Gate teleportation-assisted routing for quantum algorithms
针对 SWAP 路由导致电路深度增加的问题，本文提出利用空闲辅助量子比特构建门隐形传态路径，并设计连接选择算法，在重六边形等基准上实现 10–25% 的深度降低。
2025-04-14 quant-ph
Complex instruction set computing architecture for performing accurate quantum $Z$ rotations with less magic
我们提出的量子协议执行任意精确的$π/2^k$旋转的量子位围绕其$Z$轴。精简指令集计算（\textsc{risc}）体系结构通常将指令集限制为稳定器操作和单个非稳定器操作，诸如准备“魔术”状态，从该状态可以传送$T = Z(π/4)$门。尽管提取该神奇状态的高保真副本所需的开销很高，但是在\textsc{risc}架构中实现$Z$旋转的后续量子编译开销可能大得多。我们开发了一个复杂的指令集计算（\textsc{cisc}）的架构，其指令集包括稳定器操作和准备的魔术状态，$Z(π/2^k)$门可以传送，为$2 \leq k \leq k_{\text{max}}$。这导致实现$Z$旋转的期望门精度所需的门数量的显著总体减少。我们构造的关键是一族长度为$2^{k+2}-1$的缩短量子Reed-Muller码，其魔态蒸馏阈值随着$k$而缩小，但对于$k \leq 6$则大于0.85%。
2013-10-15 quant-ph
Deterministic teleportation of a quantum gate between two logical qubits
量子计算机有可能有效地解决经典计算机难以解决的问题。然而，由于现实世界量子系统中固有的误差和噪声，构建大规模量子处理器具有挑战性。应对这一挑战的一种方法是利用模块化--一种在自然界和工程中普遍存在的策略--来稳健地构建复杂系统。这种方法通过将小的、专门的组件组装到一个更大的架构中来管理复杂性和不确定性。这些考虑促使量子模块化架构的发展，其中单独的量子系统通过通信信道组合成量子网络。在这种架构中，通用量子计算的一个重要工具是纠缠量子门的隐形传态，这是一种最初在1999年提出的技术，直到现在还没有确定性地实现。在这里，我们通过实验证明了一个远程控制非（CNOT）操作确定性利用实时自适应控制。此外，我们采取了关键的一步，实现强大的，错误可纠正的模块，通过制定之间的门逻辑量子比特，编码量子信息冗余的超导腔的状态。这种远程传输操作对容错量子计算具有重要意义，并且当在网络内实现时，可以在量子通信，计量学和模拟中具有广泛的应用。我们的研究结果说明了一个引人注目的方法来实现多量子位操作的逻辑量子比特内的错误保护的量子模块化架构。
2018-01-16 quant-ph
Entanglement enhancement through multi-rail noise reduction for continuous-variable measurement-based quantum information processing
本文从理论上研究了连续变量系统中基于测量的量子信息处理对受控相位门的隐形传态。我们研究了两类资源状态的隐形传送CZ门的输出模式的纠缠度：通过直接实现双模压缩操作构建的规范集群状态，以及从分束器和移相器的线性光学网络构建的集群状态的线性光学版本。为了降低有限压缩资源态产生的多余噪声，我们考虑了不同多轨设计的资源态的隐形传态，并分析了隐形传态CZ门中纠缠的增强。对于具有任意数量轨道的多轨道集群，我们得到了输出模式纠缠的解析表达式，并详细分析了两类资源状态的结果。同时，我们还表明，对于均匀压缩集群的多轨噪声降低可以优化时，多余的噪声均匀分配到铁轨。为了便于分析，我们开发了一个技巧与操作的正交运营商，可以相当有效地揭示测量序列和校正操作所需的测量为基础的门隐形传态，这也将详细解释。
2017-07-05 quant-ph
Teleporting two-qubit entanglement across 19 qubits on a superconducting quantum computer
本文在127量子比特IBM Quantum设备上实现跨越19个量子比特的两量子比特纠缠隐形传态，比较了后选择测量分类和动态电路修正两种方法，发现基于负性纠缠度量的路径选择在维持纠缠方面优于门错误图。
2025-08-15 quant-ph
Quantum gate teleportation between separated qubits in a trapped-ion processor
大规模量子计算机将需要在相距甚远的量子位之间进行量子门操作。实现这种操作的方法，称为量子门隐形传态（QGT），只需要本地操作，经典通信和共享纠缠。我们证明了QGT在一个可扩展的架构，通过确定性地传送控制非（CNOT）门之间的两个量子位在空间上分离的位置在离子阱。在95%的置信水平下，我们传送的CNOT的纠缠保真度在[0.845，0.872]区间内。该实现将离子穿梭与单独寻址的单量子位旋转和检测，相同和混合物种的双量子位门以及实时条件操作相结合，从而展示了用于缩放结合在单个设备中的捕获离子量子计算机的基本工具。
2019-08-19 quant-ph
Demonstration of a Controlled-Phase Gate for Continuous-Variable One-Way Quantum Computation
