Requirement of optical coherence for continuous-variable quantum teleportation
我们表明，发送者（爱丽丝）和接收者（鲍勃）都需要相干设备，以实现无条件连续变量量子隐形传态（CVQT），这一要求不能实现与传统的激光源，即使在原则上。在最近的实验中成功的CVQT的出现是由于错误地解释测量记录的一个优选的合奏（或分解）的正确的密度矩阵描述的状态。我们的分析是无关的技术问题，如激光器的相位漂移或有限的压缩带宽。
2001-08-07 quant-ph
Experimental requirements for quantum communication complexity protocols
我提出了一个简单的两方量子通信复杂性协议，具有更高的成功率比最好的经典协议相同的任务。量子协议被证明是等价的量子非局域性测试，除了它是没有必要关闭局域性漏洞。我推导出的检测器的效率和背景计数率的实验实现所需的界限，并表明它们接近目前可以实现的使用离子阱技术。我还分析了一个三方协议的要求，并表明，他们是要求较低的两方协议。这些结果可以解释为利用两个或三个纠缠量子比特进行量子非定域性测试的充分实验条件。
2000-09-04 quant-ph
Hardware requirements for realizing a quantum advantage with deterministic single-photon sources
本文分析确定性量子发射器实现玻色采样量子优势的硬件需求，指出60%-70%效率与低损耗混合模式编码干涉仪可使该目标在近期可达。
2023-10-16 quant-ph
Resource Requirements for Fault-Tolerant Quantum Simulation: The Transverse Ising Model Ground State
我们估计了计算N个自旋为1/2粒子的一维量子横向伊辛模型（TIM）的基态能量所需的资源需求、物理量子比特总数和计算时间，作为系统大小和数值精度的函数。这种估计是基于分析容错量子纠错的量子逻辑阵列（QLA）架构的上下文中的影响。我们的研究结果表明，由于指数缩放的计算时间与所需的精度的能量，显着量的错误correciton是需要实现TIM问题。Shor的量子因子分解算法的容错实现的资源需求的比较表明，所需的逻辑量子比特的可靠性是类似的TIM问题和因子分解问题。
2009-02-14 quant-ph
Assessing the Requirements for Industry Relevant Quantum Computation
本文利用开源量子资源估算工具，基于制造业工业排班问题和 QISS 算法评估工业量子计算需求，指出量子门与测量时间及错误率要求排除了近期量子优势。
2024-08-05 quant-ph
Requirements for compatibility between local and multipartite quantum states
我们考虑一个多体量子态到局域密度矩阵集合的部分迹变换。我们称这种集合为平均场态。对于$n$量子比特系统和希尔伯特空间为2 × 2 × 4的三分系统，给出了平均场态与至少一个多体纯态相容的充要条件.讨论了平均场态与更一般的多体量子态的相容性。
2003-01-09 quant-ph
Polarization Requirements for Ensemble Implementations of Quantum Algorithms with a Single Bit Output
我们比较失败的概率合奏实现的量子算法，使用伪纯初始状态，量化其极化，竞争的经典概率算法。具体来说，我们考虑一类算法，只需要一位输出的解决方案的问题。对于大的系综尺寸，我们提出了一个一般的计划，以确定一个临界极化下，量子算法失败的概率比它的经典竞争对手更大。我们将其应用于Deutsch-Jozsa算法，并表明临界极化率为86.6%。
2005-08-07 quant-ph
Minimum Hardware Requirements for Hybrid Quantum-Classical DMFT
我们数值模拟嘈杂的中间尺度量子（NISQ）的设备，并确定最低的硬件要求的两个站点的混合量子经典动力学平均场论（DMFT）。我们提出了一种电路重编译算法，该算法显著减少了DMFT算法的量子门数目，并发现当两量子位门的重编译率大于99%时，量子经典算法收敛.收敛结果与精确解的一致性在10%以内，并且当两量子比特门的量子效率超过99.9%时，在噪声引起的误差范围内完全一致。相比之下，没有电路重新编译的量子经典算法需要至少99.999%的双量子比特门保真度才能与精确解完全一致。因此，我们发现量子经典DMFT计算可以运行在下一代的NISQ设备，如果结合在这项工作中开发的重新编译技术。
