NMR experimental realization of seventh-order coupling transformations and the seven-qubit modified Deutsch-Jozsa algorithm
提出了一种基于n阶耦合算符的可扩展方法，在n量子比特改进的Deutsch-Jozsa（D-J）量子算法中构造f依赖的相变.新的n比特纠缠变换很容易通过相邻自旋之间的J耦合实现。然后用液态核磁共振（NMR）技术对七量子比特改进的D-J量子算法和七阶耦合变换进行了实验验证。该方法为在n-qubit NMR量子计算机上产生一般的n量子比特纠缠态和模拟n体相互作用提供了可能。
2003-01-10 quant-ph
Implementation of the refined Deutsch-Jozsa algorithn on a 3-bit NMR quantum computer
我们在一台3位核磁共振量子计算机上实现了改进的Deutsch-Jozsa算法，由于量子位是纠缠的，这是对量子并行性的有意义的测试。精确地实现了所有的平衡和恒定功能。结果与理论预测一致，并清楚地区分了平衡函数和常数函数。针对软z脉冲和J耦合提出了有效的重聚焦方案，并证明了该算法在热平衡状态下得到的结果与纯态下的结果相同。
1999-10-04 quant-ph
NMR quantum computation with indirectly coupled gates
在Deutsch-Jozsa算法的背景下，提出了一种通过与旁观者量子位耦合来间接处理量子信息的双量子位量子门的NMR实现。这使得Deutsch-Jozsa算法在三参数位函数上的成功实现成为可能，并展示了多量子位量子计算所必需的技术。
1999-10-01 quant-ph
Implementation of a Quantum Algorithm to Solve Deutsch's Problem on a Nuclear Magnetic Resonance Quantum Computer
我们演示了使用的NMR量子计算机的基础上嘧啶碱基胞嘧啶，和实施的量子算法来解决Deutsch的问题。
1998-04-30 quant-ph
Rapid solution of problems by nuclear-magnetic-resonance quantum computation
我们提出了一种改进的方法，使用核磁共振量子计算机（NMRQC）解决Deutsch-Jozsa问题。NMRQC的应用的两个已知障碍是密度矩阵元素随着比特数的指数减小，威胁弱信号电平，以及准备合适的起始状态的高成本。第三个障碍是迄今为止未注意到的对可供NMRQC使用的测量操作员的限制。介绍了Deutsch-Jozsa问题的函数类的变化，既扩展了有利于量子计算的问题范围，又避免了使用NMRQC的所有三个障碍。通过将其适应于这样的函数类，Deutsch-Jozsa问题可以在没有信号指数损失的情况下求解。该方法涉及一个额外的工作位和一个多项式更多涉及的甲骨文，它使用的热平衡密度矩阵系统的任意数量的自旋，从而避免了准备的伪纯状态和时间平均。
2000-07-14 quant-ph
Scaling issues in ensemble implementations of the Deutsch-Jozsa algorithm
我们讨论了合奏版本的Deutsch-Jozsa（DJ）算法，试图提供一个“可扩展的”实现的期望值NMR量子计算机。我们表明，这种合奏实现的DJ算法是最好的经典随机算法一样有效。一旦试图确定地对所有可能的功能进行分类，实现这一目标就需要大量的分子。这种差异是由对混合态密度矩阵的解释引起的。
2003-11-03 quant-ph
Discrimination of unitary transformations in the Deutsch-Jozsa algorithm
我们描述了一个一般框架，视甲骨文辅助量子算法为工具，用于区分酉变换。我们将其应用于Deutsch-Jozsa问题，并导出所有可能的量子算法，这些算法使用特定形式的Oracle酉单位来确定地解决问题。我们还使用这一点来表明，任何量子算法，解决Deutsch-Jozsa问题开始于一个特定类别的初始，热平衡为基础的状态，在溶液状态NMR中遇到的类型的量子系统只能成功的概率比经典算法时，问题的大小超过$n \sim 10^5.$
2010-02-23 quant-ph
Nuclear magnetic resonance implementation of the Deutsch-Jozsa algorithm using different initial states
Deutsch-Jozsa算法用一个单一的求值来区分常数函数和平衡函数。在这项工作的第一部分中，我们提出了模拟的核磁共振（NMR）的Deutsch-Jozsa算法的3自旋系统的所有可能的平衡功能的应用。三种不同的初始状态被认为是：热态，伪纯态，和一对（差）的伪纯态。然后，对五自旋系统的几个平衡函数和两个常数函数进行了模拟。最后，通过使用16个频率的脉冲，以创建一个输入相当于一个常数函数或平衡函数得到相应的实验谱，并与计算机模拟得到的结果进行了比较。
