Fully integrated quantum frequency processor on a silicon chip
Università di Pavia(帕维亚大学);STMicroelectronics(意法半导体)
该研究在硅芯片上实现了首个完全集成的量子频率处理器,通过集成多种关键元件,实现了高维频率分量纠缠态的生成与操控,展示了在量子信息处理中的重要进展。
2026-02-15 physics.optics quant-ph
High Fidelity 12-Mode Quantum Photonic Processor Operating at InGaAs Quantum Dot Wavelength
可重构量子光子处理器是光子量子计算的关键技术。虽然大多数大规模可重构量子光子处理器在1550 nm左右的电信C波段进行了演示,但是利用非常适合于光子量子计算的量子点的高性能单光子光源在各种波长下操作。因此,存在对于具有更大波长范围的量子光子处理器的兼容性的需求。氮化硅(SiN)具有高限制和宽透明窗口,能够在C波段以外的波长实现紧凑、低损耗的量子光子处理器。在这里,我们报告了SiN通用12模量子光子处理器,其在940 nm的波长处具有最佳操作,其与发射在900 nm至970 nm波长范围内的光的InGaAs量子点光源兼容。该处理器可以在其12个输入模式上实现任意幺正变换,保真度为98.6%,平均光损耗为3.4 dB/模式。
2022-04-12 physics.optics quant-ph
A 12-mode Universal Photonic Processor for Quantum Information Processing
光子处理器对于使用光的量子和经典信息处理任务都是关键的。特别是,线性光学量子信息处理需要大规模和低损耗的可编程光子处理器。在本文中,我们报告了迄今为止最大的通用量子光子处理器的演示:一个低损耗,12模完全可调谐的线性干涉仪与全耦合的化学计量氮化硅波导的基础上。
2020-12-10 physics.optics quant-ph
Two-qubit quantum photonic processor manufactured by femtosecond laser writing
本研究利用飞秒激光直写技术制造了低损耗可重构的双量子比特光子量子处理器,通过完全过程层析表征了门性能,并基于变分量子本征求解算法演示了计算H2分子基态能量,证明了该技术在构建高质量小规模量子处理器方面的潜力。
2022-12-12 physics.optics quant-ph
Efficient Frequency Allocation for Superconducting Quantum Processors Using Improved Optimization Techniques
本研究通过引入收紧约束、边间差异、边方向及多模块边界条件等改进优化技术,实现了超导量子处理器的高效频率分配,支持超千比特芯片且良率超10%。
2024-10-26 math.OC quant-ph
Suppressing Frequency Collisions in a Quantum Processor
Peter Gr\"unberg Institute 12 , Forschungszentrum J\"ulich, J\"ulich 52428, Germany
针对超导量子处理器频率拥挤问题,提出基于哈密顿量的最大k割映射与簇拼接协议,结合DC-QAOA和模拟退火优化频率分配,抑制碰撞惩罚并实现硬件感知的处理器级规划。
2026-10-06 quant-ph
Parallel Architecture of a Frequency Comb Qudit Quantum Processor
本文提出一种基于频率梳的并行量子门架构,通过按维度并行排列混频器实现高维扩展,并以四维Chrestenson算子设计为例验证其可行性。
2025-08-21 quant-ph
Scalable Optical Links for Controlling Bosonic Quantum Processors
本研究通过光学链路实现对玻色子量子处理器的远程控制,实现了高保真度的量子操作,为扩展超导量子计算机提供了关键技术支持。
2025-12-11 physics.optics quant-ph
Simulations of Subatomic Many-Body Physics on a Quantum Frequency Processor
