Quantum computer specification for nuclear structure calculations
本研究针对核结构计算的量子硬件需求，采用全项UpCCD拟设的VQE计算氦-6关联能，通过自定义终止准则优化效率，测试得出5ms相干时间、10^-4误差的最低硬件规格，验证了无纠错下轻度噪声量子设备的计算可行性。
2024-06-23 nucl-th 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
Implementation of a Quantum Algorithm to Solve Deutsch's Problem on a Nuclear Magnetic Resonance Quantum Computer
我们演示了使用的NMR量子计算机的基础上嘧啶碱基胞嘧啶，和实施的量子算法来解决Deutsch的问题。
1998-04-30 quant-ph
Toward nuclear physics from lattice QCD on quantum computers
本文探讨了利用量子计算机模拟格点QCD以从第一性原理研究核物理的可行性，指出量子模拟在核子数增加时扩展性更优，有望在未来超越经典模拟，用于大型原子核的计算。
2024-02-15 hep-lat nucl-th quant-ph
Control of Non-Resonant Effects in a Nuclear Spin Quantum Computer with a Large Number of Qubits
我们讨论了如何用大量的量子比特来模拟简单的量子逻辑运算。这些模拟是可扩展固态量子计算机的实验测试所需要的。远程量子位的量子逻辑是在自旋链中模拟的。分析估计可能引起的非共振跃迁的相关误差。一个范围内的参数，其中可以最大限度地减少非共振效应。
2001-03-03 quant-ph
Response of strongly coupled fermions on classical and quantum computers
本文针对中重核宽能区核响应光谱学精度计算难题，提出经典高复杂度组态计算方法并首次计算120Sn偶极响应，同时给出具有量子优势的算法，在Lipkin模型上揭示强耦合集体性涌现。
2024-05-03 nucl-ex nucl-th quant-ph
A model for ensemble NMR quantum computer using antiferromagnetic structure
本文考虑了在反铁磁结构中，由于核自旋与电子磁矩的超精细相互作用而形成的一维同素周期核自旋阵列I = 1/2.这种阵列中的相邻核自旋是相反取向的，并且具有由超精细相互作用常数、施加的磁场值以及与左和右核相邻自旋的相互作用确定的共振频率。当相邻自旋具有不同和相同的状态时，核自旋的共振频率差被用于通过针对单个核自旋和具有相同共振频率的核自旋系综的选择性共振RF脉冲来控制自旋动力学。本文提出了一种基于一维同素周期自旋阵列的细胞自动机型核磁共振量子计算机模型。这个模型可以推广到一个大的并行工作的一维阵列和二维和三维结构的合奏。
2000-02-12 quant-ph
Simulation of Grover's quantum search algorithm in a Ising nuclear spin chain quantum computer with first and second nearest neighbour couplings
我们实现Grover的量子搜索算法的核自旋链量子计算机上，考虑到伊辛型最近和第二最近的邻居之间的相互作用。该算法的实现的性能进行了研究，通过数值模拟与四个自旋。我们在算法过程中确定保真度的时间行为，并计算最终保真度作为拉比频率的函数。对于后者，我们在满足（2πk）方法关于第二近邻相互作用的条件的频率处获得了明显的最大值。
2007-10-16 quant-ph
Nuclear spin qubits in a trapped-ion quantum computer
物理系统必须满足许多条件才有资格成为用于量子信息处理的有用量子比特（qubit），包括易于操作、长的退相干时间和高保真度读出操作。由于这些条件很难用单个系统来满足，因此可能需要组合不同的自由度。在这里，我们讨论了一个可能的系统，基于电子和核自旋自由度被困离子。核自旋产生长的退相干时间，而电子自旋在磁场梯度中提供有效的操纵，并且离子的光学跃迁确保选择性和有效的初始化和读出。