2003-04-08 quant-ph
Experimental demonstration of deterministic one-way quantum computing on a NMR quantum computer
单向量子计算是量子计算的一种重要而新颖的方法。通过利用现有的粒子-粒子相互作用，我们首次在实验上实现了确定性单向量子Deutsch-Josza算法在NMR中的完整过程，包括图形态制备、单量子比特测量和前馈校正。我们的实验结果可能为未来可扩展的单向量子计算提供启示。
2010-01-14 quant-ph
Experimental implementation of local adiabatic evolution algorithms by an NMR quantum information processor
量子绝热算法是通过演化缓变哈密顿量的基态来求解计算问题的一种方法。该技术利用缓慢变化的哈密顿量的基态的演化来达到所需的输出状态。在某些情况下，例如Grover搜索算法和Deutsch-Jozsa算法的绝热版本，应用全局绝热演化产生类似于其经典算法的复杂度。然而，使用局部绝热演化，J. Roland和N. J. Cerf for Grover's search [ Phys. Rev. A. { \bf 65} 042308（2002）]和Saurya Das、Randy Kobes和Gabor Kunstatter的Deutsch-Jozsa算法[Phys.Rev.A. { \bf 65}，062301（2002）]，产生$\sqrt{N}$阶的复杂度（其中N=2 $^{\rm n}$，n是量子位的数目）。本文报道了利用核磁共振在双量子位量子信息处理器上实现这些局域绝热演化算法的实验结果。
2005-06-30 quant-ph
Estimating Franck-Condon factors using an NMR quantum processor
分子与光的相互作用可以导致电子跃迁和同时的振动激发。Franck-Condon因子（FCF）在量化分子光激发过程中发生的电子振动跃迁强度方面起着重要作用。在这篇文章中，我们描述了一个一般的方法来估计FCF使用量子信息处理器。该方法涉及的应用程序的翻译运营商的测量某些投影。我们还说明了实验估计FCF的帮助下，一个三量子位NMR量子信息处理器的方法。我们描述了两种方法用于测量的投影-（i）使用对角断层扫描和（ii）使用穆萨协议。实验结果与理论分析相吻合。
2014-05-10 quant-ph
Experimentally obtaining the Likeness of Two Unknown Quantum States on an NMR Quantum Information Processor
近年来，量子态鉴别的研究越来越多。本文从两个量子态的相似性这一角度来研究它们。保真度用来描述两个量子态的相似性。在此基础上，我们提出了一种在NMR量子信息处理机上直接从辅助量子比特（自旋）谱的积分面积获得两个未知量子比特保真度的方案。最后，我们在一个三量子位量子信息处理器上演示了该方案。实验数据与理论预期值一致，平均误差为0.05，证实了该方案的正确性。
2003-08-23 quant-ph
A Nuclear Magnetic Resonance Implementation of a Classical Deutsch-Jozsa Algorithm
核磁共振（NMR）已被广泛用作展示量子计算优于经典计算的能力的演示媒介。大量的这样的实验进行了Deutsch-Jozsa算法的实现。然而，众所周知，在某些情况下，Deutsch-Jozsa问题可以通过使用与量子解决方案中一样多的对黑盒的查询来经典地解决。在本文中，我们描述的实验中，我们采取对比的方法，使用NMR作为一个经典的计算介质，处理核自旋向量的经典和利用替代嵌入位的物理介质。这使我们能够确定在n= 1，2的情况下由黑盒计算的实际布尔函数，而不是像传统的量子算法那样只计算性质（平衡或常数）。这些实验的讨论导致一些澄清的复杂性周围的比较不同的量子算法，特别是黑箱类型的算法。
2011-10-02 cs.ET quant-ph
Experimental demonstration of fully contextual quantum correlations on an NMR quantum information processor
量子力学中语境性的存在是对世界经典描述的根本背离。目前，对确定不能比量子理论更有语境的场景的探索处于量子语境研究的最前沿。在这项工作中，我们在NMR量子信息处理器上，分别在8维和4维希尔伯特空间上实验测试了两个能够揭示完全上下文量子关联的不等式。投影机与上下文的不平等首先重新制定的泡利运营商，这可以在NMR实验中确定。我们还分析了每个不等式在底层量子态旋转下的行为，旋转将其酉变换为另一个纯态。
2019-03-24 quant-ph
Thermal Equilibrium as an Initial State for Quantum Computation by NMR
