容景观分析方法，发现梯度在特征运行时间后饱和，而非指数衰减，并指出 T1 主导的非单位噪声抑制 NIBP 的出现。
2026-03-09 quant-ph
Demonstration of Quantum Energy Teleportation on Superconducting Quantum Hardware
该研究利用IBM的多台超导量子计算机，首次在真实超导量子硬件上实现并观测到量子能量隐形传态，结果与理论精确解一致且经测量误差缓解优化，为当前量子技术提供了可实现的现实基准。
2023-08-22 cond-mat.supr-con hep-th physics.app-ph
Quantum-HPC Workflows Across Multiple Quantum Computing Platforms: Two Case Studies
Quantinuum Ltd.（Quantinuum有限公司）；CCS, University of Tsukuba（筑波大学计算科学中心）；RIKEN R-CCS（理化学研究所计算科学研究中心）
本文介绍了一个包含Fugaku超级计算机、两个QPU和Tierkreis软件的量子-HPC混合系统，并通过两个案例演示了其在生物分子激发态计算和简单系统基态能量计算中的应用。
2026-09-28 cs.DC quant-ph
Quantum Computing for Solid Mechanics and Structural Engineering -- a Demonstration with Variational Quantum Eigensolver
本研究结合商用有限元软件ABAQUS与VQE搭建集成流水线，在IBM量子平台上用三个结构算例验证混合量子-经典方法的基频估计性能，为未来多自由度固体力学问题的量子计算应用奠定基础。
2023-08-28 cs.CE quant-ph
Bipartite quantum measurements with optimal single-sided distinguishability
我们分析了描述二分量子系统的复合$N\times N$ Hilbert空间中的正交基，并寻找一个具有最佳单边互态可重构性的基。这个条件意味着，在每个子系统中的$N^2$减少状态形成一个规则的单形的最大边长，相对于跟踪距离定义。在$N=2$的情况下，一个两量子比特系统，我们的解决方案与优雅的联合测量吉辛介绍。我们推导出一个类似的星座$N=3$的显式表达式，并提供了一个一般的构造$N^2$状态形成这样一个最佳的基础${\cal H}_N \otimes {\cal H}_N$。我们的建设是有效的对称信息完整（SIC）广义测量是已知的所有维度。此外，我们表明，一方的测量，区分状态的复合系统的最佳基础，导致一个本地量子态层析成像与线性重建公式。最后，我们使用两台不同的IBM机器测试了一套完整的三个相互无偏的基础上引入的断层计划。
2021-04-23 quant-ph
Experimental Demonstration of a Brachistochrone Nonadiabatic Holonomic Quantum-Gate Scheme in a Trapped Ion
Zhengzhou University（郑州大学）；Henan Academy of Sciences（河南省科学院）
该研究提出了一种在俘获离子中实现非绝热拓扑量子门的新方法，通过比较不同协议发现布雷奇斯托克罗内非绝热拓扑量子门在速度与鲁棒性方面表现更优。
2026-03-25 quant-ph
Experimental Quantum Teleportation of a Two-Qubit Composite System
量子隐形传态是一种将量子系统的状态从一个位置转移到另一个位置的方法，是量子通信的核心，在许多量子计算协议中起着重要作用。以前的实验演示已经用光子或离子量子比特实现。最近，远距离传送和开放目的地传送也已经实现。到目前为止，以前的实验只能传送单个量子比特。然而，由于单量子比特的隐形传态不足以实现量子通信和计算的大规模实现2 -5，因此包含两个或更多量子比特的复合系统的隐形传态被视为量子信息科学中的长期目标。在这里，我们给出了一个两量子比特复合系统的量子隐形传态的实验实现。在实验中，我们开发并利用一个六光子干涉仪来传送任意偏振态的两个光子。对于两个量子比特系统，观测到的不同初始态的隐形传态量子效率都远远超过了0.40的状态估计极限。我们的六光子干涉仪不仅为实现复杂系统的隐形传态迈出了重要的一步，它还将为未来的一些基本量子通信和计算协议的实验研究提供支持，例如量子中继的多级实现，容错量子计算，通用量子纠错和单向量子计算。
2006-09-18 quant-ph
Quantum Computing Solution of DC Power Flow
在本文中，我们建模和解决一个基本的电力系统问题，即，直流功率流，使用实际的量子计算机。采用Harrow-Hassidim-Lloyd（HHL）量子算法求解直流潮流问题。求解线性方程组（SLE）的HHL算法比经典计算机提供指数加速。当求解潮流问题的规模和频率变得更大时，加速优势更显着。在这一点上，经过验证的量子计算在电力系统中的应用还不存在。通过本文，我们计划（1）提供一个概念验证，即实际的电力系统问题可以使用量子技术来解决，（2）通过解决一个基本的电力系统问题并应用于许多其他关键的网格问题来建立量子网格基础，（3）应用HHL来解决在许多电力系统问题中具有广泛应用的SLE。考虑到可用的量子计算硬件和软件的限制，小型3总线系统用于测试和演示目的。使用IBM开源量子计算机证明了所提出的方法的优点和有效性，并通过使用4-qubit量子信息处理器的概念验证实验演示报告。