2009-04-26 quant-ph
Nuclear magnetic resonance spectrum of 31P donors in silicon quantum computer
得到了硅量子计算机栅势产生的电场对超精细相互作用常数（HIC）的影响。计算了由于工艺误差引起的栅下施主原子位置误差。计算了不同HIC值下两施主原子相互作用的电子-核自旋系统的能谱。的存在下，两对反交叉水平的基态电子状态。找到了误差率可以大大降低的结构参数。
2000-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear shell-model simulation in digital quantum computers
针对原子核壳层模型基规模指数增长问题，提出利用自适应变分量子本征求解器算法的量子电路设计策略，在多项式量子资源下逼近经典基准，为跨核素图量子计算研究铺路。
2023-09-15 nucl-th quant-ph
Quasi non-Markovian approach to the study of decoherence of a controlled-not quantum gate in a chain of few nuclear spins quantum computer
在弱耦合近似下，建立了一个准非马尔可夫主方程，研究了由三个核自旋组成的具有第二近邻Ising相互作用的线性链系统构成的量子计算机模型中受控非（CNOT）量子门运行时的退相干现象.我们比较与马尔可夫对应的温度不同，从零（热化）和在零温度下的低和高耗散率的行为。在低耗散有一个非常小的差异之间的马尔可夫和准非马尔可夫在任何温度下，这是不可能被测量，并在高耗散有一个差异，这是可能在任何温度下测量。
2012-06-07 quant-ph
Semiconductor quantum computer design with 100 nm separation of nuclear-spin qubits
我们结合了Privman、Vagner和Kventsel以及Kane在1998年提出的量子计算方案中的元素，以及通过杂质原子的束缚外层电子间接介导的核自旋量子比特相互作用的新思想，杂质原子的核自旋1/2是量子比特。这些电子又通过二维电子气以量子霍尔效应方式相互作用。由此产生的量子计算方案保留了凯恩提议的所有门控和测量方面，但允许量子比特间隔在100 nm量级的距离，这是用当今的异质结器件技术可以实现的。
2001-03-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simulation of static and random errors on Grover's search algorithm implemented in a Ising nuclear spin chain quantum computer with few qubits
我们认为格罗弗的搜索算法的模型量子计算机上实现的链上的四个或五个核自旋与第一和第二邻居伊辛相互作用。根据外部场的随机波动，噪声被引入到系统中。通过对算法的多次重复求平均，输出状态实际上变成混合状态。我们研究它与算法的标称输出状态的重叠，这被称为保真度。我们发现作为噪声强度的函数的保真度的指数或高斯衰减，这取决于噪声的类型（静态或随机）以及是否应用误差抑制（2pi k方法）。
2009-11-27 quant-ph
Quantum theory for electron spin decoherence induced by nuclear spin dynamics in semiconductor quantum computer architectures: Spectral diffusion of localized electron spins in the nuclear solid-state environment
我们考虑了半导体量子计算机体系结构中单个局域电子自旋由于耦合到晶格核自旋浴而产生的退相干。在低温和外加磁场的情况下，主要的退相干机制是电子自旋共振频率的谱扩散，这是由于偶极相互作用引起的自旋对触发器产生的随机磁场引起的.由于这种随机磁场，电子自旋退相复杂地依赖于核自旋池的量子动力学，使得耦合退相干问题难以解决。我们提供了一个正式的精确解决方案，这个非马尔可夫量子退相干问题，数值计算准确的自旋退相干在短时间内，这是特别相关的固态自旋量子计算机架构。发展了一种量子集团展开方法，并对该方法进行了验证。该方法具有足够的通用性，可能应用于其他类型的自旋退相干问题。我们提出的数值计算结果是在定量协议与电子自旋回波测量磷掺杂硅。我们还提出了自旋回波衰减结果的量子点在GaAs中的磷掺杂的硅系统的定性不同。我们的理论结果提供了在可扩展的半导体量子计算机架构中，在低温和中至高磁场下，半导体中局域电子的自旋相干性（至少，如哈恩自旋回波测量所表征的那样）的最终极限。