我们提出了一种使用核磁共振计算机来解决Deutsch-Jozsa问题的方法，其中：（1）NMR样品中的分子数量与NMR量子计算机可用的量子比特数量无关，以及（2）初始状态被选择为热平衡状态，从而避免了伪纯态的制备以及随着量子比特数量的增加而导致的信号的指数损失。该算法的描述，以及其实验实施使用四个活跃的量子位。正如预期的那样，测得的光谱显示出常数和平衡函数之间的明显区别。
2007-05-11 quant-ph
Constructing valid density matrices on an NMR quantum information processor via maximum likelihood estimation
量子态的估计是任何量子信息处理实验中最重要的步骤之一。根据实验测量结果对密度矩阵进行简单的重构，常常会得到非正的密度矩阵，因此在物理上是不可接受的。我们如何确保在重建的所有阶段，我们保持密度矩阵为正且归一化？最近提出了一种基于极大似然估计的方法，其中保证密度矩阵是正定的。我们实验实现了这个协议，并证明了它的实用程序上的NMR量子信息处理器。我们讨论了几个例子，我们进行这样的估计，并比较它与标准的状态估计方法。
2016-04-16 quant-ph
Experimental demonstration of selective quantum process tomography on an NMR quantum information processor
我们提出了第一个NMR实施方案的选择性和有效的量子过程层析成像没有辅助。我们推广这个计划，使它可以有效地实现只使用一组测量涉及产品运营商。该方法允许我们估计的任何元素的量子过程矩阵所需的精度，提供了一组量子态可以有效地制备。与标准的选择性和有效的量子过程层析成像相比，我们的改进技术需要更少的实验资源，因为它利用NMR测量的特殊性质，允许我们通过一组限制性的子系统测量来计算过程矩阵的特定元素。为了证明我们方案的有效性，我们实验性地对对应于“无操作”的过程进行层析成像，控制非门（CNOT）和控制阿达玛门在双量子位NMR量子信息处理器上的应用。
2018-02-08 quant-ph
Entanglement detection on an NMR quantum information processor using random local measurements
随机局域测量最近被提出来构建纠缠证人，从而检测存在的两体纠缠。我们在一个双量子位NMR量子信息处理器上实验证明了这种方案的有效性。我们证明了一组三个随机的本地测量足以检测一般的两量子比特态的纠缠。我们实验产生了不同纠缠量的态，并表明该方案能够清楚地见证纠缠。我们执行完整的量子态层析成像的每个状态和计算状态保真度，以验证我们的结果。此外，我们扩展了以前的结果，并进行了模拟，使用随机本地测量，以最佳地检测在混合系统中的$2\otimes 3$维数的二分纠缠。
2016-10-08 quant-ph
Implementation for Solving Random Satisfiability Problems through CNOT-based circuits in a NMR Quantum Processor
给出了用多量子位控制非门和非门等基本逻辑门构造随机\QTR{it}{satisfiability}（SAT）量子线路的一般方法。这些电路的大小几乎与SAT公式的大小相同。此外，一个并行化方案，以解决随机SAT问题，有效地通过这些量子线路在\QTR{it}{nuclear magnetic resonance}（NMR）系综量子计算。该方案利用真正的混合态而不是伪纯态作为输入态，并结合NMR谱的拓扑性质，以并行的方式识别SAT问题的解。该方案对几个典型的SAT问题进行了实验验证，取得了良好的性能。
2003-08-25 quant-ph
Experimental Implementation of Discrete Time Quantum Random Walk on an NMR Quantum Information Processor
本文提出了一种利用三量子比特液态核磁共振（NMR）量子信息处理器（QIP）在正方形上实现离散时间量子行走的实验方法。相反，它的经典对应，我们观察到完全干涉后，一定的步骤和周期性的演变。完整的状态断层扫描已被执行的八个步骤，使一个完整的时期。结果与预期的状态具有极高的保真度，并清楚地显示了量子干涉在行走中的影响。我们还显示和讨论的重要性，选择一个分子与自然的哈密顿很适合NMR QIP通过实施相同的算法上的第二个分子。最后，我们通过实验证明了每一步后的退相干使量子行走的统计趋于经典随机行走的统计。
2005-07-28 quant-ph
Hybrid scheme for factorization: Factoring 551 using a 3-qubit NMR quantum adiabatic processor
