Universal quantum computation by holonomic and nonlocal gates with imperfections
利用完整（几何）量子隐形传态构造了一个非定域的通用门。研究了不完全控制的经典参数的误差的影响，这些参数的循环变化建立了完整的门。此外，还研究了量子退相干对作为计算原语的完整隐形传态的影响。完整的实施方面的控制误差和耗散的优点。
2002-08-12 quant-ph
Nonlocal quantum gate on quantum continuous variables with minimum resources
我们在实验上证明了一种非定域确定性量子非破坏性相互作用门，它适用于由物理距离分隔并由经典通信信道连接的节点处的量子态。门的实现，基于预先共享的纠缠态，本地操作，和经典的通信，在两个本地节点完全以并行方式运行，需要最少的资源。利用多个相干态的分析，验证了在局域幺正压缩下，量子门的非破坏性。一个真正的量子性质的门确认的能力，确定性地产生纠缠态的输出从两个可分离的输入状态。全光非局域门操作可以作为跨处理器的么正操作潜在地结合到原子或固态系统的分布式量子计算中。
2014-03-14 quant-ph
Nonlocal characteristics and argand diagram of two-qubit gates
Vellore Institute of Technology（维洛尔理工学院）
研究两量子比特门的非局域特性，通过分析其非局域部分的平方本征值和弦长，揭示纠缠能力与门典型性的表达方式，并划分完美纠缠器的区域。
2025-07-07 quant-ph
Optimal Two-Qubit Gate-Cutting Cost and Measures of Nonlocality
本研究从最优双量子比特门切割公式出发，推导出拟概率范围与五个非局域性描述符的尖锐上下界，揭示门切割成本在相似非局域门间的显著差异。
2026-09-25 quant-ph
Heralded nonlocal quantum gates for distributed quantum computation in a decoherence-free subspace
本文提出一种可预告的非局域量子门协议，通过动态控制演化并借助辅助原子后选择，在退相干自由子空间内实现高保真分布式量子计算。
2024-11-23 quant-ph
Optimizing local protocols implementing nonlocal quantum gates
我们提出了一种方法，优化最近设计的协议，实现任意非局部酉门作用于二分系统。这些协议只使用本地操作和经典通信的帮助下的纠缠，是确定性的，同时也是“一次性的”，因为它们只使用一个副本的纠缠资源状态。优化是在最小化所使用的纠缠量的意义上，并且通常情况下，比使用双向隐形传态的替代协议需要更少的纠缠。
2010-02-02 quant-ph
Practical implementation of arbitrary nonlocal controlled-unitary gate via indefinite causal order
Shijiazhuang Tiedao University（石家庄铁道大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）
本文提出了一种基于不定因果顺序的实用协议，实现任意受控单元arity门，通过调整单量子比特操作减少电路复杂度并提高实验灵活性。
2026-03-09 quant-ph
Efficient implementation of bipartite nonlocal unitary gates using prior entanglement and classical communication
任何二分非定域幺正操作都可以通过将一个量子态从一方传送到另一方，在本地执行幺正门，然后再将一个态传送回来来实现。本文研究了可以使用比隐形传态所需的更少的先验纠缠和经典通信来实现的幺正。这样的酉的大家族是使用有限群的（投射）表示来构造的。所使用的工具包括：一个图解方法表示纠缠态，定理的必要缺乏信息在某些时间和地点，并表示二分幺正的基础上，一组傅立叶变换。
2010-06-20 quant-ph
Nonlocal continuous-variable gates by amplified optical connections
Palacký University（帕拉茨基大学）
提出利用光学参量放大器实现两个远程用户间的非局域连续变量量子非破坏门，提升纠缠能力和抑制噪声，适用于分布式量子计算。
2026-06-11 quant-ph