2006-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Preparation of excited states for nuclear dynamics on a quantum computer
我们研究了在量子计算机上制备激发态的两种不同方法，这是在线性响应理论中研究动力学的关键初始步骤。第一种方法使用短时间的酉演化$T=\mathcal{O}(\sqrt{1-F})$来近似具有保真度$F$和成功概率$P\approx1-F$的激励算子$\hat{O}$的作用。第二种方法使用酉线性组合（LCU）算法概率地应用激励算子。我们在模拟和真实的量子设备上对这些技术进行基准测试，使用热中子质子捕获的玩具模型。尽管其较大的内存占用，基于LCU的方法是有效的，即使在当前一代的噪声设备，可以实现在一个较低的门成本比一个天真的分析会建议。这些发现表明，旨在实现容错量子器件的良好渐近缩放的量子技术也可能在具有有限连接性和门保真度的器件上提供实际好处。
2021-01-08 nucl-th quant-ph
Chain of nuclear spins system quantum computer taking into account second neighbor Ising spins interaction and numerical simulation of Shor factorization of N=4
对于一维四核自旋（1/2）链，考虑自旋系统之间的第一和第二近邻相互作用，对整数N=4的Shor素数分解算法进行数值模拟，研究第二近邻相互作用对该算法性能的影响.结果表明，控制非共振效应的最佳拉比频率是由第二近邻相互作用耦合参数（$J'$），并实现了良好的Shor量子因式分解的第二个到第一个耦合常数之比$J'/J\ge 0.04$。
2006-08-28 quant-ph
Molecular Dynamics with Nuclear Effects on Quantum Computers
German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）；Helmholtz Institute Ulm（乌尔姆赫尔霍兹研究所）；Universität Ulm（乌尔姆大学）
提出一种混合量子-经典算法，通过核-电子轨道方法在量子计算机上纳入核量子效应进行从头算分子动力学，模拟H₂、H₂O和Zundel离子，验证了质子穿梭无势垒及频率误差改善，并展示了在近期量子设备上的可行性。
2026-10-02 physics.chem-ph quant-ph
Actual computational time-cost of the Quantum Fourier Transform in a quantum computer using nuclear spins
我们发现，在使用核自旋的量子计算机中，对于大的n，QFT的实际计算时间成本是O（n2^n）。量子算法的计算成本通常被估计为量子图灵机（QTM）和量子线路等理想数学模型所需的通用门的总和。该成本与物理实现中的实际时间成本成比例，其中所有量子操作可以在同一时间内实现。然而，如果实现对于每个量子门花费不同的时间，则存在实际时间成本将具有与理想成本不同的行为的可能性。因此，我们通过考虑门控时间来估计这些实现中QFT的实际时间成本。实际的时间开销与复杂度分析估计的O（n^2）有很大的不同。
2000-01-31 quant-ph
Scalable nuclear shell model calculations on noisy quantum computers
Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院卢克瑙分校）；Centre for Photonics and Quantum Communication Technology, Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院卢克瑙分校光子学与量子通信技术中心）