量子处理器在许多计算任务（包括因子分解）上可能优于经典处理器。电路方法以及绝热方法已经被提出并实现，用于找到给定合数的因子。将其扩展到更大数量的主要挑战是无法获得大量量子位。在这里，我们提出了一个混合方案，涉及经典和量子计算，这减少了因子分解所需的量子位数。经典部分涉及建立和部分简化一组逐位因子分解方程，量子部分涉及使用量子绝热过程求解这些耦合方程。我们使用三量子位NMR量子寄存器通过分解551来演示混合方案。
2016-11-16 quant-ph
Quantum Computing by Two-Dimensional NMR using Spin- and Transition-Selective Pulses
使用二维NMR的量子计算最近已被描述为使用标量耦合演化技术[J. Chem. Phys.，109，10603（1998）]。本文描述了利用选择性脉冲实现二维核磁共振量子计算。使用两个和三个量子位实现了许多逻辑门，其中一个额外的观察者自旋。实现了一些多合一门（或Portmanteau门）。Toffoli门（或AND/NAND门）和OR/NOR门在三个量子位上实现。Deutsch-Jozsa量子算法的一个和两个量子位，使用一个额外的工作量子位，也已经实现了使用选择性脉冲后，创建一个相干叠加态，在二维的方法。
2000-06-27 quant-ph
Implementation of NMR quantum computation with para-hydrogen derived high purity quantum states
我们展示了第一个实施的量子算法的液态核磁共振（NMR）量子计算机使用几乎纯态。这是使用两个量子比特设备实现的，其中初始状态是由涉及仲氢的化学反应产生的一对1H核的几乎纯的单线态核自旋状态。我们已经实现了Deutsch的算法，用于通过单个查询区分常数和平衡函数。
2004-06-08 quant-ph
Realization of Fredkin Gate by Three Transition Pulses in NMR Quantum Information Processor
三量子位条件交换门（Fredkin gate）是一种通用门，可用于创建任何逻辑电路，并且有许多直接用途。本文在丙氨酸溶液中实验实现了只有三个跃迁脉冲的Fredkin门。目前还没有用较少的脉冲实现Fredkin门的实验报道。此外，我们的方案结构简单，易于在实验中实现。
2002-04-19 quant-ph
Experimental realization of post-selected weak measurements on an NMR quantum processor
后选择实验结果的能力是一个有用的理论概念和实验工具。在弱测量的背景下，后选择可以导致令人惊讶的结果，例如特征值范围之外的复杂弱值。通常后选择是通过投影测量来实现的，这在NMR等系综系统中很难实现。我们展示了在NMR量子信息处理器上进行后选择弱测量的第一个实验。我们的设置是用于测量复杂的弱值和弱值的范围外的特征值。解决系综量子计算机中后选择问题的方案是通用的，可以应用于任何基于电路的实现。该实验为研究和利用投影测量难以实验实现的系统中的后选择和弱测量铺平了道路。
2014-06-06 quant-ph
Experimental simulation of anyonic fractional statistics with an NMR quantum information processor
任意子具有奇异的统计特性，分数统计，不同于玻色子和费米子。它们可以作为某些哈密顿模型的激励而产生。在这里，我们提出了一个实验演示的任意分数统计模拟一个版本的Kitaev自旋晶格模型提出的Han等人[Phys. Rev.Lett. 98，150404（2007）]，使用NMR量子信息处理器。我们利用一个7量子比特的系统制备一个6量子比特的伪纯态，实现了基态的制备，实现了任意子的操纵，包括任意子的产生、编织和融合。观察到任意子编织态和非任意子编织态之间存在$π/2\times 2$相位差，这相当于两次连续的粒子交换。这与费米子和玻色子在两次连续粒子交换后的$π\times 2$和$2π\times 2$相不同，与任意子的分数统计相一致。
2012-10-17 quant-ph
Characterization of complex quantum dynamics with a scalable NMR information processor
我们目前的实验结果对比系统动力学下使用核磁共振量子信息处理器的保真度衰减的测量。测量是通过在只有一个量子比特的确定性量子计算模型中实现可扩展电路来进行的。结果表明，定期和复杂的行为和复杂的动态之间的可测量的差异是忠实于预期的理论衰减率。此外，我们说明了如何实验方法可以被看作是一种有效的方法，无论是提取粗粒度的信息动态的一个大系统，或测量的退相干率从工程环境。
2006-02-13 quant-ph
Experimental Classification of Entanglement in Arbitrary Three-Qubit States on an NMR Quantum Information Processor
