Synthesizing Toffoli-optimal quantum circuits for arbitrary multi-qubit unitaries
本文针对Clifford+Toffoli门集，通过引入生成集和信道表示分析，推导出任意多量子比特酉算子的Toffoli计数上界，并开发了Toffoli计数最优的综合算法，证明了该门集与Clifford+CS门集可实现酉算子集合的基数相等。
2024-01-17 quant-ph
Computation with Unitaries and One Pure Qubit
我们定义了一个语义复杂性类的基础上的模型的量子计算只有一个纯量子比特（如Knill和Laflamme介绍），并讨论其计算能力的问题，估计一个大的酉矩阵的痕迹。我们表明，这个问题是完整的复杂性类，并得出一些进一步的基本功能的类。最后，我们讨论了一些相关的开放式结构和新的Oracle类之间的分离。
2006-11-29 quant-ph
Repeat-Until-Success: Non-deterministic decomposition of single-qubit unitaries
我们提出了一种分解技术，使用非确定性电路来近似一个任意的单量子比特酉到距离$ε$内，需要显着减少非Clifford门比现有技术。我们开发的“重复，直到成功”（RUS）的电路和酉，可以完全表示为RUS电路的特点。我们的RUS电路通过在给定的测量结果上调节并且仅使用少量的非Clifford门和辅助量子比特来操作。我们构建了一个基于RUS电路的算法，该算法将任意单量子位$Z$轴旋转近似为距离$ε$内，其中$T$门的数量按比例缩放为$1.26\log_2(1/ε) - 3.53$，比最先进的技术大约提高了三倍。然后，我们扩展我们的算法，并表明，可以实现任意酉和小范围的$ε$，这是大约两倍的最佳确定性分解方法的缩放$2.4\log_2(1/ε) - 3.28$。
2014-10-19 quant-ph
Characterizing 3-qubit UPB states: violations of LHV models, preparation via nonlocal unitaries and PPT entangled nonlocal orbits
对于3量子位UPB状态，即，从Bennett等人的不可扩展的乘积基（Phys. Rev. Lett. 82：5385，1999），我们基于在该状态中编码的特定类型的反射对称性提供了一组局部隐藏变量（LHV）模型的违反。给出了从纯态的反射可分混合态中制备态所需的显式非局域幺正操作，以及一个具有正部分转置（PPT）的非局域单参数态轨道，该轨道在一个周期内将一个态与其反射之间的纠缠交换两次。
2004-05-21 quant-ph
Exact synthesis of single-qubit unitaries over Clifford-cyclotomic gate sets
推广了Kliuchnikov，Maslov和Mosca提出的Clifford + T门上单比特幺正的精确合成算法.他们的算法以一个可精确合成的单量子比特幺正（unitary）作为输入--一个可以毫无错误地表示为Clifford门和T门的乘积--并输出一个实现它的门序列。该算法是最优的，因为序列的长度（由T门的数量衡量）是尽可能最小的。本文对每一个正偶数$n$，考虑由Clifford群加上$\fracπ{n}$的z旋转构成的"Clifford分圆"门集.我们提出了一个有效的精确合成算法，输出的分解使用的最小数量的$\fracπ{n}$ z-旋转。对于Clifford + T情形$n=4$，证明了可精确综合的酉群等于环$\mathbb{Z}[e^{i\fracπ{n}},1/2]$上的元酉群。我们证明，这种特性适用于少数其他小值的$n$，但分数的积极甚至整数，它未能举行是100%。
2015-10-06 quant-ph
Teleporting a qubit a la Everett
如果爱丽丝和鲍勃都可以访问两个量子比特的“背景状态”，那么通过模拟埃弗雷特对测量的多世界解释，爱丽丝可以将一个量子比特传送给鲍勃，每个量子比特都使用固定的幺正。埃弗雷特图将酉、测量和经典通信统一为酉，前提是所有各方都有共享的背景状态。我们回顾了一些关于这个主题的文献，并指出一个额外的事实：如果鲍勃只能访问一个背景量子位，通过爱丽丝向鲍勃发送一个从另一个量子位的测量中获得的经典信息位，隐形传态仍然是可能的。
2013-03-24 quant-ph
Fast and efficient exact synthesis of single qubit unitaries generated by Clifford and T gates
在本文中，我们证明了在单量子比特的情况下，Clifford和T库上的电路可计算的幺正集与环$\mathbb{Z}[\frac{1}{\sqrt{2}},i]$上的幺正集是等价的。我们报告了一个有效的合成算法，与阿达玛和T门使用的数量上的确切的最优性保证。我们猜想，可实现的电路上的Clifford和T库的幺正集和环$\mathbb{Z}[\frac{1}{\sqrt{2}},i]$上的幺正集的等价性保持在$n$ -量子比特的情况下。