Probabilistically implementing nonlocal operation using non-maximally entangled state
利用单个非最大纠缠态，我们发展了非局域门$\exp{[iξ{σ_{n_A}}σ_{n_B}]}$和$ξ\in[0,\frac\pi4]$的概率实现。证明了当采用$ξ\leq0.353$时，非局部门的保真度大于79.3%，消耗小于0.969 ebits和2个经典位.与以前的技术\cite{Cirac,Groisman,Bennett-1}相比，这为可行操作提供了更高的界限。此外，$ξ\geq0.353$逻辑门的实现概率为79.3%，逻辑门的消耗为0.969 ebits，与基于蒸馏的协议\cite{Groisman,Bennett-1}具有相同的效率，而我们的方法节省了额外的经典资源。具有$ξ\to0$的门可以以接近单位的概率和小的纠缠实现。我们还将一些应用推广到多重纠缠系统中，发现利用一个非最大多重纠缠态在多个非纠缠伙伴之间实现某些非局域门是可能的。
2005-01-20 quant-ph
Tunable Nonlocal $ZZ$ Interaction for Remote Controlled-Z Gates Between Distributed Fixed-Frequency Qubits
Information Engineering University（信息工程大学）
本文提出一种分布式硬件架构，通过双超导耦合器抑制残余静态模块耦合，实现高保真度的远程受控Z门，验证了其在超导处理器中的可行性。
2026-07-16 quant-ph
A communication-efficient nonlocal measurement with application to communication complexity and bipartite gate capacities
量子信息理论中的两个对偶问题是确定模拟二部幺正门的通信代价和确定它们的通信容量。我们提出了一个二分幺正门，它具有两个令人惊讶的性质：1）在无限EPR对的帮助下模拟它需要比选择更好的纠缠态更多的通信，2）它的通信能力远远低于它产生纠缠的能力。这表明：1）无限EPR对不是两方通信任务中最普遍的纠缠辅助模型，2）幺正相互作用的纠缠和通信能力几乎可以独立地变化。这些结果背后的技术贡献是一个通信高效的协议，用于测量是否一个未知的共享状态位于一个指定的秩一子空间或其正交补。
2011-03-04 quant-ph
Nonlocal properties of two-qubit gates and mixed states and optimization of quantum computations
量子系统两部分的纠缠是一种非定域性质，不受这些部分的局域操纵的影响。它是用局部酉变换下不变的量来描述的。在这里，我们提出了一个系统的两个量子比特，一组不变量，它提供了一个完整的描述非本地属性。该集合包含密度矩阵的条目的18个实多项式。我们证明了两个混合状态中的一个可以通过单比特操作转换成另一个，当且仅当这些状态的所有18个不变量的值相等。可以有效地找到相应的本地操作。没有这18个不变量中的任何一个，集合都是不完整的。类似地，双量子比特酉门的非局域纠缠特性在单比特操作下是不变的。我们提出了一个完整的酉门的3个实多项式不变量。我们的结果是有用的量子计算的优化，因为它们提供了一个有效的工具来验证是否以及如何使用一个基本的两个量子比特门，实现了一个基本的物理操作（和任意多个单比特门），一个给定的两个量子比特操作可以执行。
2000-02-23 quant-ph
Low-rank geometry of two-qubit gates
LAAS-CNRS, Université de Toulouse（图卢兹大学 LAAS-CNRS）；Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）
本文基于两量子比特门的行列式几何，结合Weyl室表示与算子Schmidt理论，将门合成视为距离问题，量化非局域复杂性，并展示iSWAP门是接近局部操作的最完美纠缠门。
2026-04-16 quant-ph
A Path-Superposition Framework for Quantum Gate Teleportation
Tecnologico de Monterrey, School of Engineering and Sciences（墨西哥科技大学工程学院与理学院）
介绍基于路径叠加的确定性量子门隐形传态通用框架，通过预共享最大纠缠资源相位和路径依赖局部酉算子指定目标非局部操作，给出设计条件并构建协议，还概述了光子实现方案。
2026-07-07 quant-ph
Photonic multipartite entanglement conversion using nonlocal operations