我们在核磁共振量子信息处理器上对任意三比特纯量子态中的纠缠进行了实验检测。只有四个观测量的测量，足以区分实验上的六类状态下是不等价的随机本地操作和经典通信（SLOCC）。实验实现是通过将所需的可观测量映射到单个量子位的Pauli $z$ -算子上来实现的，该量子位可直接进行测量。该检测方案适用于已知的纠缠态以及使用通用方案随机生成的状态，该通用方案可以构建所有可能的三量子比特状态。结果证实，通过直接全量子态层析成像以及通过负性计算和比较表明，该协议确实是成功地检测三方纠缠，而不需要任何{ \it先验}信息的状态。
2018-05-07 quant-ph
Experimental realization of quantum non-Markovianity through the convex mixing of Pauli semigroups on an NMR quantum processor
本研究在NMR量子处理器上利用含两个辅助量子比特的算法，实验探究Pauli半群的凸组合动力学映射的马尔可夫性，证实双半群混合映射恒为非马尔可夫，测定了三半群混合的三种情况的性质，结果与理论一致。
2024-04-26 quant-ph
Simulating open quantum dynamics on an NMR quantum processor using the Sz.-Nagy dilation algorithm
本研究在NMR量子处理器上实验实现Sz.-Nagy膨胀算法，用单辅助量子比特模拟开放量子动力学，并通过凸优化量子过程层析验证模拟质量。
2022-01-19 quant-ph
A two-qubit algorithm involving quantum entanglement
量子纠缠现象是实现量子计算的基础，并且需要至少两个量子比特来演示。然而，Deutsch算法和Grover的两位搜索算法都没有使用纠缠。我们开发了一个类似于Deutsch的问题，在这里我们考虑了所有可能的二元函数，并区分它们的偶数或奇数性质。解决这个问题的量子算法需要两个量子比特级别的纠缠。最终的解决方案表明，NMR实现的问题将导致有趣的结果。
2000-06-14 quant-ph
Ground and excited state energy calculations of the H2 molecule using a variational quantum eigensolver algorithm on an NMR quantum simulator
本文在NMR量子处理器上实验实现了变分量子本征求解器与变分量子紧缩算法，分别计算H2分子的基态和激发态能量，并首次证明单个NMR量子比特即可达到所需精度。
2024-07-01 quant-ph
Direct tomography of quantum states and processes via weak measurements of Pauli spin operators on an NMR quantum processor
本研究提出基于弱测量的高效直接量子态与过程层析成像方案，构建通用量子电路利用标量J耦合调控相互作用，在NMR量子处理器上实验实现，可精准表征多类量子态与过程。
2023-03-13 quant-ph
Experimental construction of generic three-qubit states and their reconstruction from two-party reduced states on an NMR quantum information processor
我们在核磁共振量子信息处理器上对三个量子比特的状态空间进行了实验研究。我们构建了一个方案，实验实现了一般的三量子比特态的规范形式，单量子比特幺正。这种形式涉及GHZ和三个量子比特的W型最大纠缠态的非平凡组合。我们为一般态构造的一般电路可简化为GHZ态和W态的特殊情况。一个通用的状态的实验建设进行了一个非平凡的一组参数和良好的保真度的准备证实了完整的状态层析成像。GHZ和W态被构造为一般实验方案的特例。此外，我们通过实验证明了一个关于三量子比特状态的奇怪事实，对于几乎所有的纯态，两量子比特的简化态可以用来重建完整的三量子比特状态。对于一般状态和W状态的情况下，我们证明了这种重建方法，通过比较它与直接断层扫描的三量子比特状态。
2015-01-29 quant-ph
Experimental demonstration of the dynamics of quantum coherence evolving under a PT-symmetric Hamiltonian on an NMR quantum processor
本研究在NMR量子处理器上实验验证了最大纠缠双体态中PT对称哈密顿量下量子相干性的动力学，发现破缺相中全局相干性指数衰减而局域和总相干性冻结，实验结果与理论预测吻合。
2022-01-13 quant-ph
Classification and measurement of multipartite entanglement by reconstruction of correlation tensors on an NMR quantum processor
