Can a Quantum Support Vector Machine algorithm be utilized to identify Key Biomarkers from Multi-Omics data of COVID19 patients?
Cleveland Clinic（克利夫兰诊所）；Cleveland State University（克利夫兰州立大学）
本研究评估了量子支持向量机（QSVM）算法在COVID-19多组学数据生物标志物分类中的适用性，发现QSVM采用多种量子核在数值模拟中取得了与经典SVM相当或更优的性能，为生物医学多组学数据分析提供了新方法。
2025-04-29 cs.LG q-bio.QM quant-ph
Anyonic Topological Quantum Computation and the Virtual Braid Group
我们介绍了虚拟编织树的重耦合理论。这种再耦合理论可以用来将交换门纳入量子计算的任意子模型。
2009-09-09 math.GT quant-ph
A Quantum Algorithm for the Linear Response of Nuclei
我们提出了一个量子算法来获得原子核对一个小的外部电磁扰动的响应。用谐振子表示系统的哈密顿量，并利用基于幺正线性组合的方法在量子计算机上模拟系统的哈密顿量。哈密顿模拟的输出被用于用SWAP测试算法计算偶极响应。使用量子算法计算的响应函数的结果与实验数据进行了比较，并提供了一个很好的协议。我们显示的结果为$^{120}$锡和$^{208}$铅证实与实验数据在锡和铅的区域，也比较的结果与使用传统的线性响应理论。
2022-10-17 nucl-th quant-ph
Testing eigenstate thermalization hypothesis on small scale quantum processors
本文在小规模量子处理器上通过门电路计算OTOC并以SXY4近似、结合GRAPE模拟控制，比较PXP与SYK模型以检验ETH。
2025-03-14 quant-ph
Not All Qubits are Utilized Equally
本文通过分析IBM 27量子比特Falcon R4架构上的量子比特平均利用率，揭示了转译器配置导致的利用不均问题，并提出聚焦过度使用量子比特、优化映射路由算法及差异化定价等改进方向。
2025-09-23 cs.ET quant-ph
Quantum measurement of hyperfine interaction in nitrogen-vacancy center
我们提出了一个有效的量子测量方案，用于金刚石氮空位中心的电子自旋和$^{15}$ N核自旋之间的超精细相互作用。在该协议中，连续增加的持续时间的量子操作的序列被用来估计超精细相互作用与连续更高的精度接近量子精密测量的限制。该方案不需要制备核自旋态。在存在实际操作误差和电子自旋退相干的情况下，我们的协议的总体精度仍然超过了标准量子极限。
2012-05-23 quant-ph
Universal Quantum Computation with Continuous-Variable Abelian Anyons
我们描述了如何连续变量阿贝尔任意子，创建在表面上的连续变量模拟Kitaev的晶格模型可以用于量子计算。特别是，我们推导出协议的实施量子门使用拓扑操作。我们发现，拓扑操作本身是不够的通用量子计算，这导致我们研究额外的非拓扑操作，如离线压缩和单模测量。结果表明，这些与非高斯元素允许使用连续变量阿贝尔任意子的通用量子计算。
2011-12-22 quant-ph
Cyclical Quantum Memory for Photonic Qubits
我们已经进行了一个原理验证实验，在该实验中，来自参数下转换源的单光子的偏振态中编码的量子比特被相干地存储并从量子存储器设备中读出。该存储设备利用了一个简单的自由空间存储循环，提供了一个可以与量子计算机的周期时间同步的周期性读出。通过使用高速偏振Sagnac干涉仪开关，在开关操作期间保持光子量子比特的相干性。
2002-07-08 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
One- and two-dimensional N-qubit systems in capacitively coupled quantum dots
利用电容耦合量子点中的库仑阻塞效应可以构造具有反铁磁伊辛相互作用的N量子比特系统。从隧穿哈密顿量出发，我们从理论上证明了弱耦合量子点阵列的隧穿哈密顿量可以简化为核磁共振（NMR）谱的隧穿哈密顿量。量子操作仅通过施加电脉冲序列来进行。因此，在NMR光谱学和NMR量子计算机中开发的各种误差校正方法在不使用磁场的情况下是适用的。定量地讨论了N量子比特系统中一种可能的测量方案。
2001-09-04 quant-ph
Implementation Schemes for the Factorized Quantum Lattice-Gas Algorithm for the One Dimensional Diffusion Equation using Persistent-Current Qubits