我们提出了一个简单的设置在量子网络的限制访问的多体纠缠态的转换。该计划使用非本地操作，使准备的状态是不等价的本地操作和经典的通信，但最重要的是不需要完全访问的状态。它基于一个灵活的线性光转换门，使用光子，非常适合扩展网络中的分布式量子计算和量子通信。为了说明该门的基本工作原理，我们重点讨论了将一个四比特纠缠团簇态转换成其他局域不等价的四比特态，如GHZ态和对称Dicke态.我们还展示了如何门可以被纳入扩展的图状态网络，并可以用来产生变量纠缠和量子关联没有纠缠，但非零量子不和谐。
2016-11-09 quant-ph
Exact CNOT Gates with a Single Nonlocal Rotation for Quantum-Dot Qubits
研究了基于量子点的电容耦合双量子比特量子门。对于仅交换编码的量子比特，电子自旋$S$及其投影$S_z$是精确的量子数。量子位之间的电容耦合，与量子位间交换不同，保留了这些量子数。我们证明，无论是分析和数值，个别量子比特的自旋守恒有显着的效果上的两个量子比特门的性能。通过改变单个量子比特的能级分裂，$J_a$和$J_b$，以及量子比特间的耦合时间$t$，我们可以找到无限多个三元组$(J_a, J_b, t)$，对于这些三元组，两个量子比特的纠缠结合适当的单量子比特旋转，可以产生一个精确的CNOT门。这种说法对于实际上任意大小和形式的电容性量子位间耦合都是正确的。我们的研究结果有望大大减少量子线路中非局域（两量子比特）操作的数量。
2015-06-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Operator-Schmidt decomposition and the geometrical edges of two-qubit gates
非定域两量子比特量子门用正则分解或等效的算符施密特分解表示。前一种分解导致几何表示，使得所有的双量子比特门形成四面体，其中完美纠缠形成多面体。另一方面，从后面的分解可知，非局部门的施密特数可以是2或4。在这项工作中，后来的分解的一些方面进行了研究。它表明，两个门不同的局部操作具有相同的施密特系数集。利用几何方法，建立了施密特数2对应于受控酉门。此外，所有的四面体和多面体的边缘的特点是使用施密特强度，一个衡量运营商纠缠。发现四面体的一条边具有最大的施密特强度，这意味着该边的所有门都是最大纠缠的。
2011-06-30 quant-ph
Nonlocal photonic quantum gates over 7.0 km
本研究利用复用量子存储器、电信波长飞行量子比特及光纤前馈控制，首次在7公里间距的节点间实现非局域光子量子门，并验证量子并行算法，为城域分布式量子网络构建奠定基础。
2024-10-07 physics.optics quant-ph
Bounds on Instantaneous Nonlocal Quantum Computation
本文研究瞬时非局域量子计算，提出LOBC协议，实现任意两量子比特门仅需O(log(1/ε))个纠缠比特，较LOCC指数改进，并首次给出基于纠缠熵的下界。
2020-04-30 quant-ph
Instantaneous nonlocal quantum computation and circuit depth reduction
本研究针对瞬时两方量子计算，证明花园软管装置无法显著降低纠缠成本，并提出任何酉电路可被深度与T深度成正比的测量电路实现，讨论了其局限与扩展。
2023-06-22 quant-ph
High-fidelity entangling gates and nonlocal circuits with neutral atoms
Harvard University（哈佛大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；QuEra Computing Inc.（QuEra计算公司）
该研究通过中性原子量子处理器实现了高保真的CZ纠缠门，利用状态选择性读取和量子比特重用技术，提高了保真度并展示了低误差量子电路在非本地纠缠态研究中的应用。
2026-04-28 physics.atom-ph quant-ph
Detection of the nonlocal atomic entanglement assisted with single photons
提出了一种测量原子纠缠度的有效方法。通过腔量子电动力学（QED）中的辅助单光子输入-输出过程，根据原子单重态拾取成功的概率，可以获得原子纠缠的纠缠度。该协议有三个优点：第一，我们不需要复杂的控制非（CNOT）门。第二，分布的原子不需要彼此保持完整。第三，原子纠缠可以非局域分布，这为原子纠缠在分布式量子计算中提供了重要的应用。
2014-01-11 quant-ph
