Introduction to Quantum Computation
Ashok Chatterjee
这是一篇介绍量子计算基本原理的综述。介绍了各种重要的量子逻辑门和基于它们的算法。简要讨论了量子隐形传态和退相干。一些问题，没有解决方案，包括。
This is an introductory review on the basic principles of quantum computation. Various important quantum logic gates and algorithms based on them are introduced. Quantum teleportation and decoherence are discussed briefly. Some problems, without solutions, are included.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Quantum Energy Teleportation: An Introductory Review
量子信息操纵技术的发展为实现前所未有的任务的各种协议打开了大门。2008年提出了一种新的量子隐形传态协议，可以在不违反任何已知物理定律的情况下，通过局域操作和经典通信实现有效的能量传输。这是通过依赖于由远程测量获得的信息的本地操作来提取纠缠多体系统的零点能量来实现的。本文从介绍性的角度对这一概念进行了审查。
Introductory Tutorial for SPSA and the Quantum Approximation Optimization Algorithm
这个简短的教程介绍了量子近似优化算法（QAOA）。具体来说，如何使用QAOA与同时扰动随机近似（SPSA）算法来解决最大割问题。算法的所有步骤都明确显示，没有使用任何理论或复杂的数学。重点完全是建立一个实际的实施。提供了R和Python（使用Qiskit）的全功能示例，两者都使用了大约100行代码。
Quantum Error Correction: An Introductory Guide
量子纠错协议将在量子计算的实现中发挥核心作用;纠错码的选择将影响整个量子计算堆栈，从物理层面的量子位布局到软件层面的门编译策略。因此，熟悉量子编码是理解当前和未来量子计算架构的必要前提。在这篇评论中，我们提供了一个介绍性的指导理论和实施的量子纠错码。在可能的情况下，使用最简单的检测和校正代码的例子来描述基本概念，其工作可以通过手工验证。我们概述的表面码，最广泛追求的实验纠错协议的建设和操作。最后，我们讨论了表面码和其他量子纠错码的实际实现中出现的问题。
Analogous Patterns of Student Reasoning Difficulties in Introductory Physics and Upper-Level Quantum Mechanics
很少有人知道如何在入门和高级课程的专业知识的性质比较，在知识丰富的领域，如物理。我们开发了一个框架，比较学习和模式的学生困难的物理学导论和量子力学之间的异同。基于我们的框架，我们认为，定性模式的学生推理困难的入门物理承担了惊人的相似之处，发现为上层量子力学。该框架可以指导教学和学习工具的设计。
Introductory review to quantum information retrieval
最近，人们开始认识到，量子理论的数学形式的应用并不局限于物理学。如今，这种形式主义被广泛应用于量子物理之外，特别是在认知，心理学，决策，信息处理，特别是信息检索。后者非常有希望。这个简短的介绍性评论的目的是促进信息科学这一令人兴奋的领域的研究。本文的目的并不是对量子信息检索的研究现状进行全面的综述。
Nonclassical Light and Metrological Power: An Introductory Review
本文介绍了光的量子非经典性的概念及其在光学量子精密测量中的作用。本文的第一部分着重于定义和描述非经典性的概念，以及如何在辐射场中对其进行量化。还讨论了几个突出的非经典光的例子。论文的第二部分通过非经典的视角来看待量子精密测量。我们介绍了一些关键的概念，如量子费舍尔信息，Cram{é}r-Rao界限，标准量子极限和Heisenberg极限，并讨论了如何利用非经典光来克服经典限制在高精度测量。这里的讨论将主要是理论性的，并参考一些具体的实验实现。
Quantum random walks - an introductory overview
这篇文章旨在提供一个介绍性的调查量子随机游动。从一个物理效应开始，我们将介绍量子随机游动，回顾它们的一些性质，并概述它们与经典游动的显著差异。我们将触及物理效应和计算机科学的应用，在此背景下介绍当今量子信息科学的一些主要概念和语言。我们将提到这一新领域的最新发展，并概述一些悬而未决的问题。
From the problem of Future Contingents to Peres-Mermin square experiments: An introductory review to Contextuality