模拟复杂的多体量子现象是量子计算发展背后的主要科学推动力,并且正在探索一系列技术来解决此类系统。我们提出了迄今为止最大的基于光子学的模拟结果,应用在亚原子物理学的背景下。利用全光量子频率处理器计算了轻核(包括triton($^3$ H)、$^{3}$ He和α粒子($^{4}$ He))的基态能量。补充这些计算,并利用68维希尔伯特空间,我们的光子模拟器是用来执行子核子计算的两体和三体之间的重介子的Schwinger模型。这项工作是在量子频率处理器上模拟亚原子多体物理学的第一步-增强了从夸克到原子核的桥梁尺度的经典计算。
2018-10-09 hep-lat hep-ph nucl-th
High-fidelity superconducting quantum processors via laser-annealing of transmon qubits
在保持高保真度量子门的同时缩放量子比特的数量仍然是量子计算的关键挑战。目前,具有>50个量子比特的超导量子处理器是活跃可用的。对于这样的系统,固定频率的传输是有吸引力的,由于其长的相干性和抗噪性。然而,由于精确的相对频率要求,缩放固定频率架构具有挑战性。在这里,我们采用激光退火来选择性地将transmon量子比特调谐到所需的频率模式。对数百个退火量子位的统计表明,经验调谐精度为18.5 MHz,对量子位相干性没有可测量的影响。我们在一个调谐的65量子位处理器上量化了门误差统计,其中位两量子位门保真度为98.7%。基线调谐统计产生4.7 MHz的频率-等效电阻精度,足以用于超过1000量子位水平的高产率缩放。展望未来,我们预计选择性激光退火将在缩放固定频率架构中发挥核心作用。
2020-12-15 quant-ph
Von Neumann Quantum Processors
大多数现代经典处理器都支持所谓的冯·诺依曼架构,并带有程序和数据寄存器。在目前的工作中,重新审视类似的方法,量子处理器的模型。确定性可编程量子门阵列被认为是一个例子。它们在这里也被称为冯·诺依曼量子处理器,使用条件量子动力学。这样的设备在通用性方面存在一些问题,但是考虑到混合量子处理器,即,具有连续和离散量子变量的模型解决了这个问题。还讨论了这种量子处理器模型与更传统的方法的比较。
2003-11-27 quant-ph
Post-fabrication frequency trimming of coplanar-waveguide resonators in circuit QED quantum processors
本研究提出使用接地空气桥阵列对CPW谐振器进行制造后频率微调,该方法兼容传统制造步骤、调节范围100MHz且分辨率10MHz,可消除谐振器频率拥挤并实现频率匹配,结合激光退火能在17传输子处理器中实现快速高保真读出。
2023-02-21 cond-mat.supr-con quant-ph
Spin Processor
实验证明,在弱振幅的多频激励下,偶极耦合自旋簇的动力学可以被操纵来执行长位阵列的并行逻辑运算。
2002-05-08 quant-ph
Programmable and sequential Gaussian gates in a loop-based single-mode photonic quantum processor
用于输入、处理和输出光量子态的量子处理器是实现各种光子量子信息处理的共同核心技术。然而,一直没有光子处理器,同时是通用的,可扩展的,和可编程的。在这里,我们报告了一个原始的基于环路的单模多功能光子量子处理器,该处理器被设计为通用的,可扩展的和可编程的。我们的处理器可以执行任意多个步骤的可编程量子操作上一个给定的单模光学量子态的时域处理中的动态控制的环路为基础的光路。我们使用这个处理器来演示可编程单模高斯门和多步压缩门。此外,我们证明了该处理器可以通过注入适当的辅助态来执行通用的量子操作,并且可以直接扩展到多模处理器。这些结果表明,我们的处理器是可编程的,可扩展的,并具有潜在的通用性,导致适合于通用应用。
2021-11-14 quant-ph
Optical-domain spectral super-resolution via a quantum-memory-based time-frequency processor
现有的光学成像超分辨率方法在自然科学中的应用占有坚实的地位,但许多新的发展允许以更微妙的方式击败衍射极限。最近探索的充分利用该领域现有信息的策略之一是执行量子启发的定制测量。在这里,我们利用光场的全光谱信息,以击败瑞利极限光谱。我们采用了一个光量子存储器与自旋波存储和嵌入式处理能力,实现输入光的时间反演干涉仪,投影的光场的反对称模式的基础上。我们量身定制的测量实现了15 kHz的分辨率,所需的光子比相应的瑞利限制的传统方法少20倍。我们证明了我们的技术的优势,在传统的光谱和外差测量,显示潜在的应用程序中区分超窄带发射器,光通信信道,或从低频域转换的信号。