2013-02-27 cs.ET quant-ph
Practical approximation of single-qubit unitaries by single-qubit quantum Clifford and T circuits
我们提出了一个算法，以及它的实现，发现T-最佳近似的单量子比特Z-旋转使用量子线路组成的克利福德和T门。我们的算法是能够处理的误差近似到大小$10^{-15}$，从而实现可扩展的量子算法所需的最佳单量子位电路设计。我们的实现以及实验结果都是在公共领域。
2014-03-13 cs.ET quant-ph
All Unitaries Have Constant Depth Quantum Circuits
Columbia University（哥伦比亚大学）；University of Washington（华盛顿大学）
本文证明所有n量子比特酉算子可用多项式深度电路近似，并在允许无界扇出门时实现恒定深度，通过连接酉合成问题与局部可解码码和私有信息检索。
2026-10-06 quant-ph
Eigenstate-assisted realization of general quantum controlled unitaries with a fixed cost
Universidad de Valladolid（瓦利亚多利德大学）；Laboratory for Disruptive Interdisciplinary Science (LaDIS), Universidad de Valladolid（瓦利亚多利德大学颠覆性跨学科科学实验室）
本文提出了一种利用特征态实现通用量子受控单元的固定成本方法，通过固定电路实现常深度的量子门操作，适用于变分和量子机器学习算法。
2026-02-22 quant-ph
A simple algorithm to reflect through eigenspaces of unitaries
针对通过幺正算符本征空间反射需随精度和谱隙增加辅助量子比特的问题，本文提出一种简单算法，保持相同规模和深度缩放特性的同时仅需单个辅助量子比特，有望成为该任务的基准方法。
2025-04-15 quant-ph
Quantum Simulation via Stochastic Combination of Unitaries
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
研究针对量子模拟算法对近期硬件要求高的问题，引入用低深度电路集合模拟量子通道的框架，实现开放系统模拟，还启发两种哈密顿量模拟算法，大幅降低资源需求。
2026-07-08 quant-ph
Towards Two Bloch Sphere Representation of Pure Two Qubit States and Unitaries
本文提出双 Bloch 球几何表示纯双量子比特态，利用坐标轴相对方向描述最大纠缠态，并给出 CNOT 门图形表示及基于球面面积的纠缠度量。
2024-03-15 quant-ph
A Framework for Approximating Qubit Unitaries
我们提出了一个有效的量子比特幺正子在全定四元数代数的门集合上的近似算法。它实现$\varepsilon$ -近似使用电路的长度$O(\log(1/\varepsilon))$，这是渐近最优的。该算法实现了与Clifford+T [arXiv：1212.6253]，V-基[arXiv：1303.1411]和Clifford+ $π/12$ [arXiv：1409.3552]的先前已知算法相同的近似质量，在$O(\log(1/\varepsilon))$中以时间多项式平均运行（以数论猜想为条件）。我们的算法是第一个适用于广泛门集的此类算法，并提供了对什么应该构成容错量子计算机的“好”门集的见解。
2015-10-13 cs.ET quant-ph
Asymptotically optimal approximation of single qubit unitaries by Clifford and T circuits using a constant number of ancillary qubits
我们提出了一种算法，用于构建一个电路，该电路使用O（log（1/ε））Clifford和T门并使用多达两个辅助量子位来近似单量子位幺正，精度为ε。计算我们的近似电路的算法需要O（log^2（1/ε）log log（1/ε））的平均运算。我们证明，在我们的电路中的门的数量饱和的情况下所需的门的数量的下限时，提供一个恒定数量的辅助，因此，我们的电路是渐近最优的。这导致相对于用于找到酉近似的现有技术的显著改进，包括需要O（log^{3+δ}（1/ε））门并且不使用辅助的Solovay-Kitaev算法以及需要O（log ^2（1/ε）log log（1/ε））门但是使用O（log ^2（1/ε））辅助的相位反冲方法。
