Quantum Computer Emulator
我们描述了一个通用的量子计算机的量子计算机仿真器。该仿真器由量子计算机物理实现的仿真器和用于编程和控制仿真器的图形用户界面组成。我们通过Deutsch-Jozsa和Grover的数据库搜索算法的各种实现来说明量子计算机仿真器的使用。
2000-03-29 quant-ph
The Noiseless Quantum Computer Does Not Exist
本文证明量子计算机中任何逻辑门都信息依赖于另一逻辑门，从而论证无噪声量子计算机不可能存在。
2024-08-21 quant-ph
A Parallel Quantum Computer Simulator
量子计算机是一种新型的计算机，可以有效地解决复杂的问题，如素数分解。量子计算机威胁到公钥加密系统的安全性，因为这些系统依赖于素数分解在计算上很困难的事实。错误限制了量子计算机的有效性。由于量子计算机的指数性质，模拟错误对它们的影响需要大量的处理和内存资源。在本文中，我们描述了一个并行模拟器，访问量子计算机的可行性。我们还推导并验证了模拟器执行时间的分析模型，这表明并行量子计算机模拟具有很好的可扩展性。
1998-04-16 quant-ph
Universe as quantum computer
本文表明，通用量子计算机具有退相干的历史，其中复杂的适应系统以高概率演化。
1999-12-17 quant-ph
A bird's eye view of quantum computers
量子计算机是在计算的一般框架，物理定律和量子力学的基础上讨论的。
2007-03-13 quant-ph
The halting problem for universal quantum computers
通用量子计算机的停止被证明是不相容的约束的动力学的么正性。
1998-11-02 quant-ph
Implementing quantum stochastic differential equations on a quantum computer
我们研究如何在量子计算机上实现量子随机微分方程。这是说明了一个实施的量子阱，耦合激光驱动的两级原子的电磁场在真空状态下的IBMqx4特内里费计算机。我们比较所得的主方程和量子滤波方程现有的理论。通过这种方式，我们描述了计算机的性能。
2019-04-03 quant-ph
Synchronizing Quantum Paths of a Universal Quantum Computer
这篇论文已被撤回，并将由另一份提交的论文取代。
1998-05-19 quant-ph
The Quantum Interference Computer: error correction
在量子干涉计算机方法的背景下，提出了一种纠错机制
2007-07-17 quant-ph
Programming physical realizations of quantum computers
我们研究量子计算机的物理实现对其逻辑运算的影响。通过对量子计算机硬件物理模型的仿真，分析了量子计算机物理实现编程中遇到的困难。受控非操作和Grover的数据库搜索算法的逻辑上相同的实现的例子被用来证明量子计算的结果相对于量子计算机的物理实现是不稳定的。我们讨论了这些不稳定性的起源，并讨论了克服这一点的可能性，实际上，量子计算机的基本限制。
2001-04-18 quant-ph
On the Problem of Programming Quantum Computers
我们研究量子计算机的物理实现对其逻辑运算的影响。通过对量子计算机硬件物理模型的仿真，分析了量子计算机物理实现编程中遇到的困难。我们讨论了量子算法不稳定性的起源，并探讨了扩大稳定操作区域的物理机制。
2000-09-27 quant-ph
The Quantum Interference Computer: an experimental proposal
提出了一个实验来测试量子干涉计算机方法的干涉方面
2007-10-02 quant-ph
Energy Dissipation in Quantum Computers
描述了一种用于计算由于量子相位信息的损失而在量子计算机中产生的热量的方法。令人惊讶的是，这种热量产生可以在零温度下发生。这可以解释为什么不可能从真空涨落中提取能量。光学计算机和量子宇宙学的影响也简要讨论。
2003-10-15 quant-ph
Irreversibility in the Halting Problem of Quantum Computer
研究了量子计算机的停机问题。结果表明，如果量子计算机发生停机，则相关动力学由不可逆算子描述。
2009-12-15 quant-ph
An Algorithm of a Virtual Quantum Computer Model on a Classical Computer
由于对量子态性质的假设，虚量子态的构建成为可能。本研究考虑了随机几何背景（随机引力背景）产生的各种量子非相互作用对象的相关性（或相干性）。在量子态虚拟模型中，实现了从单个连续随机过程产生两个（或多个）具有受控互相关因子的二分信号的简单方法。基于计算机系统随机数发生器，建立了具有随机几何背景性质的平稳随机相位模型。
