Optical spin-1 chain and its use as a quantum computational wire
基于测量的量子计算是标准电路模型的一个强有力的替代方案，它只对图形或晶格上许多自旋的高度纠缠资源状态进行局部自适应测量。除了典型的团簇态，由阿弗莱克、肯尼迪、利布和田崎（AKLT）研究的自旋为1的粒子链上的价键固态基态也是这样一种资源态。我们提出了使用线性光学模拟这种AKLT状态，其中我们可以利用量子光学实验中常见的高保真投影测量，并描述如何在此链上执行量子逻辑门。在我们提出的实现中，自旋为1的粒子的AKLT状态编码的偏振双光子：三个级别的系统，由在相同的时空模式的偏振光子对。在光子AKLT状态上编码的逻辑量子比特可以被初始化、读出，并且通过对组成双光子执行投影测量而使任意单个量子比特么正被应用于其。对于MBQC，需要双光子测量，这不能仅使用线性光学器件和光电探测来确定性地执行。
2010-07-26 quant-ph
Learning Feedback Mechanisms for Measurement-Based Variational Quantum State Preparation
提出一种结合测量与反馈的自学习变分量子电路协议，通过调整参数更新和辅助正则化克服局部极小值，实现了高保真度量子态制备并展现出良好的可扩展性。
2025-07-06 quant-ph
High-fidelity realization of the AKLT state on a NISQ-era quantum processor
本研究首次在NISQ量子处理器上高保真制备AKLT态，通过非确定性算法和浅层电路实现，保真度超99.99%，并采用读出误差缓解提升精度。
2023-02-09 cond-mat.str-el quant-ph
Hybrid valence-bond states for universal quantum computation
六角晶格上自旋为3/2的Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki（AKLT）价键态是基于测量的量子计算（MBQC）的普适资源态。更高自旋量级的AKLT态能支持普遍的MBQC吗？我们证明了几个混合的二维AKLT状态涉及自旋2和其他低自旋实体的混合物，如自旋3/2和自旋1，也是普遍的MBQC。这显著地扩展了AKLT家族中的通用资源状态。尽管挫折可能是量子计算普适性的障碍，但晶格可以被修改以产生普适的AKLT状态。因此，AKLT态家族为量子计算提供了一个通用的平台。
2015-01-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
The 2D AKLT state on the honeycomb lattice is a universal resource for quantum computation
通用量子计算可以通过简单地对高度纠缠的资源态进行单量子比特测量来实现。资源态可以产生于精心设计的两体相互作用哈密顿量的基态。这为通过冷却来制造它们提供了一种诱人的可能性。AKLT（Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki）态族是具有高度对称性的简单哈密顿量的基态，其在量子计算中的潜在应用引起了一个新的研究方向.扩展我们以前的工作[T。C.韦岛Affleck和R. Raussendorf，Phys. Rev. Lett. 106，070501（2011）]，我们给出了详细的分析，以解释为什么二维蜂窝晶格上的自旋3/2 AKLT态是基于测量的量子计算的通用资源。在此过程中，我们还提供了另一种证明，即1D自旋为1的AKLT态可以用来模拟任意的单量子比特幺正门。此外，我们将二维随机图态的量子计算普适性与它们的逾渗性质联系起来，并表明这些图处于超临界（即超临界）相的态也是基于测量的量子计算的普适资源。
2012-07-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Preparation of Entangled States by Quantum Markov Processes
我们研究了利用耗散过程来制备一个处于所需状态的量子系统的可能性。我们推导出任何多体纯态的耗散过程，这种状态是唯一的定态和解决相应的主方程解析。对于某些状态，如簇状态，我们使用这个过程来证明跳跃算子可以准局部地选择，即它们只对少数相邻的量子比特起作用。此外，这个耗散过程的弛豫时间是独立的子系统的数量。我们证明了一般形式主义考虑任意MPS-PEPS状态。特别是，我们表明，基态的AKLT模型可以准备采用准-本地耗散过程。
2008-10-26 cond-mat.other quant-ph
