Quantum circuit for security proof of quantum key distribution without encryption of error syndrome and noisy processing
量子密钥分发的一个最简单的安全性证明是基于所谓的互补场景，它涉及到一个实际协议和一个虚拟协议的互补控制[M. Koashi，e-print arXiv：0704.3661（2007）]。现有的虚拟协议在经典的后处理中具有局限性，即，用于纠错步骤的校正子必须被加密。在本文中，我们通过构建一个量子线路的虚拟协议，消除了这一限制。此外，我们的具有屏蔽系统的电路给出了一个直观的证明，说明为什么在其中一方不拥有量子位的一般情况下，向筛选的密钥添加噪声会增加误码率阈值。因此，我们的电路桥接了简单的证明和更广泛的经典后处理类的使用。
2010-06-14 quant-ph
Temporal Information Processing on Noisy Quantum Computers
机器学习和量子计算的结合已经成为解决以前无法解决的问题的一种有前途的方法。水库计算是一种有效的学习范例，其利用非线性动态系统进行时间信息处理，即，处理输入序列以产生输出序列。在这里，我们提出量子水库计算，利用复杂的耗散量子动力学。我们的量子库类是普适的，因为任何非线性衰落记忆映射都可以通过这类量子库在所有输入上任意接近和一致地近似。我们描述了一个子类的通用类，很容易实现使用量子门本地当前的噪声门模型量子计算机。在远程访问的基于云的超导量子计算机上进行的原理验证实验表明，小而嘈杂的量子库可以解决高阶非线性时间任务。我们的理论和实验结果为近期门模型量子计算机的有吸引力的时间处理应用铺平了道路，这些量子计算机具有更高的保真度，但没有量子纠错，这意味着这些设备具有更广泛的应用潜力，包括神经建模，语音识别和自然语言处理，超越静态分类和回归任务。
2020-07-23 cs.SY eess.SY quant-ph
Noisy pre-processing facilitating a photonic realisation of device-independent quantum key distribution
设备无关的量子密钥分发即使在用于在量子信道上通信的设备在很大程度上未被表征时也提供安全性。然而，设备无关的量子密钥分发的实验演示是具有挑战性的。光子实现中的中心障碍是全局检测效率，即，通过量子信道发送的信号被成功接收的概率必须高于某个阈值。我们在这里提出了一种方法，大大放宽这个阈值，同时保持可证明的设备无关的安全性。这是通过向初始测量数据（原始密钥）添加对手无法知道或控制的人工噪声的协议来实现的。聚焦于一个现实的光子设置使用的源的基础上自发参量下转换，我们给出了明确的界限所需的最小全球检测效率。
2020-05-26 quant-ph
Noisy Preprocessing and the Distillation of Private States
对采用噪声处理和密钥单向后处理的量子密钥分发协议的制备和测量提供了一个简单的安全性证明。这是通过证明这样的协议的安全性等同于相关密钥分发协议的安全性来实现的，其中提取了更一般的{ \em私有状态}，而不是通常的最大纠缠状态。除了一个更一般的目标状态，通常的纠缠蒸馏工具（特别是，Calderbank-Shor-Steane（CSS）类代码），与噪声处理允许一些相位误差不被纠正而不损害密钥的隐私的关键区别。
2006-12-14 quant-ph
Realization of quantum signal processing on a noisy quantum computer
本文提出通过逐步降低电路开销在噪声量子硬件上运行完整 QSP 协议，并在 Quantinuum H1-1 上实现 Hamiltonian 模拟与纠缠熵计算。
2023-09-27 quant-ph
Effective quantum volume, fidelity and computational cost of noisy quantum processing experiments
本文提出基于有效线路体积的统一框架，解释含噪量子实验中可观测量信噪比与经典计算成本的权衡，并在随机线路采样、量子信息置乱和Floquet实验上验证，实现单GPU每点不到一秒复现结果。
2024-01-19 quant-ph
Language Model for Large-Text Transmission in Noisy Quantum Communications
该研究提出利用自然语言处理中的BERT模型增强噪声量子通信（特别是超密编码）的信息传输效率，无需传统纠错技术，为构建可扩展的量子互联网提供了新途径。
2025-04-29 quant-ph
Evidence of Quantum Machine Learning Advantage with Tens of Noisy Qubits
Leiden University（莱顿大学）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子技术研究所和卡弗里纳米科学研究所）
