Pulse variational quantum eigensolver on cross-resonance based hardware
提出将变分参数直接编码为硬件脉冲幅度与持续时间的脉冲变分量子本征求解器,在IBM交叉共振硬件上有效缩短电路调度并降低噪声,提升了氢基分子基态能量计算的精度。
2023-09-14 quant-ph
Pulse-Level Simulation of Crosstalk Attacks on Superconducting Quantum Hardware
本文通过脉冲级仿真研究超导量子硬件中的主动串扰攻击,建模三量子比特动力学并比较两类攻击策略,揭示不同量子协议的脆弱性及检测缓解方向。
2025-07-25 cs.CR quant-ph
Molecular groundstate determination via short pulses on superconducting qubits
提出一种自由式超导脉冲优化方法,通过引入双量子比特通道提升抗噪性与执行速度,在真实硬件上以0.22 ns脉冲确定H2基态至化学精度内,并为LiH找到短脉冲达到最先进精度,有望加速量子计算性能。
2024-03-26 quant-ph
Improving fidelity of multi-qubit gates using hardware-level pulse parallelization
本文提出在硬件层面并行化预校准脉冲以优化多量子比特门,通过$R_{ZX}$门实验验证,该方法相比串行串联可提高保真度(从98.16%到99.15%)并减少门时间,且适用于CNOT、CZ门及多种量子任务。
2023-12-20 quant-ph
Evaluating analytic gradients of pulse programs on quantum computers
本文提出 ODEgen 方法,利用可微 ODE 求解器获得脉冲门有效生成元并构造解析参数平移规则,在超导 transmon 的 VQE 中以更少资源取得比 SPS 更低能量。
2023-09-28 quant-ph
Pulse-to-Circuit Characterization of Stealthy Crosstalk Attack on Multi-Tenant Superconducting Quantum Hardware
提出首个端到端框架,将多租户超导量子计算机的物理脉冲级串扰攻击映射为可解释的逻辑错误通道,揭示不对称攻击机制,并提出协议级检测策略,为量子云平台深度防御奠定基础。
2025-09-14 cs.CR quant-ph
Towards a pulse-level intermediate representation for diverse quantum control systems
Duke University(杜克大学)
本研究提出pulselib作为量子控制系统脉冲级中间表示的候选,通过基于图的IR和编译流水线实现跨平台高效量子软件开发,展示了其在性能和可扩展性上的优势。
2025-07-21 quant-ph
Hardware for Dynamic Quantum Computing
我们描述了雷神BBN技术公司为超导量子比特的动态量子信息处理实验开发的硬件、网关和软件。在动态实验中,实时量子位状态信息在量子位相干时间的一小部分内被反馈或前馈,以动态地改变所实现的序列。这里介绍的硬件涵盖了超导量子比特的控制和读出。对于读出,我们在商业硬件上创建了一个定制的信号处理网关和软件堆栈,以将外差接收器中的脉冲转换为具有最小延迟的量子位状态分配,以及数据采集功能。对于控制,我们开发了具有用于脉冲排序和转向信息分布的网关和软件的定制硬件,其能够在分数超导量子比特相干时间上进行任意控制流。读出和控制平台都广泛使用FPGA,以在适合迭代开发的可重新配置结构中实现定制的量子位控制系统。
2017-04-26 quant-ph
Adaptive AI for Pulse-Level Quantum Control
Southern Methodist University(南方卫理公会大学)
本文提出基于深度Q学习的自适应智能体,用于脉冲级量子控制,在模拟超导设备上优化氢分子基态制备,实现高保真度并优于随机搜索基线。
2026-09-09 quant-ph
Effects of Dynamical Decoupling and Pulse-level Optimizations on IBM Quantum Computers
目前可用的量子计算机容易出错。需要电路优化和错误缓解方法来设计量子线路,以在NISQ硬件上执行时实现更好的保真度。动态解耦(DD)通常用于抑制退相干误差,并已提出不同的DD策略。此外,可以通过脉冲级优化来提高电路保真度,例如创建硬件本地脉冲高效门。本文实现了所有流行的DD序列,并评估了它们在IBM量子芯片上的性能,这些芯片具有不同的特性,适用于各种知名的量子应用。此外,我们还研究了将DD与脉冲级优化方法相结合,并将其应用于QAOA求解Max-Cut问题。基于实验结果,我们发现DD仅对某些类型的量子算法有益,而DD和脉冲级优化方法的组合总是具有积极的影响。最后,我们为用户提供了几个指南,以学习如何使用这些噪声抑制方法在IBM量子计算机上构建高保真量子应用电路。