Preparing Valence-Bond-Solid states on noisy intermediate-scale quantum computers
本文提出在NISQ量子计算机上制备一维和蜂窝晶格AKLT模型基态（自旋-1和自旋-3/2 VBS态）的浅层量子电路方法，并通过优化和二分晶格策略降低重复开销，有望超越传统数值方法。
2022-09-21 cond-mat.str-el quant-ph
Universal measurement-based quantum computation with spin-2 Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki states
我们证明了正方晶格上的自旋为2的Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki（AKLT）态是基于测量的量子计算的普适资源。我们的证明是通过本地转换AKLT二维随机平面图形状态，并通过证明所得到的随机图形是在超临界阶段的渗流使用蒙特卡罗模拟的概率很高。一个关键的使能点是我们根据所有自旋上的自旋2 POVM为任意测量结果导出的精确权重公式。我们还认为三维金刚石晶格上自旋为2的AKLT态是一种普适资源，其优点是实现具有拓扑保护的容错量子计算的可能性。此外，当我们使AKLT哈密顿量变形时，在量子计算能力发生转变之前，基态仍然可以支持通用资源的有限区域。
2015-08-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Finite-Depth Preparation of Tensor Network States from Measurement
本文研究了通过单轮测量和局域幺正反馈实现确定性张量网络态制备的局部张量判据，构建了跨越多种拓扑物相的可制备态族，并提出了验证态可制备性的诊断方法及推广方向。
2024-04-26 cond-mat.str-el quant-ph
Constant-depth preparation of matrix product states with adaptive quantum circuits
本文证明多种矩阵乘积态（MPS）可被恒定深度的自适应量子电路精确制备，优于仅用酉电路的方案，并给出充分条件与采样协议，展示了自适应量子电路在制备多体纠缠态上的巨大潜力。
2024-10-15 quant-ph
Dissipative preparation and stabilization of many-body quantum states in a superconducting qutrit array
提出一种基于超导transmon电路的驱动-耗散协议，通过将qutrit映射为自旋-1并利用色散耦合消除特定子空间布居，实现了具有对称保护拓扑序的AKLT多体量子态的制备与稳定。
2023-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tower of Structured Excited States from Measurements
本文提出利用量子相位估计测量全局可观测量的对数深度协议，可制备结构化激发态之塔、高权重 Dicke 态及非扰动动量态。
2024-12-05 cond-mat.other quant-ph
Quantum state preparation with multiplicative amplitude transduction
量子态制备是一类重要的量子算法，在许多算法中被用作黑盒子程序，或单独用于生成任意概率分布。我们提出了一种新的态制备方法，利用更少的量子计算资源比现有的方法。介绍了两种不同侧重点的算法。一种变体使用更少的量子位，没有受控门，而另一种变体可能需要更少的门。给出了一个一般性的分析，以估计所需的量子比特的数量，以实现所需的精度的计算基础状态的振幅。利用一个根据玻尔兹曼分布生成伊辛模型自旋组态的原型问题证明了算法的有效性。
2020-06-01 quant-ph
Quadratic acceleration of multi-step probabilistic algorithms for state preparation
针对量子态制备中概率算法缺乏计算加速的问题，本文将QAA与多步概率算法结合实现二次加速，并通过PITE验证，且非保真度优于量子相位估计。
2023-08-21 quant-ph
Quantum discord and remote state preparation