2022-02-05 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantum Processors and Controllers
本文提出了一种量子处理器和控制器的抽象理论,即定义在由控制子系统和被控子系统两部分组成的复合量子系统上的一种特殊的量子计算网络。这种方法在形式上不同于将量子控制看作是对使用某组哈密顿量或量子门的系统的某种外部影响的考虑。本文所讨论的可编程量子控制器模型是基于通用确定性量子处理器(可编程门阵列)的理论。这种量子器件可以模拟量子系统的任意演化,从而展示了通用量子控制的一个例子。关键词:量子,计算机,控制,处理器,通用
2003-05-25 quant-ph
Implementation of quantum maps by programmable quantum processors
量子处理器是具有数据寄存器和程序寄存器的设备。程序寄存器的输入决定将对数据寄存器中的状态执行的操作,该操作是完全正线性映射。我们开发了这些设备的数学描述,并将其应用到几个不同的处理器的例子。也检查了找到一个处理器,将能够实现一组给定的映射的问题,它示出,虽然它是可能的设计一个有限的处理器来实现相位阻尼通道,它是不可能的,这样做的振幅阻尼通道。
2002-05-09 quant-ph
Multi-output programmable quantum processor
将遥克隆技术与Nielsen和Chuang提出的可编程量子门阵列相结合,提出了一种新的量子门阵列。79:321(1997)]中,我们提出了一种可编程量子处理器,其可以被编程为实现具有若干相同数据输出的受限操作集。输出是输入数据的近似变换版本。处理器以一定的概率成功。
2002-09-10 quant-ph
Universality and optimality of programmable quantum processors
我们分析和比较近似和概率通用可编程量子处理器的最优性。我们定义了几个如何量化最优性的特征,并详细研究了基于(1)C-NOT门,(2)SWAP操作和(3)量子信息分发器模型-QID处理器的三种类型的可编程量子处理器的性能。我们显示在何种条件下的测量辅助QID处理器是最佳的。我们还研究了所谓的U-处理器的最优性,并将U(1)量子比特旋转的最优近似实现与Vidal,Masanes和Cirac [ { \em Phys. Rev. Lett.} { \bf 88},047905(2002)]。
2006-12-28 quant-ph
Optimizing the frequency positioning of tunable couplers in a circuit QED processor to mitigate spectator effects on quantum operations
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology(代尔夫特理工大学奎克与卡弗里纳米科学研究所);Orange Quantum Systems(橙量子系统);Quantware B.V.(Quantware有限公司)
本文研究了如何通过优化可调耦合器的频率来减少量子操作中对其他量子比特的旁观效应,采用了一种流行的类似transmon的可调耦合元件,实现了高保真度、低泄漏的受控-Z门,并通过单极快速绝热脉冲实现了仅在耦合器上操作。
2025-03-17 quant-ph
A programmable two-qubit solid-state quantum processor under ambient conditions
量子计算机利用物理状态的叠加和纠缠,在解决具有技术影响的问题方面可能优于经典计算机,例如分解大量数据和搜索数据库。量子处理器通过将可编程的门序列应用于量子比特的初始化状态来执行算法,该初始化状态相干地演变成包含计算结果的最终状态。虽然具有几个量子比特的量子处理器已经在多个量子计算平台上得到了展示,但是在环境条件下实现固态可编程量子处理器仍然是难以捉摸的。在这里,我们报告了一个可编程的量子处理器,可以编程与15个参数,实现任意幺正变换的两个自旋量子位在金刚石的氮空位(NV)中心。我们实现了Deutsch-Jozsa和Grover搜索算法,平均成功率超过80%。这种可编程的双量子位处理器可以形成大规模量子处理器的核心组件,这里使用的方法适用于这样的设备。
2018-08-17 quant-ph
Efficient flexible characterization of quantum processors with nested error models
