Improved ancilla preparation scheme increases fault-tolerant threshold
我们证明了一个改进的级联编码辅助准备过程。模拟表明，这一过程显着增加了错误阈值，在此阈值之下，任意长的量子计算都是可能的。
2004-06-04 quant-ph
Improved gap dependence in adiabatic state preparation by adaptive schedule
Courant Institute of Mathematical Sciences, New York University（纽约大学库朗数学科学研究所）；School of Mathematics Science, Peking University（北京大学数学科学学院）；Beijing International Center for Mathematical Research, Peking University（北京大学北京国际数学研究中心）
本文提出了一种自适应调度策略，通过改进绝热态制备的间隙依赖性，实现了计算复杂度的优化。
2025-12-13 quant-ph
Quantum State Preparation by Improved MPS Method
本文提出一种改进的矩阵乘积态量子态制备协议，通过优化解纠缠原理实现电路深度指数级降低和双量子比特门数减少约33%，并在金融等应用中取得更高保真度。
2025-08-18 quant-ph
Improved Test of Local Lorentz Invariance from a Deterministic Preparation of Entangled States
对单个原子的高度控制使基本物理概念的精确测试成为可能。在这封信中，我们通过实验研究了如何通过制备对退相干的主要来源免疫的纠缠态来提高测量精度。利用\Ca离子，我们在对电子局域Lorentz不变性的精确测试中，明确地证明了纠缠的优势，在达到量子力学设定的量子投影噪声极限时，我们观察到二体纠缠态在精度上的预期增益为两倍.在特定条件下，多体纠缠态可能会产生实质性的进一步改善。我们的测量提高了以前的最佳限制的局部洛伦兹不变性的电子使用\Ca离子的因子2至4约$5\times10^{-19}$。
2019-04-01 quant-ph
Improved Deterministic N-To-One Joint Remote Preparation of an Arbitrary Qubit via EPR Pairs
针对Bich等人提出的N>2位制备者JRSP协议成功概率仅为1/4的问题，本文构建实系数和复系数投影测量基，提出一种具有单位成功概率的改进确定性N对一任意单量子比特态联合远程制备协议。
2014-05-26 quant-ph
Sparse quantum state preparation with improved Toffoli cost
Institute of Quantum Technologies, German Aerospace Center（量子技术研究所，德国航空航天中心）；Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST), Ulm University（综合量子科学与技术中心（IQST），乌尔姆大学）
本文提出了一种改进的稀疏量子态制备方法，通过优化Toffoli门成本，提高了量子算法的效率。
2026-09-07 quant-ph
Resource estimate for quantum many-body ground-state preparation on a quantum computer
我们估计了在中等规模的量子计算机上制备量子多体系统的基态所需的资源。使用量子多体方法和分析上界的组合使这种估计成为可能。我们的程序也可以用于优化特定问题实例的某些设计参数。最后，我们提出了一种改进的量子态制备方法并进行了基准测试。我们发现，它减少了电路的T-深度的一个因素一样大的$10^6$为中等大小的晶格。
2021-05-10 quant-ph
Symmetry-protected dissipative preparation of matrix product states