我们实验证明了一个控制相位门连续变量在一个完全基于测量的方式。在我们的方案中，两个独立的输入状态的门，编码在两个光学模式，被传送到一个四模高斯集团状态。其结果是，在初始集群状态中存在的纠缠链接之一出现在两个未测量的输出模式作为相应的纠缠门作用于输入状态。这个门的真正的量子特性变得明显，并通过在产品的双模相干输入状态的输出纠缠的存在下进行验证。将我们的控制相位门与最近报道的普适单模高斯运算模块相结合，[R。Ukai等人，物理修订信函106，240504（2011）]，可以以完全基于测量的单向量子计算的形式对任意多模量子光学状态实施通用高斯运算。
2011-07-04 quant-ph
Teleportation-Assisted Optical CSIGN Gates
在基于线性光学的可扩展量子计算架构的道路上，以单光子状态编码的量子位的可靠纠缠门代表了一个主要挑战。在这项工作中，我们提出了两种方法来开发高保真，近确定性的控制符号移位门的量子门隐形传态技术的基础上。一方面，在离散变量设置，即，对于量子位，提供单位保真度操作，但遭受低成功概率。在这里，我们应用先进的线性光学贝尔测量的最新成果，以达到近确定性制度。另一方面，在连续变量的设置中，与相干态、压缩和通常的高斯态相关联，隐形传态可以以确定性的方式进行，但是有限的压缩量意味着隐形传态的单模态不可避免的变形。利用一种新的广义非线性符号移位门进行门的隐形传态，我们能够获得大于90%的CSIGN门的正确率。一个特别的重点也放在两种方法的比较，不仅在保真度和成功概率，而且在资源消耗方面。
2017-08-29 quant-ph
Chip-to-chip quantum photonic controlled-NOT gate teleportation
本文基于硅光子集成电路实现芯片间高保真度CNOT门隐形传送，在5米和1公里光纤互连下验证了远程量子门操控，为大规模实用化量子网络奠定基础。
2024-11-23 quant-ph
An optical fusion gate for W-states
我们引入了一个简单的光门来融合任意尺寸的偏振纠缠W态，以制备更大的W态。该门需要一个偏振分束器（PBS），一个半波片（HWP）和两个光子探测器。我们研究数值和分析所需的资源消耗准备较大的W-状态融合较小的建议融合门。我们分析表明，资源需求的规模在最次指数级的状态准备的大小增加。我们数值确定的资源成本的融合没有回收的任意大小的W-状态可以最佳地准备。此外，我们引入了另一种策略，这是基于回收和优于非回收情况下的最优策略。
2011-03-11 quant-ph
Efficient Fusion of Photonic W-states with Nonunitary Partial-swap Gates
我们引入了一种非幺正的部分交换门，在没有辅助光子的情况下，有效地将任意小尺寸的光子W态融合到大尺寸的W态纠缠网络中。在基于线性光学元件的光学架构中设计了部分交换门。通过引入辅助自由度，该门以较小的代价提供了较高的成功概率。我们的实现可以创建一个更大的目标状态与一个简单的设置比以前的建议W-状态融合。此外，所有“垃圾”状态都是可回收的，即，在我们的方案中原则上不存在完全故障输出。
2020-11-23 quant-ph
Analysis of State Teleportation using Noisy Quantum Gates
Lahore University of Management Sciences（拉合尔管理科技大学）
研究噪声过程对量子态传送协议的影响，分析不同噪声类型下保真度变化，揭示噪声对传送协议的敏感性及低噪声下的鲁棒性。
2026-04-09 quant-ph
Boosted fusion gates above the percolation threshold for scalable graph-state generation
本文首次实验实现理论成功率75%的增强型融合门，突破58.98%逾渗阈值，为可扩展线性光学量子计算奠定基础。
2024-12-25 quant-ph
Improving the Fidelity of Optical Zeno Gates via Distillation
我们已经模拟了Franson等人（PRA 70，062302，2004）的芝诺效应控制符号门，并且表明高保真独立操作需要高的双光子与单光子吸收比$κ$。因此，我们转而使用此门进行集群状态融合，其中对$κ$的要求限制较少。借助部分离线的单光子和双光子蒸馏，我们可以实现具有单位保真度但非单位成功概率的融合门。我们的结论是，对于$κ> 2200$，Zeno融合门将执行等效的线性光学门。
2006-09-29 quant-ph
Enhancing the W State Quantum Network Fusion Process with A Single Fredkin Gate
将单个Fredkin（受控交换）门集成到先前引入的W状态融合机制（Ozdemir等人，N. 13，103003，2011）和使用辅助光子，我们增加了融合W态的大小，并且本质上，我们以一种有希望的方式提高了融合过程的成功概率，用于可能的确定性W态融合机制。除了融合任意大小的W态外，我们的装置还可以融合Bell态，以3/4的成功概率创建W态，这比以前的工作高得多。因此，仅使用这种设置，现在可以从Bell对开始创建和扩展任意大小的W态。由于更高的成功概率意味着在实现目标大小所花费的状态数量方面的资源成本更低，因此我们的设置产生了更具成本效益的场景。
