Quantum circuits for partial differential equations in Fourier space
Quantinuum;Quantinuum K.K.;RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN(RIKEN跨学科理论与数学科学中心(iTHEMS))
本文提出基于量子傅里叶变换的量子电路,用于高效求解高维偏微分方程,展示了其在计算复杂度和硬件需求上的优势。
2025-12-22 quant-ph
Efficient classical simulations of quantum Fourier transforms and normalizer circuits over Abelian groups
量子傅里叶变换(QFT)有时被认为是各种指数量子加速的来源。在本文中,我们介绍了一类量子线路,它不能优于经典计算机,即使QFT构成的一个重要组成部分。更准确地说,我们考虑归一化电路。有限阿贝尔群上的规范化电路是包括群上的QFT、计算自同构的门和实现群上的二次函数的门的任何量子线路。我们证明了所有的正规化电路多项式时间的经典模拟。证明使用的线性丢番图方程求解算法和单项式矩阵形式主义介绍了我们的早期工作。我们随后讨论了归一化电路的几个方面。首先,我们证明了我们的结果推广了Gottesman-Knill定理。此外,我们强调连接肖尔的分解算法和阿贝尔隐藏子群的问题一般。最后,我们证明了量子因式分解不能实现为一个正规化电路,由于其模幂子程序。
2012-01-23 quant-ph
A discrete Fourier transform based quantum circuit for modular multiplication in Shor's algorithm
针对Shor算法实验实现的模幂运算瓶颈,基于模乘算子与离散傅里叶变换推广形式的关联,提出门复杂度为$O(L^3)$、可由标准离散傅里叶变换电路实现的通用模乘量子电路,为近期Shor算法通用实现提供新思路。
2025-03-20 quant-ph
Multidimensional Fourier series with quantum circuits
本文研究了生成多维傅里叶级数的各类量子电路ansatz的表达能力,发现单qudit模型表示能力受限,但通过增加qudits或提高局部维度扩大Hilbert空间可满足自由度要求并确保模型通用性。
2023-06-29 quant-ph
Towards an Optimally Distributed Quantum Fourier Transform Circuit
针对分布式量子计算中电路划分的最小化e-bit计数问题,提出基于最优门打包的量子傅里叶变换电路划分方案,并与现有方案及通用算法对比,在量子硬件上验证。
2026-10-01 quant-ph
Quantum Fourier Transform using Dynamic Circuits
IBM Quantum, IBM Research – Zurich(IBM量子,IBM苏黎世研究中心);University of Southern California(南加州大学);IBM Quantum, IBM T.J. Watson Research Center(IBM量子,IBM托马斯·J·沃森研究中心)
本文提出利用动态电路优化量子傅里叶变换的编译,通过动态去耦协议减少资源需求,实现在IBM超导量子硬件上的高效实现。
2024-03-27 quant-ph
Fourier Analysis of Variational Quantum Circuits for Supervised Learning
Fraunhofer IIS(弗劳恩霍夫集成电路研究所)
本文通过傅里叶分析探讨变分量子电路,揭示其频谱受变分参数约束,提出计算电路频谱的算法,并展示如何通过数据傅里叶变换预测最佳拟合电路。
2024-11-07 cs.LG quant-ph