2022-09-02 quant-ph
Error-robust quantum logic optimization using a cloud quantum computer interface
我们描述了一个实验性的努力,设计和部署错误鲁棒的单量子位操作使用基于云的量子计算机和模拟层编程访问。我们设计了数字优化的脉冲,实现目标操作,并表现出鲁棒性的各种误差过程,包括失相噪声,控制幅度的不稳定性,和串扰。使用灵活的优化包进行脉冲优化,该优化包包含设备模型和物理相关约束(例如,容纳IBM Quantum硬件的稀释制冷机的传输线上的带宽限制)。我们提出了将物理哈密顿定义转换和校准为通过Qiskit Pulse编程的脉冲波形的技术,并将性能与五量子位设备上的硬件默认DRAG脉冲进行了比较。实验测量显示,默认的DRAG脉冲表现出比列表随机基准测量大一个数量级的相干误差;设计用于对这些误差鲁棒的解决方案在多个度量上优于所有量子位的硬件默认脉冲。实验测量表明性能增强高达:$\sim10\times$单量子位门相干误差减少; $\sim5\times$在五量子位系统上的平均相干误差减少; $\sim10\times$在校准窗口中增加到一周的有效脉冲校准; $\sim12\times$减少跨量子位和随时间的门误差可变性;以及在存在完全并行化操作的情况下单量子位门误差(包括串扰)的高达$\sim9\times$的减少。随机基准测试揭示了Clifford门的错误率,该门由与列表$T_{1}$限制一致的优化脉冲构建,并证明了与抑制相干错误相关的随机化结果分布的缩小。
2020-10-15 quant-ph
Hardware-Assisted Parameterized Circuit Execution
本文提出一种基于软硬件协同设计的硬件辅助协议,通过软件剥离参数化角度、硬件实时拼接参数,在QubiC上执行参数化量子电路,显著减少了波形编译时间并加速了电路总执行时间。
2025-06-25 quant-ph
Pulse-efficient quantum machine learning
本研究探究脉冲高效转译对近期量子机器学习算法的影响,通过二分类、手写数字识别实验验证其能缩短线路时长并提升分类准确率,还能延缓哈密顿量变分拟设中噪声诱导贫瘠高原的出现。
2023-10-05 quant-ph
Ultrafast Pulse Shaping Approaches to Quantum Computing
量子计算利用物质的量子力学性质,使其同时存在于多种可能的状态中。这种新方法有望彻底改变目前的计算形式。作为量子计算的一种途径,我们讨论了超快激光脉冲整形,特别是基于声光调制器的傅里叶变换脉冲整形器,它具有调制可调谐高功率超快激光脉冲的能力。我们表明,光脉冲整形是量子计算的一个有吸引力的路线,因为整形脉冲可以通过光学硬件传输,相同的基础设施可用于计算和光学信息传输。我们还解决了光诱导过程的相干时间延长的问题。
2003-12-24 quant-ph
Experimental advances with the QICK (Quantum Instrumentation Control Kit) for superconducting quantum hardware
Stanford University(斯坦福大学);Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);University of Pittsburgh(匹兹堡大学);Princeton University(普林斯顿大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院)
本文介绍独立开源量子比特控制器QICK在超导量子硬件中的实验进展,详述其实现的多路信号生成与读出等独特实验用例及技术细节,展示其对超导量子比特系统实验的支撑作用。
2023-11-28 physics.ins-det quant-ph
Synthesizing Compound Pulse Gadgets for Hamiltonian Simulation on Trapped-Ion Platforms
North Carolina State University(北卡罗来纳州立大学)
提出一种绕过离散门拼接的脉冲合成策略,直接编译为连续复合脉冲器件,用于离子阱平台上的哈密顿模拟,通过GRAPE算法生成复合器件,实现时间压缩并消除控制层延迟。
2026-07-02 cs.AR cs.ET quant-ph
Pulsed learning for quantum data re-uploading models
Quantum Mads(量子麦兹);Universidad Carlos III de Madrid(马德里卡洛斯三世大学);University of the Basque Country UPV/EHU(巴斯克大学);TECNALIA, Basque Research and Technology Alliance (BRTA)(泰克纳利亚,巴斯克研究与技术联盟)
研究针对量子机器学习在NISQ硬件上因VQC受限的问题,提出基于脉冲的数据重新上传变体,嵌入可训练参数至系统动力学,经模拟处理器测试,该模型性能优于基于门的模型,对噪声更具弹性,为NISQ时代QML提供新路径。