量子不和谐在混合态计算中所扮演的角色被广泛争论，因为尽管有证据表明它在创造量子优势方面的重要性，即使在没有纠缠的情况下，也没有直接的证据证明它在这些计算任务中的必要性。最近，不和谐的存在被证明是必要的和充分的远程状态准备的一个广泛的类别的量子信道[B。Dakić等人，8，666（2012）]。在这里，我们证明了这个属性不是普适的。有些态的不和谐不能被认为是量子资源，因为它是在本地产生的，这对远程态的准备是有用的，还有一些真正的不和谐态是没有帮助的。
2013-08-21 quant-ph
Quantum State Optimization and Computational Pathway Evaluation for Gate-Model Quantum Computers
输入门模型量子计算机的计算问题识别具有特定计算路径的目标函数（目标函数连通性）。计算问题的解决方案涉及识别作为要达到的主题的目标目标函数值。门模型量子计算机中的瓶颈是需要几轮量子态准备、高成本运行序列和多轮测量来确定实现目标目标函数值的量子计算机的目标（最佳）状态。在这里，我们定义了一种方法，用于门模型量子计算机的最佳量子态确定和计算路径评估。我们证明了一种状态确定方法，该方法在给定的目标目标函数值下为量子计算机找到目标系统状态。计算路径评估过程在量子计算机的固定硬件架构上设置目标系统状态中的目标函数的连通性。所提出的解决方案在不需要准备量子计算机的初始状态和目标状态之间的中间状态的情况下演化目标系统状态。我们的方法避免了高成本的系统状态准备和昂贵的运行程序和测量设备的门模型量子计算机。这些结果为门模型量子计算和量子互联网的近期量子器件提供了方便。
2020-03-11 quant-ph
Graph State Preparation and Cluster Computation with Global Addressing of Optical Lattices
我们提出了一种新的方法来操纵超冷原子，其中四个原子能级被适当调谐的光晶格捕获。当用于通过全局控制执行量子计算时，这种独特的结构大大减少了控制过程中涉及的步骤数量，无论是对于标准，网络，模型还是单向量子计算。使用远蓝失谐晶格和磁不敏感的计算基础，使该计划对退相干鲁棒。本方案是一个很有前途的候选人的实验实现量子计算和图形状态准备在一个，两个或三个空间维度。
2005-01-28 quant-ph
Polynomial T-depth Quantum Solvability of Noisy Binary Linear Problem: From Quantum-Sample Preparation to Main Computation
噪声二进制线性问题（NBLP）被认为是一个计算困难的问题，因此，它为后量子密码学提供了基础。最近提出了一种有效的量子NBLP算法，该算法具有多项式量子样本和时间复杂度。然而，该算法需要大量的样本被加载在一个高度纠缠的状态，目前还不清楚是否可以有效地获得这样的量子加速的前提条件。在这里，我们提出了一个完整的分析的量子可解性的NBLP考虑整个算法的过程中，即从量子样品的制备到主要的计算。通过假设该算法运行在“容错”量子电路上，我们引入了计算时间成本的合理度量。该度量是根据T门层的总数来定义的，称为T深度复杂度。我们表明，解决NBLP的成本可以多项式的问题的大小，以指数增加的逻辑量子比特为代价。
2022-05-18 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
Black-Box Quantum State Preparation with Inverse Coefficients
黑盒量子态制备是许多高级量子算法的基本组成部分，用于将数据从计算基转换为振幅。本文提出了一种基于不等式检验技术的带反系数的黑箱状态准备算法。该算法可以作为子程序以极低的成本实现Harrow-Hassidim-Lloyd（HHL）算法的受控旋转级和相关的矩阵求逆算法。此外，我们扩展这种方法来解决一般的黑盒状态准备问题，其中的转换系数是一个一般的非线性函数。该算法大大减轻了运算量，而且误差仅由二进制串截断误差引起。预计我们的算法将在NISQ和容错量子算法中得到广泛的应用。
2021-12-11 quant-ph
Leakage benchmarking with decohering subgroups in the presence of preparation and measurement errors
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Center for Theory of Quantum Matter, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校量子物质理论中心）
该研究针对存在SPAM误差时量子比特泄漏与门保真度无法确定的问题，提出利用含相位退相干子群的随机基准测试结合SPAM保守边界的方法，实验验证了双传输子量子比特的泄漏基准测试并对比了传统方法的置信区间。