Variational noise mitigation in quantum circuits: the case of Quantum Fourier Transform
本文提出用变分量子算法在噪声条件下模拟量子傅里叶变换,并引入互无偏基优化,以提升中小规模量子系统在相干噪声主导环境中的保真度与可靠性。
2025-11-07 quant-ph
Multiphoton interference in quantum Fourier transform circuits and applications to quantum metrology
本研究提出一种利用路径与偏振模式简化QFT干涉仪构建的通用技术,首次观测到四光子广义Hong-Ou-Mandel效应,并利用其产生的数-路径纠缠确定性实现光学相位超灵敏度,为量子计量等领域提供支撑。
2017-08-01 quant-ph
Fourier analysis of sampling from noisy chaotic quantum circuits
从混沌量子演化的输出分布中取样,特别是从伪随机通用量子线路的输出分布中取样,已经被认为是近期量子霸权的一个重要里程碑。同一篇论文指出,混沌分布对噪声非常敏感,并且在相当一般的噪声模型下,按照门的数量呈指数收敛于比特串上的均匀分布。一方面,对于增加的门的数量,它足以随机地选择比特串来近似具有固定统计距离的噪声分布。另一方面,交叉熵基准可以用来衡量实验的保真度,以及与均匀分布的距离。我们估计,最先进的经典超级计算机将无法模拟高保真混沌量子线路与大约50量子位和深度40。最近的一篇有趣的论文提出了一种不同的近似算法的噪声分布,扩展了以前的结果对交换量子线路的傅立叶分析。使用的统计特性的波特-托马斯分布,我们表明,这种新的近似算法不提高随机猜测,在多项式时间。因此,它证实了先前的结果,并不代表对上述建议失效的额外挑战。
2017-08-06 quant-ph
T-count optimization of approximate quantum Fourier transform
本研究提出一种新的近似量子傅里叶变换电路,通过消除Toffoli门并并行排列量子加法器,将T计数和T深度均减半,显著降低容错实现成本。
2024-07-22 quant-ph
Arithmetic Circuits for Multilevel Qudits Based on Quantum Fourier Transform
我们介绍了一些基本的整数运算量子线路,如各种形式的加法器和乘法器,以及对多级量子进行运算的对角算子。待处理的整数在经过傅立叶变换后以替代基表示。在两级量子比特的文献中,已经出现了几种对傅立叶变换整数进行运算的算术电路。在这里,我们将这些技术扩展到多级量子比特上,因为它们可能会提供一些相对于量子比特实现的优势。所提出的运算电路可用作诸如量子相位估计、量子模拟、量子优化等高级算法的基本构建块,但是它们也可以用于实现量子分数傅里叶变换,如在单独呈现的同伴工作中所示。
2017-09-13 cs.ET quant-ph
A novel quantum circuit for the quantum Fourier transform
本研究提出量子傅里叶变换(QFT)的新型因式分解方法,据此设计出效率优于传统方案的新型QFT量子电路,并基于该电路开发出性能更优的HHL算法与Shor算法改进版本。
2025-07-28 physics.comp-ph quant-ph
Generic Quantum Fourier Transforms
量子傅里叶变换(QFT)是最有效的量子算法的主要算法工具。我们提出了一个通用的框架,有效的量子线路的QFT的“量化”的变量分离技术,已在经典的傅里叶变换计算的研究是如此成功。具体来说,这个框架适用于存在的可计算Bratteli图,适应因式分解,和Gel'fand-Tsetlin基地提供有效的量子线路的QFT在各种各样的有限阿贝尔和非阿贝尔群,包括所有的组家庭,有效的QFT是目前已知的和许多新的组家庭。此外,对于任意固定的素幂q,该方法给出了线性群GL_k(q),SL_k(q)和有限Lie型群上QFT的第一次指数大小的量子线路.