Frequency-Multiplexed Parallel Gates for Quantum LDPC Codes in a Two-Dimensional Ion Crystal
Center for Quantum Information, Institute for Interdisciplinary Information Sciences, Tsinghua University（清华大学交叉信息研究院量子信息中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；New Cornerstone Science Laboratory, Institute for Interdisciplinary Information Sciences, Tsinghua University（清华大学交叉信息研究院新基石科学实验室）
针对量子LDPC码症候测量需非局域纠缠门的问题，提出频分复用方案实现二维离子晶体上的并行非局域纠缠门，通过绝热条件优化后可达到10^-12的逻辑错误率。
2026-09-10 quant-ph
Tight Limits on Nonlocality from Nontrivial Communication Complexity; a.k.a. Reliable Computation with Asymmetric Gate Noise
该研究通过两项基于可靠经典计算新见解的结果，探讨了“通信复杂度非平凡”作为量子力学信息论公理的可行性，指出其不足以刻画CHSH关联。
2023-05-01 cs.IT math.IT quant-ph
Parallel two-qubit entangling gates via a quantum nondemolition interaction controlled by rotation
本文提出一种基于量子非破坏性相互作用和正交分量旋转的协议，利用多模自由度实现多个双量子比特系统的并行操作，并通过等价类形式体系证明其能以1/3概率实现非局域$SWAP$和纠缠$\sqrt{SWAP}$操作。
2024-10-15 quant-ph
Essentially optimal gate teleportation
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；IBM Research Europe – Zurich（IBM欧洲苏黎世研究中心）
针对两量子比特受控相位门，提出一种接近最优纠缠消耗的确定性LOCC门远程传输协议，解决了现有协议仅对Clifford门实现最优纠缠消耗的问题。
2026-08-26 quant-ph
More Nonlocality with Less Entanglement in CHSH Experiments using Inefficient Detectors
众所周知，在某些情况下，弱纠缠态可以产生比最大纠缠态更强的非局域效应。在本文中，我们考虑违反CHSH不等式时，一方有效率低下的检测器，这种情况下被称为非对称贝尔实验。%我们表明，违规行为可以发生，当且仅当检测效率高于$50\%$。对于任何固定的检测效率，我们推导出一个简单的上限的纠缠需要违反的不等式超过一些指定的量$κ\geq 0$。当$κ=0$时，当检测效率从上面接近$50\%$时，违反不等式的所有状态中的纠缠量变为零。这提供了另一种情况，其中弱纠缠态有利于在检测效率低下的情况下违反CHSH不等式。最后，我们考虑的情况下，检测效率低下，只出现一个选择的本地测量。在这种情况下，它表明，CHSH不等式总是可以违反任何非零的检测效率和任何选择的非交换测量。
2018-03-26 quant-ph
Entangling efficiency of linear-optical quantum gates
提出了一种新的量子门的非经典性度量，特别适用于概率器件。该措施使得能够比较，例如，确定性器件制备具有低纠缠量的纠缠态，而概率性器件产生高度纠缠态，但有时会失败。我们提供的例子表明这种新措施的优势，到目前为止采用的纠缠功率。
2012-07-24 quant-ph
Quantum-Logic Gate between Two Optical Photons with an Average Efficiency above 40%
光学量子比特独特地将光纤中的信息传输与良好的处理能力相结合，因此是量子技术的有吸引力的工具。然而，一个巨大的挑战是克服两量子位逻辑门的低效率。在2003年，光学控制非门（CNOT）的实验效率达到了大约11%，此后没有增加。在这里，我们报告了一个旨在超越这一长期记录的新平台。新方案避免了固有的概率协议，而是结合了两个已建立的量子非线性系统：原子腔系统和里德伯电磁诱导透明。我们证明了在两个可见光子之间的CNOT门的平均效率为41.7（5）%，后选择过程保真度为81（2）%。此外，我们将该方案扩展到具有多个目标量子比特的CNOT门，并产生目前多达五个光子的纠缠态。所有这些成果都是有希望的，并有可能推进光学量子信息处理，其中几乎所有的高级协议都将受益于高效逻辑门。