2012-12-06 cs.ET quant-ph
Efficient Fourier-Based Linear Combination of Unitaries and Applications in Quantum Optimization
IBM Research（IBM研究院）
本文研究了无辅助量子的线性组合（LCU）框架，用于近似复杂的量子电路，特别是在量子优化算法中，通过经典方法评估候选解并采样高质量的比特字符串。研究显示，基于傅里叶变换的LCU构造能高效分解多种对角和非对角单元矩阵，以单比特门层或更简单的结构替代高连接量子比特交互，同时带来多项式采样开销。应用于QAOA等算法时，能够高效地实现如基数约束惩罚和全连接XY混合器的分解，同时保持与全相干实现相当的性能保证。此外，建立了基于傅里叶变换的量子惩罚与拉格朗日松弛之间的正式联系，提供了统一的约束处理视角。通过12个量子比特电路的精确状态向量模拟和106个超导量子比特的大规模实验验证了该方法。
2026-09-04 quant-ph
High-Precision Multi-Qubit Clifford+T Synthesis by Unitary Diagonalization
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
通过单位元对角化方法实现高精度多量子比特Clifford+T门集的电路合成，显著提升实现精度和运行效率。
2025-08-20 quant-ph
Characterizing unitaries via quasi-process functions
Aix Marseille University, CNRS, LIS（艾克斯马赛大学、法国国家科学研究中心、信息系统实验室）
本文通过准过程函数给出任意n量子比特酉算子的规范表示，提出两个充分判据识别过程函数酉算子，并利用汉明图团划分刻画MECC酉算子电路深度，为量子电路分析提供新工具。
2026-10-02 quant-ph
Mutually Unbiased Unitaries Bases
我们考虑酉变换的概念，形成基的子空间的$M(d,\mathbb{C})$，使平方的希尔伯特-施密特内积的矩阵从不同的基地是一个常数。从量子比特的情形出发，我们构造了4维和2维子空间的最大数量的基，同时证明了3维情形下不存在这样的构造。扩展到更高的维度，我们致力于这样一个结构的qutrits的情况下，并提供证据的存在，这样的幺正素维量子系统。专注于量子比特的情况下，我们表明，估计任何这样的变换的平均保真度是等于从$\text{SU}(2)$估计一个完全未知的酉的情况。然后是在量子密码设置中快速应用这种酉。
2016-11-23 quant-ph
Approximate synthesis of general single-qubit unitaries over the Clifford+$\sqrt{T}$ gate set
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文针对Clifford+√T门集，扩展整数格点枚举方法，实现一般单量子比特酉算子的确定性无辅助综合，在Haar随机目标上成本按2.4log2(1/ε)缩放，优于T计数最优的Clifford+T电路的3.0log2(1/ε)，且摊销催化剂态后成本不高于后者。
2026-10-27 quant-ph
Single-shot antidistinguishability of unitary operations
Indian Institute of Technology Bhubaneswar（印度技术研究所布巴内斯瓦尔分校）；Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育研究所特里凡得琅）
本文研究了单次单位元操作的反区分性，证明了在某些情况下最大化纠缠探测器的必要性，并展示了如何从非反区分单位元构造反区分单位元。
2026-01-30 quant-ph
Hamiltonian dynamics simulation using linear combination of unitaries on an ion trap quantum computer
本文提出一种基于预选择相关单位ary和量子多路复用器门编译策略的优化LCU方法，在离子阱量子计算机上实现哈密顿量动力学模拟，显著降低了电路深度和双量子比特门数量，并通过模拟Rabi-Hubbard哈密顿量验证了方法的有效性。
2025-02-07 quant-ph
Universal quantum computation and simulation using any entangling Hamiltonian and local unitaries