该研究通过模拟和分析现有硬件在已知具有渐进优势的学习问题上的性能，证明在噪声量子数据条件下，相干量子处理在30到40个噪声量子比特的规模上仍能保持优势，表明近-term设备可以实现强学习优势。
2026-05-20 quant-ph
Entanglement sharing through noisy qubit channels: One-shot optimal singlet fraction
最大纠缠态--量子信息处理的一种资源--只能通过无噪声的量子信道来共享，而实际上信道是有噪声的。我们在此提出：给定一个有噪声的量子信道，对于单信道使用和局部迹保持操作，共享纠缠的最大可达纯度（用单重态分数测量）是多少？我们找到了一个精确的公式的最大单重态分数可达到的量子比特信道，并给出了一个明确的协议，以实现最佳值。该协议区分了单位信道和非单位信道，并且不需要本地后处理。特别地，最佳单重态分数通过传输适当的纯纠缠态的一部分来实现，当且仅当信道是酉的时，该纯纠缠态是最大纠缠的。最佳单重态分数的线性函数也被证明是一个上界的混合态对偶的信道的可压缩纠缠。
2018-07-14 quant-ph
Unified Uncertainty Quantification Framework Bridging Noisy Quantum Backends Across Variational Quantum Algorithms and Quantum Signal Processing
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；Kent State University（肯特州立大学）
该研究提出统一不确定性量化框架，在同一统计管道下比较NISQ变分量子算法和基于QSVT的格林函数重建两类工作负载，结合多种分析方法，能识别相关特性，为不同工作负载提供通用基准来衡量后端可靠性。
2026-07-17 cs.CE cs.ET physics.comp-ph
Dynamical Phase diagram of the Quantum Ising model with Cluster Interaction Under Noisy and Noiseless Driven field
研究含簇相互作用的量子伊辛模型在无噪与含噪磁场驱动下的动力学相图，发现噪声改变临界扫描速度并诱导多临界模式区域。
2025-06-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum phase estimation of multiple eigenvalues for small-scale (noisy) experiments
量子相位估计是任何量子算法背后的主力，也是确定强关联量子系统基态能量的一种有前途的方法。低成本的量子相位估计技术利用仅使用单个辅助量子比特的电路，需要经典的后处理来提取系统的本征值细节。我们研究了具有低深度无噪声或噪声电路的酉矩阵的相位估计的选择，改变相位估计电路本身以及经典的后处理以确定特征值相位。我们工作的情况下，当输入状态是不是一个酉矩阵的本征态。我们开发了一种新的后处理技术来提取特征值的相位估计数据的基础上，一个经典的时间序列（或频率）分析和对比，通过贝叶斯方法的分析。我们通过时间序列分析计算估计单个特征值的方差，发现它在进行的实验数量上扩展到一阶，在电路深度上扩展到一阶或二阶（取决于实验设计）。数值模拟证实了这两个估计缩放。我们试图用两种经典的后处理技术来补偿噪声，在存在去极化噪声的情况下找到了良好的结果，但是在$9$ -超导量子比特的量子比特电路级模拟中有较小的改进，目的是解决$H_4$ -分子的电子基态。
2018-12-17 quant-ph
Post-processing noisy quantum computations utilizing N-representability constraints
本文提出利用 1/2-RDM 的 N-可表示性约束及多扇区投影后处理含噪量子化学计算，显著降低能量误差与测量方差。
2025-07-28 quant-ph
Probabilistic purification of noisy coherent states
提出了一种基本可行的概率纯化方法，用于纯化由不同态制备而产生的未知噪声相干态，这些态的平均热光子数未知。该方案仅基于线性光学网络，其具有雪崩光电二极管或用于后选择成功处理的外差（零差）检测。与量子确定性方法和经典的概率蒸馏方法相比，所提出的概率蒸馏方法可以产生具有更低噪声的输出态。在态制备过程中采用纯化技术，可以提高经典通信容量和量子密钥分发的安全性。
2007-06-13 quant-ph
Detecting Noisy Channels by Channel Discrimination : Local versus Entangled Resources