2003-04-09 quant-ph
Multidimensional Quantum Fourier Transformation
量子傅里叶变换(QFT)是一个众所周知的子程序,用于基于量子位的通用量子计算机上的算法。在这项工作中,已知的QFT电路被用来推导出一个有效的电路的多维QFT。对于具有沿$d$维度等距分离的$M=(2^n)^d$元素$(n \in \mathbb{N})$的阵列,该算法的复杂度为$\mathcal{O}( \log^2(M)/d )$。讨论了相关的应用性能。当前硬件上的一个示例由具有IBM量子计算机的6量子位2D-QFT描绘。
2023-01-31 quant-ph
Quantum Fourier Addition, Simplified to Toffoli Addition
量子加法电路被认为是两种类型:1)Toffli-adder电路,只使用经典的可逆门(CNOT和Toffoli),和2)QFT加法器电路的基础上的量子傅里叶变换。我们提出了第一个系统的翻译的QFT加法电路到Toffoli为基础的加法器。这个结果表明,QFT加法与最具成本效益的托夫里加法器具有基本相同的容错成本(例如T计数):与使用QFT电路的门的近似分解相比,合并门更有效。为了实现这一目标,我们制定了新的电路身份多控制门和算法应用的身份。所采用的技术可用于自动化量子线路优化设计。
2022-09-30 cs.ET quant-ph
Linear-depth quantum circuits for loading Fourier approximations of arbitrary functions
本文提出傅里叶级数加载器(FSL)方法,利用线性深度量子线路精确编码多维傅里叶级数,实现了任意函数的高保真度高效加载,并在模拟与离子阱量子计算机上验证了其高精度与近期实用性。
2023-10-21 quant-ph
Fourier-Geometric Circuit Design for Gate and Entanglement Placement in Quantum Neural Networks
Korea University(韩国大学);Sookmyung Women’s University(淑明女子大学);Purdue University(普渡大学);Indiana University(印第安纳大学);Seoul National University Hospital(首尔大学医院)
本文提出一种傅里叶-几何电路设计准则,通过分解算子空间为频率平面,指导局部旋转与纠缠层放置,使目标傅里叶系数可达,并经消融实验和物理建模验证其有效性。
2026-09-29 quant-ph
Quantum Fourier Transformation Circuits Compilation
本研究针对量子傅里叶变换电路,结合技术直觉与程序综合工具,首次提出适用于Google Sycamore、IBM heavy-hex及2D网格的线性深度映射方案,并验证其正确性。
2023-12-17 quant-ph
Learning Fourier series with parametrized quantum circuits
该研究对比多种参数化量子电路架构学习一维截断傅里叶级数的性能,为耗散量子神经网络提出数据重上传结构以提升回归能力,为高效参数化量子电路设计提供指导。
2025-05-21 quant-ph
Fourier expansion in variational quantum algorithms
针对变分量子算法中损失函数傅里叶展开难以获取的问题,提出一种在 $\mathcal{O}(N2^m)$ 时间内计算系数的经典算法,并揭示了 Clifford+Pauli VQA 中傅里叶展开的稀疏性等新特性。
2023-04-16 quant-ph
Efficient MPS representations and quantum circuits from the Fourier modes of classical image data
针对经典数据映射量子态时制备门数量指数增长的问题,提出利用傅里叶谱快速衰减的经典数据可由小施密特秩态近似,并推导误差界,该近似态可用线性数量近邻两量子比特门制备,且一维顺序电路压缩质量与强ansätze相当。
2024-11-26 quant-ph
Electric circuits for universal quantum gates and quantum Fourier transformation
基于量子行走,通过将其表示为图上的散射问题,可以实现通用量子计算。在本文中,我们模拟量子门通过电路,最近的报告,一个一维的$LC$电路可以模拟一个薛定谔方程,从而量子行走。特别地,我们提出了一组通用的量子门的CNOT,Hadamard和$π/4$相移门使用电报线和混合桥的物理实现。此外,我们还构造了任意整数$n$的$π/2^{n}$相移门,它是基于Shor算法进行量子傅里叶变换和素因子分解的必要元件。我们的结果将为基于电路的通用量子计算开辟一条道路。