本文对量子力学中的语境性领域作了一个综述。我们从哲学和逻辑问题来研究这一概念的历史产生。我们提出并比较了已经得出的主要理论框架。最后，我们集中在复杂的任务，建立实验测试的上下文。在这项工作中，我们试图表明，语境的概念化已经通过不同的互补的观点，然后召集他们一起分析语境实验的意义。这样做，我们认为，语境出现作为一个离散的逻辑问题，并发展成为一个可量化的量子资源。
An Introductory Course on Quantum Mechanics
这是一门非常温和的量子力学入门课程，针对本科一年级的学生。介绍了基本概念，并附有许多应用实例。包含12个等长的短章，是一个学期课程的理想选择。该许可证允许在署名-非商业性-相同方式共享条件下重复使用图形和文本。
An introductory review on resource theories of generalized nonclassical light
量子资源理论也许是量子物理学有史以来最具革命性的框架。它在统一必要的量子效应的量化方法以及确定优化其在从量子信息到计算的给定应用中的有用性的协议方面发挥着积极的作用。此外，资源理论已经改变了激进的量子现象，如相干性，非经典性和纠缠，从仅仅是有趣的，有助于执行现实的想法。一般的量子资源理论框架依赖于将所有可能的量子态分为两个集合的方法，即自由集合和资源集合。与自由态的集合相关联的是，有许多自由量子操作从归因于相应物理系统的自然约束中出现。然后，量子资源理论的任务是发现作为资源的有限操作集合所产生的可能方面。随着标准谐振子量子光学态对应的各种资源理论的迅速发展，广义量子光学态也沿着同样的方向取得了重大进展。广义量子光学框架致力于引入几个当代的繁荣思想，包括非线性，$\mathcal{PT}$ -对称非厄米理论，$q$ -变形玻色子系统等，以实现标准量子光学和信息理论的类似但更高的目标。本文综述了不同广义量子光学态的非经典资源理论的发展及其在量子信息理论中的应用。
An introductory review of the resource theory approach to thermodynamics
我给一个自足的介绍量子热力学的资源理论方法。我将以一种基本的方式介绍必要的技术机制，以解开和证明该理论的核心陈述。所涉主题包括所谓的“热力学多第二热力学定律”、热优化和对量子相干性演变的对称性约束。在基本的应用中，我明确地工作了确定性的工作提取和形成的界限，讨论了一个量子比特的理论的完整解决方案，并提出了相干转移的不可逆性。其目的是促进那些有兴趣参与和促进这一主题的研究人员的任务，提出其核心假设的范围和动机，并讨论资源理论和互补方法之间的关系。
A Framework for Understanding the Patterns of Student Reasoning Difficulties in Quantum Mechanics
与物理学导论相比，人们对高等物理课程中专业知识的发展知之甚少，特别是在量子力学方面。在这里，我们描述了一个框架，了解模式的学生推理困难，以及学生如何发展量子力学的专业知识。该框架假定，许多学生在发展量子力学专业知识时面临的挑战类似于入门学生在发展经典力学入门专业知识时面临的挑战。这个框架结合了高水平学生的事先准备、目标和动机的多样性（即，即使在高级课程中，学生也可能准备不足，目标不明确，没有足够的动力来超越）以及从经典力学到量子力学的“范式转移”。该框架是基于实证调查表明，模式的推理，解决问题，自我监控的困难，在量子力学承担了惊人的相似之处，发现在介绍经典力学。从量子力学和介绍经典力学的研究的例子进行了讨论，以说明如何困难的模式是类似的，因为学生学会解开各自的原则，并掌握在专业知识的发展过程中的每个知识领域的形式主义。拥抱这样一个框架，并考虑在这两个知识领域的困难之间的相似之处，可以使研究人员利用广泛的文献介绍物理教育研究，指导设计的教学和学习工具，帮助学生发展量子力学的专业知识。
Introductory quantum information science coursework at US institutions: Content coverage
本文通过调查美国63名QISE入门课程教师，识别出至少80%课程共有的核心内容，并比较层次与学科差异，为课程和评估开发提供依据。
An introductory review of the theory of continuous-variable quantum key distribution: Fundamentals, protocols, and security
本文介绍了连续变量量子密钥分发的基础理论、关键协议和安全分析，旨在为新进入该领域的研究人员提供入门指导。
"Einstein's Dream" - Quantum Mechanics as Theory of Classical Random Fields
这是一本正在进行的关于量子基础和量子力学不完整性的书的介绍性章节。量子力学被表示为经典场的统计力学。
Quantum Communication through Spin Chain Dynamics: an Introductory Overview