本研究将SQD框架首次应用于核壳模型，结合云连接的NISQ硬件与经典HPC集群，可在内存和执行时间上优于传统超级计算机，实现大规模核壳模型计算。
2026-08-18 nucl-th quant-ph
Nuclear two point correlation functions on a quantum-computer
动态响应函数的计算有望成为受益于快速发展的量子硬件资源的早期应用。计算强相关量子系统的实时量的能力是最令人兴奋的应用之一，可以轻松超越传统经典硬件的能力。在中等动量和能量大致对应于系统的费米能量的费米系统的响应函数是一个潜在的早期应用，因为相关的运营商是近本地和能量可以解决在适度短的实时，减少所需的空间分辨率和门深度。这是特别是在准弹性电子和中微子从原子核散射的情况下，在核和粒子物理社区的极大兴趣的主题，并直接相关的实验设计，以探测中微子的性质。在这项工作中，我们使用当前的量子硬件和错误缓解协议，计算响应函数的高度简化的核模型，通过计算的2点实时关联函数的修改后的费米-哈伯德模型在两个维度上的四个晶格位置上的三个可区分的核子。
2021-11-04 hep-lat nucl-th quant-ph
Quantum Computing and Nuclear Magnetic Resonance
量子信息处理是利用固有的量子力学现象来执行使用传统经典信息技术无法实现的信息处理任务。一个著名的例子是量子计算，它将允许进行任何传统计算机都无法实现的计算。最初，实际构建量子计算机似乎非常困难，但在过去的几年里，人们对使用传统的液态核磁共振（NMR）实验技术来构建小型量子计算机的兴趣激增。在简要介绍了量子计算之后，我将回顾当前的技术水平，描述当前感兴趣的一些主题，并评估NMR研究对最终实现能够解决实际计算问题的实用量子计算机的长期贡献。
2001-06-12 quant-ph
Pulse Sequences for NMR Quantum Computers: How to Manipulate Nuclear Spins While Freezing the Motion of Coupled Neighbours
我们展示了如何将耦合的多自旋系统划分为一个小的“活跃”自旋子集，这些自旋在化学位移或标量耦合算子下演化，以及一个更大的“旁观者”自旋子集，这些自旋返回到它们的初始状态，就好像它们的运动被暂时冻结一样。这使我们能够实现基本的单量子位和双量子位操作，从中可以构建适用于量子计算的$N$ -量子位上的一般操作。的原则是通过实验说明的三个耦合质子的2，3-二溴丙酸，但该方法适用于任何自旋1/2核和系统包含任意数量的耦合自旋。
1998-11-17 quant-ph
Realization of a 5-bit NMR Quantum Computer Using a New Molecular Architecture
我们展示了一个五位核磁共振量子计算机，它利用量子并行性在四位上区分各种功能。它的构造借鉴了沿着核自旋链的线性耦合的充分性的认识，适当耦合的分子的合成，以及多通道光谱仪的使用。
1999-05-25 quant-ph
Quantum Complexity in Nuclear Scattering and Fission Dynamics
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
本研究探究核反应动力学中二分纠缠熵与非定域魔的时间演化，分析一维费米子散射和²⁴⁰Pu裂变过程，发现量子计算机模拟核反应动力学有显著优势。
2026-09-04 nucl-th quant-ph
Selected topics of quantum computing for nuclear physics
核物理学的基础理论是由量子规范场与物质耦合描述的，它具有根本的重要性，但对经典计算机的模拟来说是一个巨大的挑战。量子计算为研究和理解核物理提供了一种可能的变革性方法。随着量子处理器规模的不断扩大和量子算法的不断改进，用于模拟量子规范场和核物理的数字量子模拟方法得到了广泛的关注。在这篇综述中，我们的目的是总结最近的努力解决核物理与量子计算机。我们首先用量子计算的语言讨论核物理的一个公式。特别地，我们回顾了量子规范场~（包括阿贝尔和非阿贝尔）及其与物质场的耦合如何在量子计算机上被映射和研究。然后介绍了求解量子系统静态性质和实时演化的相关量子算法，并展示了它们在核物理中的广泛应用，包括格点规范场的模拟、核子和原子核结构的求解、量子场论中散射模拟的量子优势、非平衡动力学等，最后对未来的工作进行了简要的展望.