2020-06-18 quant-ph
Classical Processing Requirements for a Topological Quantum Computing System
对大规模量子信息处理系统的设计和构建进行专门研究是一项复杂的任务。实验上可行的量子处理器的设计必须借鉴多个领域的结果;从系统控制和制造的实验努力到更抽象的领域，如量子算法和纠错。最近，拓扑编码模型的光学物理系统的适应说明了一个可能的长期途径，真正的大规模QIP。由于拓扑模型具有作为其构造的一部分而内置的用于量子纠错（QEC）的良好定义的协议，因此可以对{ \em经典}处理要求进行更有根据的分析。在本文中，我们分析了一个经典的处理系统，专门为拓扑集群状态模型的要求。我们证明，通过广泛的并行化，一个经典的“前端”系统的建设能够处理纠错数据的大型拓扑计算机今天是可能的。
2009-09-07 quant-ph
Overcoming efficiency constraints on blind quantum computation
盲量子计算允许用户将计算委托给不可信的服务器，同时保持计算隐藏。最近的一些作品试图建立界限的通信要求，实现盲计算，和一个界限的基础上的Nielsen和Chuang的无编程定理已成为一个自然的限制因素。在这里，我们表明，这种约束只在有限的情况下，并显示如何克服它使用的方法的基础上迭代门心灵传输。我们提出我们的结果作为一个家庭的协议，不同程度的计算能力的要求，对客户端。在这个家庭中的某些协议指数优于以前已知的计划在总的通信。这里提出的方法可以适用于其他分布式计算协议，以减少通信需求。
2014-11-18 quant-ph
Reducing qubit requirements for quantum simulation using molecular point group symmetries
模拟分子被认为是量子计算机的早期应用之一。目前最先进的量子计算机在尺寸和相干性方面受到限制，因此优化资源以执行量子算法至关重要。在这项工作中，我们开发了空间对称性的第二量子化表示，然后将其转换为量子比特算子表示。这些量子位算子表示用于减少模拟分子所需的量子位的数量。我们提出了我们的研究结果为各种分子和阐明了正式的连接这项工作与以前的技术，分析通用$Z_2$泡利对称性。
2020-06-26 quant-ph
Climbing Mount Scalable: Physical-Resource Requirements for a Scalable Quantum Computer
量子计算的主要资源是希尔伯特空间维数。希尔伯特空间本身是一个抽象的结构，而系统可用的维数是一个需要物理资源的物理量。避免对指数数量的这些资源的需求对适合可扩展量子计算的系统施加了基本约束。为了具有可扩展性，计算机中的有效自由度数量必须与基于等效量子位的量子计算机中的量子位数量近似线性地增长。
2002-09-26 quant-ph
Optimal resource requirements for connected quantum sub-networks
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本文提出了一种基于纠缠骨干和交换协议构建大规模量子网络的方法，通过统计模型推导出满足QIP任务阈值的最优资源需求。
2025-02-20 quant-ph
Requirements for a processing-node quantum repeater on a real-world fiber grid
本研究利用NetSquid模拟真实光纤网格中的处理节点量子中继器，结合遗传算法确定了实现可验证盲量子计算的最小硬件要求，揭示了理想化设置对硬件需求评估的失真影响。
2023-10-20 quant-ph
Energy requirement for implementing unitary gates on energy-unbounded systems
量子信息的处理总是有能量或时间等物理资源方面的成本。确定资源需求不仅是实际设备设计中不可或缺的一步--需要实际提供资源--而且还可能对物理上可能的过程类别产生基本约束。在这里，我们研究需要多少能量来实现一个所需的幺正门的量子系统具有非平凡的能量谱。我们得到了能量要求的一般下界，将文献[1]的主要结果从有限维系统推广到具有无界Hamilton算子的系统。这种扩展在光学系统的量子信息处理中有直接的应用，并且允许我们提供连续变量量子门，例如位移和压缩门的能量需求的界限。
2022-12-22 quant-ph
Improving the proof of the Born rule using a physical requirement on the dynamics of quantum particles