什么样的相互作用足以模拟复合量子系统中的任意量子动力学？我们提供了一个有效的算法来模拟任何所需的两体哈密顿演化使用任何固定的两体纠缠n量子比特哈密顿量和本地幺正。因此，可以使用任何纠缠相互作用和局域幺正操作来执行通用量子计算。
2001-07-27 quant-ph
Process Tomography for Clifford Unitaries
Cornell University（康奈尔大学）
该研究提出了一种无需查询C†即可高效反演未知Clifford单元的算法，同时具备对扰动鲁棒性和对非Clifford单元的近似能力。
2025-08-26 quant-ph
All unitaries having operator Schmidt rank 2 are controlled unitaries
证明了作用在任意多部系统上且Schmidt秩等于2的幺正可以被局部幺正对角化。这就意味着每个这样的多分酉式局部等价于一个控制酉式，其中除了一方之外的每一方都控制着最后一方的酉式集合。我们还证明了任何Schmidt秩为2的二部幺正局部等价于一个受控幺正，其中任何一方都可以被选为控制，并且至少有一方可以用两个项控制，这意味着每个这样的幺正都可以使用局部操作和经典通信（LOCC）以及两个量子比特上的最大纠缠态来实现。无论幺正作用于其上的系统的维数如何，这些结果都是成立的。
2012-11-22 quant-ph
Efficient Quantum Circuits for Diagonal Unitaries Without Ancillas
对角酉算子的精确计算通常是量子算法中资源最密集的元素，例如实空间量子模拟和Grover搜索。在某些情况下已经证明了有效的电路，但通常需要辅助寄存器，这可能会支配量子位资源。在本文中，我们指出了沃尔什函数和对角算子的基础之间的对应关系，给出了一个简单的方法来构建有效的电路对角酉没有ancillas。这种对应关系减少了在给定的误差容限内构造最小深度电路的问题，对于$|x>$基中的任意对角酉$e^{if(\hat{x})}$，找到函数$f(x)$的最小长度沃尔什级数近似。我们将这种方法应用于量子化学中经典Eckart势垒问题的量子模拟，证明了高保真度的量子模拟可以用较少的量子比特和较低的深度来实现。
2013-06-17 quant-ph
Optimal ancilla-free Clifford+T synthesis for general single-qubit unitaries
提出两种最优T计数的Clifford+T综合算法，分别以确定性和概率性方式逼近任意单量子比特酉算子，并给出运行时间与T门数上界，且不依赖任何猜想。
2025-10-07 math.NT quant-ph
Direct U(2) approximation via repeat-until-success circuits
Microsoft Quantum（微软量子）；NVIDIA（英伟达）；Microsoft Research（微软研究院）
本文提出一种直接高效近似任意单量子比特单位元的方法，无需欧拉分解和幅值近似问题，仅需一个辅助量子比特。该技术还可用于多量子比特门集如Clifford和CS、Clifford和CCZ，以及使用Real Clifford和CCZ近似正交矩阵。
2026-04-21 quant-ph
Unitary Synthesis of Clifford+T Circuits with Reinforcement Learning
该研究提出基于Gumbel AlphaZero树搜索的深度强化学习方法，解决无参数Clifford+T门集合的酉综合问题，在多量子比特场景下综合效率优于多款现有工具，为后续酉综合算法提供强基线。
2024-09-03 quant-ph
Disparity between multipartite entangling and disentangling powers of unitaries: Even vs Odd
本文比较幺正算符的多体纠缠与解纠缠能力，发现非对角幺正算符在奇偶量子比特系统上表现不对称，并可通过DM和Heisenberg相互作用模拟，且用随机电路验证差异。
2025-05-24 cond-mat.str-el quant-ph
Time-optimal Hamiltonian simulation and gate synthesis using homogeneous local unitaries
出于实验的局限性，通常遇到的固态量子计算机的设计，我们研究的问题，非本地哈密顿模拟和非本地门合成时，只有均匀的本地幺正进行，以定制可用的相互作用。均匀（即所有子系统相同）的局部操作意味着一个更精细的分类相互作用哈密顿比非均匀的情况下，以及在哈密顿模拟的普遍性损失。对于对称双量子比特相互作用的情况下，我们提供了时间最优的协议，哈密顿模拟和门综合。
2002-03-04 quant-ph
Does qubit connectivity impact quantum circuit complexity?