我们提出了一个简单而强大的技术,为量子处理器找到一个好的错误模型。该技术针对从处理器获得的数据迭代地测试模型的嵌套序列,并在每一步跟踪最佳拟合模型及其非线性误差(未建模误差的量化)。每个最佳拟合模型,连同其未建模误差的量化,构成处理器的表征。我们解释了量子处理器模型如何与实验数据进行比较以及相互比较。我们演示的技术,用它来表征一个模拟的嘈杂的2-量子位处理器。
2021-03-03 quant-ph
Asymmetry of CNOT gate operation in superconducting transmon quantum processors using cross-resonance entangling
受控非(CNOT)门通常包含在量子处理器的标准门集中,并提供了纠缠量子比特的重要方式。对于使用交叉共振纠缠技术的固定频率量子位,使用较高频率量子位来控制较低频率量子位能够比使用较低频率量子位作为控制短得多的纠缠时间。因此,当实现需要由较低频率量子位进行逻辑控制的CNOT门时,编译器可以通过使用等效电路来实现该功能,例如将Hadamard门放置在由较高频率量子位控制的CNOT门之前和之后的两个量子位上。然而,由于实现方式取决于哪个量子位是控制,因此自然会出现关于实现方式的相对性能的问题。我们已经在IBM Q网络上使用量子处理器探索了这一点。使用的基本电路包括创建贝尔状态的操作,然后是逆操作,以便在没有错误的情况下将量子位返回到其初始状态(Hadamard + CNOT + barrier + CNOT + Hadamard)。电路深度是不同的使用倍数的这个基本电路。观察到的不对称的最终状态的错误,随着电路的深度增加。不对称的强度和方向是唯一的,但对于每对测试的耦合量子位来说是可重复的。这一观察结果表明,CNOT实现中的不对称性应该针对感兴趣的量子位进行表征,并纳入电路转译中,以获得特定计算的最佳精度。
2020-09-02 quant-ph
Improving performance of probabilistic programmable quantum processors
我们提出了一个系统的分析,如何可以提高性能的概率可编程量子处理器。我们推广了一个简单的Vidal-Masanes-Cirac处理器,该处理器实现了量子比特上的U(1)旋转,旋转的相位编码在程序寄存器的状态中。我们展示了如何成功的概率处理器的概率可以通过使用循环中的处理器来提高。此外,我们表明,相同的策略可以用于量子比特上的非酉变换的概率实现。此外,我们还证明了量子比特的任意SU(2)变换都可以被编码到通用可编程概率量子处理器的程序状态中。该处理器的成功概率可以通过经由条件循环的错误的系统校正来增强。最后,我们表明,我们所有的结果也可以推广到qudits。特别地,我们展示了如何通过可编程量子处理器实现量子比特的SU(N)旋转,以及当它用于循环时,如何提高处理器的性能。
2003-11-25 quant-ph
Schemes of implementation in NMR of quantum processors and Deutsch-Jozsa algorithm by using virtual spin representation
在虚自旋表象下,给出了量子计算机中两个主要量子比特处理器的实验实现方案和Deutsch-Jozsa算法。结果适用于每四个量子态,如果使用量子比特编码虚拟自旋表示,则允许量子处理器实现所需的属性。本文详细地讨论了核自旋为3/2的四维希尔伯特空间
2002-06-17 quant-ph
Comment on "Quantum supremacy using a programmable superconducting processor"
即使Google AI的Sycamore处理器对于特定任务是有效的,它也无法提供通用的计算能力。此外,即使是经典的设备实现横向同宿轨道实现指数加速相对于普遍的经典以及量子计算。此外,相对于量子力学的有效性,已经存在违反丘奇-图灵命题的量子预言。
2019-11-01 quant-ph
Universal quantum processors with arbitrary radix n
本文讨论了构造具有量子比特的确定性通用(近似意义上)可编程量子线路或任何其他希尔伯特空间维数的量子系统的哈密顿方法是$n \ge 2$。
2001-03-22 quant-ph
Approximate programmable quantum processors
量子处理器是可编程的量子线路,其中数据和指定对数据执行的操作的程序都是量子态。我们研究的情况下,我们要使用这样的处理器来近似一组酉算子到指定的精度水平。我们通过期望操作和处理器产生的操作之间的过程保真度来衡量操作执行得有多好。我们展示了如何找到一个给定的处理器,产生一个特定的酉操作的最佳近似的程序。我们还将边界上的程序空间的尺寸,这是必要的近似一组酉运算符到指定的精度水平。
2005-10-20 quant-ph