2026-10-15 quant-ph
Computationally-secure and composable remote state preparation
我们介绍了一个经典的多项式时间验证和量子多项式时间证明，允许验证安全地委托给证明某些单量子位量子态的准备之间的协议。该协议实现了以下功能，与计算安全性：验证者选择的观察$Z$，$X$，$Y$，$(X+Y)/\sqrt{2}$，$(X-Y)/\sqrt{2}$之一;证明者收到一个均匀随机特征值的观察由验证者选择;验证者收到一个经典的描述状态。证明者不知道他接收到的是哪个状态，此外，验证者可以高置信度地检查准备是否成功。单量子比特态的委托制备是许多量子密码协议中的基本构建块。我们期望我们的“随机远程状态准备与验证”的实现，这是在（Dunjko和Kashefi 2014）中首次定义的功能，对于在保持功能的同时消除此类协议中对量子通信的需求是有用的。我们详细介绍的主要应用是基于Fitzsimons和Kashefi 2018的工作的盲和可验证的委托量子计算（DQC）协议，他们提供了这样一个量子通信协议。最近，在计算假设下，使用经典的多项式时间客户端（Mahadev 2017，Mahadev 2018），盲可验证的DQC都是可能的。与Mahadev的工作相比，我们的协议更加模块化，适用于基于测量的计算模型（而不是Hamilton模型），并且是可组合的。我们的安全性证明建立在（Brakerski et al. 2018）中介绍的想法基础上。
2019-04-12 cs.CR quant-ph
Quantum State Preparation via Neural Network Encoding in Quantum Machine Learning
Lebanese American University (LAU)（黎巴嫩美国大学）；BMW Group（宝马集团）；Ludwig Maximilian University（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）
针对量子机器学习中高维经典数据加载到量子态的计算瓶颈，提出通过训练经典神经网络直接输出固定量子电路的连续参数，实现单步推理编码新数据，在MNIST和Fashion-MNIST上达到0.992保真度并降低5000倍以上运行时间。
2026-05-29 quant-ph
Optimal Circuit Size for Fixed-Hamming-Weight Quantum States Preparation
本文研究固定汉明重量量子态制备问题，提出一种电路构造，以$O(\binom{n}{k})$规模和少量辅助量子比特实现理论下界，其技术可扩展至其他基于决策图的量子态制备算法以优化性能。
2025-08-26 quant-ph
Minimizing State Preparations in Variational Quantum Eigensolver by Partitioning into Commuting Families
变分量子本征求解器（VQE）是一种适用于近场量子机的有前途的算法。VQE的目标是在多项式时间内近似指数大小矩阵的最低特征值。它通过与经典处理器的协同处理和将计算结构化为许多子问题来最大限度地减少量子资源需求。每个量子子问题都涉及到一个单独的状态准备，由一个泡利弦的测量终止。然而，这种泡利弦的数量对于典型的感兴趣的问题来说是$N^4$--一个令人生畏的增长速度，对量子计算化学等新兴应用造成了严重的限制。我们介绍了一个系统的技术，最大限度地减少必要的状态准备，利用同时可测的分区交换泡利字符串。我们的工作包括有效地近似一个最小交换分区的算法，以及编译同步测量电路的合成工具。对于有代表性的问题，我们实现了8- 30倍的状态准备减少，在测量电路成本的开销最小。我们证明了我们的技术的实验验证，通过估计的基态能量的氘核在IBM Q 20量子比特机。我们还调查了同步测量的基本统计量，并设计了一个自适应策略，以减轻有害的协方差项。
2019-07-31 quant-ph
Existence of a Spectral Gap in the Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki Model on the Hexagonal Lattice
$S=1$ Affleck-Kennedy-Lieb-Tasaki（AKLT）量子自旋链是在Haltron阶段的各向同性自旋系统的第一个严格例子。六方晶格上的$S=3/2$ AKLT模型也处于带隙相的猜想仍然是开放的，尽管这是与凝聚态物理和量子信息理论相关的基本问题。在这里，我们证实了这一猜想，证明了尺寸无关的下限$Δ>0.006$的光谱间隙的六边形模型与周期性边界条件的热力学极限。我们的方法包括两个步骤相结合的数学物理和高精度计算物理。我们首先证明了一个数学的有限大小的标准，它给出了一个分析，大小无关的约束上的频谱间隙，如果一个特定的切出子系统的36自旋的间隙超过一定的阈值。然后，我们验证了有限尺寸的标准进行国家的最先进的DMRG计算的子系统。