2019-12-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Universal Quantum Circuit Design for Periodical Functions
我们提出了一个通用的量子线路设计,可以估计任何一维周期函数的基础上相应的傅立叶展开。该量子线路包含N个量子比特以存储关于不同N傅立叶分量的信息,以及具有用于控制操作的$M = \lceil{\log_2{N}}\rceil$的$M+2$辅助量子比特。期望的输出将在最后一个量子位$q_N$中测量,其时间复杂度为$O(N^2\lceil \log_2N\rceil^2)$的计算。我们说明的方法,通过构建方波函数的量子线路与使用IBM-QASM模拟器直接模拟得到准确的结果。该方法是通用的,可以适用于任何周期函数。
2021-08-30 quant-ph
Efficient classical simulation of the semi-classical Quantum Fourier Transform
许多优雅的方法已经被开发出来,用于识别量子线路,这些量子线路可以在经典计算机上有效地模拟。最近,这些方法已被用来证明量子傅里叶变换(QFT)的经典可模拟性。在这份说明中,我们表明,一个可以证明一些QFT电路的可模拟性的结果,在一个简单的方式使用格里菲斯和牛的半经典QFT建设[物理。76,3228(1996)]。然后,我们讨论的后果,这些结果的背景下,肖尔的因式分解算法。
2006-12-03 quant-ph
Rotational Abstractions for Verification of Quantum Fourier Transform Circuits
随着构建大规模量子计算机的竞赛以及利用量子算法有效解决科学和工程学科问题的努力,对高效和可扩展的验证方法的需求至关重要。我们提出了一种新的形式验证方法,是针对量子傅里叶变换(QFT)电路。QFT是形成许多量子计算应用的基础的基本量子算法。该验证方法采用QFT中使用的量子门的抽象,从而将验证问题从希尔伯特空间减少到位向量的无量词逻辑。非常有效的决策程序可用于推理位向量。因此,我们的方法能够扩展到验证具有10,000个量子位和5000万个量子门的QFT电路,从而提供了迄今为止使用形式验证方法验证的QFT电路的大小的流星进步。
2023-01-02 cs.LO quant-ph
On Certified Randomness from Fourier Sampling or Random Circuit Sampling
University of Chicago(芝加哥大学);Stanford University(斯坦福大学);UC Berkeley(加州大学伯克利分校)
本文基于傅里叶采样或随机电路采样,在量子随机 oracle 模型中提出一个无需计算假设的公开可验证认证随机性协议,支持Aaronson的猜想并提供简单实现。
2026-01-30 quant-ph
Benchmarking logical three-qubit quantum Fourier transform encoded in the Steane code on a trapped-ion quantum computer
本研究采用Steane码实现逻辑编码三比特量子傅里叶变换线路,在囚禁离子量子计算机上完成组件及整体线路的基准测试,验证了逻辑量子线路性能与组件预测的一致性。
2024-04-12 quant-ph
Implementing multi-controlled X gates using the quantum Fourier transform
本文提出利用量子傅里叶变换实现多受控X门的方法,仅需少量辅助量子比特即可显著降低电路深度,适用于含噪中等规模量子计算机。
2024-07-25 quant-ph
Graphical Fourier Theory and the Cost of Quantum Addition
ZX-演算是一种方便的表示和推理低层次量子线路的形式主义,而最近提出的ZH-演算给出了Toffoli和CCZ等中等层次量子门的方便表达式.在本文中,我们将表明,这两个演算是由傅立叶变换。特别地,我们将使用ZH演算导出新的傅立叶展开规则,并表明我们可以使用它们直接在ZH图和ZX图之间传递。此外,我们证明了图形傅立叶展开的ZH规范形式对应于标准的傅立叶变换的半布尔函数。作为这种技术的计算能力的一个例子,我们展示了几个技巧,用于降低Toffoli电路的T门成本,其中包括例如量子加法器,可以使用图形傅立叶理论推导出来,并直接推广到更多的量子位。
2019-04-16 quant-ph
Circuits of Quantum Hashing and Quantum Fourier Transform for a Cactus as a Qubit Connectivity Graph
Institute of Computational Mathematics and Information Technologies, Kazan Federal University(喀山联邦大学计算数学与信息技术研究所);Zavoisky Physical-Technical Institute, FRC Kazan Scientific Center of RAS(俄罗斯科学院喀山科学中心扎沃伊斯基物理技术研究所);N.I. Lobachevsky Institute of Mathematics and Mechanics, Kazan Federal University(喀山联邦大学尼·伊·罗巴切夫斯基数学力学研究所)