2003-01-29 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
Space Complexity of Streaming Algorithms on Universal Quantum Computers
通用量子计算机是目前已知的唯一可以实现的通用量子计算机。这些计算机由控制量子存储器的经典存储器组件组成。本文在通用量子计算机上研究了PartialMOD和等式等数据流问题的空间复杂性。这些问题的量子算法被认为优于经典算法。然而，通用量子计算机除了需要量子位之外，还需要经典位来控制量子门。我们的分析表明，量子算法中使用的经典比特的数量等于或甚至大于相应的经典算法中使用的经典比特的数量。这些结果表明，当考虑空间复杂性时，在通用量子计算机上而不是经典计算机上实现某些数据流问题没有优势。
2020-10-31 quant-ph
The Halting Problem for Quantum Computers
我们认为，量子计算机的停机问题，这是首次提出的迈尔斯，绝不是解决，因为已经声称最近。我们明确展示了量子计算机中出现的困难，当计算的不同分支在不同的未知时间停止时。
1998-06-29 quant-ph
Quantum Computer Benchmarking via Quantum Algorithms
我们提出了一个框架，利用量子算法，架构感知量子噪声模型和一个理想的模拟器，以基准量子计算机。基准度量突出了量子计算机演化与模拟噪声和理想量子演化之间的差异。我们利用我们的框架对三个IBMQ系统进行基准测试。使用多种算法，包括连续时间算法，作为基准，以不同的方式强调计算机，突出它们对不同电路的行为。每个量子线路的复杂性会影响每个量子计算机的效率，电路尺寸的增加会导致更多的噪声行为。此外，使用连续时间量子算法及其哈密顿量的分解也允许提取关于量子系统上的两种方法的效率的有价值的比较。结果表明，我们的基准测试提供了关于每个量子计算机性能的充分和全面的信息。
2021-12-17 quant-ph
Approximate quantum counting on an NMR ensemble quantum computer
我们演示了一个量子算法的实现，用于估计在搜索操作中使用两个量子位的核磁共振（NMR）量子计算机的匹配项目的数量。
1998-08-26 quant-ph
Realizing the quantum baker's map on an NMR quantum computer
通过对基于三氯乙烯分子的3-qubit NMR量子计算机上的量子面包师映射的实现进行数值模拟，我们证明了在当今量子计算机上进行量子混沌实验的可行性。我们给出了详细的描述，建议的实验，调查（a）由于退相干和（b）超敏扰动的现象的熵增加率。
1999-01-07 quant-ph
Experimental Demonstration of Non-local Controlled-Unitary Quantum Gates Using a Five-qubit Quantum Computer
在分布式量子计算机中，非局域量子门的局域实现是必不可少的。在这里，我们展示了非本地实现的控制酉量子门提出的Escherert等人。（Phys Rev A 62：052317，2000）使用五量子比特IBM量子计算机。我们通过量子态和工艺层析技术验证了实现的保真度和准确性。
2019-05-15 quant-ph
Probability Analysis of a Quantum Computer
研究了Peter Shor提出的整数因式分解的量子计算机算法。QC的量子性质使其结果随机。研究了输出概率分布，并确定了成功操作的机会
2003-03-12 quant-ph
Remarks on Universal Quantum Computer
本文已被quant-ph/9908074取代。
2002-02-25 quant-ph
Benchmarking Quantum Computers and the Impact of Quantum Noise
基准测试是如何确定计算系统的性能。令人惊讶的是，即使对于经典计算机，这也不是一个简单的过程。必须选择适当的基准和指标来提取有意义的结果。不同的基准测试以不同的方式测试系统，每个单独的度量可能会或可能不会感兴趣。选择合适的方法是棘手的。对于量子计算机来说，情况更加开放，其中有更广泛的硬件，更少的既定指导方针和额外的复杂因素。值得注意的是，量子噪声会显著影响性能，并且难以准确建模。在这里，我们从计算机体系结构的角度讨论量子计算机的基准测试，并提供数值模拟，突出表明谨慎的挑战。
2021-05-06 quant-ph
A Quantum Full Adder for a Scalable Nuclear Spin Quantum Computer