2013-03-16 quant-ph
Non-Clifford Fusion: T-Gate Optimization for Quantum Simulation
提出NCF编译框架，通过分组共轭泡利字符串来同时合成量子门，平均减少T门数量57.4%、T门深度49.1%和克利福德门数量49.0%，优化哈密顿模拟。
2025-10-15 quant-ph
Universal Quantum Computation using Exchange Interactions and Teleportation of Single-Qubit Operations
我们将展示如何构建一个通用的一套量子逻辑门使用控制交换相互作用和单，双自旋测量。单自旋幺正操作被传送而不是直接执行，从而消除了构建几个最有前途的固态量子计算方案的主要困难，例如自旋耦合量子点，硅中的施主原子核自旋和氦上的电子。相反，以前的建议处理这个困难，我们的计划不需要编码冗余。我们还讨论了超导相位量子比特的应用。
2002-08-17 quant-ph
Temporal quantum eraser: Fusion gates with distinguishable photons
本研究针对线性光学门依赖不可区分光子的难题，提出通过时间量子擦除器保障输入光子态交换对称性的方法，实现可区分光子下融合门的理想运行，验证于两类平台，为线性光学量子信息处理提供新可能。
2024-12-16 quant-ph
Single-photon-boosted type-I fusion gates
Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Faculty of Physics, M. V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；Sber Quantum Technology Center（储蓄银行量子技术中心）
本文提出一种单光子增强型I型融合门，利用四个辅助单光子和被动线性光学实现总成功概率3/4，通过直接成功概率5/8和蒸馏步骤提升整体效率，减少光子计算资源消耗。
2026-07-29 quant-ph
Fault-Tolerant Postselected Quantum Computation: Schemes
后选择量子计算与常规量子计算的区别在于，仅当测量结果满足预定条件时才接受输出。输出必须以非零概率被接受。提出了用噪声门实现后选择量子计算的方法。这些方法是基于错误检测码。在没有检测到错误的情况下，预期可以使编码计算任意精确。虽然成功的编码计算的概率显着降低精度，它是可能的应用所提出的方法准备任意稳定器状态的问题，在大型纠错码与本地残留错误。与远距传送纠错一起，这可以提高非后选量子计算的容错性。
2004-02-23 quant-ph
Arithmetic on a Distributed-Memory Quantum Multicomputer
我们评估的量子算术算法运行在分布式量子计算机（量子多计算机）的性能。我们改变节点容量和I/O功能以及网络拓扑。通过在纠缠的量子比特对上的“隐形传态门”（telegate），与通过量子隐形传态交换相关量子比特，然后使用本地门（teledata）执行算法之间的权衡，被检查。我们表明，teledata的方法执行更好，和携带纹波加法器执行良好时，隐形传态块被分解，使关键的量子操作可以并行化。只要节点具有两个收发器量子位，仅几个逻辑量子比特的节点大小就足以执行。线性网络拓扑在很宽的系统规模和性能参数范围内都可以接受。因此，我们建议采用小型高I/O带宽节点和简单网络。这样的机器将运行肖尔算法，以有效地分解大数。
2007-03-06 quant-ph
Gate Teleportation vs Circuit Cutting in Distributed Quantum Computing
memQ Inc.（memQ公司）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
该研究对比分布式量子计算中门隐形传态与线路切割技术，建模含噪远程门，确定二者性能盈亏平衡点，指出降低M2O换能器噪声10倍可使远程门更具优势，为量子互连硬件指标提供参考。
2025-10-10 quant-ph
Fault Tolerance in Parity-State Linear Optical Quantum Computing
我们使用的分析和数值技术相结合，计算的噪声阈值和资源需求的线性光学量子计算计划的基础上宇称态编码。奇偶态编码被用于最低级别的代码级联，以便有效地纠正由两量子比特线性光门的固有不确定性引起的错误。当与远程纠错（使用Steane或Golay码）在更高级别的级联相结合时，发现奇偶校验状态方案与以前的方案相比，以稍微降低的噪声阈值为代价，实现了大约三个数量级的资源节约。
2009-11-03 quant-ph
Quantum teleportation of physical qubits into logical code-spaces