提出一种利用13个算符重构相关矩阵来分类三量子比特纯态并度量其全局纠缠的协议，已在NMR量子处理器上验证，覆盖所有六个不等价纠缠类别。
2022-06-12 quant-ph
Evolution of different orders of coherence of a three-qubit system and their protection via dynamical decoupling on an NMR quantum processor
本文在三量子比特NMR系统中生成不同阶相干性，并利用鲁棒动力学解耦序列保护各阶相干性，成功保护了星形态中的两量子比特纠缠。
2024-11-11 quant-ph
Experimental protection against evolution of states in a subspace via a super-Zeno scheme on an NMR quantum information processor
在核磁共振量子信息处理器上，我们实验证明了量子态在一维和二维两个量子比特子空间中的冻结演化。状态演化被冻结，并且使用超级芝诺序列成功地防止了状态从其子空间泄漏到正交子空间，超级芝诺序列包括一组由预先选择的时间间隔间断的反相射频（rf）脉冲。我们证明了该方案的有效性，通过保留不同类型的状态，包括可分离和最大纠缠态的一维和二维子空间的两个量子比特。通过在几个时间点进行全状态层析成像来跟踪实验密度矩阵的变化。我们使用的保真度措施的一维情况下和泄漏（分数）到正交子空间的二维情况下，作为定性指标，估计相似的密度矩阵在稍后的时间，最初准备的密度矩阵。对于纠缠态的情况，我们另外计算了一个纠缠参数来表示在不同时刻纠缠的存在。我们的实验表明，super-Zeno计划是能够成功地限制状态演化的一维或二维子空间被保护。
2014-11-26 quant-ph
Realizing the Petz Recovery Map on an NMR Quantum Processor
Indian Institute of Science Education & Research Mohali（印度科学教育与研究所莫哈利分校）；Amrita Vishwa Vidyapeetham, Amritapuri（阿姆里塔大学阿姆里塔普里校区）；National Institute for Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（国家理论与计算科学研究所）；Chennai Institute of Technology（金奈理工学院）；Universität Ulm（乌尔姆大学）；Universidade Federal de Pernambuco（伯南布哥联邦大学）
本文通过核磁共振量子处理器实现了Petz恢复映射，验证了其在不同参考态下的状态适应性，并展示了理论预测与实验结果的一致性。
2026-05-07 quant-ph
Computational speed-up in a single qudit NMR quantum information processor
量子算法被认为是比任何相应的经典算法对某些计算任务提出更有效的解决方案。人们一直认为，量子计算能力的根源在于非经典相关性，如纠缠或量子不和谐。然而，最近已经表明，即使是一个单一的纯量子也足以设计一个基于Oracle的算法，该算法解决黑盒问题的速度比任何经典的方法都要快。特别是，我们考虑的算法确定是否八个置换函数定义的一组四个元素是积极的或消极的循环。虽然任何经典的解决方案，这个问题需要两个评估的功能，量子力学允许我们执行相同的任务，只有一个单一的评估。在这里，我们提出了考虑的量子算法的第一个实验演示与四极核磁共振设置使用单个四能级量子系统，即，一夸脱。
2014-07-03 quant-ph
Non-Destructive Discrimination of arbitrary set of orthogonal quantum states by NMR using Quantum Phase Estimation
本文提出了一种基于量子相位估计的算法，该算法能在任意正交态集合中无损地鉴别出量子态，并在核磁共振量子信息处理器上得到了实验验证。该过程是可扩展的，可以应用于任何一组正交状态。通过Matlab仿真证明了可扩展性。
2011-05-11 quant-ph
NMR quantum information processing
量子计算利用基于量子力学性质而不是经典物理的全新计算模型，并且人们相信量子计算机能够显著提高特定任务的计算能力。目前，核磁共振（NMR）已成为所有当前实现中最成功的平台之一。它已经证明了对最大数量的量子比特的通用控制，并且在NMR中开发的许多先进技术已经成功地应用于其他量子系统。在这篇综述中，我们展示了NMR量子处理器如何满足量子计算机的一般要求，并描述了朝着这一目标发展的先进技术。此外，我们回顾了最近的一些NMR量子处理器的实验。这些实验包括基准协议，量子纠错，利用量子特性的算法演示，探索量子力学的基础，和量子模拟。最后对概念进行了总结，并对未来的发展进行了展望.