本文通过引入“短时间内粒子性质保持不变”的动力学公设，改进已有结果并给出 Born 规则的完整证明，同时指出该公设被所有实验满足却无法由标准量子力学公设推出。
2023-08-19 quant-ph
Hardware requirements for trapped-ion based verifiable blind quantum computing with a measurement-only client
本研究针对50公里距离下基于囚禁离子的仅测量客户端可验证盲量子计算，通过数值模拟确定最低硬件需求，发现现有技术综合缺陷无法满足要求，并用遗传算法给出硬件优化方向，为近期实验实现规划路径。
2024-09-13 quant-ph
Thresholds for Linear Optics Quantum Computation
我们之前已经确定，原则上，使用带有光电探测器的无源线性光学器件进行量子计算是可能的（quant-ph/0006088）。在这里，我们描述的错误检测和纠正的基础上，大大提高了资源和设备的可扩展性所需的可靠性要求的技术。分析了理想线性光学量子计算（LOQC）的资源需求。该编码方法可以与损耗检测和相位误差校正相结合，以处理非理想光学中的主要弛豫过程，包括检测器效率低下。我们工作的主要结论是，用LOQC实现量子通信或计算的资源需求是合理的。此外，这项工作清楚地表明了如何利用错误行为的特殊知识来大大提高物理量子计算机的容错性和开销。
2000-06-27 quant-ph
Minimum requirements for laser-induced symmetry breaking in quantum and classical mechanics
确定了在空间对称系统中使用激光产生相位可控不对称性的必要条件，并证明在量子力学和经典力学中是相同的。首先，通过研究谐波系统的精确动力学在任意辐射场的存在下，它表明，在系统的潜在的非谐性是相位可控性的必要条件。然后，通过分析经典和量子系统的激光驱动Liouville动力学的时空对称性，确定了一组共同的时间对称性的驱动场，需要违反诱导运输。该条件适用于连续波激光器和对称性破缺效应，不依赖于控制的绝对相位的字段。已知的例子，激光场，可以诱导运输对称系统被认为是这些对称性约束的特殊情况。
2008-01-24 quant-ph
Precision requirements for spin-echo based quantum memories
由于自旋跃迁的不均匀加宽，自旋回波技术对于实现光的固态量子存储器中的长相干时间是必不可少的。有人提出，射频控制脉冲的不切实际的精度水平对于在量子水平上成功地进行消相干控制是必要的。在这里，我们详细研究了脉冲缺陷的影响，使用半经典和完全量子力学的方法。我们的研究结果表明，高效率和低噪声信号比可以实现的量子存储器在单光子制度的控制脉冲精度的现实水平。我们还分析了由于不完善的初始状态准备（光泵浦）的错误，表明它们可能是更重要的控制脉冲的错误，在许多实际情况下。这些结果对于固态量子存储器的未来发展至关重要。
2010-12-02 quant-ph
The verification of a requirement of entanglement measures
量子纠缠的量化是量子信息理论的核心问题。最近，高\emph{et al} .（\href{http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.180501}{Phys. Rev. Lett. \textbf{112}, 180501 (2014)}）指出，$ρ$的置换不变部分的纠缠测度的最大值应该是初始态$ρ$的纠缠测度的一个下界，并提出这一论证可以作为（多体）纠缠测度的一个附加要求。任何个人提出的纠缠度量是否满足要求仍然需要证明。我们证明了已知的两体量子系统的纠缠度量，包括所有凸顶纠缠度量、纠缠的相对熵、负性、对数负性和对数凸顶扩展负性都满足新判据。我们的结果给出了一个细化量化纠缠，并提供了新的见解，更好地理解量子系统的纠缠特性。
2020-11-01 quant-ph
Introduction to Quantum Error Correction
在这个介绍中，我们动机和解释的“解码”和“子系统”的观点量子纠错。我们解释了如何量子噪声QIP可以描述和分类，并总结了容错需要满足的要求。考虑到目前可用的量子技术的能力，这些要求似乎令人生畏。但是，“子系统”的概念表明，这些要求可以以许多不同的、往往是意想不到的方式得到满足。
2002-07-30 quant-ph
Resource requirements for efficient quantum communication using all-photonic graph states generated from a few matter qubits