Electron-beam annealing of Josephson junctions for frequency tuning of quantum processors
针对大规模超导量子处理器的频率碰撞难题,提出利用电子束局部退火约瑟夫森结来调谐固定频率量子比特的方法,可双向调节结势垒电阻、提升晶圆级频率靶向精度,工艺可重复易推广,助力大规模量子计算发展。
2024-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
Infinite-Dimensional Programmable Quantum Processors
通用可编程量子处理器使用程序量子态将任意量子信道应用于输入状态。假设目标量子信道的输入和输出受到能量约束,我们将有限维可编程量子处理器的概念推广到无限维。通过证明减少和有限维处理器,我们得到的上限和下限所需的程序尺寸近似实现能量有限的量子信道。特别是,我们考虑高斯信道的实现。由于它们的实际相关性,我们调查规范协变高斯信道的资源需求。此外,我们给出了上界和下界的程序尺寸的处理器实现所有高斯酉通道。这些下限依赖于一个直接的信息理论的论点,根据推广从有限到无限维的某个复制引理酉。
2021-07-14 quant-ph
Next-Generation Topology of D-Wave Quantum Processors
本文概述了D-Wave下一代量子处理器的拓扑结构。它提供了小嵌入的例子,并讨论了嵌入算法的性能相比,现有的嵌合体拓扑结构的新拓扑结构。它还提出了一些简单的,标准的伊辛模型类问题的初步性能结果。
2020-02-29 quant-ph
Implementation of quantum compression on IBM quantum computers
量子计算处理器的发展带来了大量的机会来测试各种量子算法的性能与实际实现。在本文中,我们报告的量子压缩算法的实现,可以有效地压缩未知的量子信息。我们将自己限制在将三个纯量子位压缩成两个量子位,因为即使是这样一个简单的实现的复杂性也几乎不在当今量子处理器的范围内。我们在IBM量子处理器上实现了两种不同的拓扑布局-完全连接的三角形处理器和部分连接的线处理器。事实证明,线处理器的不完全连接对性能的影响很小。另一方面,事实证明,转译,即将电路编译成量子处理器物理上可用的门,对结果有着至关重要的影响。我们还看到,即使在这样一个简单的情况下,压缩之后立即解压缩也处于边缘,甚至超出了目前可用的量子处理器的能力。
2022-01-26 quant-ph
Realization of POVMs using measurement-assisted programmable quantum processors
我们研究了广义量子测量在测量辅助可编程量子处理器上的可能实现。我们专注于实现冯诺依曼测量和信息完全POVM。已知可由同一可编程处理器实现的两个酉变换需要相互的{ \it正交}状态。事实证明,冯诺依曼测量的情况是不同的。具体地,为了实现两个这样的测量,不必使用正交程序状态。另一方面,可实现的冯诺依曼测量的数量仍然有限。作为可编程处理器的一个例子,我们使用所谓的量子信息分配器。
2004-11-18 quant-ph
Analysis of five techniques for the internal representation of a digital image inside a quantum processor
在本文中,五种技术,在量子处理器内的数字图像的表示,进行了比较。这些技术是:量子图像的灵活表示(FRQI)、新增强量子表示(NEQR)、广义量子图像表示(GQIR)、量子图像的多通道表示(MCQI)和量子布尔图像处理(QBIP)。比较将基于Quirk模拟器和IBM Q Experience处理器上的实现,从性能、鲁棒性(抗噪性)、由于去相干导致的结果恶化和技术可行性的角度进行。
2020-08-03 quant-ph
Probabilistic implementation of universal quantum processors
我们提出了一个量子量子点的概率量子处理器。处理器本身由一个固定的门阵列表示。处理器的输入由两个寄存器组成。在程序寄存器中,指令集(程序)被编码。此程序应用于数据寄存器。处理器可以以一定的概率对维度N的单个量子点执行任何操作。如果运算是酉的,则概率一般是1/N^2,但对于更多限制的运算符集合,概率可能更高。事实上,在某些条件下,这个概率可以与量子点的希尔伯特空间的维数无关。
2001-06-15 quant-ph
Experimentally obtaining the Likeness of Two Unknown Quantum States on an NMR Quantum Information Processor