我们提出了两个实验方案，可以用来实现因子化量子格子气算法的一维扩散方程与持续电流量子比特。一种方案涉及在整个算法过程中在多个通量偏置点处偏置PC量子位。一个类似于在核磁共振量子计算中所做的实现也被开发。由于一些关键的近似使用的错误进行了讨论，并强调PC量子比特和NMR系统之间的差异。
2005-01-13 quant-ph
Eigenvalue Formulation of Quantum Mechanics Near Closed Timelike Curves
爱因斯坦的引力场方程是已知的承认封闭类时曲线（CTC）的解决方案。多伊奇从量子信息的角度来处理这个问题，并提出了一个自洽条件。在这项工作中，Deutsch方程制定为一个特征值问题。证明了在CTC附近的EPR态中两个量子比特之间的纠缠消失。利用该方法分析了CTC附近两个符合时序（CR）量子比特的不连续演化。
2012-01-23 gr-qc quant-ph
Perfect Teleportation, Quantum state sharing and Superdense Coding through a Genuinely Entangled Five-qubit State
我们研究了Brown $\it et al. \normalfont$ \cite{Brown}最近提出的五比特态在量子隐形传态、量子态共享和超密集编码中的应用。结果表明，这种五比特态可以用于任意单比特和双比特系统的完美隐形传态。我们设计了各种方案，通过合作隐形传态实现任意单粒子和两粒子态的量子态共享。我们后来证明，这种状态也可以用于超密集编码。发现仅发送三个量子比特就可以发送五个经典比特。
2008-02-06 quant-ph
Efficient scheme for quantum entanglement, quantum information transfer, and quantum gate with three-level SQUID qubits in cavity QED
提出了一种利用超导量子干涉器件（SQUID）量子比特在腔QED中实现量子纠缠、量子信息传输和一组通用量子门的新方案。在该方案中，量子比特的两个逻辑状态是SQUID的两个最低级别。SQUID的中间级用于促进量子位的量子态的相干控制和操纵。本文提出的方法在操作过程中不会产生有限的中间能级粒子数或腔光子数。这样，由于中间能级的自发衰变引起的退相干被最小化，并且对腔的品质因数的要求被大大放宽。
2003-07-25 quant-ph
Topics in Quantum Dynamics and Coherence for Quantum Information Processing
我们概述了选定的趋势和结果，在理论建模的量子系统，以支持发展中的研究领域的量子信息处理。由此产生的建模工具已被应用于半导体材料和纳米结构，显示出在几个量子位（量子位），如自旋寄存器的水平上实现相干，受控量子动力学的希望。多体场论技术已被用来解决各种各样的研究课题。具体而言，退相干理论，更一般地说，量子噪声的起源和影响，以及量子比特和多量子比特寄存器的量子动力学中的纠缠损失已经被提出。通过间接交换相互作用的量子比特耦合机制已经被研究，并且量子计算设计已经被评估用于可扩展性。我们概述了一般和具体的研究挑战，解决方案将推进“开放量子系统“建模领域，以进一步了解环境影响如何影响量子相干性及其在量子动力学过程中的损失。
2009-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Cold polar molecules in 2D traps: Tailoring interactions with external fields for novel quantum phases
我们讨论了利用外部静电场和微波场来设计极性分子之间有效的长程相互作用的技术。我们考虑了一个设置，其中分子被困在一个二维的煎饼几何形状的远离共振光阱，这确保了偶极碰撞的稳定性。我们详细介绍了如何修改的形状和强度的长程部分的相互作用势，这可以用来实现有趣的量子相位的背景下，冷分子气体。
2007-03-04 quant-ph
Integrated Programmable Controlled Phase Gate Design for Quantum Information Processing
本文提出了一种用于量子信息处理的集成可编程相位门（CPHASE）的设计。在控制量子比特处于非线性状态的情况下，该门能够向目标量子比特引入任意相位差。|1>。因为与提供硬编码相移的常规受控相位门不同，在制造之后可以利用期望的相位差，所以期望这样的集成门为当前集成光学电路的更通用操作以及可能的新应用铺平道路。
2022-01-24 physics.optics quant-ph
Simultaneous Asymmetric Quantum Remote State Preparation Scheme in Noisy Environments
本文讨论了一种量子多任务协议，分别在两个不同的位置制备已知的单量子比特态和双量子比特态。首先讨论了理想的远程态制备协议，其中利用了五量子比特纠缠态。设计了制备这种纠缠的方法，并在IBM量子组合器平台上运行。三种类型的噪声对协议的影响进行了讨论，并在所有这些情况下，减少的过程的可靠性进行了计算。分析了这些结晶度随不同参数的变化。
2023-01-25 quant-ph
