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
Constant-Per-Layer-Depth MPS-Pretrained Ansatz for Noisy Distributed Quantum Processors
Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；xDots；Seoul National University（首尔大学）；Korea University of Science and Technology（韩国科学技术大学）
本研究提出恒定每层深度的MPS预训练拟设，通过硬件感知协同设计（电路调度与通信拓扑），在分布式量子处理器上实现噪声下性能优于或匹配单处理器砖墙架构的变分量子计算。
2026-11-02 quant-ph
Deterministic Bidirectional Communication and Remote Entanglement Generation Between Superconducting Quantum Processors
我们提出并实验证明了一个简单而有效的方案，两个远程超导模块之间的光子通信。每个模块由一个随机存取量子信息处理器和一个单通量可调transmon组成。两个处理器芯片通过一米长的同轴电缆连接，该电缆耦合到每个芯片上的专用“通信”谐振器。两个通信谐振器与电缆的模式杂交以形成对同轴电缆中的衰减高度免疫的暗“通信模式”。我们通过参数驱动调制transmon频率，以在transmon和通信模式之间产生边带相互作用。我们证明了双向单光子传输的成功概率超过60%，并产生纠缠贝尔对的保真度为79.3 $\pm$ 0.3%。
2018-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
Distributed quantum machine learning via classical communication
针对量子系统脆弱导致量子机器学习难以规模化的问题，提出通过经典通信整合量子处理器的分布式方案，实验验证其分类准确率优于无通信方案且不低于量子通信方案，为中等规模量子处理器实现大规模量子机器学习提供实用路径。
2024-08-29 quant-ph
Architectural scaling tradeoffs in modular 3D bosonic quantum processors
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Chicago（芝加哥大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
该研究针对模块化三维玻色量子处理器，对比三类架构的缩放权衡，建立系统评估框架，为相关硬件设计提供器件级参数依据。
2026-08-25 quant-ph
Error-disturbance uncertainty relations in a superconducting quantum processor
本文在NISQ超导量子处理器上通过顺序弱测量实验检验误差-扰动不确定性关系，发现Heisenberg EDR被违反而Ozawa和Branciard EDR在整个测量强度范围内均成立，验证了普适EDR在含噪量子处理器中的有效性。
2023-11-01 quant-ph
An integrated processor for photonic quantum states using a broadband light-matter interface
量子光脉冲的忠实存储和相干操纵是实现长距离量子通信和量子计算的关键。将这些功能结合在光-物质界面中，可以与其他光子量子技术（例如纠缠光子源）集成在芯片上，是迈向这些应用的重要一步。到目前为止，只有几个示范的相干脉冲操纵利用光学存储设备兼容的量子态，只有在原子气体介质（使集成困难）和有限的能力。在这里，我们描述了一个宽带波导量子存储器的基础上原子频率梳（AFC）协议可以被用作一个可编程处理器，基本上任意的光谱和时间操纵的个人量子光脉冲。利用弱相干光脉冲在几个光子的水平，我们的实验演示了排序，时间到频率复用和解复用，分裂，干涉，时间和光谱滤波，压缩和拉伸以及选择性延迟。我们的集成光-物质接口提供了高速率、鲁棒且易于配置的量子光脉冲操作，使完全实用的光量子器件更接近现实。此外，由于AFC协议适合于存储强光脉冲，我们的处理器也可以在经典通信中找到应用。
2014-04-24 quant-ph
Asymmetric two-output quantum processor in any dimension
我们提出了两种不同的非对称双输出概率量子处理器的实现，它可以实现一组受限的单量子比特操作。其中之一是通过将非对称远距克隆与量子门阵列相结合来构建的。我们分析了这个处理器的效率，通过评估所需的操作和处理器产生的一个之间的相似性，并表明两个输出状态是相同的最佳通用非对称泡利克隆机产生的。该方案只需要本地操作和经典通信，它们具有将两个输出状态直接发送到两个空间分离的接收器的优点，但它们的成功概率为1/2。我们进一步表明，我们可以执行相同的单量子比特操作的单位概率的成本使用非本地操作。最后我们将这两个方案推广到D级系统，发现局部方案以1/D的概率成功，而非局部广义方案总是成功。
2006-10-17 quant-ph
Quantum Telecomputation