我们提出并分析了一种有效的耗散准备矩阵产品状态，利用其对称性的方法。具体地说，我们构建了一个明确的协议，利用驱动耗散动力学准备多体量子态，其特点是受保护的拓扑秩序和非平凡的边缘激发。制备方案受到保护，不受对称性的错误影响，允许在没有微调控制的情况下进行稳健的实验实施。数值模拟表明，准备时间的多项式尺度的系统大小$n$。此外，我们证明，这种缩放可以提高到$\mathcal{O}(\log^2 n)$通过使用并行制备的各个片段，并通过量子反馈融合它们。提出了一个利用电磁诱导透明将被囚禁的中性原子激发到里德堡态的具体方案，并讨论了对更广泛的一类矩阵乘积态的推广。
2023-01-21 quant-ph
Remote state preparation of a photonic quantum state via quantum teleportation
利用偏振自由度的纠缠光子对作为量子资源，通过量子隐形传态算法实现了远程态的制备.输入状态被编码在来自该对的光子之一的路径上。改进的实验方案使我们能够控制整个布洛赫球的状态的制备和隐形传态的分辨率的混合度由光子对的相干长度。输入态的制备和量子门的实现都是在一对链式位移的Sagnac干涉仪中进行的，这有助于该装置的整体鲁棒性。对于远程状态制备过程，获得了高于0.9的平均保真度。该方案允许在每次重复实验时传输准备好的状态，从而给出固有的成功概率1。
2013-09-10 quant-ph
Selective protected state preparation of coupled dissipative quantum emitters
量子发射体系综中固有的二元或集体相互作用引起其本征态的能量和寿命的扩展。虽然这通常会导致快速衰减和退相，但在许多情况下，可以发现某些具有最小衰减的特殊纠缠集体态，这些纠缠集体态具有光谱学，精密测量或信息存储的理想特性。我们表明，对于一个特定的选择的激光频率，功率和几何形状或一个合适的配置的控制字段可以有效地准备这些状态。我们证明了这一点，通过研究的偶极-偶极耦合发射链的强subradiant纠缠态的制备方案。通过空间激发相位工程或定制磁场进一步提高了制备态的保真度和纠缠深度。
2015-12-21 quant-ph
Digital quantum state preparation by nucleation
Michigan State University（密歇根州立大学）；University of Oslo（奥斯陆大学）
提出一种受成核启发的数字量子态制备方法，通过小晶格基态和Trotter化绝热增长制备大晶格态，并引入变分优化，在二维Ising模型上优于现有方法。
2026-09-30 quant-ph
Optimal (controlled) quantum state preparation and improved unitary synthesis by quantum circuits with any number of ancillary qubits
本文针对受控量子态制备和酉合成问题，构造了深度与规模最优或接近最优的量子线路，利用任意数量辅助量子比特，实现了时间-空间权衡，并显著缩小了酉合成的复杂度差距。
2023-05-16 quant-ph
Adiabatic state preparation from general initial states
IBM Quantum, IBM T. J. Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）；ExxonMobil Corporate Strategic Research（埃克森美孚企业战略研究部）；IBM Quantum, IBM Research Almaden（IBM量子，IBM阿尔马登研究中心）
本文提出从一般初始波函数出发的绝热态制备启发式方法，通过近似父哈密顿量构造绝热路径，并成功应用于水和亚甲基基态模拟。
2025-11-07 quant-ph
Improved iterative quantum algorithm for ground-state preparation
寻找哈密顿系统的基态在多体量子物理和量子化学中具有重要意义。我们提出了一种改进的量子迭代算法来制备哈密顿量的基态。关键点是通过在量子器件上实现的量子梯度下降（QGD）来优化状态空间上的成本函数。我们通过找到一个基本的上界，并建立我们的算法和虚时间演化的一阶近似之间的关系，在QGD的学习率的选择提供了实际的指导方针。此外，我们采用变分量子态制备方法作为子程序，仅利用多对数量子资源生成辅助态。通过对氘核分子和海森堡模型在无噪声和有噪声情况下的数值计算，验证了算法的有效性。与现有算法相比，该方法具有每次迭代成功概率高、采样复杂度与测量精度无关、门复杂度低、辅助态准备充分时只需要量子资源等优点.