量子通信技术在从保密信息的安全传输到分布式量子计算等应用领域显示出巨大的潜力。由于光纤损耗，长距离量子通信需要使用量子中继器，对于量子中继器，存在基于量子存储器的方案和全光子方案。虽然基于从线性光学器件生成的图形状态的全光子方法避免了与存储器相关联的相干时间问题，但它们的性能优于无中继器协议，只是以资源开销过大为代价。在这里，我们考虑使用物质量子比特来产生光子图状态，并详细分析了资源和性能之间的权衡，其特征在于每个物质量子比特可实现的密钥速率。我们表明，物质量子位之间的快速双量子位纠缠门和高光子收集和检测效率是全光子协议优于无中继器和基于存储器的方案所需的主要成分。
2021-02-11 quant-ph
Requirement of Dissonance in Assisted Optimal State Discrimination
量子信息中的一个基本问题是探索什么样的量子关联负责成功完成量子信息过程。在这里，我们研究的角色，纠缠，不和谐，不和谐的最佳量子态歧视时，后者是辅助系统的帮助下所需的。在这个过程中，我们给出了一个比现有结果更一般的联合酉变换。发现主量子比特和辅助量子比特之间的量子纠缠是完全不必要的，因为在任意情况下，通过调整一般么正中的参数，它可以被设置为零，而不影响成功概率。这一结果也表明，在辅助最优态鉴别中起关键作用的是量子失谐，而不是量子纠缠。基于线性熵，给出了量子不协调的一个必要判据。
2013-06-14 quant-ph
Practical figures of merit and thresholds for entanglement distribution in quantum networks
在全球规模的量子网络开始运行之前，重要的是要考虑如何评估它们的性能，以便它们可以被构建以实现所需的性能。我们提出了量子网络性能的两个实用指标：平均连接时间和平均最大纠缠簇大小。这些量基于量子网络中基本链路的生成，这是在实现任何远程纠缠分发之前必须满足的关键初始要求，并且在当前实现中具有固有的概率性。我们得到的界限，这些数字的品质为一类特定的量子中继器协议组成的重复，直到成功的基本链路生成，然后在中间节点加入测量，延长纠缠范围。我们的研究结果导致对量子存储器相干时间的要求，对中继器链长度的要求，以超过无中继器速率限制，以及对量子网络实现的其他方面的要求。这些要求完全基于量子网络中基本链路生成的固有概率性质，并且它们适用于具有任意拓扑结构的网络。
2019-09-29 quant-ph
A simple universal routing strategy for reducing the connectivity requirements of quantum LDPC codes
针对量子 LDPC 码硬件实现所需的密集长程连接问题，提出利用辅助量子比特短回路路由数据信息的通用策略，以约一倍电路深度换取最高 50% 长程连接削减且基本保持电路级距离。
2025-08-31 quant-ph
Requirements for fault-tolerant factoring on an atom-optics quantum computer
量子信息处理及其相关技术在它们的发展中已经达到了一个有趣和及时的阶段，其中已经进行了许多不同的实验来建立基本的构建块。未来的挑战是扩大到更大尺寸的量子机器，能够执行今天不可能完成的任务。这就提出了一些有趣的问题，比如：这些机器需要多大？会消耗多少资源？这一问题需要紧急解决。在这里，我们估计所需的资源执行肖尔的分解算法的分布式原子光学量子计算机架构。我们确定量子计算机的运行时间和所需的大小作为问题大小和物理错误率的函数。我们的研究结果表明，一旦实验精度达到容错阈值以下的水平，计算性能和资源的进一步优化在很大程度上是算法和电路如何实现的问题，而不是物理量子硬件
2012-12-20 quant-ph
Detection loophole in quantum causality and its countermeasures
量子因果关系违反了经典的因果直觉，是一种独特的量子特征，不同于其他量子现象，如纠缠和量子非定域性。为了避免量子因果关系中的检测漏洞，我们开始研究观察量子因果关系的检测效率要求。我们首先表明，以前的经典因果不等式需要检测效率至少95.97%（89.44%），以显示违反量子（非信号）相关性。接下来，我们推导出一个经典的因果不等式I_{222}，并表明它需要较低的检测效率被违反，92.39%的量子相关和81.65%的非信号相关，从而大大降低了检测的要求。然后，我们将这个因果不等式推广到多个测量设置的情况下，并分析了相应的检测效率。在此之后，我们表明，以前的量子因果不等式需要检测效率至少94.29%，违反非信号相关性。随后，我们推导出一个量子因果约束J_{222}，有一个较低的检测效率要求为91.02%的违规与非信号相关性。我们的工作铺平了道路的量子因果关系的实验演示，并表明因果不等式显着不同于贝尔不等式的检测效率的要求。
2021-07-20 quant-ph