我们提出了一种在自旋链量子计算机中实现量子全加器的策略。作为一个例子，我们模拟了一个包含201个自旋的链中的量子全加器。我们的模拟还演示了如何最大限度地减少非谐振效应产生的误差。
2001-05-25 quant-ph
Introduction to Quantum Computers and Quantum Algorithms
这是一个简短的介绍量子计算打算为物理学家。介绍了量子计算机的基本思想。然后，我们集中在Shor的整数分解算法。
2003-05-09 quant-ph
Wavelets and Wavelet Packets on Quantum Computers
我们展示了如何周期化小波包变换和周期化小波变换可以在量子计算机上实现。令人惊讶的是，我们发现小波包变换的实现比在量子计算机上实现小波变换的成本更低。
1999-09-03 quant-ph
Elucidating Reaction Mechanisms on Quantum Computers
我们展示了如何利用量子计算机来阐明复杂化学体系中的反应机制，以固氮酶中生物固氮的开放问题为例。我们将讨论量子计算机如何增强经典计算机对此类问题的模拟，以显着提高其准确性，并实现迄今为止棘手的模拟。详细的资源估计表明，即使考虑到量子纠错的大量开销，以及编译成离散门集的需要，也可以在小型量子计算机上在合理的时间内执行必要的计算。这表明量子计算机将能够切实解决化学中具有科学和经济意义的重要问题。
2016-05-25 quant-ph
Does True Randomness Exist? Efficacy Testing IBM Quantum Computers via Statistical Randomness
本文提出利用量子随机数生成与十八项统计测试评估量子计算机效能，并对九台 IBM 系统测试，发现仅一个计算机—算法组合通过统计随机性检验。
2024-01-20 quant-ph
An optically driven quantum dot quantum computer
提出了一种基于耦合非对称单电子量子点的量子计算机结构。相邻的点通过电偶极-偶极相互作用强烈耦合，从而实现快速计算速率。此外，可以针对长相干时间定制非对称结构。结果最大化的计算周期的数量之前的损失的一致性。
1999-09-22 quant-ph
Parallel Quantum Computing in a Single Ensemble Quantum Computer
我们提出了一种用于系综量子计算机的并行量子计算模式。在这种模式下，一些量子位可以处于纯态，而其他量子位处于混合态。它使单个系综量子计算机能够执行$"$单指令多数据类型的并行计算。在Grover算法和Shor算法中，并行量子计算可以提供额外的加速。此外，它还可以更充分地利用系综量子计算机中的量子比特资源。因此，在Schulman-Varizani和Cleve-Diplenzo算法中制备有效纯态时丢弃的一些量子比特可以重新利用。
2003-07-08 quant-ph
Simulation of chemical reaction dynamics on an NMR quantum computer
量子模拟可以用最少几十个量子比特击败当前的经典计算机，并可能成为量子计算机的第一个实际应用。量子模拟的一个很有前途的应用是解决具有挑战性的量子化学问题。在这里，我们报告了一个实验证明，一个小型的核磁共振（NMR）量子计算机已经能够模拟原型化学反应的动力学。实验结果与经典模拟结果吻合较好。我们的结论是，量子模拟的化学反应动力学目前的经典计算机上无法计算的是可行的，在不久的将来。
2011-05-21 quant-ph
Quantum Statistical Mechanics on a Quantum Computer
本文描述了一种计算量子多体系统态密度和热平衡性质的量子算法。我们目前的情况下，反铁磁海森堡模型的三角晶格上的不同大小的21量子位量子计算机的软件实现上运行该算法所获得的结果。
1999-11-09 quant-ph
Adaptive Quantum Computers: decoding and state preparation
本文提出自适应量子计算机模型，证明其在损坏数据解码上优于经典计算机，并给出高效制备均匀叠加态、GHZ态、W态和Dicke态的自适应量子算法，理论与硬件实验验证其优势。
2025-09-10 quant-ph
Considerations about the randomness of bit strings originated from sequences of integer numbers according to a simple quantum computer model
本文利用一个简单的量子计算机模型讨论了由整数序列产生的比特串的随机性。所考虑的量子计算机模型有三个元素：一个负责数学运算的处理单元，一个初始的等权叠加和一个用作资源的量子态。随机性取决于最后一个。
2015-04-30 quant-ph
How to test the "quantumness" of a quantum computer?