本文提出了一种在量子比特连接图受限下实现量子哈希算法(量子指纹)的量子电路,针对Cactus结构优化了浅层电路,并在该结构上解决了最短非简单1覆盖路径问题,从而在时间复杂度上改进了传统算法。
2026-05-20 cs.DS quant-ph
A log-depth in-place quantum Fourier transform that rarely needs ancillas
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Google, Inc.(谷歌公司)
本研究提出乐观量子电路概念及通用归约方法,构建了无需辅助比特、对数深度的原位乐观QFT,结合相关工作实现近线性深度因数分解电路,还得到首个亚线性辅助比特、渐近最优深度的全输入近似QFT。
2026-09-14 quant-ph
Quantum Circuit for Quantum Fourier Transform for Arbitrary Qubit Connectivity Graphs
Kazan Federal University(喀山联邦大学);Univerisy of Latvia(拉脱维亚大学)
本文提出了一种通用方法,用于在任意量子比特连接图上构建量子傅里叶变换的量子电路,有效减少CNOT门数量,并在不同架构上验证了其性能。
2025-10-10 cs.DS quant-ph
Blind quantum computation for quantum Fourier transform on Bell states
所谓的盲量子计算(BQC)是指量子技术有限的客户端可以将她的量子计算委托给拥有完全先进的量子计算机的服务器。但客户端的量子输入、算法和输出的隐私仍然是一个挑战。为了实现安全的BQC,我们主要研究如何隐藏对Bell态进行的量子傅里叶变换(QFT)。在本文中,考虑了如下三种情况。对于第一种情况,我们设计了在属于$\{|ϕ^\pm\rangle_{12},$ $|ψ^\pm\rangle_{12}\}$的12个量子比特上执行QFT的初级BQC协议以及相关电路。为了加强安全性,我们构造了任意两个Bell态$|ξ\rangle_{12}\otimes|θ\rangle_{34}$的13位量子比特上的QFT的增强BQC协议,以及相应的量子线路.利用更强的安全性,给出了任意两个Bell态的13和24位量子比特上的QFT的广义BQC协议,并分别给出了相应的量子线路。最后分析并证明了该方法的盲目性和正确性。
2019-08-25 quant-ph
Implementation of Quantum Fourier Transform and Quantum Hashing for a Quantum Device with Arbitrary Qubits Connection Graphs
Institute of Computational Mathematics and Information Technologies, Kazan Federal University(喀山联邦大学计算数学与信息技术研究所);School of Mathematical Sciences, Zhejiang University(浙江大学数学科学学院)
本文提出了一种适用于任意连接图的量子电路构建方法,用于实现量子傅里叶变换和量子哈希,同时优化了CNOT门数量。
2025-01-30 quant-ph
Universal Unitary Photonic Circuits by Interlacing Discrete Fractional Fourier Transform and Phase Modulation
提出一种将酉矩阵分解为交错离散分数傅里叶变换与对角相移的通用光子架构,仅用 $N+1$ 个相位层表示任意酉算子,并给出梯度优化与集成光路实现方案。
2023-07-14 physics.optics quant-ph
Bound states in a double delta potential via Fourier sine and cosine transforms
本文用傅里叶正弦和余弦变换重新讨论了双δ势中的束缚态问题
2014-02-02 quant-ph
Recursive multiport schemes for implementing quantum algorithms with photonic integrated circuits
我们提出了递归多端口方案,实现量子傅里叶变换和格罗弗算法的反演步骤上的集成线性光学器件。具体地,每个方案示出了如何使用用于$d$模式上的相同操作的一对电路来执行$2d$模式上的量子操作。该电路对路径编码量子比特进行操作,并使用具有$O\left(d^2\right)$光学元件的线性光网络实现对这些状态的$d$维幺正变换。为了评估这些方案对实际误差的影响,我们使用硅基光子集成器件的简单制造模型进行了原理验证实验的模拟,该光子集成器件分别采用定向耦合器和热光调制器作为分束器和移相器。我们发现,高保真度的性能是可以实现的与我们的多端口电路的$2$ -qubit和$3$ -qubit量子傅立叶变换,和四项和八项数据库的量子搜索。