Estimating Quantum Execution Requirements for Feature Selection in Recommender Systems Using Extreme Value Theory
本文提出基于极值理论的方法，定量估计在噪声量子硬件上获得优于经典基线的特征选择解所需执行次数，并在多平台实验中得到验证。
2025-07-19 quant-ph
There is no unmet requirement of optical coherence for continuous-variable quantum teleportation
有人说[T。Rudolph和B.C. Sanders，Phys. Rev. Lett. 87，077903（2001）]，在光学频率上的连续变量量子隐形传态还没有实现，因为所使用的源（激光）不是“真正相干的”。在这里，我表明，“真正的一致性”总是虚幻的，作为绝对时间的概念，在一个超越人类直接经验的规模是毫无意义的。即使在原则上，激光器也和其他任何时钟一样好，这种对隐形传态实验的反对是毫无根据的。
2002-09-30 quant-ph
Requirements for upgrading trusted nodes to a repeater chain over 900 km of optical fiber
我们在连接德国城市波恩和柏林的一个真实世界的光纤网格上对纠缠的分布进行了数值研究。这种连接是通过一系列跨越大约900公里的处理节点量子中继器实现的。我们调查如何最小的硬件要求取决于目标应用程序，以及链中的中继器的数量。我们发现，盲量子计算的要求是显着不同的量子密钥分发，与所需的相干时间是大约2.5倍大的前者。此外，我们观察到一个权衡如何实现目标的秘密密钥速率时，使用不同数量的中继器：相对低质量的纠缠态产生的高速率是首选较高数量的中继器，而相对高质量的状态产生的低速率有利于较低数量的中继器。为了获得我们的结果，我们采用了一个广泛的模拟框架，使用NetSquid，量子网络的离散事件模拟器。这些都结合了基于遗传算法的优化方法，以确定最低的硬件要求。
2023-03-06 quant-ph
Lowering qubit requirements for quantum simulations of fermionic systems
将费米子态映射到量子比特态，以及将费米子哈密顿量映射到量子门，使我们能够用量子计算机模拟电子系统。量子模拟有助于理解化学和物理学中的多体系统，是量子计算机时代的重要前景之一。在近期量子设备上实现模拟的一个挑战是这种映射需要大量的量子比特。在这项工作中，我们开发的方法，使我们能够权衡量子位的要求对所产生的量子线路的复杂性。我们首先表明，任何经典的代码用于映射状态的费米Fock空间的量子比特引起映射的费米模型的量子门。作为一个说明性的例子，我们提出了一个映射的基础上的非线性经典纠错码，这导致显着的量子比特的节省，虽然在额外的量子门的代价。我们继续使用这个框架来呈现一些更简单的映射，这些映射导致量子比特节省，而门难度只有非常适度的增加。我们讨论的对称性，如粒子守恒的作用，并节省可以获得，如果一个实验平台可以很容易地实现多控制门。
2018-10-11 quant-ph
Sequential State Discrimination and Requirement of Quantum Dissonance
我们研究的顺序明确的状态歧视的程序。一个量子比特在两种可能的状态中的一种状态下准备，并由两个观察者Bob和Charlie依次测量。状态被查理明确区分的一个必要条件是爱丽丝准备的主量子比特和鲍勃的辅助系统之间没有纠缠。一般来说，鲍勃和查理在两个非正交态之间识别的过程最终依赖于量子不和谐的可用性，而量子不和谐正是纠缠不存在时的量子不和谐。在鲍勃的测量中，左边的不和谐与鲍勃提取的信息正相关，右边的不和谐增强了留给查理的信息。当他们的乘积达到最大值时，鲍勃和查理识别状态的概率达到最佳值。
2013-11-28 quant-ph
Quantum computation and the physical computation level of biological information processing
在内省分析的基础上，我们建立了意识的物理计算基础的一个关键要求：它应该允许同时处理大量的信息。经典计算不能满足这一要求。在基本的物理层面上，它是一个两体相互作用的网络，每一个都是一个通用布尔门的输入输出转换。因此，它不能同时处理超过三位的输入-许多这样的门并行不计数，因为信息没有一起处理。量子计算满足了这个要求。根据我们最近对加速的解释，问题解的量子测量类似于一个完美的经典机器的部件之间的多体相互作用，其机械约束代表要解决的问题。多体相互作用同时满足所有约束，一次产生解决方案。这就为将意识置于量子测量中的理论的物理计算水平提供了光线，并解释了来自不同感觉通道的信息如何在主观经验的统一中聚集在一起。意识的基本机制与量子加速相同，这一事实赋予量子意识潜在的巨大进化优势。
