Quantum Data Encoding: A Comparative Analysis of Classical-to-Quantum Mapping Techniques and Their Impact on Machine Learning Accuracy
IIM Mumbai（印度管理学院孟买分校）
本研究比较基编码、角度编码和振幅编码等量子数据嵌入技术对经典机器学习模型性能的影响，发现其能提升分类精度和F1分数，尤其对集成方法效果显著，但需权衡计算开销。
2023-11-17 cs.AI quant-ph
Efficient block-encodings require structure
针对量子计算中块编码的非结构化方法存在隐藏成本、精度差且资源极难处理的问题，本文通过对比结构无关与遵循块数学表示的编码方法，指出前者仅适用于特殊情况，挑战了现有量子算法文献的常见做法。
2025-09-24 quant-ph
Approximate Quantum Circuit Synthesis using Block-Encodings
量子计算的挑战之一是将酉算子综合成具有多对数门复杂度的量子线路。一般来说，通用酉的精确合成需要指数数量的门。我们提出了一种新的近似量子线路合成技术，通过放松幺正约束，并通过块编码将它们交换为辅助量子比特。这种方法将更容易合成的较小的块编码结合到用于较大运算符的量子线路中。由于使用块编码，我们的技术不限于酉算子，也可以应用于任意算子的合成。我们表明，运营商可以近似的一个典型的polyadic表达式与polylogarithmic数量的条款，可以合成与polylogarithmic门复杂度相对于矩阵维数。
2020-10-23 quant-ph
Comprehensive Analysis of VQC for Financial Fraud Detection: A Comparative Study of Quantum Encoding Techniques and Architectural Optimizations
School of Science；Engineering, Al Akhawayn University, Ifrane, Morocco.；Engineering Sciences Laboratory,Polydisciplinary Faculty of Taza, Sidi Mohamed Ben Abdellah University, Fez, Morocco.；Signal Systems \& Components Laboratory, Faculty of Sciences；Technology, Sidi Mohamed Ben Abdellah University, Fez, Morocco.；University of Medina Saudi Arabia, Kingdom of Saudi Arabia
本文比较 VQC 在金融欺诈检测中的编码与架构配置，证明 ZZ 编码和环形纠缠具有更优准确率与可训练性，并给出可视化方法和部署基准。
2025-09-26 cs.AI cs.LG quant-ph
Efficient Phase-Encoding Quantum Key Generation with Narrow-Band Single Photons
提出了一种利用窄带单光子相位编码的量子密钥生成方案。关键信息通过直接在单光子时间波形上的相位调制来携带，而不使用任何被动分束器或光学开关。我们表明，当该技术应用于传统的基于光纤的相位编码BB84和差分相移（DPS）量子密钥分发方案，密钥生成效率可以提高2和3倍，分别。对于N（>3）周期的DPS系统，密钥生成效率可以提高N倍。该技术适用于基于量子存储器的长距离光纤通信系统。
2011-05-29 quant-ph
Quantum mean centering for block-encoding-based quantum algorithm
均值中心化是一种重要的数据预处理技术，在数据挖掘、机器学习、多元统计分析等领域有着广泛的应用。当数据集很大时，这个过程将是耗时的。本文提出了一种基于块编码技术的量子MC算法，该算法使现有的量子MC算法摆脱了原始数据集是经典均值中心的假设.具体地，我们首先采用MC可以通过乘以中心矩阵$C$来实现的策略，即，去除原始数据矩阵$X$的行均值、列均值和行列均值可以分别表示为$XC$、$CX$和$CXC$。这使得许多涉及MC的经典问题，如主成分分析（PCA），可以直接解决与$XC$，$CX$或$CXC$相关的矩阵代数问题。其次，我们可以采用块编码技术来实现MC。为了实现这一点，我们首先介绍了如何构造中心矩阵$C$的块编码，然后进一步得到$XC$，$CX$和$CXC$的块编码。最后，我们逐一描述了如何将我们的MC算法应用到PCA和其他算法中。
2022-08-16 quant-ph
Solving SAT and MaxSAT with a Quantum Annealer: Foundations, Encodings, and Preliminary Results
量子退火机（QAs）是一种专门的量子计算机，它通过物理上利用量子效应来最小化离散变量上的目标函数。目前的QA平台允许优化定义在二进制变量（量子位）上的二次目标，也称为伊辛问题。在过去的十年中，由D-Wave实现的QA系统随着摩尔式的增长而扩展。目前的架构提供了2048个稀疏连接的量子位，预计将继续呈指数级增长，同时连接性也会增加。我们探讨这种架构的可行性，解决SAT和MaxSAT的问题，QA系统的规模。我们开发的技术，有效地编码SAT -和，有一定的限制，MaxSAT-到伊辛问题与稀疏QA架构兼容。我们提供了这种映射的理论基础，并提出了编码技术，结合离线的可满足性和优化模理论，在飞行中的位置和路由。对当前一代2048量子比特D-Wave系统的初步经验测试支持该方法用于某些SAT和MaxSAT问题的可行性。