本文证明即使在一维链等受限连通性下，所有n量子比特酉操作仍可用O(4^n/n)深度和O(4^n)规模的电路实现，并扩展到一般连通图、辅助量子比特及特殊酉族，表明连通性约束不显著影响电路复杂度。
2023-09-01 quant-ph
AI methods for approximate compiling of unitaries
IBM Quantum（IBM量子计算部门）；IBM T.J. Watson Research Center（IBM T.J.沃森研究中心）
本文提出一种结合深度学习和自编码器模型的AI驱动方法，通过模板识别、参数预测与梯度下降优化，提升了超导硬件上2和3量子比特酉矩阵近似编译的保真度与效率。
2024-07-30 cs.AI quant-ph
Synthesis of unitaries with Clifford+T circuits
我们描述了一种新的方法来近似一个任意的$n$量子比特与精确$\varepsilon$使用Clifford和T电路与$O(4^{n}n(\log(1/\varepsilon)+n))$门。该方法是基于四舍五入一个单一的环$\mathbb{Z}[i,1/\sqrt{2}]$和采用精确综合。我们还表明，任何$n$酉环$\mathbb{Z}[i,1/\sqrt{2}]$与形式$(a+b\sqrt{2}+ic+id\sqrt{2})/2^{k}$的条目可以准确地合成使用$O(4^{n}nk)$ Clifford和T门使用两个辅助量子比特。这种新的精确综合算法是对B. Giles和P.Selinger需要$O(3^{2^{n}}nk)$基本门。
2013-06-13 cs.ET quant-ph
Efficient Monte Carlo characterization of quantum operations for qudits
对于量子位，克利福德幺正的平均保真度的蒙特卡罗估计是有效的-它需要大量的实验，这些实验与量子位的数量$n$和仅在$n$中多项式缩放的经典计算资源无关。在这里，我们确定了有效的蒙特卡罗估计的要求和相应的属性的测量算子的基础时，用$p$级qudits取代两个级别的量子比特。我们的分析阐明了相互无偏测量和幺正的存在，可以有效地特点之间的密切联系。它使我们能够提出一个“层次”的标准泡利基础的推广，从量子比特qudits根据相关的缩放所需的资源在蒙特卡洛估计的平均保真度。
2014-04-06 quant-ph
Experimentally undoing an unknown single-qubit unitary
撤消酉运算$i.e$。逆转其作用是消除幺正演化对量子系统的影响的任务，并且当幺正已知时，它可以容易地实现。然而，给定一个没有任何具体描述的酉运算，实现其逆运算是一项艰巨而具有挑战性的任务。最近，已经提出了一种通用的量子线路[Phys.Rev.Lett. 123，210502（2019）]通过以一定概率实现其逆来撤销任意未知$d$维酉$U$。在这封信中，我们报告了三个单量子比特幺正$(d = 2)$的线性光学元件的实验逆转。实验结果证明了该方案的可行性，得到的逆幺正平均保真度为$F=0.9767\pm0.0048$，与理论预测基本一致。
2020-07-07 quant-ph
The entangling and disentangling power of unitary transformations are unequal
我们考虑两个容量量与二分酉门：纠缠和解开的权力。对于双量子位幺正，这两个容量总是相同的。在这里，我们证明，这些能力是不同的一般。我们通过构造一个量子比特-量子数幺正的例子来实现这一点，这个幺正的量子比特-量子数幺正的纠缠功率是最大的（2 ebits），但是它的解纠缠功率严格地小于它。一个推论是，根据它们执行非局域任务的能力，幺正门不可能有唯一的排序。最后，我们表明，在大尺寸，几乎所有的二分么正纠缠和解开的能力接近最大可能的（因此，在高维的差异，这些能力是小的几乎所有的么正）。
2005-11-22 quant-ph
Closed-form analytic expressions for shadow estimation with brickwork circuits
本文推导了基于两层双局部 Haar 随机（或 Clifford）酉矩阵砖墙电路的经典阴影闭式解析表达式，给出估计 Pauli 可观测量的样本复杂度保证，并证明相比局部 Clifford 方案在支撑于足够多量子比特的可观测量估计上具有更优样本复杂度。
2023-09-22 quant-ph
Distilling Qubit Unitary Operations: A No-Go Theorem and Minimal Realization
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）