2022-10-24 hep-th quant-ph
Taming numerical errors in simulations of continuous variable non-Gaussian state preparation
连续变量量子态制备的数值模拟是优化现有量子信息处理协议的必要工具。一个强有力的工具，这样的模拟是在Fock状态表示的数值计算。它合理地使用了一个近似的无限维福克空间的有限复杂的向量空间实现与经典的数字计算机。在这个近似中，我们分析了几个目前可用的方法计算截断相干位移算子的准确性。为了克服它们的局限性，我们提出了一种基于标准矩阵指数的具有改进精度的替代方案。然后，我们将该方法应用于分析基于双模压缩真空相干位移的非高斯态制备方案，并进行了光子计数测量。我们比较不同的检测机制，包括雪崩光电二极管，他们的级联，和光子数分辨探测器的工程非线性压缩立方态和建设的真空和单光子状态之间的量子比特叠加的背景下。
2022-10-07 quant-ph
Improved Techniques for Preparing Eigenstates of Fermionic Hamiltonians
对费米子系统的低能本征态进行建模可以提供对化学反应和材料性质的洞察，并且是量子计算最受期待的应用之一。我们提出了三种技术，以减少成本的准备费米子哈密顿本征态使用相位估计。首先，我们报告了一个多量子深度的量子算法反对称化的初始状态所需的费米子在第一次量子化的模拟。这是一个指数级的改进，在以前的状态的最先进的。接下来，我们展示了如何减少由于重复的状态准备相位估计的开销时，目标是准备基态的高精度和一个知识的上限的基态能量小于激发态能量（通常是在量子化学的情况下）。最后，我们解释了如何可以执行所需的时间演化的相位估计为基础的准备哈密顿本征态与精确零误差通过使用最近推出的量子化程序。
2018-03-23 quant-ph
Continuous-Variable Quantum Key Distribution using Thermal States
研究了利用热态（或噪声态）高斯资源态的连续变量量子密钥分发的安全性。具体来说，我们分析这对集体高斯攻击使用直接和反向和解，这两个协议使用零差或外差检测。我们表明，在直接和解与外差检测的情况下，提高了鲁棒性信道噪声时，大量的准备噪声被添加到相比，当没有准备噪声被添加的情况下，实现。我们还考虑了无限准备噪声的理论极限，并证明了只要信道噪声小于准备噪声，在这个极限下仍然可以实现安全密钥。最后，我们考虑了不同电磁波长下量子密钥分发的安全性，推导了一个与破坏纠缠窃听攻击相关的上界，并讨论了微波量子密钥分发的可行性。
2013-04-15 quant-ph
Quadratic speed-up of quantum adiabatic evolution with engineered dissipation
International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料中心）；Wilczek Quantum Center, Shanghai Institute for Advanced Studies（上海高等研究院费曼量子中心）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Beijing Key Laboratory of Quantum Devices, Peking University（北京大学北京量子器件重点实验室）
提出一种工程耗散协议，通过滤波库诱导瞬时能量本征基矢上的向下跃迁，将非绝热泄漏连续弛豫回低能区，从而将运行时间标度从封闭系统的O(Δ^{-2})改善到O(Δ^{-1})。
2026-11-05 quant-ph
Efficient separate quantification of state preparation errors and measurement errors on quantum computers and their mitigation
针对量子计算机中态制备误差与测量误差难以分离的问题，本文提出一种资源高效的分别量化方法，并设计线性复杂度的态制备误差缓解方案，使结果保真度较标准方案提升一个数量级，且对门噪声具有鲁棒性。
2025-04-18 quant-ph
Quantum State Preparation for Probability Distributions with Reflection Symmetry Using Matrix Product States
Kyoto University（京都大学）；IBM Quantum（IBM量子）
本文提出利用矩阵积态和反射对称性降低概率分布纠缠，实现线性可扩展、高精度的低深度量子态制备，并在真实量子处理器上验证。
2025-10-04 quant-ph
Quantum error correction of a grid-state qubit with state preparation and measurement errors below $10^{-3}$
Nord Quantique；Département de Physique et Institut quantique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学物理系与量子研究所）
研究网格态量子比特的量子纠错，利用高性能QEC实现基数态和魔术态的重复直到成功态制备，结合改进测量协议校正多种误差，实验实现低于\(10^{-3}\)的态制备和测量误差，相比现有技术提升两个数量级。
2026-07-09 quant-ph