2009-12-30 quant-ph
An Architecture for Meeting Quality-of-Service Requirements in Multi-User Quantum Networks
量子通信可以通过实现经典上被证明是不可能的新应用来增强互联网技术。这些应用的成功执行依赖于满足严格性能要求的网络的不同用户之间的量子纠缠的产生。除了吞吐量和抖动等传统指标外，还必须确保生成的纠缠具有足够高的质量。满足这样的性能要求需要仔细编排网络中的许多设备，从而产生了一个全新的调度问题。此外，近期量子设备的技术限制对希望满足性能要求的调度方法施加了重大约束。在这项工作中，我们提出了第一个端到端设计的集中式量子网络与多个用户，协调交付的纠缠，满足服务质量（QoS）的要求的应用程序。我们通过使用一个集中构建的时间表来实现这一点，该时间表管理设备的使用，并确保在整个网络中协调执行不同的量子操作。我们使用周期性任务调度和资源受限的项目调度技术（包括一种新型启发式算法）来构建时间表。我们使用硬件验证的网络参数对四个小型网络进行了模拟，并使用未来参数对现实世界的光纤拓扑进行了模拟，说明了传统和量子性能指标之间的权衡。
2021-11-25 cs.NI quant-ph
Network Requirements for Distributed Quantum Computation
Alice & Bob
本文提出了一种基于最近邻连接量子比特的模块化架构，利用表面码和晶格手术技术实现容错量子计算，并通过测量传送和模拟推导出Shor算法在分布式架构上的可行性。
2026-08-18 quant-ph
Single-photon device requirements for operating linear optics quantum computing outside the post-selection basis
光子学是实现量子信息处理的有前途的架构，因为构建逻辑门所需的双光子相互作用或非线性可以通过使用辅助光子的干涉和检测来有效地实现。虽然单光子源和探测器是实现这类系统的关键，但现实系统所需性能的明确准则尚未确定。我们提出了我们的详细的数值模拟的几个量子光学电路，包括源和检测器都表示在多维Fockspaces，这允许获得实验现实的性能界限为这些设备。此外，本文还研究了基于开关参量下转换的单光子源，该光源在原理上可以达到要求的性能。模拟了实现光子开关层次的三种方法，并得到了它们的预期性能。我们的研究结果定义了符合基础之外实现线性光学量子计算第一级所需的光学器件的标准。
2010-12-08 quant-ph
Hamiltonian gadgets with reduced resource requirements
量子计算的绝热模型的应用需要将计算问题的解有效地编码为支持通用绝热量子计算的哈密顿量的最低本征态。实验系统通常限于受限形式的2体相互作用。因此，通用的绝热量子计算需要一种方法来近似量子多体哈密顿直到任意的光谱误差使用最多2体相互作用。大约十年前推出的汉密尔顿小工具提供了满足这一要求的唯一当前手段。虽然自引入以来，哈密顿小工具的应用稳步增长，但在克服小工具本身的局限性方面几乎没有取得进展。在这个实验动机的理论研究中，我们介绍了几个小工具，需要显着更现实的控制参数比类似的小工具在文献中。我们采用的分析技术，导致在减少的资源缩放作为常用的细分，3至2体和$k$体小工具的光谱误差的函数。因此，我们的改进减少了使用这些通用小工具的所有证明和实验提案的资源需求。接下来，我们数值优化这些新的小工具，以说明我们的分析界限的紧密性。最后，我们介绍了一个新的小工具，模拟$YY$相互作用项使用哈密顿只包含$\{X,Z,XX,ZZ\}$条款。除了在理论背景下可能产生的影响外，这项工作还可以通过在不引入额外辅助量子位的情况下要求更低的控制精度来对这些关键构建块的第一次实验实施有用。
2015-01-20 quant-ph
Requirements for Teleportation in an Intercity Quantum Network
Manning College of Information and Computer Sciences, University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校曼宁信息学与计算机科学学院）
研究提出在城际量子网络中实现量子传送所需的硬件要求，并通过优化问题分析得出关键性能指标。
2026-02-04 quant-ph
Louvre: Relaxing Hardware Requirements of Quantum LDPC Codes by Routing with Expanded Quantum Instruction Set