2020-05-02 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el math-ph
Comparing Classical and Quantum Ground State Preparation Heuristics
针对经典基态制备方法在大规模系统中效率下降的问题，研究量子启发式GSP方法，通过权衡重叠值提升与T门资源成本，证明其能加速中等规模强相关系统的GSEE任务并降低运行时需求。
2024-01-10 quant-ph
Trusted center verification model and classical channel remote state preparation
经典信道远程态制备（ccRSP）是量子密码学中一种重要的两方原语。Alice（经典多项式时间）和Bob（量子多项式时间）交换多项式轮的经典消息，Bob最终得到随机的单量子比特状态，而Alice最终得到状态的经典描述。在[T. Morimae，arXiv：2003.10712]，提出了一种用于量子计算验证的信息理论可靠的非交互协议。该协议的验证者是经典的，但可信中心被假定为向证明者发送随机的单比特状态，并向验证者发送它们的经典描述。如果可信中心可以被替换为ccRSP协议，同时保持信息理论的合理性，则量子计算的信息理论合理的经典验证是可能的，这解决了长期存在的开放问题。在本文中，我们表明，这是不是这种情况下，除非BQP是包含在MA。我们还考虑了一个一般的验证协议，其中验证者或可信中心首先向证明者发送量子态，然后证明者和验证者交换一轮恒定的经典消息。我们表明，第一个量子消息传输不能被替换为（甚至近似）ccRSP协议，同时保持信息理论的合理性，除非BQP包含在AM中。最后研究了计算可靠性的验证。我们表明，如果一个ccRSP协议满足一定的条件，即使对任何量子多项式时间恶意证明，可信中心的替换与ccRSP协议实现了计算健全的经典验证的量子计算。该条件比ccRSP的可验证性弱。
2020-09-01 quant-ph
Fault-tolerant Preparation of Stabilizer States for Quantum CSS Codes by Classical Error-Correcting Codes
稳定子态是量子信息理论中的一个重要研究对象，它的结构是基于泡利群的。Calderbank-Shor-Steane（CSS）稳定态在容错量子计算（FTQC）中具有重要的应用价值。然而，如何容错地准备任意CSS稳定器状态的一般CSS稳定器代码仍然是未知的，并且它们的准备在计算资源上是非常昂贵的。在本文中，我们将展示如何准备一个大类的CSS稳定器状态有用的FTQC。我们提出了蒸馏协议使用伴随式编码的经典代码或量子CSS代码。沿着同样的路线，我们表明，经典的编码技术可以减少辅助消耗的Steane综合征提取通过使用额外的横向控制非门和经典的计算能力。在固定辅助消耗率的情况下，我们可以增加量子纠错的频率，有效地降低错误率。
2017-03-09 quant-ph
Learning Hamiltonians for $O(1)$ Oracle-Query Quantum State Preparation
Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）
本研究提出了一种基于哈密顿量的量子态制备方法，通过经典训练学习参数并利用量子电路实现高效制备，适用于近期量子设备。
2026-10-22 quant-ph
Mitigating errors in state preparation and measurement with noncomputational states
IBM Quantum, IBM Research Europe – Zurich（IBM量子，IBM欧洲苏黎世研究部）；Laboratory of Theoretical Physics of Nanosystems, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院纳米系统理论物理实验室）；Theory and Simulation of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料理论与模拟）
提出利用非计算态作为额外资源，学习超导量子比特的状态制备错误，从而完全约束噪声模型，独立且准确地减轻状态制备、门和测量错误，并适用于动态电路。
2026-07-03 quant-ph