2022-05-12 quant-ph
On the capacities of bipartite Hamiltonians and unitary gates
我们认为相互作用是双向通道。我们研究了相互作用哈密顿量和非局域幺正门产生纠缠和传递经典信息的能力。我们给出了相互作用的纠缠产生容量和纠缠辅助单向经典通信容量的解析表达式，并证明了这些量是可加的，使得渐近容量等于相应的单次容量.我们给其他能力的一般界限，讨论了一些例子，并得出结论与一些开放的问题。
2002-08-23 quant-ph
Transport of quantum excitations via local and nonlocal fluctuations
在量子系统中，人们通常寻求最小化退相噪声和无序。量子系统中的传输效率通常会因噪声和无序的存在而降低。然而，已经表明，两者的结合可以比单独使用效率高得多。在这里，我们考虑如何添加非本地噪声，在非相干跳频的形式，影响的传输效率。我们表明，非相干跳频引入额外的本地极值的效率函数和调查的交叉从量子随机游走到经典的随机游走。
2015-02-11 cond-mat.other quant-ph
Multipartite Nonlocal Quantum Correlations Resistant to Imperfections
我们使用的通信下界的技术，以获得必要的条件，在探测器的效率或超光速通信量能够再现与经典的本地隐变量理论的量子相关性发生在EPR型实验中的噪声的存在。我们将我们的方法应用到一个涉及n个共享GHZ型状态的参与方的例子中，并在此基础上进行测量，结果表明，对于局部隐变量理论，即使对于恒定的一般错误概率η = O（1），超光速经典通信量c和探测器效率eta也受到eta 2^（-c/n）= O（n^（-1/6））的约束。
2004-10-19 quant-ph
Schrödinger cat states prepared by logical gate with non-Gaussian resource state: effect of finite squeezing and efficiency versus monotones
利用量子测量诱导门，以理想立方相态为非高斯源，在相平面上产生两个高保真度的薛定谔猫态[N.I. Masalaeva，I.V. Sokolov，Phys. Lett. A 424，127846（2022）]。在这项工作中，我们研究了有限的初始压缩的资源状态上的门性能的影响。我们给出了门输出态的精确解，并证明了存在一定程度的压缩，使得输出猫态的质量几乎不随压缩的进一步增加而改善。另一方面，预期的辅助测量结果的概率随着压缩而减小。由于有条件方案的整体效率应占成功的概率，我们认为，这种措施的非高斯的资源状态的维格纳对数负性和非高斯性可能不直接适用于评估的效率的非高斯门的基础上量子纠缠和随后的投影测量。
2022-10-14 quant-ph
Experimental realization of universal high-dimensional quantum gates with ultra-high fidelity and efficiency
本文在四维光学qudit的偏振-空间自由度上实验实现了通用高维量子门及受控门，保真度达99.73%、效率达99.47%，为大规模高维容错量子计算奠定基础。
2023-11-30 quant-ph
Nonlocality distillation can outperform entanglement distillation
University of Calgary（卡尔加里大学）；Institute of Business Administration（商业管理学院）
本文比较了纠缠提纯和非局域性提纯在最大化CHSH违反度方面的策略，发现非局域性提纯在少量共享态副本时能获得更高的CHSH值，并在多个量子资源评估指标上表现出更高效的资源利用。
2026-03-01 quant-ph
Increasing efficiency of a linear-optical quantum gate using an electronic feed forward
我们已经成功地使用了一个快速的电子前馈，以增加一个线性光学实现的可编程相位门的成功概率从25%到其理论极限的50%。前馈应用条件幺正操作，其将数据量子位的不正确输出状态改变为正确输出状态。门本身围绕布洛赫球的z轴旋转数据量子位的任意量子态，旋转角度完全由程序量子位的状态确定。门的实现基于纤维光学元件。量子比特被编码成单光子的空间模式。来自前馈检测器的信号仅使用无源分压器直接引导至相位调制器。我们已经验证了成功概率的增加，并通过量子过程层析成像表征了门操作。我们已经证明，前馈的使用不影响过程保真度或输出状态保真度。