我们讨论是否，在何种程度上和如何量子计算设备可以使用经典的工具进行评估和模拟。
2014-01-13 quant-ph
Computational model underlying the one-way quantum computer
在本文中，我们提出了计算模型的基础上的单向量子计算机，我们最近推出[物理。86，5188（2001）]。单向量子计算机具有可以模拟任何量子逻辑网络的特性。相反，并不是单向量子计算机可能的所有量子信息处理方式都可以用网络模型来正确理解。我们表明，逻辑深度是，对于某些算法，低于迄今为止已知的网络。例如，Clifford群中的每个量子线路都可以在单向量子计算机上一步完成。
2002-03-12 quant-ph
Experimental Implementation of Quantum Walks on IBM Quantum Computers
近年来，通用量子计算机的发展取得了显着的成功，并以谷歌报道的量子霸权而告终。现在可以用几十个量子比特实现短深度的量子线路，并获得具有显著保真度的结果。量子行走是在现有量子计算机上实现的很好的候选者。在这项工作中，我们实现了离散时间量子行走与一个和两个相互作用的步行者在周期，二维格子，和IBM量子计算机上的完全图。我们能够获得有意义的结果，使用循环，二维晶格，和完整的图形与16个节点，这需要4量子比特量子线路高达深度100。
2020-03-09 quant-ph
Experimental Realization of Quantum Violation of Entropic Noncontextual Inequality in Four Dimension Using IBM Quantum Computer
在量子信息理论中，熵不等式是非上下文性的充分必要条件。在这里，我们首先在实验上证明了在一个四能级量子系统中，通过使用五量子比特的IBM量子计算机的熵的非上下文不等式的破坏。实验结果证明了局部实在论模型的不存在。
2018-05-23 quant-ph
Preparing tunable Bell-diagonal states on a quantum computer
双量子比特的贝尔对角态一直是理解量子资源的几何、动力学和应用的主力。本文提出了一种在量子计算机上可调谐地制备Bell对角态的量子线路。我们使用IBM Q 5 Yorktown量子计算机实现了这个量子线路，作为应用实例，我们测量了Werner态的非局域、转向、纠缠和不和谐量子关联以及非局域量子相干性。
2019-03-30 quant-ph
An Alternative Algorithm for the Database Search Problem on a Quantum Computer
论文已经撤回
1998-09-03 quant-ph
Physics and computer science: quantum computation and other approaches
这是一篇立场论文，作为我为《计算机科学中的数学结构》杂志（第20卷-特刊06（量子算法），2010年）编辑的量子算法特刊的介绍。
2011-03-07 quant-ph
Measuring distance between quantum states on a quantum computer
我们提出了一个协议，用于确定希尔伯特空间中的纯和混合量子态的量子计算机上准备的距离。在纯量子态的情况下，该协议基于测量某些状态之间的标积模的平方。确定混合量子态之间的距离简化为测量混合态中所有纯态之间标积模的平方。此外，我们开发了一个协议，允许一个来确定的自旋系统的演化速度模拟的量子计算机。我们应用这些协议来测量在ibmq-santiago量子计算机上实现的不同量子系统的进化距离和速度。
2021-08-26 quant-ph
The lambda-q calculus can efficiently simulate quantum computers
我们表明，量子代数-q演算可以有效地模拟量子图灵机，通过显示如何量子代数-q演算可以有效地模拟一类量子元胞自动机，相当于量子图灵机。我们的结论是，量子计算机可能比量子计算机更强，因为NP完全问题，如可满足性，可以在量子计算机中有效地解决，但人们普遍怀疑量子计算机是否可以有效地解决这些问题。
1997-02-26 quant-ph
What is a quantum computer, and how do we build one?
实现量子计算机的Dijuenzo标准在关注量子信息处理的实验和理论研究方面具有开创性意义。这些标准是专门为量子计算的电路模型制定的。然而，已经提出了几个新的量子计算模型（范例），似乎不符合标准。因此，问题是实现量子计算机的一般标准是什么。为此，引入了量子计算机的正式操作定义。根据这个定义，如果一个设备符合以下四个标准，那么它就是量子计算机：任何量子计算机必须（1）具有量子存储器;（2）促进量子存储器的受控量子演化;（3）包括用于冷却量子存储器的方法;以及（4）为量子存储器的子集提供读出机制。当设备是可扩展的并且容错地操作时，满足标准。我们讨论了各种现有的量子计算范例，以及它们如何适应这个框架。最后，我们为选择构建量子计算机的途径制定了路线图。这被总结在一个决策树中，旨在帮助实验者确定给定特定物理实现的最自然的范例。
2010-05-25 quant-ph