2018-11-06 cs.ET quant-ph
Magnitude Is All You Need? Rethinking Phase in Quantum Encoding of Complex SAR Data
Dept. of Computer Science \& Engineering Amrita School of Computing Amrita Vishwa Vidyapeetham, India ORCID: 0009-0006-0153-5674 , 0000-0001-6103-259X
本文研究了量子编码中复数SAR数据的相位作用，发现混合架构中仅幅度编码表现更优，而纯量子架构中相位信息至关重要，为QML编码设计提供指导。
2026-04-14 cs.AI cs.LG eess.IV
Encoding classical data into a quantum computer
在这篇文章中，我们描述了一种技术，将数据从经典域转移到量子域。我们考虑一组列矩阵形式的$N (=2^n)$经典数据，并制备了一个$n$ -量子比特量子态，其分量对应于$N$经典数据.为了制备这种$n$ -量子比特量子矢量，我们分别采用Schmidt分解和奇异值分解技术，构造了相应的量子线路族。为了加强我们的论点，我们还通过考虑一组4和16个经典数据并分别构造相应的2和4量子比特量子矢量来给出具体的例子。
2021-07-16 quant-ph
Benchmarking Quantum Simulation of Chemical Hamiltonians using the Sorted-List Encoding
Hon Hai Research Institute（鸿海研究院）；City University of Hong Kong（香港城市大学）
研究针对化学哈密顿量量子模拟，刻画排序列表编码与其他方法在多参数间的权衡及量子资源成本，通过实际化学系统数值基准测试，发现其在特定情形下是可行替代方案，与第一量子化编码有相似缩放比例。
2026-07-27 quant-ph
Quantum key distribution based on orthogonal state encoding
量子密钥分发（QKD）是量子信息理论中最重要的研究领域之一。近四十年来，大量的QKD方案被开发出来。早期的QKD协议的安全性依赖于不同基的切换，即基于非正交状态编码。最著名的例子是BB84协议。后来，开发了用于正交状态编码的其他技术。这样的协议的示例包括GV协议和顺序重排协议。本文提出了两种基于正交状态编码的量子密钥分发协议。其中一个不需要采用顺序重排技术，而另一个需要。我们为它们提供了分析，证明了它们在考虑量子比特和经典比特的消耗时是高效的。此外，最大纠缠态的使用可以比以前的更少，因此可以提高测量效率。我们还修改了协议，通过应用测试状态的方法在噪声信道中实现。
2022-12-09 quant-ph
Tensor decomposition technique for qubit encoding of maximal-fidelity Lorentzian orbitals in real-space quantum chemistry
本研究提出一种结合离散洛伦兹函数拟合与张量分解的分子轨道量子比特编码方案，可在可控精度下大幅降低CNOT门数量，为多逻辑量子比特的第一性量子化量子化学计算提供支持。
2025-05-16 quant-ph
Permutation Invariant Encodings for Quantum Machine Learning with Point Cloud Data
本文提出一种对所有点序置换保持等权量子叠加的不变编码，并通过量子支持向量机分类实验证明其随点数增加具有更好的泛化性能。
2023-04-07 quant-ph
Towards Scalable Quantum Unit Commitment in Power Systems: Encoding and Complexity Reduction Techniques
Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）；CITCEA-UPC（加泰罗尼亚理工大学能源与环境工程研究中心）
本文提出结合泡利关联编码与基于样本的量子对角化的量子机组组合框架，通过减少量子比特和增强最优解概率，实现比未简化方法更可靠且计算成本更低的求解。
2026-09-30 cs.SY eess.SY quant-ph
Efficient encoding of the weighted MAX k-CUT on a quantum computer using QAOA
本文针对加权MAX k-CUT问题提出一种基于二进制编码的QAOA高效表述，仅需|V|log_2(k)个量子比特，并通过算子分解、数值模拟和资源分析验证其在NISQ设备上展示量子优势的潜力。
2020-11-09 quant-ph
A Comparison of Encoding Techniques for an Analog Quantum Emulation Device