Quantum qubit switch: entropy and entanglement
量子纠缠被认为是量子计算中最重要的概念之一。纠缠是量子系统的一个特性，它被用作许多量子算法和协议的基础。在本文中，我们分析了量子开关工作时的纠缠度。在正确操作期间的纠缠水平可以与被分析的系统中存在噪声时的情况进行比较。噪声改变了量子纠缠的水平，我们利用这一观察来评估开关是否正常工作。我们给出了用并发测度和熵值描述纠缠值的公式。这两个值都可以用来检测量子开关工作过程中的噪声。
2017-09-07 quant-ph
Acceleration of quantum algorithms using three-qubit gates
为了克服退相干，量子电路优化对于量子计算的任何实际实现都是必不可少的。我们提出了一种实现量子线路编译的最后阶段的方案，即，用于在量子门库中找到各个模块的实际物理实现。我们发现，数值优化可以有效地利用，以产生适当的控制参数序列，产生所需的三个量子位模块内的约瑟夫森电荷量子位模型。我们的工作提出了一些方法，实际上可以大大减少实现给定量子线路所需的门的数量，从而减少空闲时间并显着加速量子算法的执行。
2004-03-02 quant-ph
Nuclear quantum optics with x-ray laser pulses
研究了超强激光场与原子核的直接相互作用。我们表明，目前和即将到来的高频激光设施，特别是与目标核的适度加速，允许共振激光核相互作用。这些直接相互作用可用于原子核性质的光学测量，如跃迁频率和偶极矩，从而打开了核量子光学的领域。作为最终目标，人们可能希望直接激光-核相互作用能够成为一种多功能工具，以加强核物理的准备，控制和检测。
2006-04-11 nucl-th quant-ph
Quantum entanglement distribution using a magnetic field sensor
基于纳米金刚石中的晶体缺陷，特别是氮空位（NV）中心的传感器可以实现单个磁矩的检测。在这里，我们表明，这种精致的控制可以用来纠缠远程电子自旋的应用在量子计算;移动传感器提供了一个"飞行"的量子位，而感测本地字段的行为构成一个两个量子位的投影测量。因此，尖端介导了良好分离（因此良好控制）的量子比特阵列之间的纠缠。我们的计算确定，这样的设备将是非常强大的对现实的问题，如失相和多模态振动的传感器尖端。我们还提供了计算，建立在不久的将来与固定的传感器进行演示实验的可行性。
2011-06-03 quant-ph
Deterministic photonic entanglement arising from non-Abelian quantum holonomy
本文利用片上三维非阿贝尔量子和乐系统提出一种协议，实现了确定性、高保真度的光子纠缠，并推广至任意高维量子系统，为光的确定性量子信息处理提供了新机制。
2025-02-06 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Multiqubit quantum phase gate using four-level superconducting quantum interference devices coupled to superconducting resonator
本文提出了一种利用四能级超导量子干涉器件（SQUID）耦合到超导谐振器上实现一个量子比特同时控制两个目标量子比特的三量子比特量子相位门的方案。最低的两个层次|0>和|每个SQUID的高能级被用来表示逻辑状态，|2>和|3>用于门实现。我们的方案不需要绝热通道、二阶失调以及在门操作期间调整能级间距，从而显着减少了门时间。该方案推广到任意n比特量子相位门。我们还应用该方案实现了三量子比特的量子傅里叶变换。关键词：量子相位门，超导量子干涉器件，超导谐振器，量子傅里叶变换
2012-12-20 cond-mat.supr-con quant-ph
Accelerating the computation of quantum brachistochrone
量子比特的有效控制在量子信息处理中起着关键作用。在目前的工作中，一个替代的微分方程组推导出一个最佳的量子控制的单个或多个量子位有或没有相互作用。新的配方，使一个很大的减少计算量，通过消除冗余的复杂性，在以前的配方。设计了一种用于数值检测纠缠最优路径的弛豫技术。有趣的连续对称性确定在拉格朗日，这表明存在物理等价类的路径，并可用于删除中性方向的雅可比矩阵的演变。在最优路径组的“基态”解中，系统的时间反演对称性显现出来，这一对称性对于与时间相关的初态和终态具有普遍性。
2020-11-25 quant-ph
Numerical methods for the Wigner equation with unbounded potential
LMAM and School of Mathematical Sciences, Peking University（北京大学数学科学学院）
本文提出了一种新的数值方法，用于求解存在一般无界势能的时变Wigner方程，通过利用伪微分算子的两种等价形式（积分形式和级数形式（即Moyal展开）），并利用多项式近似或建模无界部分，从而在中央区域主导局部化势能，实现了高精度和可靠的宏观可测量量估计。