Optimizing ground state preparation protocols with autoresearch
NVIDIA Corporation（英伟达公司）；University of Toronto（多伦多大学）
本文研究如何利用基于人工智能的语言模型编码代理优化不同基态准备和采样协议的超参数选择，通过在简单自旋模型和分子哈密顿量上验证，展示编码代理在受限计算预算下改进能量代理的能力。
2026-05-08 quant-ph
State preparation and symmetries
Institute of Physics of Materials, Czech Academy of Sciences（捷克科学院材料物理研究所）；Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院物理研究所）；Matej Bel University（马特伊·贝尔大学）；Department of Condensed Matter Physics, Faculty of Science, Masaryk University（马萨里克大学理学院凝聚态物理系）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文证明在VQE中保持哈密顿量的全部对称性（如总自旋、平移和反射对称性）能显著改善变分方法收敛，在标准算法失效时仍能获得近乎精确的基态解。
2025-10-08 quant-ph
Hardware-Efficient Preparation of Graph States on Near-Term Quantum Computers
本研究提出一种针对特定架构的图态制备电路编译方法，通过整合门取消、交换和时序信息，显著降低制备误差，提升近-term量子计算机上图态的保真度与规模。
2024-09-17 quant-ph
Improving the efficiency of joint remote state preparation in noisy environment with weak measurement
量子保密通信为保护信息安全提供了新的途径。作为量子保密通信的重要组成部分，远程态准备（RSP）可以将量子态从发送端安全地传输到远程接收端。量子噪声的存在严重影响了量子通信系统的安全性和可靠性。本文研究了利用弱测量及其反向测量提高噪声环境下联合RSP（JRSP）效率的方法。以一个基于GHZ的确定性JRSP为例，首先利用弱测量及其反转技术抑制振幅阻尼噪声的影响。我们的研究表明，在振幅阻尼噪声中，输出状态的保真度可以得到改善。我们还研究了弱测量及其反转在其他三种噪声中的影响，即在现实世界中经常遇到的位翻转，相位翻转（相位阻尼）和去极化噪声。结果表明，弱测量对比特翻转噪声和相位翻转（相位阻尼）噪声没有抑制作用，而对去极化噪声的抑制作用很小。本文的研究结果适用于JRSP和RSP，对提高多粒子纠缠量子保密通信的效率具有一定的指导意义。
2016-12-19 quant-ph
Improved Adaptive Estimation of Quantum Partition Functions with Heisenberg Scaling
University of Copenhagen（哥本哈根大学）；Univ Lyon, ENS Lyon, UCBL, CNRS, Inria, LIP（里昂大学、里昂高等师范学院、里昂第一大学、法国国家科学研究中心、法国国家信息与自动化研究所、里昂信息实验室）
本文提出量子算法，以海森堡标度估计量子哈密顿量的对数配分函数，通过自适应冷却调度和递归倍增恒等式，将查询复杂度改进至Õ(n^{5/4}/ε)，并证明在受控制备下可达到最优Õ(n/ε)。
2026-10-06 quant-ph
Strategies for the preparation of large cluster states using non-deterministic gates
量子计算的簇态模型为可扩展的量子计算铺平了道路，即使在使用非确定性量子门时也是如此。这里的第一步是使用非确定性门制备大纠缠态。在这方面的一个关键问题是不同的“战略”的相对效率，即以什么顺序应适用于非确定性门，以最大限度地扩大规模的集群状态？在本文中，我们认为这个问题的背景下，“大”集群状态。具体来说，我们假设一个无限的量子比特资源，并询问从这个资源准备的“大”集群的稳态速率是什么，给定一个具有特定特征的纠缠门。我们衡量这一速度的纠缠门操作的数量。我们的方法适用于各种不同的纠缠门类型，任意故障概率。我们的研究结果表明，优先将相同的量子位键合在一起的策略比不这样做的策略要有效得多。此外，与早期的分析结果相比，我们的数值研究提供了显着改善的资源扩展。
2007-01-12 quant-ph
Limitations imposed by complementarity
互补性是量子物理学的主要特征之一，它与经典概念截然不同。在这里，我们考虑的局限性，这一原则施加由于不可预测性的测量结果的不兼容的观测。对于两级系统，它表明，任何准备违反互补性，使非信号盒违反Tsirelson的界限的准备。此外，这些“超量子”物体可以用来区分过多的非正交量子态，从而实现改进的克隆协议。对于高维系统的主要思想勾勒。
2020-09-27 quant-ph
Quantum Algorithm for Simulating the Wave Equation
我们提出了一个量子算法来模拟Dirichlet和Neumann边界条件下的波动方程。该算法使用哈密顿模拟和量子线性系统算法作为子程序。它依赖于离散拉普拉斯算子的因式分解，以允许截断误差的改进缩放和相对于通用线性微分方程算法的状态准备的改进缩放。我们还考虑使用哈密顿模拟的Klein-Gordon方程和麦克斯韦方程。