量子力学允许某些非局域效应。本文演示了如何将这些可以用于分布式计算与各种处理器之间的最小通信。所考虑的问题是，估计N个项目的平均值到一定的精度。首先，提出了一种比任何经典算法都快的串行量子力学算法。接下来，它显示了如何可以有效地与远程定位的量子力学处理器并行化。这些处理器由耦合EPR粒子组成。每个处理器只需在其本地计算结束时将一位经典信息传送到中央位置。
1997-04-21 quant-ph
A Phononic Bus for Coherent Interfaces Between a Superconducting Quantum Processor, Spin Memory, and Photonic Quantum Networks
介绍了一种通过压电换能器连接的声学总线实现超导微波量子比特与固态人工原子的基态自旋系统之间的高保真量子态转换的方法。应用目前的实验参数超导电路量子比特和金刚石硅空位中心在一个优化的声子腔，我们估计量子态转换保真度超过99\%，在MHz尺度的带宽。通过结合超导电路量子计算和人造原子的互补优势，混合架构提供高保真量子比特门，其具有长寿命量子存储器、高保真测量、大量子比特数、可重构量子比特连接以及通过光量子网络的高保真状态和门隐形传态。
2020-03-18 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
Communication Complexity of Distributed Unitary Synthesis
State Key Lab of Processors, Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院计算技术研究所）；School of Computer Science and Technology, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学计算机科学与技术学院）
研究分布式量子处理器中实现酉算子的通信复杂度，提出一般n量子比特酉算子的上界，并证明QFT和Clifford电路在精确模型下具有线性通信复杂度。
2026-06-16 cs.CR quant-ph
Experimental Classification of Entanglement in Arbitrary Three-Qubit States on an NMR Quantum Information Processor
我们在核磁共振量子信息处理器上对任意三比特纯量子态中的纠缠进行了实验检测。只有四个观测量的测量，足以区分实验上的六类状态下是不等价的随机本地操作和经典通信（SLOCC）。实验实现是通过将所需的可观测量映射到单个量子位的Pauli $z$ -算子上来实现的，该量子位可直接进行测量。该检测方案适用于已知的纠缠态以及使用通用方案随机生成的状态，该通用方案可以构建所有可能的三量子比特状态。结果证实，通过直接全量子态层析成像以及通过负性计算和比较表明，该协议确实是成功地检测三方纠缠，而不需要任何{ \it先验}信息的状态。
2018-05-07 quant-ph
Chiplet technology for large-scale trapped-ion quantum processors
University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）；Alpine Quantum Technologies GmbH（阿尔卑斯量子技术有限公司）；Fraunhofer Institute for Silicon Technology ISIT（弗劳恩霍夫硅技术研究所）
本文提出了一种基于芯片的模块化方法，用于大规模捕获离子量子处理器，通过异质集成技术实现功能模块的灵活组合与优化。
2025-12-02 quant-ph
Analyses of the viability of automating the quantum circuit construction of Grover Oracle for executing wildcard searches on NISQ processors
使用Grover算法，这项工作研究了一种技术，用于编码的搜索短语中使用的搜索引擎搜索。该技术包括创建一个相位预言机，将数据与已编码的搜索项一起加载到量子线路中。该方法需要使用编码的输入信息和编码的搜索项以编程方式构造阶段Oracle。通过将Grover扩散算符与相位预言器、Hadamard门和零初始化的三量子比特态相结合，建立了一个完整的量子线路。研究中使用的囚禁离子和超导量子比特量子计算机已经运行了无数次。为了证实所提出的策略是一个可行的搜索，从两个系统的输出与期望值进行了比较。所提出的策略将有助于一系列的量子搜索问题，并可能加快实现量子优势。
2023-03-14 quant-ph
Quantum-Processing-Assisted Classical Communications
Harvard University（哈佛大学）；Harvard Quantum Initiative, Harvard University（哈佛量子倡议，哈佛大学）；Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（林肯实验室，麻省理工学院）；University of Maryland（马里兰大学）
本文提出一种量子接收器协议，利用量子逻辑实现经典信号的量子解码，展示量子处理增强的通信速率超越传统光学接收器。
2026-03-13 quant-ph