我们提出了一个介绍性的概述，使用自旋链量子线，最近已发展成为一个话题的生动的兴趣。主要的动机是在不诉诸光学的情况下连接量子寄存器。自旋链是永久耦合的一维自旋系统。当把一个量子态放在它的一端时，如果自旋通过交换相互作用耦合，那么这个态将以一定的效率动态地传输到另一端。为此目的，不需要在链条的主体上进行外部调制或测量，除非可能在最末端。然而，对于最简单的（均匀耦合的）链和最简单的编码（单量子比特编码），色散降低了传输的质量。我们提出了不同的小组提出的各种替代方案，以实现完美的量子态转移通过自旋链。最后，我们简要讨论了这个主题发展的各个方向。
Quantum probability applied to the damped harmonic oscillator
在这门入门课程中，我们将勾勒量子机率的架构，以讨论开放量子系统，特别是阻尼谐振子。
Quantum computing approach to non-relativistic and relativistic molecular energy calculations
本文介绍了近年来发展起来的非相对论和相对论四组分分子能量计算的量子算法。
Project-Based Learning in Introductory Quantum Computing Courses: A Case Study on Quantum Algorithms for Medical Imaging
本文通过 HHL 量子算法用于 CT 图像重建并与经典 ART 比较的课程项目案例，证明项目式学习能提升量子计算入门课程的概念理解与综合研究能力。
Introduction to the study of entropy in Quantum Games
本文对熵的性质及其在量子信息理论中的作用作了初步的研究。在接下来的工作中，我们将使用这些结果来分析由密度算子描述的量子博弈，其熵等于冯诺依曼的熵。
Refined Characterization of Student Perspectives on Quantum Physics
经典物理学入门学生的观点往往会对这些学生后来在现代物理学入门课程中解释量子现象的方式产生负面影响。需要详细探索学生对量子物理学解释的观点，以表征学生对物理概念的理解，并告知我们如何教授传统内容。我们之前对学生对量子物理学的看法的调查表明，它们可能是非常微妙的，并且可能在上下文内和上下文之间都有所不同。为了更好地理解学生在解释问题上的背景和往往看似矛盾的立场，我们采访了科罗拉多大学四门现代物理学入门课程的19名学生。我们发现，学生的态度和意见，往往平行的立场，专家物理学家争论时，他们的青睐的解释量子力学，允许学生的观点在三个关键的解释主题方面的更细致入微的表征。我们提出了一个框架表征学生的观点量子力学，并证明其效用在解释有时矛盾的性质，学生的反应，以前的调查。我们进一步发现，学生最经常摇摆不定，在他们的反应时，什么使他们的直觉意义是不符合他们认为是一个正确的反应，强调需要区分个人和公众的角度介绍现代物理学的学生。
Hand-waving and Interpretive Dance: An Introductory Course on Tensor Networks
与自旋系统的希尔伯特空间相关的维数灾难为凝聚态系统的研究提供了一个重要的障碍。张量网络已被证明是一个重要的工具，试图克服这一困难的数值和分析制度。这些笔记构成了七堂课的基础，介绍了一系列常见张量网络和算法的基础知识。特别是，我们涵盖：介绍张量网络符号，应用于量子信息，矩阵乘积状态的基本属性，量子相位的分类使用张量网络，算法寻找矩阵乘积状态，基本属性的投影纠缠对状态，和多尺度纠缠重正化anomalisation状态。讲座的目的是一般访问，虽然许多例子的相关性可能会失去对学生没有多体物理学/量子信息的背景。每堂课都会给出几个问题，并在一个辅助文件中给出解决方案。
Wehrl entropy, coherent states and quantum channels
我们回顾了Wehrl的定义的半经典熵的相干态，并给出了一个介绍性的概述Lieb的猜想，它的证明（包括早期的结果），推广，和协变量子信道在这方面的作用。这些结构激发了相干态的另一种定义，并具有有趣的物理应用和影响。
Quantum Probability and Quantum Information Theory
基于矩阵代数的量子概率与量子信息入门课程
Investigating students' strengths and difficulties in quantum computing
本文通过调查量子计算入门课程学生的学习情况，分析其在该领域的优势与难点，旨在改进量子计算教育并开发基于证据的教学材料。
Relativity of representations in quantum mechanics
在量子力学的入门课程中只使用位置表示，而动量表示通常要到大学高年级的课程中才会出现。为了强调量子力学抽象表述的表示的相对性，给出了与算符aX+（1-a）P和（XP+PX）/2有关的两个表示的例子.