2019-12-20 quant-ph
Fast digital methods for adiabatic state preparation
在基于门的量子计算机上提出了一种绝热态制备的量子算法，其逆误差复杂度为多对数。我们的算法数字模拟两个自伴算子$H_0$和$H_1$之间的绝热演化，指数抑制非绝热误差利用准绝热延拓的理论概念作为算法工具。给定$\|H_0\|$和$\|H_1\|$的上界$α$以及$H(s) \equiv (1-s)H_0 + sH_1$的第$k$个本征态$|ψ_k(s)\rangle$与频谱的其余部分分开至少$s \in [0,1]$的间隙的承诺，该算法实现算子$\widetilde{U}$，使得$\||ψ_k(1)\rangle - \widetilde{U}|ψ_k(s)\rangle\| \leq ε$使用$O(α^2/γ^2)\text{polylog}(α/γε)$查询$H_0$和$H_1$的块编码。此外，我们开发了一种算法，仅适用于基态，需要多次查询的甲骨文，准备$|ψ_0(0)\rangle$，但在所有参数的规模稍好。我们还表明，这两种算法的成本可以进一步降低在某些合理的条件下，如当$\|H_1 - H_0\|$是小相比，$α$，或当更多的信息$H(s)$的差距是可用的。对于某些问题，缩放甚至可以在$\|H_1 - H_0\|/γ$中改进为线性，直到多对数因子。
2022-03-02 quant-ph
Enhanced quantum state preparation via stochastic prediction of neural network
针对半导体双量子点中量子态制备控制受限的问题，提出利用神经网络随机预测引导优化逃离局部最优，并以类监督学习动态生成脉冲序列，提升算法效率。
2023-07-27 quant-ph
Double-bracket quantum algorithms for thermal state preparation
Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所）；Centre for Quantum Science and Engineering, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院量子科学与工程中心）；Chula Intelligent and Complex Systems Lab, Department of Physics, Faculty of Science, Chulalongkorn University（朱拉隆功大学理学院物理系智能与复杂系统实验室）；Quantum Computing Center, Keio University（庆应义塾大学量子计算中心）
提出利用双括号量子算法模拟热场双态以实现热态制备，包括两种变体，其复杂度在实用范围内随逆温度指数增长，并在量子玻尔兹曼机中展现优于变分虚时演化的性能。
2026-06-04 quant-ph
High fidelity state preparation, quantum control, and readout of an isotopically enriched silicon spin qubit
量子系统必须以高保真度进行准备、控制和测量，以便执行复杂的量子算法。硅自旋量子位的控制精度已经大大提高，但状态准备和读出精度通常很差。通过在低电子温度下工作并采用高带宽低温放大器，我们证明了单量子比特读出的灵敏度> 99%，超过了量子纠错的阈值。在相同的器件中，我们实现了平均单量子比特控制精度> 99.95%。我们的研究结果表明，硅自旋量子比特可以操作具有高的整体操作保真度。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast and high-fidelity state preparation and measurement in triple-quantum-dot spin qubits
该研究在Si/SiGe三量子点自旋量子比特中实现了快速高保真度的态制备与测量，通过全电学控制达到2.5×10⁻³的不保真度，为可扩展量子计算奠定基础。
2022-01-28 quant-ph
Improved Fermionic Scattering for the NISQ Era
University of Arizona（亚利桑那大学）
本研究提出了一种改进的费米子散射态准备方法，通过局部化波包减少电路深度，同时保持反交换关系，并在IonQ硬件上实现了应用。
2026-02-24 hep-lat quant-ph
Collective preparation of large quantum registers with high fidelity
本研究针对大量子比特数下并行单独重置导致全局保真度骤降的正交灾难问题，采用改进的CQIE协议整体处理高连通超导量子比特网络，制备出5612量子比特、全局保真度约0.9956的大量子寄存器。
2024-06-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
INJEQT: Improved Magic-State Injection Protocol for Fault-Tolerant Quantum Extractor Architectures