2015-01-07 quant-ph
Efficient experimental characterization of quantum processes via compressed sensing on an NMR quantum processor
本研究在NMR量子处理器上用压缩感知算法结合缩减数据集实现高效量子过程层析，验证了Pauli错误基下性能更优，相比最小二乘方法效果更好，还表征了多比特子系统的约化动力学过程。
2021-09-27 quant-ph
ANN-Enhanced Detection of Multipartite Entanglement in a Three-Qubit NMR Quantum Processor
本文提出利用人工神经网络对三量子比特NMR量子处理器生成的态进行SLOCC纠缠类别识别和真正多体纠缠检测，并通过降维减少所需密度矩阵元素，在有限实验数据下实现高精度分类。
2024-09-29 quant-ph
Co-Design quantum simulation of nanoscale NMR
IQM Quantum Computers（IQM量子计算机）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Department of Physical Chemistry, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学物理化学系）
本文展示如何利用噪声中间尺度量子计算机模拟纳米级核磁共振共振，通过协同设计量子处理器减少超过90%的SWAP门数量，实现快速共振器重置。
2022-11-24 quant-ph
Signatures of quantum noise in the operation of Deutsch's algorithm
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）
本文研究了量子噪声如何影响德鲁特算法的运行，通过对比量子和经典方法，发现多次运行算法会导致不同的退相干效应，并展示了IBM量子处理器和NV中心自旋量子比特的结果。
2026-05-18 quant-ph
NMR Quantum Information Processing with Para-Hydrogen
本论文主要研究基于液态核磁共振的量子信息处理器中的初始化和可分性问题。我们制备了纠缠阈值以上的纯量子态。我们的纯态量子计算机从仲氢分子中高度极化的核自旋态中获得纯度。本文首先对传统的基于核磁共振的量子信息处理技术进行了批判，概述了该技术的主要优点和缺点。我们描述了增强磁有序的核自旋态的仲氢和初始化实验利用这种效果，以实现纯，纠缠态。这些状态确实可以作为初始状态在实现量子算法：我们描述的Deutsch和Grover量子算法的实现。“twirl”操作将完全任意的输入状态转换为Werner单态。该操作的NMR实现被采用。我们还分析了在量子计算机中将一些高度极化的量子比特的纯度共享到任意维度的量子子空间上的可能性，以及这些共享操作是否增加或减少了纠缠的可能性。
2005-09-07 quant-ph
Experimental Detection of Non-local Correlations using a Local Measurement-Based Hierarchy on an NMR Quantum Processor
量子系统所具有的关联的非定域性质可以通过贝尔型不等式违反的实验证明来揭示。最近的工作已经限制了量子系统在实际实验中可以拥有的相关性。这些界限仅限于由几个低维子系统组成的复合量子系统。在更一般的方法中，已经表明，更少的体相关性可以揭示从自然的量子力学描述中产生的相关性的非定域性质。这种相关性检验可以转化为半定规划（SDP）。本研究报告的实验实施的本地测量为基础的层次结构的核磁共振（NMR）硬件利用三个核自旋作为量子比特。该协议已在真正纠缠的三重态如W态、GHZ态和几个图态上进行了实验验证。在所有的情况下，实验测量的相关性被用来制定SDP，使用线性约束的矩矩阵的条目。我们观察到，对于每一个真正的纠缠态，SDP未能找到一个半定的正矩矩阵与实验数据一致。这意味着观察到的相关性不能来自于对可分离态的局部测量，因此本质上是非局部的，并且也证实了被测试的态确实是纠缠的。