2016-01-10 quant-ph
Generalization of Quantum Fourier Transformation
量子傅里叶变换在许多量子算法中是重要的。本文从两个不同的角度推广了阿贝尔群$\mathbb{Z}_N$上的量子傅里叶变换,得到了更有效的么正变换。给出了可直接使用的简洁明了的酉变换公式。本文讨论了广义量子傅里叶变换与二面角隐子群问题之间的关系。这为解决二面角隐子群问题提供了一条途径。本文的第二个目标是给出量子哈尔变换的显式公式。
2017-12-01 quant-ph
Another Way to Perform the Quantum Fourier Transform in Linear Parallel Time
这篇论文被撤回了。
1998-01-20 quant-ph
Quantum Wavelet Transforms: Fast Algorithms and Complete Circuits
量子傅里叶变换(QFT)是经典傅里叶变换的一种量子模拟,已被证明是发展量子算法的有力工具。然而,在经典计算中,还有另一类酉变换,小波变换,它和傅立叶变换一样有用。小波变换用于揭示信号的多尺度结构,并且可能用于量子图像处理和量子数据压缩。在本文中,我们推导出有效的,完整的,量子线路的两个代表性的量子小波变换,量子Haar和量子Daubechies $D^{(4)}$变换。我们的方法是将这些变换的算子分解为酉矩阵的直和、直积和点积。在此过程中,我们发现置换矩阵,一类特殊的酉矩阵,起着关键的作用。令人惊讶的是,我们发现,经典实现起来容易且便宜的操作并不总是量子力学实现起来容易且便宜,反之亦然。特别是,执行某些置换矩阵的计算成本通常被忽略,因为它们可以显式地避免。然而,在量子力学中,这些置换操作必须显式执行,因此它们的成本进入量子变换的完整复杂性度量。我们考虑在量子小波变换中产生的特定的一组置换矩阵,并开发实现它们的有效的量子线路。这使我们能够设计出有效的、完整的量子线路。
1998-09-02 quant-ph
Enhancement of NMR signal via phase whitening and quantum Fourier Transform
通过对自旋信号进行相位预白化,再进行量子傅里叶变换,可以增强NNR信号。由于相位是随机的,FFT不能用于业务。
2005-03-22 quant-ph
Harmonic sequence state-preparation
MIT Lincoln Laboratory(麻省理工学院林肯实验室)
本文提出了一种高效制备调和序列比例量子态的电路,并探讨了其在块编码矩阵中的应用。
2026-02-27 quant-ph
Quantum Fourier Transform in a Decoherence-Free Subspace
量子傅里叶变换在许多量子算法中占有重要地位。为了消除量子系统与环境之间耦合引起的退相干的破坏性影响,我们提出了一种在本征无退相干子空间上进行量子傅里叶变换的鲁棒方案.将该方案应用于集体退相干条件下量子网络上量子傅里叶变换的电路设计。文中还讨论了编码效率和可能的改进。
2004-09-19 quant-ph
A presentation of the quantum Fourier transform from a recursive viewpoint
在本文中,我们构造了一个量子傅里叶变换电路在递归的方式,通过直接复制的快速傅里叶变换算法的“分而治之”的建设,而不是使用显式的公式,在大多数介绍性的文本给量子计算。我们并不假装这是原创的,也不要求任何先进性。本文的目的是纯粹的教学。
2004-11-10 quant-ph
Optical analogy to quantum Fourier transform based on pseudorandom phase ensemble
本文介绍了一种基于伪随机相位系综的量子傅里叶变换的光学类比。光学模拟也带来了指数加速超过经典傅里叶变换。利用这一类比,我们证明了三个经典场实现类似于三个量子粒子的傅里叶变换。
2016-08-14 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
Random Circuit Sampling: Fourier Expansion and Statistics
本文利用傅里叶分析与统计方法研究NISQ计算机中的噪声影响,改进线性交叉熵保真度估计器,并分析了谷歌2019年量子优越性实验样本。
2024-04-01 cs.CC math.ST quant-ph
Fourier Series Guided Design of Quantum Convolutional Neural Networks for Enhanced Time Series Forecasting