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Duke University（杜克大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出INJEQT协议，通过辅助码降低Rz态制备误差，减少提取器架构中错误预算主导的测量步骤，提升容错量子计算效率。
2026-04-28 quant-ph
Improved variational quantum eigensolver via quasi-dynamical evolution
变分量子本征求解器（VQE）是一种量子-经典混合算法，适用于当前和近期的量子器件。尽管它取得了初步成功，但人们对它的几个关键方面缺乏了解。VQE存在问题，其禁止朝向量子优势的有利缩放。为了缓解这些问题，我们提出并广泛测试了量子退火启发式，补充VQE。改进的VQE使一个有效的初始状态准备机制，在一个递归的方式，准动力学幺正演化。我们进行了深入的标度分析，寻找海森堡模型的晶格尺寸增加的基态能量，采用高达$40$量子比特的模拟，操纵完整的状态矢量。对于当前的设备，我们进一步提出了一个基准工具包，使用平均场模型和IBM Q设备上进行测试。改进的VQE避免了贫瘠的高原，退出局部极小值，并与低深度电路。现实的门执行时间估计在全功能无差错量子计算机上完成相同计算的计算时间比在经典计算机上实现的量子计算机仿真器上更长。然而，当完整的状态向量不能再存储在经典计算机上时，我们的建议可以预期有助于精确估计超过$50$量子位的基态能量，从而实现量子优势。
2023-03-21 quant-ph
Deterministic constant-depth preparation of the AKLT state on a quantum processor using fusion measurements
本研究提出一种利用融合测量辅助的常数深度电路，在量子处理器上确定性制备AKLT态的方法，规避了纯幺正电路的限制，并在IBM量子处理器上验证了其优于顺序制备方案，同时演示了量子隐形传态。
2023-04-10 cond-mat.str-el quant-ph
Improved entanglement detection with subspace witnesses
纠缠虽然在许多量子应用中至关重要，但很难在实验上表征。虽然基于对目标纠缠态的保真度的纠缠见证是有效的纠缠检测器，但由于状态准备和测量过程中的误差，它们通常会低估纠缠量。因此，为了在存在这种控制误差的情况下更鲁棒地检测纠缠，我们引入了一个“子空间”证人，该证人检测到更广泛的一类纠缠态，具有比传统的状态保真度证人更大的违反，同时保持更有效的状态层析成像。我们实验证明了子空间见证的优势，通过产生和检测纠缠的混合，两个量子比特系统组成的电子自旋在钻石。我们进一步扩展子空间证人的概念，以具体的真正的多体纠缠（GME）状态，如GHZ，W，和Dicke状态，并激励选择的度量基于量子信息任务，如纠缠增强传感。此外，由于子空间见证标识的目标纠缠态的多体相干，它有助于（超越检测）通过广义并发纠缠的下界量化。我们希望子空间证人的直接和有效的实现将有利于在具有100个量子比特的噪声中等规模量子处理器中检测特定的GME状态。
2020-01-27 quant-ph
Advancing Practical Quantum Embedding Simulations via Operator Commutativity Based State Preparation for Complex Chemical Systems
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Qclairvoyance Quantum Labs（Qclairvoyance量子实验室）
本文提出基于算符交换性的动态ansatz构造策略，结合密度矩阵嵌入理论框架，提升大分子系统模拟的准确性和效率，减少量子门需求。
2026-04-21 physics.chem-ph quant-ph
Quantum Dynamics of a Two-level System Near a Gold Nanoparticle
在不允许原子系统有时间自发地衰变到基态的情况下制备所需状态的能力受到哈密尔顿控制不能影响所讨论的状态的纯度的事实的限制。本文讨论了如何利用一个连续的非共振电磁波来制备所需的最终量子态。借助于等离子体表面增强，通过在金纳米颗粒附近放置二能级原子系统，制备在缩短的时间段内完成，并且具有较低的电场强度，同时与孤立系相比，系统纯度提高。
2017-08-25 quant-ph
Quantum Algorithms for Ground-State Preparation and Green's Function Calculation
提出了直接在频域中制备多体投影基态和计算多体格林函数的量子算法。这些算法基于酉运算的线性组合（LCU），并且基本上只使用量子资源。为了制备基态，我们使用LCU的Hubbard-Stratonovich变换构造了操作符${\exp}(-τ\hat{H}^2)$，并将其应用于易于制备的初始状态。我们的投影状态准备程序饱和的近最佳缩放，$\mathcal{O}(\frac{1}{γΔ} \log \frac{1}{γη})$，其他目前已知的算法，在频谱间隙下限$Δ$，在状态向量的添加剂误差$η$，和重叠的下限$γ$之间的初始状态和确切的基态。将我们的算法与谱隙放大技术相结合，可以直接实现二次改进的定标$\mathcal{O}(1/\sqrtΔ)$，用于基态制备无阻挫哈密顿量，我们用$q$变形XXZ链的数值结果证明了这一点.为了计算格林函数，包括单粒子和其他响应函数，我们用从Fourier-Laplace积分变换（FIT）导出的LCU形式的延迟预解算子$R(ω+ iΓ; \hat{H})$作用于准备好的基态。我们的预解式算法具有响应函数的频率分辨率$Γ$和目标误差$ε$的$\mathcal{O}(\frac{1}{Γ^2} \log\frac{1}{Γε})$复杂性缩放，而FIT的经典算法通常具有误差$ε$的多项式缩放。为了说明我们的算法的复杂性缩放，我们提供了数值结果，他们的应用程序的典…