近年来,量子态鉴别的研究越来越多。本文从两个量子态的相似性这一角度来研究它们。保真度用来描述两个量子态的相似性。在此基础上,我们提出了一种在NMR量子信息处理机上直接从辅助量子比特(自旋)谱的积分面积获得两个未知量子比特保真度的方案。最后,我们在一个三量子位量子信息处理器上演示了该方案。实验数据与理论预期值一致,平均误差为0.05,证实了该方案的正确性。
2003-08-23 quant-ph
ALEPH-QP: Universal hybrid quantum processors
量子处理器(可编程门阵列)是具有固定结构的量子网络。状态空间表示为数据和程序寄存器的张量积。对数据寄存器的不同酉操作对应于“加载”程序,而无需对网络本身进行任何改变或“调整”。由于程序寄存器和数据寄存器之间纠缠的不可取性,量子处理器的通用性受到相当强的限制。不同的作者发展了通用的“随机”量子门阵列。证明了有限维状态空间的“确定性”量子处理器仅在近似意义上是普适的。本文表明,利用具有连续和离散量子变量的混合系统,可以提出一种严格通用的量子处理器的设计。还表明,其他作者讨论的特定可编程“随机”U(1)门的“确定性”极限(成功概率成为无限程序寄存器的单位),在本质上可能是这里所用的同一种混合量子系统。
2002-05-13 quant-ph
Heralding entangled optical photons from a microwave quantum processor
提出一种量子架构,利用微波与光学之间的压缩从单一微波量子处理器产生微波-光学 Bell 对,并通过微波测量提取纠缠光学光子,为光学量子计算等提供 heralded 纠缠资源态。
2024-05-07 quant-ph
Exploiting the quantum Zeno effect to beat photon loss in linear optical quantum information processors
我们设计了一种新的技术来增强量子信息通过线性光学量子信息处理器的传输。这个想法是基于将量子芝诺效应应用于光子吸收过程。通过QND(量子非破坏)测量频繁监测光子的存在,抑制了吸收。量子信息被编码在偏振自由度中,因此不受测量的影响。提出了QND测量的一些实现方案。
2004-08-03 quant-ph
Characterizing quantum processors using discrete time crystals
我们提出了一种方法来表征噪声量子处理器的性能,使用离散时间晶体。与理想的持续振荡行为的偏差会产生数值分数,通过该分数可以测量相对量子处理器的能力。我们构建了覆盖目标系统的完整拓扑结构的量子位布局的小集合,并在各种IBM Quantum处理器上对这些集合执行我们的度量。我们发现,有一个很大的变化,分数,不仅在多个处理器,但在不同的电路布局在单个设备之间。并对结果的稳定性进行了检验。我们的研究结果表明,捕获量子系统的真实性能特征需要对整个设备进行询问,而不是孤立的子图。此外,我们的结果与其他指标之间的不一致表明,不经常计算的基准并不能表明量子处理器的真实性能。该方法与平台无关,易于实现,并且可扩展到形成线性链的任何数量的量子位,同时允许在单个量子位级别识别器件的性能不良区域。
2023-01-18 quant-ph
Probabilistic Eigensolver with a Trapped-Ion Quantum Processor
复杂量子系统及其性质的量子模拟通常需要在要模拟的哈密顿量的本征态中准备初始态的能力。此外,计算哈密顿量的特征值通常是一个非平凡的问题。在这里,我们提出了一种混合量子经典概率方法来计算本征值和准备本征态的哈密顿量,这是模拟与捕获离子量子处理器。
2018-10-16 quant-ph
The electronic interface for quantum processors
相对于传统计算机,量子计算机可能提供前所未有的速度提升。然而,量子比特(qubit)的数量及其性能的显着增加需要证明这种量子霸权。虽然扩大底层量子处理器的规模是极具挑战性的,但构建连接这种大规模处理器所需的电子设备也同样重要和艰巨。本文讨论了为量子处理器设计可扩展电子接口的挑战。为此,我们讨论了不同量子位技术的要求,并提出了现有的电子接口的实现。在扩大这种国家的最先进的实现的局限性进行了分析,并审查可能的解决方案,以克服这些障碍。讨论了在低温下接近低温量子位操作电子接口所带来的好处。尽管量子处理器低温控制领域的研究人员仍然面临着一些重大挑战,但低温电子接口似乎是使大规模量子计算机能够解决改变世界的计算问题的可行解决方案。
2019-03-15 quant-ph