2011-11-14 quant-ph
A Multi-Qubit Quantum Gate Using the Zeno Effect
本文利用量子 Zeno 效应，将仅有单量子比特控制的非相互作用系统转化为多量子比特纠缠门（Zeno 门），推导了非理想条件下的门保真度闭式表达式，并证明其在电路和腔 QED 系统中可实现。
2023-08-31 quant-ph
Detecting and protecting entanglement through nonlocality, variational entanglement witness, and nonlocal measurements
针对CHSH不等式无法完全覆盖所有纠缠态的问题，提出变分纠缠见证与非定域测量框架，在保留量子纠缠的同时提升检测可靠性，推动量子技术发展。
2024-12-16 quant-ph
Improving photon detector efficiency using a high-fidelity optical CNOT gate
光学量子计算的一个重要问题是效率低下或不准确的光电探测器。可以使用CNOT门来改进检测器，方法是制造一个大的猫态，然后测量该状态下的每个量子位。在本文中，我们开发了一个代码，比较五种不同的方案进行多次测量，其中一些是能够检测到的损失，其中一些没有。我们探索了这些方案中的每一个在存在不同错误的情况下如何执行，并推导出一个公式来找出量子比特丢失的概率是多少，值得检测丢失，以及在什么概率下这只会导致比丢失引入更多的错误。
2015-01-07 quant-ph
Matchgate quantum computing and non-local process analysis
在电路模型中，量子计算机依赖于通用量子门集的可用性。一个特别有趣的例子是一组只有两个量子位的门：匹配门，以及SWAP（两个量子位的交换）。在本文中，我们展示了一个简单的任意匹配门分解成更好地了解基本门，并实现了一个匹配门的线性光学实验中使用单光子。通过量子过程层析成像充分表征了门的性能。此外，我们以一种新的方式表示由此产生的重建量子过程，作为所有可能的非局域两量子比特幺正空间中的保真度映射。我们提出了非本地的距离-这是独立的局部缺陷，如不相关的噪声或未补偿的局部旋转-作为一个新的诊断过程措施的非本地属性的实施门。
2011-03-03 quant-ph
Optimal control for non-Markovian open quantum systems
针对具有时间非定域主方程的非马尔可夫开放量子系统，提出了一种基于Krotov方法的有效的最优控制理论，其中控制参数与浴关联函数相关.这种最优控制方法是通过量子耗散公式，将时间非局部主方程转换为一组耦合的线性时间局部运动方程在一个扩展的辅助刘维空间。作为例子，最优控制方法被应用于寻找嵌入在非马尔可夫浴中的量子比特的高保真Z门和恒等门的控制序列。对于只控制σz项的非马尔可夫开放量子比特系统，在较宽的浴退相干参数范围内，可以实现误差小于10^{-5}的Z门和恒等门.控制-耗散相关性和浴的记忆效应是实现高保真门的关键。
2012-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Deterministic entanglement purification and complete nonlocal Bell-state analysis with hyperentanglement
纠缠纯化是实现长距离量子通信的重要条件。不同于现有的纠缠纯化协议（EPP）中，双方只能通过指数级消耗量子资源，以概率的方式获得某些量子系统的混合纠缠态，本文提出了一种确定性的超纠缠EPP.利用该协议，通信双方原则上可以在不破坏任何纠缠较小的光子对的情况下，获得确定性的最大纠缠纯态，从而指数级地提高长距离量子通信的效率。同时也表明，该EPP可以很好地完成非局域Bell态分析。我们还讨论了这种EPP在实际传输。
2010-03-12 quant-ph
Randomized Graph States and their Entanglement Properties
我们引入了一类混合多量子比特态，对应于图状态的随机化版本。当图形状态准备有噪声或不完美的受控Z门时，会出现这种状态。我们通过研究两体纠缠和真正的多体纠缠来研究这些态的纠缠特性。通过与基于测量的量子计算相关的连通性和持久性概念研究了两体纠缠。多体纠缠的存在，而不是通过使用证人运营商，随后适应研究非本地属性，通过违反适当的贝尔不等式。我们还提出了特定的随机图状态的纠缠检测的结果，通过推导出明确的阈值纠缠和非局域性的噪声参数，其特征在于控制Z门利用其产生。最后，我们提出了一种方法，以进一步提高检测真正的多体纠缠在这类状态。