2021-12-10 cond-mat.str-el quant-ph
Resource optimization for fault-tolerant quantum computing
在这篇论文中，我们研究了各种减少容错量子计算所需资源的技术。首先，我们展示了如何简化通用编码计算，只使用横向门和标准的纠错程序，绕过现有的不去定理。然后，我们将展示如何简化辅助准备，减少错误纠正的成本超过四个因素。使用这种优化的辅助准备，我们开发了改进的技术，证明严格的噪声阈值的下限。由于量子算法必须转换为量子计算机中实际可用的门序列，因此可能会产生额外的开销。特别是，任意的单量子比特旋转必须被分解成一组离散的容错门。我们发现，通过使用一类特殊的非确定性电路，分解的成本可以减少多达四个因素的最先进的技术，通常使用确定性电路。最后，我们研究了全局优化的容错量子线路下的物理连接约束。我们从超大规模集成电路的技术，以尽量减少时间和空间的使用，在表面码的计算，我们开发了一个软件原型，以证明潜在的节省。
2014-10-19 quant-ph
Robust biexciton preparation for entangled photon-pair generation by single-shot Floquet driving
Zhejiang University（浙江大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Universität Bayreuth（拜罗伊特大学）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）；Hangzhou City University（杭州城市学院）
本研究提出超快单次 Floquet 驱动方案，通过双色脉冲实现高鲁棒性双激子制备，实验获96%占据率与93.4%纠缠保真度，为量子控制协议设计提供新途径。
2026-09-15 physics.optics quant-ph
Latency in local, two-dimensional, fault-tolerant quantum computing
我们分析了容错量子计算的延迟的基础上的9量子位培根肖尔码使用本地，二维架构。我们将数据量子位嵌入到7 × 7的物理量子位阵列中，其中额外的量子位用于辅助准备和通过SWAP链进行量子位传输。相对于使用Steane的7-qubit代码的类似实现，延迟减少了（K。M. Svore，D. P. Dienjienzo和B. M. Terhal，量子信息& Computation { \bf 7}，297（2007））。此外，当存储器错误被认为是门错误率的十分之一时，错误阈值也被改进为$2.02 \times 10^{-5}$。
2008-05-27 quant-ph
Laser-written integrated platform for quantum storage of heralded single photons
光与物质之间高效、长寿命的界面对于量子信息技术的发展至关重要。用于量子存储设备的集成光子学解决方案由于光限制而提供改进的性能，并实现更复杂和可扩展的设计。我们展示了一种基于激光写入波导的新型量子光存储平台。采用新的写入制度，使我们能够实现波导与以前的演示相比，改善限制能力。本文报道了在激光写入波导中实现单光子存储的首次实验。虽然我们实现的存储效率与在大规模样品中观察到的存储效率相当，但由于光-物质相互作用增强了近一个数量级，因此存储器准备所涉及的功率大大降低了100倍。此外，我们证明了激发态存储时间比以前实现的单光子集成量子存储器长100倍。我们的系统有望有效地满足高效和可扩展的集成量子存储设备的要求。
2019-03-18 quant-ph
Faster State Preparation across Quantum Phase Transition Assisted by Reinforcement Learning
在有限多体系统中，在量子相变的量子临界点附近存在一个能隙，通过绝热参数的改变，促进了基态的转变。然而，在实际应用场景中，这种方案的功效由于需要平衡有限的系统寿命与绝热性而受到损害，如最近的一项实验所示，该实验几乎确定性地制备了三模式平衡的Dicke状态[PNAS { \bf 115}，6381（2018）]。而不是跟踪的瞬时基态一致要求大多数绝热穿越，这项工作报告了一个更快的扫描政策，利用激发能级动力学。它是基于深度强化学习（DRL）从我们开发的多步训练方案中获得的。在没有损失的情况下，在制备的和目标Dicke状态之间的保真度$\ge 99\%$在所需时间的一小部分内实现。当包括损失时，根据操作基准进行训练，准备状态的干涉灵敏度而不是保真度，从而在先前报告的时间的大约一半内获得更好的灵敏度。在$\sim 10^4$ $^{87}$ Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚体中实现，在766 ms内观察到平衡的三模Dicke态呈现出$13.02\pm0.20$ dB的改进的数压缩，突出了DRL在相互作用MB系统中量子动力学控制和量子态制备的潜力.