A Magnetic Resonance Force Microscopy Quantum Computer with Tellurium Donors in Silicon
提出了一种基于磁共振力显微镜（MRFM）的碲杂质硅核自旋量子计算机。这种量子计算的方法将成熟的硅技术与MRFM的预期进展相结合。
2000-03-18 quant-ph
On the absence of a measurement problem in quantum computer science
我评论GianCarlo Ghirardi对我的量子计算没有测量问题的批评。
2008-08-11 quant-ph
Fast Fingerprinting of Cloud-based NISQ Quantum Computers
基于云的量子计算机已经成为现实，许多公司允许基于云的访问他们的机器，具有数十到100多个量子位。随着量子计算机的方便使用，量子信息处理将有可能彻底改变计算，基于超导transmon的量子计算机是一些更有前途的设备。如今，云服务提供商托管各种各样的这些和其他原型量子计算机，它们具有高度多样化的设备属性，尺寸和性能。当今量子计算机中存在的差异，即使是在相同底层硬件的量子计算机中，也激发了人们研究如何将一个设备与另一个设备区分开来。作为一个案例研究，这项工作的重点是25个IBM超导，固定频率transmon为基础的量子计算机，年龄范围从几个月到大约2.5年的属性。通过对当前和历史量子计算机校准数据的分析，这项工作揭示了机器内部的关键特征，这些特征可以作为每个量子计算机唯一硬件指纹的基础。这项工作展示了一种新的快速方法，可以基于transmon量子比特的独特频率特性可靠地对基于云的量子计算机进行指纹识别。注册和召回操作都非常快，因为指纹数据可以在量子机器上以最少的执行生成。基于量子比特频率的指纹还具有优异的器件间分离和器件内稳定性。
2022-11-15 quant-ph
First Practical Experiences Integrating Quantum Computers with HPC Resources: A Case Study With a 20-qubit Superconducting Quantum Computer
本文报告了将20-qubit超导量子计算机集成到LRZ的HPC基础设施中的实践经验，总结了设施要求、动态校准、冗余基础设施和用户培训四个关键教训，为未来HPC+QC集成提供了路线图。
2025-09-16 quant-ph
Mapping Quantum Circuits to Ions in Storage Ring Quantum Computer Architectures
研究了储存环量子计算机中量子线路到离子态量子比特的映射。提出了用于将这样的量子比特映射到存储环量子计算机的串行、并行和混合架构。在多离子、窗口和激光器方面，离子主义是SRQC架构的重要组成部分。一个“前任问题”，在这样的架构中出现的确定和解决方案提出。代表性的数值大小和定时计算。整个方法非常通用，并扩展到几个实施选项。确定了开放性问题。
2022-05-22 quant-ph
Experimental Demonstration of Quantum Tunneling in IBM Quantum Computer
量子计算机是模拟大型量子系统的有希望的候选者，这在经典计算机中是一项艰巨的任务。在这里，我们报告的实验实现量子隧穿的单个粒子通过不同类型的势垒进行数字量子模拟使用IBM量子计算机。我们考虑两个和三个量子比特系统可视化隧穿过程，并说明其独特的量子性质。通过我们的实验结果，我们观察到粒子在阶梯势阱、双势阱和多势阱中的隧穿和振荡。本文提出的量子线路和模拟技术可以推广应用于观察不同势能下多粒子系统的隧穿现象。
2021-12-20 quant-ph
The General Quantum Interference Principle and the Duality Computer
本文提出了量子系统量子干涉的一般原理，并在此基础上提出了一种新的计算机器--对偶计算机，它在原理上可能优于经典计算机和量子计算机。根据量子干涉的一般原理，量子干涉的本质是量子系统本身子波的干涉。这里考虑的量子系统可以是任何量子系统：单个微观粒子，复合量子系统（如原子或分子），或几个量子对象（如两个独立光子）的松散集合。在对偶计算机中，对偶计算机的波被分成几个子波，它们通过不同的路线，在那里执行不同的计算门操作。然后将这些子波重新组合以进行干涉以给出计算结果。然而，量子计算机只利用了量子对象的粒子性质。在二元计算机中，可能只使用一个查询就可以从未排序的数据库中找到一个标记项，并且所有NP完全问题都可能有多项式算法。提出了两种对偶计算机的原理证明方案：巨分子方案和非线性量子光学方案。我们还提出了思想实验来检验有关的基本问题，即部分波函数的测量效率
2006-05-10 quant-ph
Password authentication schemes on a quantum computer
在后量子世界中，攻击者可以访问全尺寸的量子计算机，所有经典的基于密码的身份验证方案都将受到损害。量子复制保护可以防止对手复制现有的量子软件;我们建议将此作为设计后量子安全密码认证系统的一种可能方法。在本文中，我们展示了IBM量子计算机上的密码验证的量子复制保护的实现。我们还分享了我们的量子计算结果和分析，以及经验教训。
2022-01-29 quant-ph