2020-11-03 quant-ph
Proton-proton scattering on a quantum computer
本研究利用混合量子-经典变分算法在量子计算机上计算低能质子-质子s波相移，通过格点离散化和二阶量子化处理短程核相互作用与长程库仑力，准确重现了低动量相移。
2025-08-11 nucl-th quant-ph
Decoherence of quantum states and its suppression in ensemble large-scale solid state NMR quantum computers
讨论了基于核自旋I = 1/2的P施主原子阵列的系综大规模固态NMR量子计算机中的退相干问题。本文认为，低温（< 0.1 K）退相干的主要机制是量子位共振频率随机调制的绝热过程，该过程由核自旋与基本原子、杂质顺磁原子以及杂质反磁原子的电子自旋相互作用的长期部分决定。它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。讨论了系综量子寄存器基态中随机相位误差的抑制。
2002-11-17 quant-ph
Implementation of quantum logic operations and creation of entanglement in a silicon-based quantum computer with constant interaction
我们描述了如何在硅基量子计算机中实现量子逻辑运算，磷原子作为量子比特。信息存储在核自旋的状态中，条件逻辑操作通过电子自旋利用核-电子超精细和电子-电子交换相互作用来实现。我们计算机中的电子应该只在一个控制非门的实现过程中保持相干。交换相互作用是恒定的，并且由磁场梯度提供选择性激发。量子逻辑运算是由矩形射频脉冲实现的。这种架构是可扩展的，并且不需要制造纳米级电子门。如本文所示，量子协议的参数可以推导出解析，即使是一台计算机与大量的量子位使用我们的微扰方法。我们提出的协议初始化的核自旋和协议创建纠缠。所有的分析结果进行了测试，使用两个量子比特系统的数值。
2005-12-21 quant-ph
Variance Minimisation of the Lipkin-Meshkov-Glick Model on a Quantum Computer
本研究在量子计算机上采用方差最小化方法，求解 Lipkin-Meshkov-Glick 模型的完整能量谱，并在 IBM 量子硬件上成功获得三和七个费米子情况下的所有本征值。
2024-03-13 nucl-th quant-ph
Coherent storage of microwave excitations in rare-earth nuclear spins
计算机的各种元件之间的接口-从存储器到处理器再到远程通信-对于量子计算机来说将与今天的经典计算机一样重要。顺磁性稀土掺杂晶体，如Nd $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$（YSO），是这种量子界面的优秀候选者：已知它们表现出长的光学相干寿命（用于通过光子进行通信），具有核自旋（存储器），并且另外具有可以提供与超导量子位的混合耦合（处理）的电子自旋。在这里，我们研究了这三个元素中的两个，展示了在Nd $^{3+}$：YSO中电子和$^{145}$ Nd核自旋态之间的相干存储和恢复。我们发现核自旋相干时间可以达到9毫秒在$\approx 5$ K，约两个数量级以上的电子自旋相干，而量子态和存储/检索操作的过程层析成像显示的平均状态保真度为0.86。在较低温度和更均匀的射频激发下，预期时间和结晶度将进一步改善。
2014-12-23 quant-ph
Shadow-based quantum subspace algorithm for the nuclear shell model
针对NISQ时代核多体基态能量计算难题，提出融合经典影子与子空间对角化的新算法，并在Cohen-Kurath和USD壳模型上验证其精度随采样数按海森堡标度提升。
2024-01-29 nucl-th quant-ph
NMRCloudQ: A Quantum Cloud Experience on a Nuclear Magnetic Resonance Quantum Computer