本文研究通用酉净化任务，证明在不定因果序框架下无平凡2槽高阶操作可通用净化单比特酉，并发现3槽并行架构是实现非平凡净化的最小方案，通过辅助量子比特吸收误差达到最优平均保真度。
2026-09-30 quant-ph
Multi-qubit circuit synthesis and Hermitian lattices
本文提出多量子比特精确综合的新最优与启发式算法，利用埃尔米特格理论证明效率，并实现双量子比特电路运行时间与T计数成正比。
2024-05-29 quant-ph
Phase context decomposition of diagonal unitaries for higher-dimensional systems
本文将Welch等人提出的对角算子的一种有效分解方法推广到qudit系统。相位上下文感知方法关注级联纠缠器，其分解成多个控制的INC门可以通过为自然数选择适当的有符号基- $d$表示来优化。量子比特系统上一般对角算子的最佳分解方法的门数以$\mathcal{O}(2^n)$为尺度，而具有$k$不同相位的对角算子的Welch算法所合成的电路以$\mathcal{O}(n^2k)$为上限，本文将其推广为量子比特系统的$\mathcal{O}(dn^2k)$.
2016-05-26 quant-ph
Implementing any Linear Combination of Unitaries on Intermediate-term Quantum Computers
本文提出三种实现任意酉线性组合（LCU）的新方法，通过减少辅助量子比特和控制操作降低量子资源消耗，并应用于哈密顿量模拟、基态制备等问题，在保持量子优势的同时统一并改进了量子空间搜索算法。
2024-10-06 cs.DS quant-ph
Random Unitaries in Constant (Quantum) Time
本文在多种常数时间量子计算模型中高效构造酉设计和伪随机酉变换，证明其可在比先前认为更弱的电路模型中实现，并由此推出在密码学假设下QAC^0电路类无多项式时间学习算法，为证明PARITY不在QAC^0中提供新思路。
2025-09-26 cs.CC quant-ph
Randomized Benchmarking of Multi-Qubit Gates
随着量子信息处理的实验平台不断成熟，表征可以应用于其量子比特（qubit）的酉门的质量变得至关重要。最终，质量必须足够高，以支持任意长的量子计算。随机基准测试已经提供了一种独立于平台的方法来评估单量子比特旋转的质量。在这里，我们描述了这种方法的扩展到多量子位门。我们提供了一个独立于平台的协议，用于评估实验Clifford幺正的性能，形成了容错量子计算的基础。我们用捕获离子双量子位相位门和单量子位门实现了基准测试协议，并发现$0.162 \pm 0.008$的每个随机双量子位Clifford幺正的错误，从而为这种幺正设置了第一个基准。通过在每一步使用额外的两个量子比特相位门来实现第二组序列，我们提取了$0.069 \pm 0.017$的每个相位门的误差。我们进行了这些实验与可移动的，同情冷却离子在多区保罗陷阱-一个系统，原则上可以缩放到更大数量的离子。
2012-10-02 quant-ph
Three-step implementation of any nxn unitary with a complete graph of n qubits
最近已经提出了具有超导量子比特的完整图的量子计算，并且应用于幅度放大、相位估计和给出的真实原子碰撞的模拟[Phys.Rev.A91，062309（2015）]。这种单激励子空间（SES）方法不需要误差校正，现在是实用的。之前展示了如何在单个步骤中实现对称nxn酉，但不是一般酉。这里我们证明了酉群U（n）中的任何元素都可以在不超过三个步骤中执行，对于任何n。这使得能够在恒定时间内实现高度复杂的操作，并且在某些情况下甚至允许将整个算法编译为仅三个操作。使用这个协议，我们展示了如何准备任何纯态的SES芯片在三个步骤，以及如何计算，对于一个给定的SES状态ρ，任何nxn厄米观察O的期望值在一个常数的步骤。
2015-09-15 quant-ph
Steering Quantum Dynamics via Bang-Bang Control: Implementing optimal fixed point quantum search algorithm
对量子动力学的鲁棒控制对于量子技术至关重要。许多现有的控制技术是基于光滑的哈密顿调制，涉及重复计算的基本酉导致时间复杂度迅速缩放的控制序列的长度。另一方面，bang-bang控制需要一次性计算基本幺正，因此扩展效率更高。通过采用全局优化程序，如遗传算法，它不仅可以合成高度复杂的酉，但也有一定的非酉操作。在这里，我们通过在三量子比特NMR系统中首次实现最佳不动点量子搜索算法来演示幺正控制。此外，通过将bang-bang脉冲与旋转过程相结合，我们还证明了在五量子位NMR系统中热平衡态到有效纯态的非幺正变换。