Perspectives in Quantum Physics: Epistemological, Ontological and Pedagogical. An investigation into student and expert perspectives on the physical interpretation of quantum mechanics, with implications for modern physics instruction
现代物理学教师的一个共同学习目标是让学生认识到经典物理学的实验不确定性和量子力学的基本不确定性之间的差异。我们的研究表明，这个众所周知的困难任务可能会受到入门学生的直观现实主义观点的阻碍，以及他们对光和物质的概念缺乏本体论的灵活性。我们已经开发了一个框架，用于理解和表征学生对量子力学物理解释的观点，并展示了教师在入门课程中处理解释性主题的无数方式对学生思维的差异影响。和专业物理学家一样，学生们对量子现象的解释也各不相同，而这些解释在很大程度上受到他们对所谓测量问题的核心问题的总体立场的影响：波函数是物理真实的，还是仅仅是一种数学工具？波函数的坍缩是一个特殊的规则，还是一个没有任何方程描述的物理跃迁？作为物质的一种形式，电子是否始终作为定域粒子存在？这些问题，这是个人和学术兴趣，我们的学生，在很大程度上只是在我们的入门课程肤浅地解决，往往是担心打开潘多拉的盒子学生的问题，没有一个简单的答案。我们展示了如何改造现代物理课程（最近在科罗拉多大学实施）可能会积极影响学生的不确定性和波粒二象性的观点，使经典和量子现实的问题，我们的课程的中心主题，但也使我们的学生的信念，而不仅仅是那些科学家，一个明确的讨论话题。
Modern compressive tomography for quantum information science
这篇综述是对自2019年以来开发的现代压缩断层扫描的简要介绍。这些方案用于表征任意低秩量子对象，无论是未知状态、过程还是检测器，使用最小的测量资源（因此是压缩的），而没有任何\emph{a priori}假设（秩、稀疏性、本征基、\emph{etc}）。关于量子物体本文包含了相当数量的技术细节，让量子信息社区开始应用这里讨论的方法。为了促进对压缩层析成像的制定逻辑和物理的理解，理论概念和重要的数值结果（新的和交叉引用的）应以教学的方式呈现。
Quantum information: primitive notions and quantum correlations
这一系列的介绍性讲座包括两个部分。在第一部分中，我快速回顾了量子物理的基本概念和量子信息的许多原语（iidoEe，人们必须以某种方式熟悉该领域的概念，如克隆，隐形传态，状态估计.）。第二部分详细介绍了量子关联的主题，包括替代理论失败的证据，无信号概率分布的形式主义的一些方面，以及对该领域当前研究主题的一些提示。
A Review of Student Difficulties in Upper-Level Quantum Mechanics
一般来说，学习高级物理是具有挑战性的，不仅是因为数学复杂性的增加，而且还因为必须继续建立在入门和中级水平获得的所有先前知识的基础上。此外，学习量子力学可能特别具有挑战性，因为经典力学和量子力学的范式非常不同。本文综述了学生在学习高级量子力学过程中的推理困难以及学生在这些课程中的问题解决和元认知能力的研究。其中一些研究是多所大学的调查。调查表明，有很大的差异，在学生的表现在上层量子力学，无论大学，教科书，或教师和许多学生在这些课程还没有获得一个功能的基本概念的理解。学习量子力学的推理困难的性质类似于通过研究在入门物理课程中发现的推理困难。推理困难往往是由于在一种情况下学习的概念过度概括到另一种情况下，他们不直接适用。在区分密切相关的概念和理解量子力学的形式方面，推理困难是常见的。最后，我们简要总结了以研究为基础的方法，利用学生的困难，以提高量子力学的教学和学习的研究。
Six textbook mistakes in quantum field theory
本文讨论量子场论教科书中常见的错误概念，指出入门教材中普遍存在的模糊性，并提供正确处理方法和权威参考。