到目前为止，没有人知道何时会建造一台具有数千个逻辑量子比特（qubit）的通用量子计算机。目前，大多数量子计算机原型涉及不到10个单独可控的量子比特，并且仅存在于实验室中，原因是设备的巨大成本或专业维护要求。此外，科学家们认为量子计算机永远不会取代我们日常使用的经典计算机，而是在解决某些特定问题时作为经典计算机的重要补充。由于上述两个原因，基于云的量子计算预计将成为公众用户体验量子力量的最有用和最可及的形式。作为初步尝试，IBM Q于2016年在超导量子处理器上推出了有影响力的云服务，但尚未有其他平台跟进。在这里，我们报告了我们新的云量子计算服务-NMRCloudQ（http：//nmrcloudq.com/zh-hans/），其中核磁共振，实验量子计算中技术成熟的先驱平台之一，扮演着执行计算任务的角色。我们的服务提供了一个全面的软件环境，预先配置了一系列量子信息处理软件包，旨在让期待跟上这个量子时代步伐的业余爱好者或有兴趣亲自进行真正的量子计算实验的专业人士免费访问。在我们目前的版本中，四个量子位已经可以使用，通过随机基准测试，平均单量子位门错误率为1.26%，双量子位受控非门错误率为1.77%。改进的控制精度以及新的七量子位处理器也在准备中，稍后将上市。
2017-10-10 quant-ph
Ab initio nuclear structure via quantum adiabatic algorithm
背景：用从头算方法求解核多体问题被广泛认为是一个计算上具有挑战性的问题。量子计算机为解决这一挑战提供了一条有前途的道路。为此，迫切需要开发量子算法。目的：本工作探索了量子相位估计的绝热态制备量子算法在从头算原子核结构理论中的应用。我们着重于求解简单核系统的低激发能谱（包括基态和激发态）。想法：该算法的效率受到绝热演化过程中出现的小能隙（能级交叉）的阻碍。为了提高效率，我们引入的技术，以避免能级交叉：1）通过适当的设计的参考哈密顿量; 2）通过插入微扰项修改的绝热path. Results：我们说明了这种算法通过解决的氘核基态能量和频谱的束缚在一个谐振子陷阱实现IBM Qiskit量子模拟器。量子结果与经典的矩阵对角化结果一致。展望：随着我们对效率的改进，该算法为在未来的量子计算机上研究复杂核的低能谱提供了一个有前途的工具。
2021-05-19 nucl-th quant-ph
Implementing Grover's Quantum Search on a Para-Hydrogen based Pure State NMR Quantum Computer
我们演示了格罗弗的量子搜索算法的液体状态的核磁共振（NMR）量子计算机上使用基本上是纯态的实施。这是使用双量子位器件实现的，其中初始状态是由涉及仲氢的化学反应产生的一对1H核的基本上纯的（$ε=1.06\pm0.04$）单重核自旋状态。我们已经实现了Grover搜索，以找到满足函数的四个输入之一。
2004-07-13 quant-ph
Experimental realization of Shor's quantum factoring algorithm using nuclear magnetic resonance
任何经典计算机为了找到$l$ -位整数$N$的素因子所需的步骤数随着$l$呈指数增长，至少使用目前已知的算法。因此，大整数的因式分解在经典上是难以处理的，这是广泛使用的密码的安全性的基础。然而，量子计算机可以在多项式时间内分解整数，使用Shor的量子分解算法。虽然对量子计算机的研究很重要，但这种算法的实验证明是难以捉摸的。在这里，我们报告一个最简单的实例Shor的算法：分解${N=15}$（其素因子是3和5）。我们使用一个分子中的七个自旋为1/2的原子核作为量子比特，可以用室温液态核磁共振技术来操纵。这种使用原子核来存储量子信息的方法原则上可扩展到许多量子比特系统，但是这种可扩展性并不被本工作所暗示。我们工作的意义在于演示复杂量子计算机精确控制和建模的实验和理论技术。特别是，我们提出了一个简单的，无参数的，但在我们的系统中的退相干效应的预测模型。
2001-12-30 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
A silicon-based cluster state quantum computer
自从凯恩提出使用磷供体的硅基核自旋量子计算机以来，已经有十多年了。从那时起，随着与原始提案相关的实验挑战得到更好的理解，硅基架构得到了改进，同时出现了许多强大的通用量子计算模型。在这里，我讨论了如何集群状态或“单向”模型的量子计算可能有利地应用于硅施主，有可能大大降低一个成功的实施的实际要求。该方案的实质是利用与施主相关的电子自旋在31P施主核自旋之间编织纠缠网络。这种资源已被证明具有特殊的相干时间，并通过对核自旋的局部测量支持通用量子计算。其中一些关键因素，如全局自旋操纵，已经得到了有力的建立，而另一些因素，如单自旋测量，近年来已经取得了很大进展。一个关键的挑战将是证明保持自旋相干性的供体之间的电子转移。
2009-05-25 quant-ph
Problems in realization of large-scale ensemble silicon-based NMR quantum computers