量子计算机可以在某些任务中超越经典计算机。然而，目前的量子计算机仍然存在许多挑战，如退相干和容错，以及其他缺点，如可移植性和可访问性。在这项研究中，我们通过实现模拟量子仿真设备（AQED）来规避这些问题，其中每个量子比特状态由唯一的模拟信号表示。这是可能的，因为之前已经表明，希尔伯特空间上的厄米运算并不是量子系统所独有的，也可以应用于形成希尔伯特空间的复信号的基础。通过将信号分离到频域或空间域中，可以保持复信号基的可分辨性。我们研究这两种方法，并提出了一个比较。我们最终实现了整个设备上的UMC 180 nm处理节点，并通过模拟Grover的搜索算法（GSA）和量子傅立叶变换（QFT）证明了AQED的计算优势。我们还提出了该器件实现的等效量子体积。
2022-11-06 quant-ph
Encoding Choices and Fault-Tolerant Resource Estimates for Digital Quantum Hamiltonian Descent
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；the University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
研究数字量子哈密顿量下降的编码选择与容错资源估计，对比独热编码和二进制幅度编码，推导门计数缩放比例等，发现二进制编码有优势，低动量谱等可降成本，但艾克利目标中势能合成或主导成本，需利用目标函数结构降资源。
2026-07-21 quant-ph
Quantum key distribution over quantum repeaters with encoding: Using Error Detection as an Effective Post-Selection Tool
提出了一种基于量子错误检测的后选择技术，用于运行在带编码的量子中继器上的量子密钥分发（QKD）系统。在这种中继器中，量子纠错技术被用于纠缠蒸馏。通过开发一种分析方法来研究这种量子中继器，我们表明，在量子密钥分发的背景下，使用错误检测，而不是错误校正，底层代码的能力来筛选出错误已被检测到的情况下，往往是更有效的。我们通过对系统关键部件中的不同错误源进行建模，实现了三量子比特重复码的技术。然后，我们详细研究了这种缺陷对量子密钥分发系统的密钥生成速率的影响，以及如何使用纠缠交换和解码阶段获得的信息来最大限度地提高速率。出于基准测试的目的，我们指定了设置中不同组件的最大允许错误率，低于该错误率可以获得正的关键率。
2020-07-13 quant-ph
Encoding trade-offs and design toolkits in quantum algorithms for discrete optimization: coloring, routing, scheduling, and other problems
本文提出编码无关的离散量子中间表示DQIR和低深度图导出部分混合器GDPM，通过数值实验比较多种量子比特编码，为离散组合优化问题的量子算法设计提供编码选择指导和编程工具包。
2023-09-09 cs.DM quant-ph
Towards a SAT Encoding for Quantum Circuits: A Journey From Classical Circuits to Clifford Circuits and Beyond
可满足性测试（Satisfiability Testing，SAT）技术在经典计算中已得到很好的建立，其中它们用于解决各种各样的问题，例如，在经典电路和系统的设计中。与经典领域类似，量子算法通常被建模为电路，需要处理类似的设计任务。因此，很自然地提出这样一个问题，即量子领域的这些设计任务是否也可以使用SAT技术来处理。据我们所知，不存在任意量子线路的SAT公式，并且不知道这种方法是否可行。在这项工作中，我们定义了一个命题SAT编码，在原则上，可以应用于任意的量子线路。然而，我们表明，由于固有的复杂性表示量子态，构建这样的编码是不可行的。因此，我们建立了一般的标准，以确定建议的编码的可行性，并确定类的量子线路满足这些标准。我们明确地证明了如何建议的编码可以应用到类Clifford电路作为代表。最后，我们实证证明了所提出的编码Clifford电路的适用性和效率。有了这些结果，我们奠定了基础，继续在经典电路和系统设计的量子线路SAT的持续成功。
2022-03-01 cs.LO quant-ph
Two-step orthogonal-state-based protocol of quantum secure direct communication with the help of order-rearrangement technique
用于量子密钥分发（QKD）的Goldenberg-Vaidman（GV）协议使用粒子的正交编码态。它的安全性是因为Eve可访问的操作不足以区分编码秘密位的两个状态。我们提出了一个量子安全直接通信的两粒子密码协议，其中正交状态编码的秘密，和安全性产生于限制夏娃访问任何两粒子操作。然而，这两种情况之间有一个重要的区别。虽然编码状态在GV中是完全不可区分的，但在二分情况下它们是部分可区分的，导致了一种性质不同的信息与干扰权衡，以及两种情况下Eve的选择。
2014-09-09 quant-ph
Understanding the Mapping of Encode Data Through An Implementation of Quantum Topological Analysis
提出一种混合量子拓扑分析方法，通过持续 Betti 数与持续同调图比较角度、振幅和 IQP 编码在 Hilbert 空间中的拓扑差异，强调编码选择对下游任务的关键影响。