Enhancing quantum control by bootstrapping a quantum processor of 12 qubits
量子系统的精确和有效控制是量子信息处理的核心挑战之一。目前最先进的实验很少超过10个量子比特，并且在大多数情况下只能证明有限的控制。在这里，我们演示了一个12量子比特系统的控制，并表明该系统可以作为一个量子处理器，通过使用基于测量的反馈控制（MQFC）来优化自己的控制序列。最终的产品是一个复杂的12量子位任务的控制序列：准备一个12相干态。控制序列比标准（经典）技术生成的序列精确约10%，表明MQFC可以纠正未知的缺陷。除了对一个相对较大的系统进行高水平的控制外，我们的研究结果还表明，即使在12量子比特的水平上，量子处理器也可以成为一种有用的实验室仪器。作为我们的工作的扩展，我们提出了一种方法，结合MQFC技术与旋转协议，优化控制序列，产生所需的Clifford门。
2017-10-26 quant-ph
Multiplexed Quantum Communication with Surface and Hypergraph Product Codes
研究量子多路复用对表面码和超图积码逻辑错误率的影响，提出智能分配量子比特至光子的方法以降低错误率，并扩展至高维qudit系统的量子通信与多模量子存储。
2025-01-16 cs.NI quant-ph
SimulaQron - A simulator for developing quantum internet software
我们介绍了一个量子互联网的模拟器，其具体目标是支持软件开发。量子互联网由本地量子处理器组成，这些处理器通过量子通信信道互连，从而能够在不同的处理器之间传输量子比特。虽然有许多模拟器用于本地量子处理器，但目前还没有针对软件开发定制的量子互联网的模拟器。量子互联网协议需要在网络节点之间交换经典信息和量子信息，然后在本地量子处理器上执行门和测量。这就要求量子互联网软件将经典的通信编程与新的量子编程相结合。SimulaQron旨在支持应用程序开发并探索量子互联网的软件工程流程。SimulaQron可以在一台或多台经典计算机上运行，以模拟本地量子处理器，这些处理器在后台透明连接，以实现量子比特的传输或远程处理器之间纠缠的生成。应用软件可以访问模拟的本地量子处理器，以执行本地量子指令和测量，还可以将量子比特传输到网络中的远程节点。SimulaQron采用模块化设计，基于任何能够与Python集成的量子计算机的现有模拟执行分布式模拟。提供了Python和C的编程库，以促进应用程序开发。
2018-07-14 cs.NI cs.SE quant-ph
Quantum communication protocols as a benchmark for quantum computers
我们指出，在可编程量子计算机中实现量子通信协议为真实量子硬件的能力提供了一个深入的基准。特别是，它是前瞻性的重点是基于熵的性能特性的测量，并探讨“量子制度”是否被保存。我们使用IBM Quantum Experience的5-和16-qubit超导量子处理器执行超密集编码和量子密钥分发BB84的原理验证实现。我们专注于这些量子机器的能力，通过将Alice和Bob放置在设备的不同量子位上，在处理器的远程部分之间提供有效的信息传输。我们还研究了量子器件作为量子存储器和存储量子通信中使用的纠缠态的能力。我们解决的另一个问题是错误缓解。虽然这与基准测试不一致，但在具有噪声量子设备的量子计算的一般背景下，这个问题仍然很重要。我们执行这样的缓解，并显着改善一些结果。
2018-12-03 cond-mat.supr-con quant-ph
Design Methodologies for Integrated Quantum Frequency Processors
频率编码的量子信息为量子通信和网络提供了有趣的机会，量子频率处理器范例-基于电光相位调制器和傅立叶变换脉冲整形器-为可扩展的量子门的构建提供了一条道路。然而，迄今为止，所有的实验演示都依赖于离散的光纤组件，这些组件占据了大量的物理空间并带来了可观的损耗。在这篇文章中，我们介绍了一个模型的量子频率处理器的设计，包括微谐振器为基础的脉冲整形器和集成相位调制器。我们估计的性能，单个和并行的频率箱阿达玛门，找到高保真度的值，扩展到频率箱相对较宽的带宽。通过将多阶滤波器的设计，以及，我们探索的限制，紧密的频率间隔，一个政权非常难以获得散装光学。总的来说，我们的模型是通用的，简单易用，可扩展到其他材料平台，提供了一个急需的设计工具，为未来的频率处理器集成光子学。
2022-04-26 physics.optics quant-ph
Interconnect Fabrics for Multi-Core Quantum Processors: A Context Analysis
本文从通信角度分析了多核量子处理器扩展至数百万量子比特所面临的互连挑战，旨在鼓励片上网络社区参与解决该问题，为构建真正可扩展的量子计算机铺平道路。
2023-09-13 cs.ET 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
High-dimensional discrete Fourier transform gates with the quantum frequency processor