本文讨论了在硅基固态NMR量子计算机中实现系综寻址量子比特的问题。本文将Kane格式推广到带闸门的系综逼近方案。对于核量子态的初始化，本文提出了利用ENDOR技术中的固态效应，使核自旋几乎完全极化，或同样地，间接冷却到自旋温度小于~ 1 mK。提出了这种系综量子计算机可能的平面硅拓扑结构，并指出用标准NMR方法测量L ~ 10^3量子比特系统的信号对于N ≥ 10^5个系综分量是可以实现的。作为系综硅量子计算机的另一种变体，元胞自动机的无门结构也被考虑。讨论了系综量子计算机中量子态的退相干及其抑制方法。
2002-01-18 quant-ph
Experimental Quantum Computation with Nuclear Spins in Liquid Solution
我们已经朝着实现实用的量子计算机迈出了重要的一步：在室温下使用核自旋和磁共振技术，我们在一系列实验中证明了量子计算的原理，最终实现了最简单的Shor量子算法的素数分解（15=3x5），使用七自旋分子。该算法实现了指数的优势，最著名的经典因式分解算法和它的实现代表了一个里程碑，在量子计算的实验探索。这些显著的成功是通过合成合适的分子和开发许多新技术来实现的，这些新技术用于初始化、相干控制和读出多个耦合核自旋状态。此外，我们设计并实现了一个模型来模拟这些系统中的酉和退相干过程，以研究和量化各种技术以及基本误差源的影响。总之，这项工作让我们对构建量子计算机所需的东西有了一个非常需要的实际认识。虽然液体NMR量子计算具有众所周知的缩放限制，但源于这项研究的许多技术可能会在其他可能更具可扩展性的量子计算机实现中找到用途。
2002-05-31 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
Influence of qubit displacements on quantum logic operations in a silicon-based quantum computer with constant interaction
对硅中磷施主量子计算机中自旋链系综中量子比特偏离预定位置所引起的误差进行了解析估计和数值计算。我们表明，它是可能的，甚至与位移量子比特的核自旋之间使用受控非门的电子和核自旋的同一磷原子的初始化。然而，由于交换相互作用常数对量子比特之间的距离的指数依赖性，位移电子自旋之间的受控非门的实现具有很大的误差。如果量子计算是在许多自旋链的系综上实现的，那么如果具有位移量子位的链的数量很小，则误差可以很小。
2006-09-14 quant-ph
Experimental Realization of Discrete Fourier Transformation on NMR Quantum Computer
本文报道了离散傅里叶变换在核磁共振量子计算机上的实验实现。实验结果与理论结果一致。利用本文介绍的脉冲序列，理论上可以在任意L比特量子数上实现DFT。
1999-05-25 quant-ph
Quantum computation of nuclear observables involving linear combination of unitary operators
我们提出的量子计算的核可观的感兴趣的运营商首先分解的线性组合的幺正。然后，我们利用阿达玛测试和线性组合的酉（LCU）为基础的方法来计算期望值。我们应用这些方法计算了氘核的电四极矩。比较了Jordan-Wigner变换和Gray码编码的结果。我们讨论了我们的方法的通用性，可用于一般计算量子计算机上的几个可观的。
2022-06-17 nucl-th quant-ph
Can a Quantum Computer Simulate Nuclear Magnetic Resonance Spectra Better than a Classical One?
HQS Quantum Simulations GmbH（HQS量子模拟有限公司）
本文研究了量子计算机在模拟核磁共振光谱方面的优势，提出了一种经典求解器的聚类近似方法，表明其在资源缩放上优于传统方法，可能为量子优势提供证据。
2026-03-05 physics.chem-ph quant-ph
Nuclear Spectra from Quantum Lanczos Algorithm with Real-Time Evolution and Multiple Reference States
本文研究量子Lanczos算法在原子核能谱计算中的应用，通过实时演化和多参考态方法在量子计算机上高效求解低激发本征态，并验证了球基可降低电路深度。
2023-09-11 nucl-th quant-ph
Computing real time correlation functions on a hybrid classical/quantum computer