2020-10-06 quant-ph
Demonstration of Exponential Quantum Speedup with Constant-Depth Compiled Circuits for Simon's Problem
University of Southern California（南加州大学）；Quantum Elements, Inc.（量子元素公司）
针对Simon问题的限制汉明重量版本，通过硬件感知编译将量子电路深度降至常数，在IBM量子处理器上实现指数级量子加速，并观察到NTS指标的指数级优势。
2026-06-17 quant-ph
Quantum null-hypothesis device-independent Schmidt rank witness
本研究构建设备无关零见证测试以判定两体量子系统维度、Schmidt数及空间类型，经IBM Quantum设备实验验证其准确性，发现一项测试符合理论、一项存在超6标准差偏差，可用于量子系统诊断。
2024-10-09 quant-ph
Architectures for Quantum Information Processing
量子计算正在改变我们对计算的看法。近年来，在管理和利用量子系统的研究和开发方面取得了重大进展，展示了变革性量子技术的潜力。叠加、纠缠和干涉等量子现象可以用来解决传统计算机难以解决的问题。IBM通过云首次公开访问真正的量子计算机，以及谷歌对量子霸权的展示，都是成就之一。此外，还有一系列其他商业、政府和学术项目正在开发中，以创建下一代硬件、支持硬件生态系统的软件栈和可行的量子算法。本章涵盖了各种量子计算架构，包括许多正在研究的硬件技术。我们还讨论了各种挑战，包括困扰量子计算机的许多错误/噪声。还介绍了文献调查噪声弹性方法的概述。
2022-11-11 quant-ph
Amplitude estimation via maximum likelihood on noisy quantum computer
最近，我们发现了几种候选的量子算法，可以在近期设备中实现，用于估计给定量子态的振幅，这是各种计算任务（例如Monte Carlo方法）中的核心子例程。其中一种算法是基于并行量子线路的极大似然估计。在本文中，我们扩展了这种方法，使它包含了现实的噪声效应，然后给出了一个超导IBM量子器件上的实验演示。在此模型的基础上，假设去极化噪声，构造了极大似然估计器。然后，我们制定的问题作为一个两个参数估计问题的目标幅度参数和噪声参数。特别是，我们表明，存在异常的目标值，其中的Fisher信息矩阵变得退化，因此估计误差不能得到改善，即使通过增加振幅放大的数量。实验结果表明，尽管由于噪声的影响，估计误差会饱和，但所提出的极大似然估计器在查询次数上实现了量子加速。这个估计误差的饱和值与理论是一致的，这意味着去极化噪声模型的有效性，从而使我们能够预测量子计算机中的硬件组件（特别是门误差）的基本要求，以实现量子加速的幅度估计任务。
2021-10-11 quant-ph
Crosstalk-Robust Dynamical Decoupling for Bipartite-Topology Quantum Processors
提出一种修改动态解耦序列脉冲时序以抑制静态ZZ串扰的协议，在IBM超导量子设备上实现至少3倍保真度衰减率改进，并评估了不同耦合器架构的影响。
2025-06-22 quant-ph
Calculating composite-particle spectra in Hamiltonian formalism and demonstration in 2-flavor QED$_{1+1\text{d}}$
本文在哈密顿形式下比较三种质量谱计算方法，并用DMRG研究2味Schwinger模型，识别出π、σ、η介子，发现σ介子质量轻于两倍π介子质量因而稳定，数值结果接近WKB预测的$M_σ/M_π=\sqrt{3}$。
2023-11-01 cond-mat.str-el hep-lat hep-th
Experimental demonstration that qubits can be cloned at will, if encrypted with a single-use decryption key
Kyushu University（九州大学）；Fraunhofer Institute for Industrial Engineering (IAO)（弗劳恩霍夫工业工程研究所）；IBM Quantum, Thomas J. Watson Research Center（IBM量子，托马斯·J·沃森研究中心）；IBM；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Institute for Quantum Computing, University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）
该研究通过实验验证了在使用单次解密密钥加密的情况下，量子比特可以稳定克隆，修正了量子不可克隆定理的理解。
2026-02-11 gr-qc quant-ph