Algorithms for Embedding Quantum-Dot Cellular Automata Networks onto a Quantum Annealing Processor
基于量子比特网络的计算的进步,特别是由D-Wave系统公司开发的通量量子比特处理器架构,已经使量子点元胞自动机(QCA)网络的物理模拟超越了经典方法的限制。然而,QCA网络嵌入到可用的处理器架构是一个关键的挑战,在准备这样的模拟。在这项工作中,两种方法来嵌入QCA电路的特点:一个密集的布局算法,使用的路由方法的基础上协商拥塞;和一个启发式的方法,在D-波的求解器API包实现。一组基准QCA网络被用来验证算法和随机电路发生器被用来调查不同的处理器大小和活性通量量子比特产量的性能。
2017-09-14 quant-ph
High-rate Generation and State Tomography of Non-Gaussian Quantum States for Ultra-fast Clock Frequency Quantum Processors
本文利用光学参量放大器和相敏放大器构建6-THz压缩光源与66-GHz零差探测系统,实现0.9 MHz速率的非高斯量子态生成与层析,比现有实验高近三个数量级,并指出突破超导探测器抖动限制后有望达到GHz乃至THz速率。
2024-02-27 quant-ph
Optimisation of diamond quantum processors
由氮空位(NV)中心和周围核自旋组成的金刚石量子处理器一直是室温量子计算、量子传感和显微镜技术取得重大进展的关键。这些处理器的优化对于开发大规模钻石量子计算机和下一代增强型量子传感器和显微镜至关重要。在这里,我们提出了一个完整的多量子位钻石量子处理器模型,并开发了一个半解析方法设计门脉冲。这种方法优化门速度和保真度的随机控制误差的存在下,很容易与反馈优化程序兼容。我们从理论上证明了单量子位门接近$\sim 10^{-5}$的不稳定性,并建立了证据表明,这也可以实现为两个量子位CZ门。因此,我们的方法降低了控制误差的影响,低于超精细场不对准和不可避免的退相干,这是固有的处理器所引入的错误。在开发了这种最优控制之后,我们通过计算量子傅里叶变换来模拟金刚石量子处理器的性能。我们发现,模拟的钻石量子处理器是能够实现快速的操作与低错误概率。
2020-09-23 quant-ph
Statistical Analysis on Random Quantum Sampling by Sycamore and Zuchongzhi Quantum Processors
随机量子采样是一种从随机量子线路中采样比特串的任务,被认为是一种合适的基准任务,可以证明量子计算机即使在有噪声的量子比特的情况下也具有出色的性能。最近,在具有53个量子位的Sycamore量子处理器[Nature 574,505(2019)]和具有56个量子位的Zuchongzhi量子处理器[Phys. Rev. Lett. 127,180501(2021)]。本文分析和比较了Sycamore和祖冲之的随机量子抽样输出的统计性质。利用Marchenko-Pastur定律和Wasssertein距离,我们发现祖冲之的量子随机抽样比Sycamore的量子随机抽样更接近经典均匀随机抽样。祖冲之的一些位串通过了随机数测试,而Sycamore和祖冲之的位串热图显示出相似的模式。结果表明,随着随机量子线路深度的增加,两种随机量子样品的统计特性变化不大。我们的研究结果提出了一个关于噪声量子处理器的计算可靠性的问题,这些处理器可以为相同的随机量子采样任务产生统计上不同的输出。
2022-04-12 quant-ph
Realization of two-qutrit quantum algorithms on a programmable superconducting processor
使用量子三能级系统或量子位作为基本单元处理量子信息是当代基于量子位的架构的替代方案,具有提供显著计算优势的潜力。我们利用两个transmons的第三能量本征态演示了一个完全可编程的二quutrit量子处理器。我们开发了一个参数耦合器,以实现良好的连通性,在九维希尔伯特空间,使有效的实现两个qutrit门。我们通过实现几个算法,如Deutsch-Jozsa,Bernstein-Vazirani和Grover的搜索来描述我们的处理器。我们的高效无附属协议使我们能够表明,两个阶段的格罗弗的放大可以提高成功率的非结构化搜索与量子优势。我们的研究结果为使用transmons作为通用量子计算机的构建块来构建完全可编程的三元量子处理器铺平了道路。
2022-11-12 quant-ph
Demonstration of sequential processors with quantum advantage and analysis of classical performance limits