量子纠错是可靠地执行大规模处理量子信息的任务的必要工具。然而，集成到量子线路来实现这些任务是有问题的，当人们意识到非横向操作，这是必不可少的通用量子计算，导致错误的传播。量子门隐形传态已经被提出作为一个优雅的解决方案。在这里，人们用特定的、高度纠缠的离线资源状态的生成来替换这些脆弱的、非横向的内联门，这些离线资源状态可以被传送到电路中以实现非横向门。作为第一个重要步骤，我们在一个物理量子比特和一个可纠错的逻辑量子比特之间建立一个最大纠缠态，并将其作为隐形传态的资源。然后，我们展示了隐形传态的量子信息编码的物理量子比特到错误校正的逻辑量子比特与高达0.786的量子比特。我们的方案可以被设计成完全容错的，以便它可以用于未来的大规模量子技术。
2020-09-14 quant-ph
Suppressing errors in analog logical rotation gates via balanced fusion
NVIDIA Corporation（英伟达公司）；AWS Center for Quantum Computing（亚马逊量子计算中心）；Institute for Quantum Information and Matter, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息与物质研究所）
研究早期容错量子算法中模拟逻辑旋转门的误差问题，提出‘平衡融合’技术，通过改进对相干误差项积累的分析，将误差缩放提升至$O(p \phi^{1.5})$，提高小角度模拟逻辑旋转的可行性。
2026-07-24 quant-ph
Fusing multiple W states simultaneously with a Fredkin gate
我们提出了一种制备大规模W态纠缠网络的光学方案。该方案的工作原理是通过仅访问每个W态的一个量子位来同时融合三个任意大小的偏振编码W态。它由Fredkin门（受控交换门），两个融合门[如New J. Phys. 13，103003（2011）中提出的]和H偏振辅助光子组成。从三个$n$ -量子位W态开始，如果两个融合门都成功操作，即在检测器处的四重重合，则该方案在后选择之后准备具有$3(n-1)$ -量子位的新W态。与以前报道的方案相比，该方案大大降低了创建任意大W态的成本。
2014-02-14 quant-ph
Resource-efficient linear optical quantum computation
我们介绍了一个线性光学量子计算方案，该方案不使用隐形传态门，只需要光子相干长度上的稳定干涉。我们实现了更高程度的效率和更简单的实施比以前的建议。我们遵循“团簇态”的测量为基础的量子计算方法，并显示如何集群状态可以有效地产生从最大偏振纠缠光子对使用线性光学元件。我们展示了通用奇偶校验测量的普遍性和实用性，以及引入量子位的冗余编码的使用，使破坏性测量的利用-这两个功能的使用在更一般的情况下。
2005-02-09 quant-ph
Optimal Fusion Transformations for Linear Optical Cluster State Generation
本文研究了线性光学簇态生成的最优融合变换，发现比传统 CZ 门呈指数级更高效的替代方案，证明顺序簇增长是全局最优的，并给出了融合 n 个光子量子比特或 m 个 Bell 对的最大成功率及明确光学设计。
2014-07-22 quant-ph
Universal Gates via Fusion and Measurement Operations on SU$(2)_4$ Anyons
我们研究了一类基于SU $(2)_4$或$k=4$ Jones-Kauffman任意子的拓扑量子计算的操作。我们表明，这样的操作增加编织操作，这本身，是不是计算上的普遍。通过生成精确的、拓扑保护的无理相位门和近似的、拓扑保护的受控$Z$门，这种增强导致计算上通用的门集合。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Protocol for Efficient Generation of Fusion-Based Quantum Computing Resource States from Quantum Emitters
Duke University（杜克大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
本文提出利用融合量子计算资源态的对称性，通过优化算法减少所需量子发射器和CNOT门数量，实现高效生成24光子资源态。
2026-05-10 quant-ph
Large-Scale Quantum Circuit Simulation on HPC Cluster via Cache Blocking, Boosting, and Gate Fusion Optimization
National Taiwan University（台湾大学）；National Cheng Kung University（国立成功大学）
本文提出框架优化数据局部性和计算效率，解决大规模量子系统模拟时间指数增长的问题，实验显示电路级基准提速达160倍，门级基准加速达34倍。
2026-04-14 cs.SE quant-ph
Zero-level $CCZ$ Distillation