2026-07-23 quant-ph
Two qubits in one transmon -- QEC without ancilla hardware
本文提出利用超导 transmon 的高能级存储和控制两个量子比特,通过数值优化控制脉冲实现通用计算门集,无需额外硬件开销即可使可用量子比特数量翻倍。
2023-07-31 quant-ph
PulserDiff: a pulse differentiable extension for Pulser
本文提出 PulserDiff,一个开源的 Pulser 扩展,用于优化模拟量子处理单元的脉冲序列参数,通过案例研究展示其生成高保真硬件兼容脉冲的能力。
2025-05-22 quant-ph
Reconfigurable Quantum Instruction Set Computers for High Performance Attainable on Hardware
The Hong Kong University of Science and Technology(香港科技大学);Fudan University(复旦大学);Shanghai Institute for Mathematics and Interdisciplinary Sciences(上海数学与交叉学科研究院);Tsinghua University(清华大学);DAMO Academy, Alibaba Group(阿里巴巴集团达摩院)
本文提出可重构量子指令集计算机(ReQISC),通过统一微架构和编译框架,实现任意2Q门的高效实现,显著减少脉冲持续时间和电路深度。
2026-02-14 cs.AR quant-ph
From virtual Z gates to virtual Z pulses
本文将虚拟Z门理论扩展至脉冲层面,提出了平台无关的虚拟Z脉冲理论框架,证明其能在以往不支持虚拟Z门的硬件上使用,并拓宽了原生哈密顿量模拟与变分量子算法的表达能力。
2025-09-16 quant-ph
Accounting for Classical Hardware in the Control of Quantum Devices
量子系统的高保真相干控制对于构建量子器件和量子计算机至关重要。我们提供了一个通用的最优控制框架,设计控制序列,占硬件控制失真,同时保持对环境噪声的鲁棒性。我们展示了我们的算法的实用性,提出了强大的量子门优化的非线性失真的存在下的例子。我们表明,非线性经典控制器不一定会产生额外的计算成本脉冲优化,使更强大的量子设备。
2014-09-29 quant-ph
Pulse-optimised circuit elements for scalable and noise-resilient quantum chemistry
Hitachi Cambridge Laboratory(日立剑桥实验室);Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge(剑桥大学物理系卡文迪许实验室)
提出一种基于梯度上升脉冲工程的方法,直接实现变分量子本征求解器(VQE)的硬件定制脉冲,将硅自旋量子比特处理器上的单/双量子比特激发实现时间分别降至289 ns和927 ns,VQE运行时间最多缩短15.3倍。
2026-06-17 quant-ph
Gate Error Analysis of Tunable Coupling Architecture in the Large-scale Superconducting Quantum System
在本文中,我们研究了各种软件和硬件的策略,实现高保真控制Z门的大规模量子系统通过求解系统的哈密顿与Lindblad主方程。首先,我们证明了最佳单参数脉冲在4量子比特系统中对于40 ns的受控Z门实现了$10^{-4}$量级的门误差。其次,我们说明了在隔离的2-qubit系统中优化的脉冲必须在更大规模的系统中进一步优化,以实现低于容错阈值的错误。最后,我们解释了在大尺度量子系统中,具有低门量子数的硬件参数区域具有共振的特征。我们的研究为构建大规模容错量子系统提供了面向软件和硬件的指导。
2022-12-08 quant-ph
Fast quantum gate design with deep reinforcement learning using real-time feedback on readout signals
提出一种基于双智能体深度强化学习的无模型量子门设计算法,利用硬件实时读出信号反馈,在匹配默认门保真度和泄漏率的同时将门速度提升两倍。
2023-05-02 quant-ph
Pulse Shaping for Ultra-Fast Adiabatic Quantum Gates
本文提出延迟泄漏抑制(DLR)技术,通过时间延迟重复控制信号抑制基带控制中的泄漏,实现自旋量子比特间超快绝热CZ门,在9.4 ns内保真度超过99.9%。
2025-08-04 quant-ph
Pulse Quality Optimisation in Quantum Optimal Control
Imperial College London(帝国理工学院);Flatiron Institute(平顿研究所)