Faculty of Engineering and Design, Kagawa University(香川大学工学与设计学部);Department of Electronics and Electrical Engineering, Keio University(庆应义塾大学电子电气工程系);Advanced ICT Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology (NICT)(信息通信研究机构先进ICT研究所)
本文通过实验展示量子处理器在顺序处理中的优势,并分析经典处理器的性能极限,适用于低秩二进制矩阵逼近等一般问题。
2026-02-27 quant-ph
A hybrid scheme for prime factorization and its experimental implementation using IBM quantum processor
我们报告了一个量子经典的混合方案因式分解的双素数(这是奇数和平方自由)使用IBM的量子处理器。这里提出的混合方案涉及经典优化技术和绝热量子优化技术两者,并且通过扩展先前的混合因子分解方案来构建[J.E.等人,Pramana 92,26(2019)和Xu等人,物理修订版信函108,130501(2012)]。该方案的量子部分是非常通用的,因为它可以使用任何量子计算架构来实现。在这里,作为一个例子,我们使用IBM的QX4量子处理器实验性地实现了我们的素数分解方案,并分解了35个。
2020-09-12 quant-ph
Photonic processor benchmarking for variational quantum process tomography
本研究利用光学处理器演示变分量子过程层析,并创建首个基准,将其与多个量子计算平台对比,发现光子处理器在保真度和收敛性上优于超导处理器,是近期量子算法部署的有力竞争者。
2025-07-11 quant-ph
Quantum simulation of parity-time symmetry breaking with a superconducting quantum processor
在非厄米哈密顿系统中观察真正的量子效应一直是该领域的一个突出挑战。在这里,我们模拟的演化下,这样的哈密顿在量子制度的超导量子处理器上使用的膨胀过程涉及一个辅助量子比特。我们观察到宇称时间($\mathcal{PT}$)对称性破缺相变的例外点,获得的临界指数,并表明,这种转变是与状态可重复性的损失。在两量子比特的情况下,我们证明了纠缠可以通过局域操作来改变。
2021-11-23 quant-ph
Continuous history variable for programmable quantum processors
本文讨论了连续量子历史变量在简化可编程量子处理器方案中的应用。类似的方案也可以在量子算法和复杂性理论的其他模型中进行测试,因为它提供了一个标准操作的修改:量子函数求值。
2010-09-07 cs.OH quant-ph
Simulation of four-body interaction in a nuclear magnetic resonance quantum information processor
四体相互作用在多体系统中起着重要的作用,它可以表现出有趣的相变行为。从历史上看,有效地模拟量子系统的需求导致了量子计算机的想法。在这封信中,我们报告了四量子位核磁共振量子信息处理器中的四体相互作用的实验演示。强调制脉冲用于实现自旋选择激发。结果表明,理论与实验之间有很好的一致性。
2007-04-10 quant-ph
Benchmarking quantum co-processors in an application-centric, hardware-agnostic and scalable way
用于对当前量子协处理器进行基准测试的现有协议无法满足用于评估高性能计算平台性能的通常标准。在对这些协议(无论是在门级、电路级还是应用级)进行综合审查后,我们引入了一个新的基准测试,称为Atos Q-score(TM),该基准测试以应用为中心,与硬件无关,可扩展到量子优势处理器大小及更大。Q-score测量可以有效地用于使用量子近似优化算法解决MaxCut组合优化问题的量子位的最大数量。我们给出了一个强大的定义的概念,有效的性能,通过引入一个改进的近似比的基础上缩放的随机和最佳算法。我们使用量子处理器的完美和噪声模拟来说明Q分数的行为。最后,我们提供了一个Q-score的开源实现,可以轻松计算任何量子硬件的Q-score。
2021-07-26 quant-ph