2014-06-03 quant-ph
Near-Optimal Bell Nonlocality with GKP and Entangled Cat States
University of Technology Sydney（悉尼科技大学）；Centre for Quantum Software and Information, University of Technology Sydney（悉尼科技大学量子软件与信息研究中心）；Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology, School of Mathematics and Physics, University of Queensland（昆士兰大学数学与物理学院量子计算与通信技术卓越中心）；University of Queensland（昆士兰大学）
本研究提出利用非高斯测量（光子数分辨探测结合高斯预处理与自适应前馈）在有限能量GKP贝尔态中揭示近最优CHSH贝尔非局域性，无需逻辑非克利福德门，并推广至猫码与纠缠相干态。
2026-09-24 quant-ph
Quantum Circuit Optimization Based on Dynamic Grouping and ZX-Calculus for Reducing 2-Qubit Gate Count
本文提出一种结合动态分组、ZX演算引导搜索、延迟感知布局与模拟退火的量子电路优化方法，在基准测试中平均减少18%双量子比特门，最多优于经典方法25%。
2025-07-19 quant-ph
Heralded entangling quantum gate via cavity-assisted photon scattering
我们从理论上研究了两个相同原子在两种不同的结构下，即两个原子被限制在同一个腔中或被囚禁在局部分离的腔中，通过腔辅助光子散射产生的预示纠缠.我们的协议是由一个非常简单和优雅的单步过程，其关键机制是一个受控的相位翻转门实现的单光子碰撞单面腔。特别地，当原子局域在远程腔中时，我们引入了单步并行量子线路，而不是文献中广泛采用的串行过程。我们还表明，这种并联电路可以直接应用于纠缠两个宏观原子云。这里提出的两个协议预测高纠缠度的成功概率接近统一的国家的最先进的参数。在其他应用中，我们的建议和它的扩展到多原子腔系统的一步走向量子网络，特别是量子态转移，量子隐形传态和非局域量子存储器的合适的路线。
2017-10-18 quant-ph
Efficiency-Resolved Recovery Dynamics of an Free-Running InGaAs/InP Single Photon Avalanche Detector Operated in Gated Mode
Universidade Federal de São Carlos（圣卡洛斯联邦大学）；Universidade de Brasília（巴西利亚大学）
本研究通过频率扫描与全局拟合，无需脉冲激光或时间数字转换器，提取了门控模式下 InGaAs/InP 单光子探测器的恢复时间常数，发现其随效率线性下降，并解析了电容馈通引起的计数率调制。
2026-09-17 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Scalability and high-efficiency of an $(n+1)$-qubit Toffoli gate sphere via blockaded Rydberg atoms
Toffoli门作为可逆量子计算的基本构件，在提高量子通信的容错率方面显示出巨大的潜力。而目前创建Toffoli门的路线需要实现顺序的单量子位和双量子位门，受到较长操作时间和较低平均保真度的限制。我们发展了一种新的理论方案，通过用$n$控制原子来约束中心靶原子的行为，基于Rydberg封锁机制构造了一个通用的$(n+1)$ -量子比特Toffoli门球.它的优点在于只使用了五个与控制原子数$n$无关的$π$脉冲，这导致总的选通时间快至$\sim$ 125 $n$ s，并且平均保真度接近0.999。控制原子的最大填充数可达$n=46$，这取决于与封锁半径相等的球形直径以及两个被困原子晶格之间的最近邻间距。以$n=2,3,4$为例，给出了实验参数范围内的门性能，并证实了门误差主要是由于阻塞强度的不完善、原子自发损耗和基态准备的不完善造成的。与一维阵列结构相比，球形原子样品在$n$增加的情况下仍然保持了高保真的输出，这为可扩展量子模拟和多中性原子纠缠的研究提供了参考.