Graduate School of Engineering Science, Osaka University（大阪大学工学研究科）；Graduate School of Informatics, Kyoto University（京都大学信息学研究科）；Quantum Laboratory, Fujitsu Research, Fujitsu Limited（富士通研究院量子实验室）；Nanofiber Quantum Technologies, Inc. (NanoQT)（纳米纤维量子技术股份有限公司（NanoQT））；Fujitsu Quantum Computing Joint Research Division, Center for Quantum Information and Quantum Biology, Osaka University（大阪大学量子信息与量子生物学中心富士通量子计算联合研究部）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）
本文提出了一种零级提纯协议，利用二维正方形晶格中的近邻相互作用，仅用物理量子比特高效生成高保真度的逻辑 $CCZ$ 魔法状态，从而减少空间和时间开销，提升容错量子计算的可行性。
2026-05-21 quant-ph
Non-invertible circuit complexity from fusion operations
CUNEF Universidad（CUNEF大学）
本文提出了一种基于融合操作的非可逆电路复杂度框架，结合连续几何与离散扇区跳跃，应用于共形场理论并探讨了AdS₃解释。
2026-01-14 hep-th quant-ph
GPU-Accelerated Quantum Simulation: Empirical Backend Selection, Gate Fusion, and Adaptive Precision
Intrinsic Lab, Centre for Sensors, Instrumentation and Cyber-Physical System Engineering (SeNSE), Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院传感器、仪器与网络物理系统工程中心(Intrinsic Lab)）；RSL Quantum, FITT, IIT Delhi（印度德里理工学院FITT量子研究小组）
本文提出基于GPU的量子电路模拟框架，通过经验后端选择算法、门融合引擎和自适应精度切换，提升20-28个量子比特系统的模拟速度，达到CPU的64至146倍，并在IBM量子处理器上验证了贝尔态保真度和电路深度降低效果。
2026-04-04 cs.DC cs.ET quant-ph
Universal Gates from Braiding and Fusing Anyons on Quantum Hardware
Harvard University（哈佛大学）；Quantinuum；Stony Brook University（石溪大学）；C. N. Yang Institute for Theoretical Physics, Stony Brook University（石溪大学杨振宁理论物理研究所）；University of Chicago（芝加哥大学）
本文在量子处理器上制备了最小非阿贝尔群S3的拓扑序波函数，通过结合编织操作与任意子电荷测量，实现了通用拓扑门集和读出，证明了非阿贝尔拓扑序可用于通用量子计算。
2026-05-27 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Information Fusion and Correction under the Transferable Belief Model
School of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University（电子信息学院，西北工业大学）；College of Future Information Technology, Fudan University（未来信息技术学院，复旦大学）；College of Information Engineering, Northwest A\&F University（信息工程学院，西北农林科技大学）；Institute of Fundamental and Frontier Science, University of Electronic Science and Technology of China（基础与前沿科学研究院，电子科技大学）；Department of Image and Information Processing, IMT-Atlantique（图像与信息处理系，IMT-Atlantic）
针对可转移信度模型经典运算复杂度随幂集组合增长的问题，提出基于质量函数量子态的量子电路推理框架，实现线性复杂度的信度融合与校正，验证了其可解释性与抗噪性，拓展了量子信息处理的语义表示方式。
2026-08-22 cs.AI quant-ph
Fast and memory-efficient classical simulation of quantum machine learning via forward and backward gate fusion
Graduate School of Information Science and Technology, The University of Tokyo（东京大学大学院信息理工学系研究科）
本文提出通过前向和后向门融合提升量子机器学习经典模拟效率，减少内存访问，实现内存和计算时间的显著优化，适用于大规模量子模型训练。
2026-04-03 cs.DC cs.ET quant-ph