量子器件可以克服经典计算机在研究质子和原子核的原子核结构函数和部分子维格纳分布方面的局限性。在这次演讲中，我们讨论了一个世界线的方法来计算原子核结构函数在高能Regge极限的QCD使用混合量子计算机，通过表示的费米子行列式的QCD路径积分作为量子力学路径积分超过$0+1$ -维费米子和玻色子世界线的背景规范场。我们最简单的例子是在高能Regge极限下计算结构函数$F_2$的众所周知的偶极模型结果，这对于使用少量量子位和浅电路的NISQ时代技术是可行的。这个例子的复杂性可以按比例放大，范围可以扩展到计算结构函数，散射振幅和其他实时关联函数在QCD中，相关的，例如描述夸克和胶子在夸克胶子等离子体的非平衡输运。
2020-01-30 hep-ph hep-th nucl-th
Algorithmic Cooling and Scalable NMR Quantum Computers
我们在这里提出算法冷却（通过极化热浴）-一个强大的方法，在有限的温度下，在液体核自旋系统中获得大量的高度极化的自旋。考虑到自旋半态代表（量子）比特，算法冷却通过采用一组快速热弛豫比特来清除数据压缩上香农界限之外的脏比特。这样的辅助位可以使用与环境快速进入热平衡的自旋来实现，电子自旋在不冷却环境的情况下将自旋冷却到非常低的温度可能会导致核磁共振实验的突破，我们的"自旋制冷“方法表明这是可能的。核磁共振系综计算机的尺度问题可能是构建有用的量子计算设备的主要障碍，我们的自旋制冷方法表明这个问题可以解决。
2001-06-18 quant-ph
Solid-State Quantum Computer Based on Scanning Tunneling Microscopy
我们提出了一个基于扫描隧道显微镜（STM）和成熟的硅技术应用的固态核自旋量子计算机。它需要测量由单个电子自旋的拉莫尔进动引起的隧穿电流调制。我们设想的STM量子计算机将在高磁场（$\sim 10$ T）和低温$\sim 1$ K下工作。
2001-03-03 quant-ph
Scalable NMR Quantum Computation
核磁共振为量子计算机的实现提供了一个诱人的前景，因为与核自旋相关的长相干时间，以及用射频脉冲操纵自旋的广泛实验室经验。然而，现有的方案受到信噪比的影响，该信噪比在量子计算机中的量子比特数量上呈指数衰减。这就严格限制了这种计算机所能完成的计算量;对这一限制的估计正好在传统计算机采取指数级更多步骤仍然可行的范围内。我们给出了一个NMR实现，其中的信噪比只取决于NMR技术的特点，而不是计算机的大小。这为NMR计算技术提供了一种方法，可以扩展到指数加速使量子计算能够解决经典计算机能力之外的问题。
1998-04-24 quant-ph
Some prospects for ensemble solid-state NMR quantum computers
作为固态NMR量子计算机的系综方案，考虑了Kane的多量子位硅方案的扩展，该方案基于31个P施主原子沿条形门纵向排列。提出了这种系综量子计算机可能的平面拓扑结构。对输出NMR信号进行了估计，结果表明，对于N>=10^5个系综元素，每个系综元素涉及L~10^3个量子比特，标准NMR方法是可用的。作为低温退相干的主要机制，（<0.1K）时，考虑了核自旋超精细相互作用的久期部分与基本原子的电子磁矩以及偶极-偶极相互作用与相邻杂质原子的核磁矩决定的量子比特共振频率随机调制的绝热过程，它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。给出了两量子比特纠缠态的半经典退相干模型。作为固态系综量子计算机的另一种变体，本文还讨论了具有反铁磁有序电子自旋的细胞自动机的无门结构。
2003-06-01 quant-ph
Novel Scheme for Universal Quantum Computation
提出了一种实现量子计算机的方案，该方案由在主机结构中制造的空间分布的q比特组成，其中核自旋-自旋耦合由激光脉冲控制的电子-核转移超精细（超超精细）费米接触相互作用介导。操作说明纠缠，非局部性，和量子控制逻辑操作的介绍和讨论。介绍了量子计算普适性的概念，给出了量子计算普适性的不可约条件。它表明，所提出的实现量子计算机的通用方案满足这些条件。
1999-12-01 quant-ph
Quantum Logic Gates and Nuclear Magnetic Resonance Pulse Sequences
我们演示了如何在原则上可以使用NMR来实现构建量子计算机所需的所有元素，并简要讨论了量子逻辑的见解在开发新型脉冲序列中的潜在应用，以及在更传统的NMR实验中的应用。
1998-05-22 quant-ph
The measurement problem in liquid NMR quantum computers
针对液体NMR量子计算机的测量问题，采用QSD理论分析发现统计涨落导致长时间测量的磁矩值与噪声相当，提出缩短测量时间以区分信号与噪声的方案。
2025-02-20 physics.ins-det quant-ph