2023-06-05 quant-ph
Simple efficient decoders for quantum key distribution over quantum repeaters with encoding
研究了量子中继器上量子密钥分发系统的实现。我们特别考虑量子中继器与编码和比较它们与概率量子中继器。为此，我们提出了两种编码中继器的解码器结构，不仅提高了系统性能，而且通过从QKD解码器中删除两个量子比特门，使实现方面更容易。通过开发几个可扩展的数值和分析技术，然后，我们确定的弹性设置的各种来源的错误门，测量模块，和初始化的设置。我们将我们的技术应用于三个和五个量子比特的重复码，并获得编码和概率量子中继器的归一化密钥生成速率每秒每内存。我们量化了操作的制度，其中一类中继器优于其他中继器，并发现有可行的操作制度，编码中继器-基于简单的三量子比特重复码-可以提供实际的优势。
2021-04-15 quant-ph
Qubit encoding for a mixture of localized functions
针对振幅编码的指数级经典开销问题，提出基于离散 Lorentzian 基的局部化函数线性组合编码，并通过振幅放大与缩减实现确定性高效编码及超导硬件验证。
2024-12-05 cond-mat.str-el quant-ph
Optimal Qubit Mapping Search for Encoding Classical Data into Matrix Product State Representation with Minimal Loss
本文提出一种基于数据模式寻找最优量子比特映射的算法，以最小化MPS截断误差，提升经典数据编码为量子态的效率和保真度，并在量子分类器中验证了其性能优势。
2024-06-12 quant-ph
Multiqudit quantum hashing and its implementation based on orbital angular momentum encoding
提出了一种新的量子散列技术，其中量子散列被构造为单光子高维态（qudits）序列。实现了一个使用单光子轨道角动量编码的高维量子散列协议的原理证明实现。它示出的qudit的数量减少，增加其维数的碰撞概率和哈希的解码概率之间的最佳比率。因此，增加信息载体的维数使得利用单光子的量子散列更有效。
2023-02-26 quant-ph
Preconditioned Block Encodings for Quantum Linear Systems
Rolls-Royce plc（罗尔斯·罗伊斯公司）；Riverlane
本研究针对量子线性系统求解中的块编码次归一化与条件数问题，提出预条件编码与矩阵滤波方法，将QSVT相位因子减少25倍。
2025-10-27 quant-ph
A robust W-state encoding for linear quantum optics
错误检测和校正是任何可扩展的量子计算架构的必要先决条件。考虑到量子系统中不可避免的不必要的物理噪声以及随着计算的进行而传播错误的倾向，计算结果可能会严重受损。无论物理实现的选择如何，这一观察都适用。在光子量子信息处理的背景下，最近对包括玻色子采样的无源线性光学量子计算产生了很大的兴趣，因为该模型通过快速主动控制消除了对前馈的高度挑战性要求。也就是说，这些系统根据定义是被动的。在通常的情况下，错误检测和纠正技术本质上是活跃的，这使得它们与这个模型不兼容，这引起了人们的怀疑，即物理错误过程可能是一个不可逾越的障碍。在这里，我们探讨了一种光子错误检测技术，基于光子量子比特的W状态编码，这是完全被动的，基于后选择，并与这些近期感兴趣的光子架构兼容。我们表明，这种W-状态冗余编码技术能够通过简单的扇出式操作抑制光子量子比特上的退相噪声，该操作由光学傅里叶变换网络实现，这在今天可以很容易地实现。该协议有效地将失相噪声映射为预告故障，在理想的无噪声限制下故障概率为零。我们提出了我们的方案的背景下，一个单一的光子量子比特通过一个嘈杂的通信或量子存储器通道，这还没有推广到更一般的背景下，全量子计算。
2020-07-12 quant-ph
Approximate encoding of quantum states using shallow circuits
针对复杂量子态制备门数指数增长的问题，本文基于张量网络提出固定门数下逼近最优浅电路的优化算法，并通过局部代价函数解决量子实现中的贫瘠高原问题。
2022-11-21 quant-ph
Mixed-encoding one-photon-interference quantum secure direct communication
本文提出混合编码单光子干涉QSDC协议，在去除锁相技术需求的同时，通过数值仿真证明其可超越PLOB界限，兼顾传输距离与安全性。
2024-04-03 quant-ph
An edge-based and subspace reduction encoding scheme to solve the traveling salesman problem in quantum computers
National Tsing Hua University（国立清华大学）；College of William & Mary（威廉玛丽学院）；IQM Quantum Computers（IQM量子计算机）
本文提出了一种基于边和子空间缩减的编码方案，用于在量子计算机上高效求解旅行商问题，展示了其在小规模实例中的优越性能。
2025-12-19 quant-ph