本文提出基于路由的框架Louvre，通过扩展量子指令集降低广义自行车码的量子比特连接度要求，在保持或略微增加电路深度的同时消除长距离易错连接，并在BB码上验证了其接近标准的逻辑错误率性能。
2025-08-28 quant-ph
Practically secure quantum bit commitment based on quantum seals
研究了量子比特提交（QBC）与量子密封（QS）之间的关系。阐述了QBC与QS协议的不等价性，但满足更强的无条件安全要求的QS协议可以得到无条件安全的QBC。从这个意义上说，QS在安全性要求上严格强于QBC。基于先前的一个关于密封单个比特的方案，本文还提出了一个可行的QBC协议，该协议在实践中是安全的，即使欺骗者具有很强的量子计算能力。
2008-04-22 quant-ph
Realization of Quantum Digital Signatures without the requirement of quantum memory
数字签名被广泛用于为电子通信提供安全性，例如在金融交易和电子邮件中。然而，目前使用的经典数字签名方案仅提供依赖于未经证明的计算假设的安全性。相比之下，量子数字签名（QDS）提供基于量子力学定律的信息理论安全性（例如Gottesman和Chuang 2001）。在这里，防止伪造的安全性依赖于不可能完全区分非正交的量子态。然而，以前的QDS方案的一个严重缺点是它们需要长期的量子存储器，这使得它们在实践中不可行。我们提出了一个方案的第一个实现（Dunjko et al 2013），它不需要量子存储器，并且只使用标准的线性光学元件和光电探测器。为了实现这一点，接收者使用新型的量子测量、量子态消除来测量分布式量子签名状态（例如，Barnett 2009，Bandyopadhyay等人2013）。这大大推进了QDS作为一种具有实际应用潜力的量子技术。
2014-05-14 quant-ph
Parameterized process characterization with reduced resource requirements
量子过程层析成像（QPT）是表征量子操作的强大工具，但它需要相当多的资源，使得它对于超过2个量子比特的系统是不切实际的。这项工作提出了一种替代方法，需要显着减少资源的单一过程表征没有先验知识的过程，并提供了一个内置的方法，状态准备和测量（SPAM）的错误缓解。通过测量布洛赫球上沿X轴和Y轴旋转的量子过程，我们可以获得足够的信息来重构量子过程矩阵$χ$并测量其保真度。我们测试算法的性能对标准QPT使用模拟和物理实验几个IBM量子处理器和比较所得的进程矩阵。我们在数值实验中证明，该方法可以通过降低噪声的虚部的过程矩阵，随着一个明显的减少所需的实验来执行的表征的数量，以提高门保真度。
2021-09-22 quant-ph
Reducing Memory Requirements of Quantum Optimal Control
量子最优控制问题通常由基于梯度的算法（如GRAPE）解决，这些算法会随着量子比特数量的增加而遭受存储量的指数增长，并且随着时间步长数量的增加而遭受存储器需求的线性增长。这些内存要求是模拟大型模型或长时间跨度的障碍。我们已经创建了一个非标准的自动微分技术，可以计算梯度所需的GRAPE利用一个酉矩阵的逆是它的共轭转置。我们的方法显着降低了内存需求的GRAPE，在一个合理的重新计算量的成本。我们目前的基准测试结果的基础上，在JAX的实现。
2022-03-23 math.OC quant-ph
Implications of Simultaneous Requirements for Low Noise Exchange Gates in Double Quantum Dots
在用于量子计算的量子点中实现低误差的交换相互作用操作对交换能量对施加的电压的依赖性提出了同时的要求。采用全组态相互作用方法求解了一个二次势近似的双量子点量子比特。该方法比Heitler-London和Hund-Mulliken方法更准确，并捕获新的和重要的定性行为。我们发现，可以找到多个制度中的交换能量的依赖点之间的偏置电压是兼容的电流量子纠错码和国家的最先进的电子学。识别这样的机制可能证明对于对电荷波动鲁棒的量子门的构造和操作是有价值的，特别是在动态校正门的情况下。
2010-04-08 cond-mat.str-el quant-ph
Symmetry protected topological order as a requirement for measurement-based quantum gate teleportation
本文通过构造两族一维量子比特态，证明对称保护拓扑序既非基于测量的量子门传送的充分条件，也非必要条件。
2024-01-05 quant-ph