CINVESTAV Unidad Guadalajara(墨西哥瓜达拉哈拉CINVESTAV分部);CINVESTAV Unidad Tamaulipas(墨西哥塔毛利帕斯CINVESTAV分部);CINVESTAV Unidad Querétaro(墨西哥奎蒂拉尔CINVESTAV分部)
本文利用傅里叶级数理论指导设计含数据重复上传的量子卷积神经网络,证明少量参数即可实现高阶傅里叶表达,从而提升时间序列预测性能并减少训练时间。
2025-07-02 cs.LG quant-ph
Stabilizer Testing and Magic Entropy via Quantum Fourier Analysis
本文提出基于量子卷积与交换测试的量子傅里叶协议,用于统一测试和量化量子比特、qudit 及多类电路中量子态与门的魔法。
2025-08-11 cs.CC math-ph math.MP
Quantum Fourier transform toolbox
QuSoft;Institute for Logic, Language and Computation, University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学逻辑、语言与计算研究所);Department of Mathematical Sciences, University of Copenhagen(哥本哈根大学数学科学系);Mathematical Institute, Leiden University(莱顿大学数学研究所);Korteweg-de Vries Institute for Mathematics, University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学科特韦格-德弗里斯数学研究所)
该研究基于Mackey理论与Clifford理论开发两种QFT电路构造方法,分别实现GL₂(F_q)和圈积F≀Sₙ的QFT指数级电路开销优化,为广泛有限群族的QFT构造提供了新系统工具。
2026-10-01 math.RT quant-ph
Large Fourier transforms never exactly realized by braiding conformal blocks
傅立叶变换是Shor因子分解算法中的一个重要组成部分。在具有门集合$\{\U(2), \textrm{CNOT}\}$的标准量子线路模型中,离散傅里叶变换$F_N=(ω^{ij})_{N\times N},i,j=0,1,..., N-1, ω=e^{\frac{2πi}{N}}$可以由大小为$O(n^2), n=\textrm{log}N$的量子线路精确地实现,离散正弦/余弦变换也可以。在拓扑量子计算中,最简单的通用拓扑量子计算机是基于斐波那契(2+1)-拓扑量子场论(TQFT),其中标准的量子线路被通过编织共形块实现的幺正变换所取代。我们在这里报告说,对于固定的TQFT,通过编织保形块永远无法精确地实现大傅里叶变换$F_N$和离散正弦/余弦变换。由此可见,通过编织保形块来实现傅里叶变换,近似是不可避免的。
2006-10-01 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Merlin-Arthur with efficient quantum Merlin and quantum supremacy for the second level of the Fourier hierarchy
我们引入了一个简单的亚通用量子计算模型,我们称之为Hadamard经典单量子比特电路(HC 1 Q)模型。它由一个经典的可逆电路夹在两层阿达玛门,因此它是在傅立叶层次的第二层。我们表明,HC 1 Q模型的输出概率分布不能经典有效地采样内的乘法误差,除非多项式时间层次崩溃到第二个层次。这种证明技术与以前的次普适模型(如IQP、玻色子采样和DQC 1)不同,因此这种技术本身可能有助于寻找其他难以经典模拟的次普适模型。我们还研究了量子计算在傅立叶层次第二层的经典验证。为此,我们定义了一个承诺的问题,我们称之为概率分布的可扩展性与最大范数(PDD-Max)。判断两个量子线路的输出概率分布是相距很远还是很近是一个很有前途的问题。我们证明了PDD-Max是BQP-完备的,但如果两个电路被限制在傅立叶层次的第二层中的某些类型,如HC 1 Q模型或IQP模型,则PDD-Max具有量子多项式时间Merlin和经典概率多项式时间Arthur的Merlin-Arthur系统.
2018-11-12 cs.CC quant-ph
Parity $\notin$ QAC0 $\iff$ QAC0 is Fourier-Concentrated
University of California at Berkeley(加州大学伯克利分校)
该研究探讨了浅层量子电路QAC0能否计算奇偶性的问题,发现这与QAC0的傅里叶谱有关。通过分析傅里叶谱,证明了QAC0电路若具有显著的高阶傅里叶质量,则可精确计算奇偶性。同时,研究指出QAC0在某些方面比AC0更具优势,提出了新的度量标准felinity。
2026-08-27 cs.CC quant-ph