Estimating the electrical energy cost of performing arbitrary state preparation using qubits and qudits in integrated photonic circuits
本文研究了在光子集成电路中利用量子比特和量子缔合体进行任意量子态制备的能耗问题，发现随着系统规模扩大，量子缔合体和量子比特方法的能耗和制备时间均变得不可行，强调了需要优化的光子架构以实现高效能扩展。
2026-02-05 quant-ph
Hierarchical Fusion Method for Scalable Quantum Eigenstate Preparation
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Michigan State University（密歇根州立大学）
本研究提出了一种分层融合方法，通过在Rodeo算法前使用绝热梯度预处理，克服了初始态与目标本征态重叠度低导致的收敛问题，从而在大规模系统中保持指数收敛性。
2026-04-27 quant-ph
Classical-Assisted Quantum Ground State Preparation with Tensor Network States and Monte Carlo Sampling
针对量子多体系统基态制备难题，提出结合张量网络态与蒙特卡洛采样的经典辅助量子方法，制备稀疏试探态，在自旋-1/2 $J_1$-$J_2$ 海森堡模型上实现重叠度多项式级改进。
2023-06-29 quant-ph
Hybrid quantum-classical approach for coupled-cluster Green's function theory
量子模拟的三个关键要素是状态准备、时间演化和测量。虽然时间演化和测量的复杂性缩放是众所周知的，但许多状态准备方法是强烈依赖于系统的，并且需要系统的本征值谱的先验知识。在这里，我们报告的耦合簇格林函数（CCGF）的方法，它取代了明确的基态准备的任务，应用单一的运营商到一个简单的产品状态的量子经典实现。虽然我们的方法是广泛适用于许多模型，我们在这里证明了安德森杂质模型（AIM）。该方法需要多个$T$门，每个时间步长以$ \mathcal{O} \left(N^5 \right)$的形式增长，以计算时域中的杂质格林函数，其中$N$是AIM中能级的总数。由于$T$门的数量类似于经典模拟的计算时间复杂度，因此我们实现了比相同阶的经典CCGF计算的数量级改进，该计算需要每个时间步的$ \mathcal{O} \left(N^6 \right)$计算资源。
2022-03-22 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
Efficient quantum state preparation through seniority driven operator selection
针对强相关系统量子态制备中化学精度与门效率难以平衡及预线路测量开销大的问题，提出一种基于seniority驱动算符选择的算法框架，通过秩一和seniority为零的浅深度激发构建动态拟设，显著提升了计算效率、准确性与抗噪鲁棒性。
2025-04-28 quant-ph
Solving wave propagation problems via geometric quantum state preparation on dispersion manifolds
Quantum Art（量子艺术）
本文提出一种量子算法，通过直接制备共振流形上的量子态求解亥姆霍兹方程，避免后选择开销，成功概率与源数线性相关且与域大小无关，并推广至双曲型方程。
2026-09-10 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
Remote blind state preparation with weak coherent pulses in the field
量子计算在过去几年中取得了巨大的进展。由于实现的复杂性和成本，量子计算的未来路径被强烈认为是将计算任务委托给云上强大的量子服务器。通用盲量子计算（UBQC）为任意量子计算的安全委托提供了一种协议，受到了广泛的关注。然而，如何安全可靠地实现量子态的远距离传输是UBQC面临的一大挑战。在这里，我们通过提出并演示一种资源高效的远程盲量子比特制备（RBQP）协议来解决这一挑战，该协议使用紧凑且低成本的激光器为客户端产生弱相干脉冲。我们证明了该协议在现场，实验验证超过100公里的光纤协议。我们的实验使用了一种电信波长的量子隐形传态装置，并产生了平均保真度为$(86.9\pm1.5)\%$的$1000$安全量子比特，这超过了赤道量子比特态的量子不可克隆保真度。结果证明了UBQC在长距离上的可行性，从而成为安全云量子计算的关键里程碑。