2017-12-08 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Quantum state engineering with flux-biased Josephson phase qubits by Stark-chirped rapid adiabatic passages
本文提出了一种基于斯塔克啁啾快速绝热通过（SCRAP）技术的量子计算方案[L. F. Wei等人，物理修订版信函100，113601（2008）]被广泛应用于实现磁通偏置约瑟夫森相位量子比特中的量子态操纵。利用磁通偏置约瑟夫森结中束缚态的破宇称对称性，可以方便地产生所需的斯塔克位移。然后，在各种跃迁脉冲的辅助下，可以实现通用的量子逻辑门以及任意的量子态制备。与实验中广泛使用的PI脉冲操作相比，本文提出的绝热粒子数转移方法对脉冲的细节不敏感，从而可以实现理想的粒子数转移。文中还讨论了该方案的实验可行性。
2010-07-12 quant-ph
A n-qubit controlled phase gate with superconducting quantum interference devices coupled to a resonator
提出了一种利用超导量子干涉器件（SQUID）实现$n$ -量子比特控制相位门的方法。在这个提议中，量子比特的两个逻辑状态由SQUID的两个最低级别表示。利用每个SQUID的中间级来促进量子位的量子态的相干控制和操纵。值得注意的是，通过在目标SQUID上的$π$ Jaynes-Cummings脉冲之前和之后向每个$n-1$控制SQUID连续施加$π/2$ Jaynes-Cummings脉冲，可以用$n$ SQUID实现$n$量子位控制相位门。
2005-06-24 quant-ph
Entangled states from simple quantum graphs
本文研究简单量子图中通过相干控制操作产生纠缠态的条件，发现最大纠缠与随机量子图结果相关，并提出了基于微波网络的实验可行性路径。
2025-10-22 quant-ph
Controlled quantum stirring of Bose-Einstein condensates
通过循环绝热改变光阱的两个控制参数，可以诱导出凝聚玻色子的环流。每个周期传输的粒子数量取决于周期的“半径”，这种依赖性可以用来探测原子间的相互作用。对于强排斥相互作用的电流可以被认为是产生于一系列的朗道-齐纳交叉。对于较弱的相互作用，人们观察到渐进或相干的兆交叉，而对于吸引相互作用，粒子被粘在一起，表现得像一个经典的球。对于分析，我们使用Kubo方法与相关的狄拉克单极子的参数空间图片的量子泵浦。
2008-06-23 cond-mat.other quant-ph
Compiling single-qubit braiding gate for Fibonacci anyons topological quantum computation
拓扑量子计算是量子计算机的一种实现方式，它从根本上减少了退相干。拓扑量子比特被编码在二维准粒子任意子的拓扑演化中，通过将这些任意子编织成一个拓扑保护的电路模型，可以构造出一组通用的量子门。在本研究中，我们回顾了这种新兴的量子计算方案的基础知识，并说明了如何采用由三个Fibonacci任意子构建的拓扑量子比特，通过交换组成它的任意子来实现无泄漏的编织门。使用蛮力搜索方法，数值实现了一个近似Hadamard量子门的单量子比特编织门。用于这一目的的算法进行了解释和数值程序公开共享的复制和进一步使用。
2020-08-08 cond-mat.str-el quant-ph
A photonic interface of chiral cavity quantum electrodynamics
腔量子电动力学在单量子水平上研究光与物质的相互作用。光子结构中手征光子-发射极耦合的特点是光的局部偏振锁定单向传播。然而，实现光子-发射极之间的强相互作用并实现方向锁定传输，这将在非互易量子器件中带来新的应用，目前还未见报道。本文提出了一种光子晶体与金属纳米颗粒耦合结构，通过高螺旋度的强局域场，在$\sim$ 95 $\%$光子单向传输的情况下，圆偏振光射入光子晶体波导的速率比没有纳米颗粒的情况大一个数量级，Rabi分裂谱的线宽约为只有纳米颗粒的十分之一，其可用于定向量子光源。
2018-09-04 physics.optics quant-ph
Computational Investigations of the Lithium Superoxide Dimer Rearrangement on Noisy Quantum Devices
目前可用的噪声中间尺度量子（NISQ）设备受到可用于分子上的量子化学计算的量子比特数量的限制。我们在此表明，在量子计算机上进行模拟所需的量子比特数可以通过限制活动空间中的轨道数来减少。因此，我们利用了近似精确的经典矩阵特征值分解方法（全组态相互作用）。这种方法适用于用变分量子本征求解器算法进行计算，以用量子模拟器和量子器件对超氧化锂二聚体的重排进行计算研究。这些结果表明，即使在有限的轨道活动空间中，量子模拟器也能够获得与精确值相似的能量值。然而，量子硬件上的计算低估了能量，即使在应用读出误差减轻之后。
2019-08-23 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