2021-02-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Sequency Hierarchy Truncation (SeqHT) for Adiabatic State Preparation and Time Evolution in Quantum Simulations
InQubator for Quantum Simulation (IQuS), Department of Physics, University of Washington（华盛顿大学量子模拟创新中心）
提出基于序率截断的 SeqHT 方法，推导算子贡献上界，并在 ibm_sherbrooke 上验证其可将 λϕ⁴ 绝热态制备电路深度降低约30%。
2025-09-19 hep-lat nucl-th quant-ph
Efficient vacuum state preparation for quantum simulation of strongly interacting local quantum field theories
针对强相互作用局域量子场论的量子模拟，本文提出沿参数空间路径高效制备真空态的新方法，实现相对体积平方根的时间加速，并保证误差可控和精度可低成本提升。
2024-03-01 hep-lat nucl-th quant-ph
An Improved Design for All-Photonic Quantum Repeaters
本研究针对全光量子中继器的RGS资源开销问题，提出采用树编码链路量子比特的新型RGS设计与自适应逻辑BSM方案，以更少量子比特实现更高纠缠速率，降低光学模式需求。
2024-05-20 quant-ph
An Optimum Algorithm for Quantum Search
本文讨论了Grover算法的一种改进，它适用于目标状态为Hamming权本征态且搜索空间不有序的情况。结果表明，在这些条件下，搜索效率取决于目标状态的二进制串中0和1的个数，而不取决于其总长度;当0和1的个数不相等时，Grover算法可以得到改进.特别地，当0的数量或1的数量相对于二进制串长度非常小时，改进可以是指数级的。一个有趣的应用是，在Grover算法中平均为P的Dicke状态准备可以在所有情况下都是多效的。对于决策过程，这种改进不会提高计算效率，但可以使实现简单得多。
2020-10-07 quant-ph
Near-optimal ground state preparation
准备给定哈密顿量的基态并估计其基态能量是重要的但计算困难的任务。然而，如果有一些额外的信息，这些问题可以在量子计算机上有效地解决。我们假设可以有效地制备与基态具有非平凡重叠的初始态，并且基态能量和第一激发能之间的光谱间隙从下面被限制。有了这些假设，我们设计了一个算法，准备的基态时，地面能量的上限是已知的，其运行时间有一个对数依赖于逆误差。当这样的上限未知时，我们提出了一种混合量子经典算法来估计基态能量，其中与[Ge et al. 2019]中提出的当前最先进的算法相比，查询数量对初始状态对所需精度的依赖性呈指数级改善。这两种算法可以结合起来准备一个基态，而不需要知道基态能量的上限。我们还将其应用于非结构化搜索问题和量子近似计数问题，证明了我们的算法达到了复杂度下限。
2020-12-06 cs.NA math.NA quant-ph
Optimizing Counterdiabaticity by Variational Quantum Circuits
在数字化绝热演化中利用反绝热（CD）驱动（旨在抑制非绝热跃迁）引起了量子协议和算法的极大兴趣。然而，改善近似CD项与嵌套的交换子anonymous是一个具有挑战性的任务。在这项工作中，我们提出了一种技术，找到最佳系数的CD项使用变分量子线路。通过经典的优化程序，该电路的参数被优化，以提供对应于CD项的系数。并以最近邻伊辛模型的Greenberger-Horne-Zeilinger态制备为例，说明了它们的改进性能。最后，我们还显示了通常的量子近似优化算法的优势，在有界时间的保真度。
2022-08-03 quant-ph