本文提出GECKO方法,通过利用李代数几何优化脉冲质量,提升控制脉冲的保真度和实验可行性。
2026-04-28 quant-ph
Hardware-Efficient Bosonic Quantum Computing with Photon-loss Detection Capability
提出一种基于Kerr非线性谐振器的硬件高效玻色子02错误检测码,支持任意X/Z旋转和受控相位门,能检测单光子丢失,并在模拟近期量子电路中显著抑制错误。
2024-03-20 quant-ph
Pulse Shaping for Superconducting Qubits
Department of EECS, IISER Bhopal(印度博帕尔印度科学教育研究所电气与计算机工程系)
本文探讨了超导量子比特脉冲整形技术,介绍DRAG技术以抑制非共振激发,并分析单量子比特和双量子比特操作中的误差通道和硬件限制。
2026-07-21 eess.SP quant-ph
The SpinPulse library for transpilation and noise-accurate simulation of spin qubit quantum computers
Quobly;Université Grenoble Alpes(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);CNRS, LPMMC(法国国家科学研究中心,微观与纳米物理实验室);CEA-Léti(法国原子能和替代能源委员会-莱蒂研究所);Center for Quantum Science and Engineering, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)(洛桑联邦理工学院量子科学与工程中心)
SpinPulse库通过模拟自旋量子比特的噪声环境,为量子计算硬件开发提供脉冲层面的编译和仿真工具。
2026-01-15 quant-ph
Gradient-free pulse optimization for adiabatic control in open few-body quantum systems
The Hebrew University of Jerusalem(耶路撒冷希伯来大学)
本文提出一种无需梯度的脉冲优化方法,用于开放少体量子系统的绝热控制,通过结合先进优化工具和专门成本函数,实现了高效且稳健的控制方案,并在真实量子硬件上验证了其性能。
2026-02-05 quant-ph
Well-conditioned multi-product formulas for hardware-friendly Hamiltonian simulation
本研究提出哈密顿量模拟的混合量子-经典多乘积公式方案,无需额外量子比特与受控操作,设计的良态公式不放大误差,经模型与硬件验证误差最多降一个数量级,可降低线路深度,推动含噪硬件上的量子优势实现。
2023-07-24 quant-ph
Autonomously Designed Pulses for Precise, Site-Selective Control of Atomic Qubits
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)(韩国科学技术院)
本文提出利用人工智能框架自主设计复合脉冲,提升原子量子比特本地控制保真度十倍,并展示其在光学畸变和激光束偏移下的鲁棒性。
2025-11-16 quant-ph
High resolution quantum sensing with shaped control pulses
研究了振幅整形控制脉冲在提高多脉冲量子传感序列的时间和频率分辨率方面的应用。利用金刚石中单个氮空位中心的电子自旋和高达10,000个相干微波脉冲的余弦平方包络,我们证明了0.6 ps的脉冲间延迟的定时分辨率。与2 ns硬件采样相比,这表示超过3个数量级的改进。我们应用该方法检测外部交流磁场和核磁共振信号的碳-13自旋与高光谱分辨率。我们的方法是简单的实现,特别是对量子应用程序,需要快速相位门,许多控制脉冲,和高保真度有用。
2017-05-22 quant-ph
Time-Efficient Qudit Gates through Incremental Pulse Re-seeding
本文提出增量脉冲重播种方法,通过迭代优化为广义d态qudits合成最短控制脉冲,发现Hilbert空间维度与门持续时间呈近线性关系,证明qudit操作比预期更高效,可显著提升当前量子硬件的计算能力。
2024-02-27 quant-ph
Reinforcement Learning for Fast and Robust Longitudinal Qubit Readout
Fujian Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optics, College of Physics and Information Engineering, Fuzhou University(福州大学物理与信息工程学院);RIKEN(理化学研究所)
本文提出基于强化学习的优化方法,用于在硬件限制下优化纵向耦合波形,提升信噪比并增强对参数漂移的鲁棒性。
2026-03-18 quant-ph