离散傅立叶变换（DFT）是光子量子信息中的基本兴趣，然而将其缩放到高维的能力在很大程度上取决于物理编码，并且在诸如频率箱的新兴平台中缺乏实用的配方。在这封信中，我们表明，d点频率仓DFT可以实现一个固定的三分量量子频率处理器（QFP），简单地通过添加到电光调制信号的射频谐波每增加一个d。我们在数值模拟中验证了d = 10时的门保真度F > 0.9997和成功概率P > 0.965，并在实验上实现了d = 3的解决方案，利用并行DFT测量来量化纠缠并执行多个双光子频率仓状态的全层析成像。我们的研究结果为量子通信和网络中的高维频点协议提供了新的机会。
2022-01-26 physics.optics quant-ph
A variational eigenvalue solver on a quantum processor
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。对于量子系统，问题空间的维度呈指数级增长，找到某些算子的本征值就是这样一个棘手的问题，仍然是一个根本性的挑战。量子相位估计算法可以有效地找到一个给定的本征向量的本征值，但需要完全相干的演变。我们提出了一种替代方法，大大降低了一致性进化的要求，我们结合这种方法与一种新的方法来状态准备的基础上ansätze和经典优化。我们已经实现了一个小规模的光子量子处理器与传统的计算机相结合的算法。我们用量子化学的一个例子来实验证明这种方法的可行性：计算He-H+的基态分子能量，在化学精度范围内。所提出的方法通过大幅降低相干时间要求，增强了当今和不久的将来可用的量子资源的潜力。
2013-04-10 physics.chem-ph quant-ph
A programmable two-qubit quantum processor in silicon
随着量子比特测量和控制精度超过容错阈值，许多注意力正转向将物理量子比特的数量按比例增加到容错量子计算所需的大量数量的艰巨任务。这里，基于量子点的自旋量子位由于其高密度、全电操作和集成到工业平台上的潜力而可以提供显著的优点。在这个系统中，初始化，读出，单和双量子位门已被证明在各种量子位表示。然而，正如其他小规模量子计算机演示所看到的那样，将这些元素结合起来会带来新的挑战，包括量子位串扰、状态泄漏、校准和控制硬件，这些都为扩大规模提供了宝贵的见解。在这里，我们解决这些挑战，并通过执行Deutsch-Josza和Grover搜索算法来演示硅中的可编程双量子位量子处理器。此外，我们还通过对Bell态的量子态层析，测量了态的纠缠度在85-89%之间，并发度在73- 80%之间，从而在我们的处理器中消除了纠缠。这些结果为使用限制在量子点上的自旋的更大规模量子计算机铺平了道路。
2018-05-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Extendibility limits the performance of quantum processors
量子信息科学中的资源理论有助于研究和量化涉及量子系统的信息处理任务的性能。这些资源理论也在其他研究领域中找到应用;例如，纠缠和相干的资源理论已经在量子热力学和量子动力学中的记忆效应的研究中找到了用途和含义。介绍了不可扩展性资源理论，该理论与不能将给定量子态中的量子纠缠扩展到多方有关。该资源理论中的自由态是k-可扩展态，自由信道是k-可扩展信道，它保持了k-可扩展态的类。我们利用这个资源理论推导出非渐近的，上界的量子通信或纠缠保存的速率是可能的，利用任意的量子信道有限的次数，随着援助的k-可扩展的通道在没有成本。然后，我们表明，所获得的界限显着更紧密的比以前已知的量子通信在去极化和擦除通道的界限。
2021-08-06 cs.IT math.IT quant-ph
Thermal variational quantum simulation on a superconducting quantum processor
针对经典计算机求解量子多体系统有限温度性质难度大的问题，提出结合经典概率模型与5比特超导量子处理器的混合热变分量子模拟方法，可高保真制备相关模型量子态并精准计算热性质，具备可扩展性与自验证性，适用于近期含噪声中等规模量子设备。
2023-12-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental high-dimensional multi-qubit Bell non-locality on a superconducting quantum processor
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）
研究通过超导量子硬件 advances 探索高维和多体贝尔非局域性，展示 d=64 系统中高置信度贝尔违反，证明高维非局域性，且非局域性为集体效应。
2026-04-27 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph quant-ph
Quantum thermal state preparation for near-term quantum processors
University of Geneva（日内瓦大学）；Google Research（谷歌研究院）；Princeton University（普林斯顿大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文提出一种高效算法，通过设计浴重置和调制系统-浴耦合，近似满足量子详平衡关系，实现多体系统的热态制备，并验证了其在二维量子伊辛模型中的有效性。
2026-03-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