2019-09-05 quant-ph
Remote state preparation of single-partite high-dimensional states in complex Hilbert spaces
University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）；Shijiazhuang Tiedao University（石家庄铁道大学）
本文提出了一种利用正交测量基远程制备复Hilbert空间中高维等价态的方案，并展示了通过调整参数实现不同维度态的可能性。
2026-03-01 quant-ph
Scalable Quantum Ground State Preparation of the Heisenberg Model: A Variational Quantum Eigensolver Approach
本文利用变分量子本征求解器（VQE）制备一维广义海森堡模型的基态，提出适用于所有耦合值的拟设，并评估其可扩展性与采样精度，为高效量子算法和凝聚态物理研究奠定基础。
2023-09-05 quant-ph
Constructing General Unitary Maps from State Preparations
我们提出了一个有效的算法生成酉映射的$d$维希尔伯特空间从一个时间依赖的哈密顿通过随机搜索和几何构造相结合。该协议是基于特征分解的地图。酉矩阵可以通过顺序地将每个本征向量映射到基准状态，将本征相位印在该状态上，并将其映射回本征向量来实现。这要求仅设计由控制波形生成的$d$状态到状态映射，所述控制波形通过具有在$d$中多项式缩放的计算资源的梯度搜索而有效地找到。相比之下，在$d$中，对同时按期望作用于所有特征向量的单个波形的随机搜索的复杂性按指数缩放。我们扩展了这种结构，设计一个$n$维的Hilbert空间的子空间上的地图，只使用$n$随机搜索。此外，我们还展示了如何使用这些技术来控制碱原子的地面电子超精细流形中的原子自旋，以便实现一般的量子逻辑门，以及对嵌入式量子位进行简单形式的纠错。
2009-02-11 quant-ph
Block-wise quantum grayscale image representation and compression scheme using state connection
量子计算由于其与经典计算相比更快的计算能力而引起了巨大的关注，以将经典图像数据表示和压缩到量子域中。量子域表示的主要思想是转换像素强度及其坐标，即使用量子比特（Qubits）制备状态标签。对于更大尺寸的图像，状态标签准备需要更多的量子比特。为了解决更多的量子比特问题，已经提出了一种新的SCMNEQR（状态连接修改新增强量子表示）方法，该方法使用更少的量子比特来使用逐块状态标签准备来映射任意大小的灰度图像。所提出的SCMNEQR方法引入了使用复位门的状态连接，而不是重复使用现有方法中使用的Toffoli门。实验结果表明，该方法优于现有的方法在压缩方面。
2022-12-19 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
Double sparse quantum state preparation
在量子器件中初始化经典数据是许多量子算法中必不可少的一步。作为测量和噪声操作的结果，一些算法需要在其执行期间多次重新初始化准备状态。在这项工作中，我们提出了一种称为CVO-QRAM的量子态制备算法，其计算成本为O（kM），其中M是非零概率幅的数量，$k$是要存储的模式中值为1的最大位数。所提出的算法可以是一种替代，以创建稀疏状态在未来的NISQ设备。
2021-08-30 cs.ET quant-ph
Optimal scheduling in probabilistic imaginary-time evolution on a quantum computer
本研究针对量子计算中基态制备的PITE方法，分析线性与指数两种虚时步长调度的计算成本，通过解析推导与一维海森堡链模拟验证，提出结合非线性的调度方案以降低开销，助力多体哈密顿量基态制备。
2023-11-07 quant-ph
Preparation of Hamming-Weight-Preserving Quantum States with Log-Depth Quantum Circuits
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处理器重点实验室）；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）；Shandong University（山东大学）