Methods and Results for Quantum Optimal Pulse Control on Superconducting Qubit Systems
现有的噪声中尺度量子器件(Noisy Intermediate-Scale Quantum,NISQ)由于与环境相互作用而产生的噪声影响了量子门的保真度,从而限制了NISQ器件的有效使用。在transmon量子比特系统中,量子门保真度可以通过施加可以使环境噪声的影响最小化的控制脉冲来改善。在这项工作中,我们采用物理指导的量子最优控制策略,设计最优脉冲驱动超导量子比特系统上的量子门。我们通过使用OpenPulse API在IBM Q硬件上进行实验来测试我们的结果。我们比较了我们的脉冲优化的量子门与默认的量子门的性能,并表明优化的脉冲提高了量子门的保真度,特别是单量子比特门。我们讨论了我们在工作中遇到的挑战,并指出未来可能的改进。
2022-09-02 quant-ph
Near-limit quantum control beyond analytic tractability in many-body spin systems
University of Stuttgart(斯图加特大学)
本文提出了一种基于模拟引导随机树搜索的量子控制方法,在多体自旋系统中超越传统分析方法,通过计算发现的脉冲序列显著提升性能,扩展了控制选项并解锁了新的自旋控制能力。
2026-03-03 quant-ph
Mitigating Measurement Crosstalk via Pulse Shaping
Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院);Chinese Academy of Sciences(中国科学院);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学)
本文提出了一种基于DRAG协议的脉冲整形技术,用于抑制超导量子系统中快速读出时的测量串扰,提升读出保真度和系统可扩展性。
2026-01-09 quant-ph
Software Between Quantum and Machine Learning -- And Down to Pulses
Technical University of Applied Sciences Regensburg(雷根斯堡应用技术大学);Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院);Siemens AG, Technology(西门子股份公司技术部门)
提出一个集成在QML-Essentials包中的软件框架,通过嵌入量子最优控制技术,实现门级和脉冲级表示的融合,支持可组合的ansatz构建和端到端脉冲参数优化,并引入傅里叶分析诊断和纠缠度量,以弥合抽象电路模型与硬件感知优化之间的差距。
2026-06-01 quant-ph
Independent, extensible control of same-frequency superconducting qubits by selective broadcasting
实现大规模量子信息处理器的一个关键因素是能够经济地使用量子位控制硬件。我们展示了一种可扩展的策略,用于在具有表面代码兼容连接性的电路QED芯片中重用相同频率transmon量子比特上的控制硬件。矢量开关矩阵使得能够选择性地将输入脉冲广播到多个transmons,其中每个transmons具有单独定制的脉冲求积,以根据需要最小化泄漏对弱非谐波量子比特的影响。使用随机基准测试,我们比较了多个广播策略,每个都通过了单量子比特门的表面代码错误阈值。特别是,我们引入了一个选择性广播控制策略,使用五个脉冲原语,它允许独立的,同时Clifford门的任意数量的量子位。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Leakage reduction in fast superconducting qubit gates via optimal control
要达到高速、高保真的量子比特操作,需要对底层脉冲的形状进行精确控制。对于弱非谐系统,例如超导transmon量子比特,短门导致泄漏到计算子空间之外的状态。利用开环最优控制设计的控制脉冲可以减少这种泄漏。然而,模型的不准确性会严重限制这种脉冲的可用性。我们实现了一个闭环优化,同时适应所有的控制参数的基础上建立的克利福德门的成本函数的测量。通过用与控制硬件的能力相匹配的分段常数表示来参数化脉冲,我们创建了具有$99.76\,\%$保真度和$0.044\,\%$泄漏的$4.16~\rm{ns}$单量子比特脉冲。这是我们在相同系统上以如此短的持续时间校准的最佳DRAG脉冲的泄漏率的七倍减少。
2020-03-12 quant-ph
Evaluation of Parameterized Quantum Circuits with Cross-Resonance Pulse-Driven Entanglers