2020-01-14 physics.atom-ph quant-ph
Evaluating thermal expectation values by almost ideal sampling with Trotter gates
研究了有限温度下量子多体系统的模拟中，当初始采样态通过对随机相位乘积态（RPPS）应用Trotter门产生时的采样效率.我们限制Trotter门的应用数量与系统大小成正比，因此在容错量子计算机中可以很容易地完成准备。当特罗特门是从一个不可积的哈密顿量，我们观察到，采样效率随系统的大小。这种趋势意味着在足够大的系统中可以实现几乎理想的初始状态采样。我们还发现，在某些情况下，采样效率几乎等于一个典型的纯量子（TPQ）状态方法利用Haar随机采样。这些研究结果表明，混沌哈密顿动力学可以将RPPS转化为TPQ状态的替代品，用于评估热期望值。
2023-01-16 cond-mat.str-el quant-ph
Convergence efficiency of quantum gates and circuits
本文研究随机量子电路收敛到酉t-设计的效率，提出“熨平小工具”模型，证明χ门直接形成精确2-和3-设计，并发现iSWAP门族在收敛到2-设计方面表现最佳。
2024-11-07 cond-mat.str-el cs.CC cs.IT
Calculable lower bounds on the efficiency of universal sets of quantum gates
目前可用的量子计算机，所谓的噪声中间尺度量子（NISQ）设备，其特征在于相对低数量的量子比特和适度的门并行度。在这种情况下，量子纠错的实现是不可能的，并且那些设备的性能是相当适度的。特别地，可实现合理高保真度的电路的深度是有限的，并且需要电路深度的最小化。这种深度取决于计算中使用的通用门集合$\mathcal{S}$的效率，并且可以使用Solovay-Kitaev定理来限制。然而，已知对于特定的$\mathcal{S}$，可以获得$\mathcal{O}(\mathrm{log}(ε^{-1}))$形式的更好的渐近紧边界。这些边界由所谓的谱隙控制，表示为$\mathrm{gap}(\mathcal{S})$。然而，对于一般的$\mathcal{S}$，$\mathrm{gap}(\mathcal{S})$的计算是不可能的，并且在实践中，人们考虑以特定尺度$r(ε)$（表示为$\mathrm{gap}_r(\mathcal{S})$）的频谱间隙。这证明是足够的约束效率的$\mathcal{S}$提供了一个感兴趣的物理上可行的情况下，其中错误$ε$是有界的从下面。在本文中，我们推导出的$\mathrm{gap}_r(\mathcal{S})$的下界，并作为一个结果，对$d$ -维量子门$\mathcal{S}$满足一个附加条件的通用集的效率。对于一般的量子门，例如Haar随机门，自然满…
2023-03-06 math-ph math.MP quant-ph
Arithmeticity, thinness and efficiency of qutrit Clifford+T gates
本文研究了PU(3)中Clifford+T门集的算术性、薄性与效率，发现其生成群为薄矩阵群；而扩展的Clifford+D门集能生成完整S-算术子群，并满足稍弱的几乎最优覆盖性质。
2024-11-12 math.GR math.NT quant-ph
Noisy Qudit vs Multiple Qubits : Conditions on Gate Efficiency for Enhancing Fidelity
该研究比较了噪声环境下量子比特与多量子比特系统的平均门保真度损失，推导出关键门时间比曲线，并证明特定量子比特平台在门效率上可与最先进量子比特平台竞争。
2025-05-27 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