2020-03-21 quant-ph
A programmable two-qubit solid-state quantum processor under ambient conditions
量子计算机利用物理状态的叠加和纠缠，在解决具有技术影响的问题方面可能优于经典计算机，例如分解大量数据和搜索数据库。量子处理器通过将可编程的门序列应用于量子比特的初始化状态来执行算法，该初始化状态相干地演变成包含计算结果的最终状态。虽然具有几个量子比特的量子处理器已经在多个量子计算平台上得到了展示，但是在环境条件下实现固态可编程量子处理器仍然是难以捉摸的。在这里，我们报告了一个可编程的量子处理器，可以编程与15个参数，实现任意幺正变换的两个自旋量子位在金刚石的氮空位（NV）中心。我们实现了Deutsch-Jozsa和Grover搜索算法，平均成功率超过80%。这种可编程的双量子位处理器可以形成大规模量子处理器的核心组件，这里使用的方法适用于这样的设备。
2018-08-17 quant-ph
Quantum state tomography and quantum logical operations in a three qubits NMR quadrupolar system
在这项工作中，我们提出了一个实现的量子逻辑门和算法在一个三个有效的量子比特系统，表示为（I = 7/2）NMR四极核。为了实现这些协议，我们使用了强调制脉冲（SMP）。每个实现的各个阶段都通过量子态层析成像（QST）进行了验证。这里提出的计算基态，Toffolli逻辑门，和Deutsch-Jozsa和Grover算法的结果。此外，我们还讨论了在四极系统中使用SMP技术实现此类协议的困难和优势。
2011-08-24 cond-mat.other quant-ph
Realization of two-qutrit quantum algorithms on a programmable superconducting processor
使用量子三能级系统或量子位作为基本单元处理量子信息是当代基于量子位的架构的替代方案，具有提供显著计算优势的潜力。我们利用两个transmons的第三能量本征态演示了一个完全可编程的二quutrit量子处理器。我们开发了一个参数耦合器，以实现良好的连通性，在九维希尔伯特空间，使有效的实现两个qutrit门。我们通过实现几个算法，如Deutsch-Jozsa，Bernstein-Vazirani和Grover的搜索来描述我们的处理器。我们的高效无附属协议使我们能够表明，两个阶段的格罗弗的放大可以提高成功率的非结构化搜索与量子优势。我们的研究结果为使用transmons作为通用量子计算机的构建块来构建完全可编程的三元量子处理器铺平了道路。
2022-11-12 quant-ph
An NMR Analog of the Quantum Disentanglement Eraser
我们报道了在液态核磁共振量子信息处理器上实现的三自旋量子去纠缠擦除器。该实验的一个关键特征是使用脉冲磁场梯度来模拟投影测量。这种能力是朝着实验可控系统的发展迈出的重要一步，该系统可以模拟任何量子动力学，包括相干和退相干。
2001-04-26 quant-ph
Quantum Factorization of 143 on a Dipolar-Coupling NMR system
量子算法在解决因子分解问题时可能比经典算法快得多。绝热量子计算是Shor算法之外的另一种方法。本文提出了一种改进的绝热因子分解算法，并在偶极-偶极耦合的液晶NMR量子处理器上实现了对143的绝热因子分解。我们相信这是量子计算实现中考虑的最大数量，这表明了绝热量子算法的实际重要性。
2011-11-16 quant-ph
Towards quantum utility for NMR quantum simulation on a NISQ computer
本文研究利用NISQ设备在高场区模拟核磁共振实验，通过乘积公式将NMR相互作用映射至量子设备，在多达11个自旋的分子上完成模拟并与实验对比，展示了多项式缩放性，为实现量子实用性奠定基础。
2024-04-26 quant-ph