变分量子算法(VQA)已经成为一类非常适合噪声量子器件的强大算法。因此,研究它们的设计成为量子计算研究的关键。先前的工作已经表明,选择一个有效的参数化量子线路(PQC)或Anchor的VQA是至关重要的整体性能,特别是在近期的设备。在本文中,我们利用对量子机的脉冲级访问以及我们对它们的两量子比特相互作用的理解,以适合VQA的方式优化两量子比特纠缠器的设计。我们的分析结果表明,脉冲优化的ansatze减少了一半以上的状态准备时间,相对于标准PQC保持可表达性,并且通过本地成本函数分析更容易训练。我们的算法性能结果表明,在三种情况下,我们的PQC配置优于基本实现。在IBM Quantum硬件上执行的算法性能结果表明,与标准配置相比,我们的脉冲优化PQC配置更能够解决MaxCut和化学问题。
2022-12-22 quant-ph
Robust quantum gates using smooth pulses and physics-informed neural networks
量子计算机中退相干的存在需要抑制噪声。通过专门设计的控制脉冲动态校正门提供了一条前进的道路,但硬件特定的实验约束可能会导致复杂性。现有的方法,以获得平滑的脉冲被限制到两个级别的系统,需要优化的噪声实现或限于分段连续的脉冲序列。在这项工作中,我们提出了第一种用于获得真正平滑脉冲的通用方法,该方法可以最大限度地降低对噪声的敏感性,消除对噪声实现进行采样的需要,并对实验噪声的潜在统计数据做出假设。我们使用神经网络,它允许使用大量的优化参数,以充分探索的功能控制空间的参数化的哈密顿。我们证明了我们的方法的能力,通过找到平滑的形状,抑制噪声的影响,在逻辑子空间,以及泄漏出该子空间。
2022-05-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enabling Pulse-level Programming, Compilation, and Execution in XACC
噪声门模型量子处理单元(QPU)目前可从云供应商处获得,并且存在数字量子编程方法来在物理硬件上运行低深度电路。这些数字表示最终被供应商量子控制系统降低到脉冲级指令,以影响代表所提交的数字电路的酉演化。供应商开始通过指定的接口向公众开放这种脉冲电平控制系统。强大的编程方法,软件框架和后端仿真技术,这种模拟模型的量子计算将证明是至关重要的推进脉冲电平控制的研究和开发。这方面的原型用例包括错误缓解、最佳脉冲控制和物理启发的脉冲构造。在这里,我们提出了一个扩展的XACC量子经典软件框架,使超导,门模型量子计算机的脉冲级编程,和一个新的,通用的,可扩展的脉冲级模拟后端XACC,通过MPI的经典计算集群的规模。我们的工作使自定义后端哈密顿定义和门级编译可用的脉冲,重点是性能和可扩展性。最后,我们演示了这种能力,并展示了如何使用XACC相关的脉冲级编程任务。
2020-03-26 physics.comp-ph quant-ph
Neural network approach to mitigating intra-gate crosstalk in superconducting CZ gates
Fujian Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optics, Fuzhou University(福建量子信息与量子光学重点实验室,福州大学);Department of Physics, Fuzhou University(福州大学物理系);Quantum Information Physics Theory Research Team, Center for Quantum Computing, RIKEN(理化学研究所量子计算中心量子信息物理理论研究组);University of Michigan(密歇根大学)
本文提出基于物理的神经控制框架,用于生成超导转子量子比特系统的鲁棒控制脉冲,以缓解串扰。通过结合硬件感知参数化和哈密顿量引导的目标,PGNC在高维控制景观中高效探索,实验证明其在CZ门中优于基线方法。
2026-03-23 quant-ph
Qiskit Pulse: Programming Quantum Computers Through the Cloud with Pulses
量子线路模型是一种抽象,它隐藏了量子计算机上门和测量的底层物理实现。为了精确控制真实的量子硬件,需要执行脉冲和读出级指令的能力。为此,我们介绍Qiskit脉冲,脉冲级编程范式实现Qiskit-Terra \cite{Qiskit}内的一个模块。为了展示Qiskit Pulse的功能,我们使用IBM Quantum系统上的一对量子位来校准交叉共振纠缠门的无回声和回声变体,该系统可通过云访问。我们进行哈密顿特性的单脉冲和双脉冲的交叉共振纠缠门的变化幅度上基于云的IBM量子系统。然后,我们通过对量子位应用前和后局部旋转,将这些校准的序列转换为高保真CNOT门,分别针对未回波和回波实现$F=0.981$和$F=0.979$的平均门精度。这与$F_{CX}=0.984$的标准后端CNOT保真度相当。此外,为了说明用户如何在读出链的不同级别访问他们的结果,我们构建了一个自定义的数据库来研究量子位读出相关性。Qiskit Pulse允许用户探索先进的控制方案,如最优控制理论、动态解耦和电路模型中无法使用的误差缓解。
2020-04-14 quant-ph