Fault-tolerant Quantum Communication with Minimal Physical Requirements
我们描述了一种新的协议，量子中继器，使长距离量子通信，通过现实的，有损耗的光子信道。与以前的建议相反，我们的协议在每个中继站仅使用两个量子位的协议的每一步都采用了主动净化的任意错误。由于这些最小的物理要求，本协议可以实现在简单的物理系统，如固态单光子发射器。作为一个例子，我们展示了如何在钻石中的氮空位色心可以用来实现该协议，使用核和电子自旋形成两个量子位。
2005-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Violation of Bell's inequality with quantum-dot single-photon sources
我们研究了利用确定性单光子源实现无环洞的贝尔不等式违反的可能性。我们提供了一个详细的分析方案，以实现这样的违规行为在长距离与设备无关的量子密钥分发立即扩展。我们研究了在现实世界中的单光子源，包括有限程度的光子不可逆性，单光子纯度，和整体源效率的关键实验缺陷是不可避免的影响。我们基准的性能要求，以最先进的确定性单光子源的基础上的量子点在光子纳米结构，并发现实验实现似乎是触手可及的。我们还评估了一个后选定的版本的协议，放宽了苛刻的要求，相对于源效率的要求。
2022-05-04 quant-ph
Bowtie VarQTE: A Resource-Efficient Quantum State Preparation Primitive
IBM Quantum, IBM Research Europe — Zurich（IBM量子，IBM欧洲苏黎世研究院）；Institute for Theoretical Physics, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院理论物理研究所）
本文提出了一种基于经典模拟和必要量子资源的Bowtie VarQTE方法，用于高效制备物理结构化的量子态，通过减少量子资源需求并提升数值稳定性，与基于张量网络编译Trotter算法的近似量子编译（AQC）方法进行比较，展示了其在态制备管道中的应用优势。
2026-05-19 quant-ph
A resource-efficient quantum-walker Quantum RAM
Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；NEST-CNR Scuola Normale Superiore（NEST-意大利国家研究委员会比萨高等师范学院）；Dept. of Mech. Eng., Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院机械工程系）
本文提出一种资源高效的量子RAM架构，通过局部单位元操作和短程交互提升量子查询性能，减少资源需求并保持最优复杂度。
2026-04-08 quant-ph
A Quantum Information Theoretical Model for Quantum Secret Sharing Schemes
本文介绍了一种适用于量子秘密共享方案的量子信息理论模型。我们表明，量子信息理论提供了一个统一的框架，这些计划的研究。我们证明了一类量子秘密共享方案的信息理论要求减少到只有一个要求（可恢复性条件）作为不可克隆原则的结果。我们还给出了一个较短的证明，证明了量子秘密共享方案中的份额大小必须至少与秘密本身一样大。
2003-11-20 quant-ph
Reducing hardware requirements for entanglement distribution via joint hardware-protocol optimization
本文通过NetSquid仿真与遗传算法联合优化量子中继器协议，发现合理选择协议可使硬件成本随距离线性增长，并显著降低长距离纠缠分发的硬件需求。
2023-09-20 quant-ph
Requirements for building effective Hamiltonians using quantum-enhanced density matrix downfolding
本文提出混合量子-经典DMD协议以消除经典低能子空间采样的系统误差，明确三项可行性要求并评估两类强关联模型的实现资源。
2024-03-02 cond-mat.str-el quant-ph
Tangling schedules eases hardware connectivity requirements for quantum error correction
本文提出纠缠综合征提取电路方法，在不修改方格连通性硬件的前提下测量不规则非局域稳定子，并给出平面码格点手术方案，从而在现有架构上实现表面码容错逻辑量子计算。
2024-03-27 quant-ph