针对汉明重量保持量子态的制备问题，提出对数深度量子电路算法，用多项式辅助量子比特实现，且复杂度与下界一致，证实近最优效率，还优化了图结构态的辅助比特数。
2026-09-30 quant-ph
Certification of linear optical quantum state preparation
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；University of Twente（特温特大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；PiCard Systems B.V.（PiCard系统有限公司）；Helmholtz-Zentrum Berlin fur Materialien und Energie（亥姆霍兹柏林材料与能源中心）；Fraunhofer Heinrich Hertz Institute（弗劳恩霍夫海因里希赫兹研究所）
本文提出了一种适用于线性光学平台的保真度认证方法，通过离散傅里叶变换实现多光子态的高保真度验证。
2026-02-12 quant-ph
Sparse Quantum State Preparation with Sublinear T-Count
Sun Yat-sen University（中山大学）
本文针对Clifford+T模型下的稀疏量子态制备问题，提出了T门计数的亚线性上界，证明了小支撑区域内线性依赖不可避免，缩小了该领域的上下界差距。
2026-08-04 quant-ph
Quantum computational capability of a 2D valence bond solid phase
自然发生的系统的量子相表现出独特的集体现象，作为其多体相关性的表现，与我们持续的技术挑战形成鲜明对比，即人工设计这种强相关性。在这里，我们从理论上表明，量子反铁磁体的二维价键固相中表现出的量子关联，由阿弗莱克，肯尼迪，利布和田崎作为自旋液体和拓扑顺序的先驱建模，是足够复杂的，但结构足够模拟通用的量子计算时，每一个单独的自旋可以单独测量。这揭示了自然发生的2D量子系统的内在复杂性-这一直是传统计算机的长期挑战-可以被驯服为计算上有价值的资源，即使我们在计算过程中被限制不产生新的纠缠。我们的建设性协议利用了一种新的方式来预示的相关性，适合于确定性量子计算通过随机采样，并可能是可扩展的其他基态的各种二维价键相超越AKLT状态。
2011-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Quantum discord as resource for remote state preparation
量子纠缠因其在量子信息处理方面的优势而被广泛认为是关键资源之一，包括通用量子计算、降低通信复杂度或密钥分配。然而，已经发现了计算模型，它消耗很少或没有纠缠，仍然可以有效地解决某些被认为是经典棘手的问题。这些模型的存在表明，可分离或弱纠缠态可能是量子信息处理的非常有用的工具，因为它们甚至在耗散环境中也更容易制备和控制。有人提出，对有用的量子态的要求是产生所谓的量子不和谐，一种非经典相关性的度量，包括纠缠作为子集。虽然量子不和谐和少数量子信息任务之间的联系已经被研究过，但它在计算加速中的作用仍然是开放的，它的操作解释仍然局限于少数人为的情况。在这里，我们表明，量子不和谐是远程量子态制备的最佳资源，量子隐形传态协议的变体。使用光子量子系统，我们明确地表明，量子不和谐的几何测量是与这个任务的保真度，这提供了一个操作意义。此外，我们证明了具有非零量子不和谐的可分离态可以优于纠缠态。因此，量子不和谐的作用可能为资源有效的量子信息处理提供基本的见解。
2013-08-14 quant-ph
An efficient quantum algorithm for preparation of uniform quantum superposition states
提出一种制备均匀量子叠加态的高效算法，门复杂度仅为O(log₂ M)，无需辅助比特或多控制门，并推广至非均匀叠加态。核心贡献是大幅降低制备成本，仅需n=⌈log₂ M⌉量子比特。
2024-09-19 quant-ph
Dissipative Preparation of Many-Body Quantum States: Towards Practical Quantum Advantage
该研究聚焦利用算法构造的Lindblad生成元的耗散量子态制备算法，介绍其制备非对易哈密顿量基态、热态的进展，还提出扩展方案以制备激发态和共振态，为早期容错量子计算平台实现实用量子优势提供新路径。
2025-10-01 physics.comp-ph quant-ph