Introduction to Quantum Algorithms for Physics and Chemistry
在这篇介绍性的综述中，我们重点介绍了量子计算在物理和化学中的应用。我们描述了量子模拟算法，已开发的电子结构问题，热态制备，时间动力学模拟，绝热量子模拟，和密度泛函理论。
Quantum Chaotic Systems and Random Matrix Theory
本文是对随机矩阵理论（RMT）及其应用的介绍性评论，特别关注量子混沌。随机矩阵首先被维格纳用来从统计的角度理解复杂原子核的光谱。随后，在不同领域出现了新的应用，例如，原子和分子物理学，介观和纳米系统，微波腔，经济物理学，生物科学，通信理论。这篇文章的目的是在研究生和博士后水平访问。
Quantum computing online workshops and hackathon for Spanish speakers: A case study
我们讨论了在西班牙语组织一个在线活动的挑战和发现，包括一系列介绍性的研讨会，导致拉丁美洲的量子黑客。有220名西班牙语使用者注册，其中66%的人自称处于量子计算的入门水平。我们更好地了解了量子计算在拉丁美洲的影响，以及在西班牙语中生成有关量子计算的教育资源的重要性。此外，我们报告了按国家/地区调查参与者的结果;教育状况;自我报告的量子计算，线性代数和Python能力水平;以及他们在量子领域的兴趣。这次活动是由量子普及教育组织的，主办机构是国家政治研究所计算研究中心（CIC-IPN），与一些组织和公司合作：IBM Quantum，Xanadu，Multiverse Computing，Quantum Universal Education，Quantum Hispano，QMexico，Haq.ai，Dive in Learning。这是一个更大的活动的一部分，Qiskit Fall Fest 2021，作为在类似时间内在世界各地组织的几个黑客松之一。在每一个Qiskit Fall Fest黑客活动中，参与者都被要求组成最多5人的团队，在5天内使用IBM Qiskit框架开发一个项目。
Probabilities in the general boundary formulation
本文介绍了量子理论的一般边界表述。我们完善其概率解释，并强调概念和历史的角度来看。我们给出了量子引力的动机，并用一个描述量子引力中引力子的方案来说明它们。
The quantum Rabi model: solution and dynamics
本文综述了量子拉比模型的各个方面的最新进展。特别强调的是在合流Heun函数的精确解析解。量子拉比模型的各种概括的解析解进行了讨论。最后，对量子Rabi模型的能级统计和动力学性质进行了评述.文章最后介绍了量子拉比模型的几个实验实现。展望了未来的发展。
Quantum counting, and a relevant sign
本文探讨了量子计数算法，结合Grover搜索和量子相位估计，并指出在实现Grover算法时一个原本无关的符号变得重要。
Quantum correlations and distinguishability of quantum states
本文综述了量子信息中的各种概念，着重讨论了量子态的可解释性和量子关联。涵盖的主题包括广义和最小二乘测量，状态歧视，量子相对熵，布勒斯距离上的一套量子态，量子费舍尔信息，量子纠缠，量子不和谐，量子相关性的几何措施。这篇文章的目的是为物理学家感兴趣的不仅是收集的结果，但也由数学方法证明他们，并为数学家寻找一个最新的介绍课程，对这些问题，这主要是在物理学文献中发展。
A Quantum Engineer's Guide to Superconducting Qubits
这篇综述的目的是为量子工程师提供一个快速加速的超导量子线路领域的中心概念和挑战的入门指南。在过去的20年里，该领域已经从主要的基础研究努力成熟到越来越多地探索大型超导量子系统的工程。在这里，我们回顾了几个基本要素-量子位设计，噪声特性，量子位控制和读出技术-在此期间开发的，桥接电路量子电动力学（cQED）和当代的基本概念，最先进的应用程序在门模型量子计算。
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