2015-12-28 quant-ph
Optimal qudit operator bases for efficient characterization of quantum gates
对于作用于量子比特的某些量子操作，存在测量算子的基础，使得估计平均保真度变得有效。所需的实验数量则与系统大小无关，并且经典的计算资源仅在量子比特数量上呈多项式缩放。在这里，我们解决的问题，如何最佳地选择有效的门表征的测量基础时，用$d$级量子位取代两级量子位。我们定义的最优性的最大数量的酉，可以有效地特点。我们的定义允许我们根据它们的谱和本征基来构造最优测量基：测量算子是具有$d$ -nary谱的幺正元，并且被划分为特征基相互无偏的$d+1$ Abel群。
2014-04-14 quant-ph
Clifford Manipulations of Stabilizer States: A graphical rule book for Clifford unitaries and measurements on cluster states, and application to photonic quantum computing
NSF-ERC Center for Quantum Networks, Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学科学学院量子网络 NSF-ERC 中心）
本文提出了一种基于克莱因群框架的图示规则手册，用于高效操作集群态，并展示了其在光子量子计算中的应用。
2023-12-04 quant-ph
Exponentially cheaper coherent phase estimation via uncontrolled unitaries
本文提出利用受控单元ary信息将受控单元ary替换为未受控单元ary，从而在引入受控态制备成本的情况下，实现m位相位估计中两量子比特门数量的指数级减少。
2026-04-07 quant-ph
Unspeakable Coherence Concentration
University of Bristol（布里斯托大学）
研究不可言说相干的增强问题，发现通过特定操作可提升相干性，并证明某些全局相关性无法转换为局部相干。
2025-12-03 quant-ph
Synthesis of and compilation with time-optimal multi-qubit gates
本文针对全连接固定 Ising 型相互作用平台，提出时间最优纠缠多量子比特门合成方法，并据此给出 Clifford 电路、QFT、分子模拟及对角酉编译策略。
2023-04-14 quant-ph
Two-local qubit Hamiltonians: when are they stoquastic?
我们研究的问题，确定是否2-本地哈密顿是随机的本地基础的变化。我们分析了这个问题的两个量子位哈密顿，提出了一些基本的工具，并给出了一个具体的例子，使用超越克利福德旋转的幺正，以确定随机性。我们报告简单的结果，$n$ -量子比特哈密顿与相同的2-局部项的二分图。我们最有意义的结果是给出了一个有效的算法来判定任意$n$ -量子比特XYZ海森堡哈密顿量是否是随机的。
2019-04-29 quant-ph
Witnessing genuine multipartite entanglement in phase space with controlled Gaussian unitaries
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Peking University（北京大学）；Shanxi University（山西大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
该研究针对CV量子系统中GME见证者依赖正交测量在特定平台实施难的问题，利用可控高斯幺正算符通过相空间测量实现GME见证者，给出具体方案，能检测多种GME态，分析其性能，相比全层析成像大幅减少测量设置。
2026-07-27 quant-ph
Interpolation of unitaries with time-dependent Hamiltonians via Deep Learning
Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）；Universidad Católica de la Santísima Concepción（至圣神天主教康塞普西翁大学）
通过深度学习方法，有效插值时间依赖哈密顿量的单位元，提升量子系统模拟的准确性与效率。
2026-09-17 quant-ph