End-to-End Fidelity Analysis of Quantum Circuit Optimization: From Gate-Level Transformations to Pulse-Level Control
Embry-Riddle Aeronautical University(埃默里·里德尔航空大学)
本文通过连接C++电路优化器与Lindblad主方程保真度模型,分析从门级优化到脉冲级控制的完整编译栈,发现门消除是主要改进因素,而电路规模和脉冲时长是保真度的最强负预测因子,并在真实硬件上验证了模型作为一致性上界。
2026-06-23 quant-ph
On the Design of Expressive and Trainable Pulse-based Quantum Machine Learning Models
Center for Intelligent and Networked Systems, Department of Automation, Tsinghua University, Beijing, 100084, China(智能与网络化系统中心,自动化系,清华大学,北京,100084,中国)
本文研究基于脉冲的量子机器学习模型,提出在动态对称李代数下同时保证可表达性与可训练性的必要条件,并通过数值模拟验证,为设计实用模型提供框架。
2025-11-08 cs.LG quant-ph
Pulse-based variational quantum optimization and metalearning in superconducting circuits
本文提出基于脉冲的变分量子优化框架,在超导电路中通过优化磁通量驱动波函数至基态,并引入元学习全局优化器,相比门控变分算法更具优势。
2024-07-17 quant-ph
Pulse-Level Compilation of Measurement-Free Recovery in Transmon Circuits
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室);School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学物理科学学院);Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室)
本研究提出利用transmon电路条件谱编译无测量恢复控制,在四比特重复码环中有效减缓逻辑相干性衰减并稳定逻辑一态,为可扩展量子纠错提供硬件原生方案。
2026-09-14 quant-ph
Hardware-Economic Manipulation of Dual-Type ${}^{171}$Yb$^+$ Qubits
Tsinghua University(清华大学);HYQ Co., Ltd.(华勤技术有限公司);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室)
本文提出利用单束355nm激光高效操控双类型$^{171}$Yb$^+$量子比特,实现量子比特的高效操控与纠缠门操作。
2026-01-12 quant-ph
Random-access quantum memory using chirped pulse phase encoding
与传统计算一样,量子存储器的关键属性是高存储密度,以及至关重要的随机访问,或者从任意选择的寄存器读取或写入的能力。然而,以密集的、硬件高效的方式实现对量子存储器的这种随机访问仍然是一个挑战,例如需要每个量子位的专用腔或脉冲场梯度。在这里,我们介绍了一个协议,使用啁啾脉冲编码量子比特的合奏量子两级系统,提供随机访问和自然支持动态解耦,以提高存储寿命。我们证明了该协议在微波制度中使用施主自旋硅耦合到超导腔,存储多达四个多光子微波脉冲在不同的记忆模式和检索他们的需求高达2 ms后。另一个优点是超辐射回波发射的自然抑制,我们发现这是至关重要的,当接近单位协同性。这种方法为微波随机存取量子存储器提供了可能,其寿命超过秒,而啁啾脉冲相位编码也可以应用于光学领域,以增强量子中继器和网络。
2022-06-02 quant-ph
Pulse based Variational Quantum Optimal Control for hybrid quantum computing
本文研究了基于脉冲的变分量子算法(VQA),该算法通过结合经典和量子硬件来确定量子力学系统的基态。与更标准的基于门的方法相比,基于脉冲的方法旨在直接优化与量子位相互作用的激光脉冲,而不是使用一些参数化的基于门的电路。使用最优控制的数学形式,这些激光脉冲被优化。这种方法已经在量子计算中用于优化用于量子门实现的脉冲,但是直到最近才被提出用于VQA中的完全优化。基于脉冲的方法与基于门的方法相比具有若干优点,诸如更快的状态准备、更简单的实现以及在状态空间中移动的更自由度。基于这些思想,我们提出了一种新的基于伴随的变分方法的发展。这种方法可以适用于中性原子量子计算机。这种基于脉冲的变分量子最优控制方法能够近似简单分子的分子基态达到化学精度,并且能够在量子评估的总数方面与基于门的变分量子本征求解器竞争。总演化时间$T$和控制哈密顿量$H_c$的形式是影响系统向基态能量收敛行为的重要因素,它们都影响系统的量子速度极限和可控性.
2023-01-24 quant-ph