多量子比特系统的动力学，可以对应于量子系统的计算处理，可以有效地和一般地近似由一系列的两个和单量子比特门。然而，在实际应用中，作为幺正变换准备的量子门可能表现为噪声信道，因此可能抑制量子优势。在这项工作中，我们应用的方案的通道歧视，以检测如果一个量子门，实际实现是酉或噪声。我们证明了两个量子比特的幺正变换和它的噪声对应物可以通过本地资源进行最佳区分，而不需要重复地产生纠缠。该方案还可用于估计量子门中的噪声分量。
2018-12-05 quant-ph
Reverse-type Data Processing Inequality
本文通过相对熵的收缩与扩展系数研究逆向量子数据处理不等式，证明输入维度不小于输出维度的信道无非零扩展系数，并引入相对扩展系数比较信道，发现其在三类重要信道中为正，最后给出了非可退化一级低噪声信道的首个严格构造。
2025-10-08 cs.IT math-ph math.IT
Quantum Machine Learning for Distributed Quantum Protocols with Local Operations and Noisy Classical Communications
量子纠缠蒸馏和量子态鉴别等分布式量子信息处理协议依赖于局域操作和经典通信。现有的基于LOCC的协议通常假设理想的、无噪声的通信信道的可用性。在本文中，我们研究了经典通信在噪声信道上发生的情况，并建议通过使用量子机器学习工具来解决这种情况下LOCC协议的设计。我们特别关注的重要任务的量子纠缠蒸馏和量子态的歧视，并实现本地处理通过参数化的量子线路（PQC），优化，以最大限度地提高平均保真度和平均成功概率在各自的任务，同时占通信错误。所介绍的方法，噪声感知LOCCNet（NA-LOCCNet），被证明具有显着的优势，现有的协议设计的无噪声通信。
2023-02-17 cs.AI cs.LG quant-ph
Gaussian error correction of quantum states in a correlated noisy channel
噪声是实现容错量子信息处理和长距离保密通信的主要障碍。在这项工作中，我们提出了一个通信协议依赖于简单的线性光学，最佳地保护量子态从非马尔可夫或相关的噪声。我们通过实验实现了该协议，并证明了在极端噪声信道中对相干态和纠缠态的接近理想的保护。由于所有现实生活中的信道都表现出明显的非马尔可夫行为，所提出的协议将在提高各种量子信息协议的性能方面产生直接影响。
2013-12-10 quant-ph
When Noisy Quantum Order Finding Remains Recoverable for Shor's Algorithm
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
研究噪声环境下顺序查找的恢复性，通过分析680个IBM量子系统数据，发现残余梳状结构和验证概率质量分布是影响恢复的关键因素，主导验证质量分数是主要指标。
2026-05-15 cs.ET quant-ph
Distilling Entanglement with Noisy Operations
纠缠蒸馏是量子信息处理中的一项基本任务。它不仅可以从被破坏的系统中提取纠缠，而且可以保护感兴趣的系统免受环境的干扰。在这项工作中，我们考虑了一个现实的情况下，纠缠蒸馏噪声量子操作。特别是，被认为是容忍最高的错误率的双向蒸馏协议。我们表明，在所有类型的噪声中，根据可扩展性条件，只有四个等价类。由于这四个类是通过局域幺正变换连接的，因此当在现实环境中进行纠缠蒸馏时，我们的结果可以用来提高纠缠的可扩展性。
2017-07-09 quant-ph
Quantum impurity models of noisy qubits
我们证明了耦合的两级系统（“量子位”），这也是一个通用的（子）欧姆耗散环境的问题属于同一类的模型描述（非）磁性杂质嵌入强相关系统。进一步深入了解广义单杂质和双杂质玻色/费米近藤模型，使人们能够提出具体的建议，对高度相干的多量子位组件的潜在应用在量子信息处理的系统工程。
2004-05-27 cond-mat.str-el quant-ph
The Present and Future of Discrete Logarithm Problems on Noisy Quantum Computers
离散对数问题（DLP）是几个密码原语的基础。自从Shor的工作以来，人们已经知道DLP可以通过组合多项式大小的量子电路和多项式时间经典后处理算法来解决。评估和预测量子设备可以解决的实例大小是一个新兴的研究课题。在本文中，我们提出了一种基于后处理算法的成功概率的定量测量，以确定量子设备（或经典模拟器）上的实验是否成功。我们还提出了一个程序来修改从Shor电路观察到的位串，以增加基于格的后处理算法的成功概率。我们报告了在IBM量子计算机上进行的初步实验和基于噪声设备模拟的近期预测。我们使用ibm_kawasaki设备进行了实验，发现2位DLP实例中最简单的电路（7个量子位）实现了足够高的成功概率，可以宣布实验成功。另一方面，在另一个电路上的实验（来自稍微硬一点的2位DLP实例）没有成功，我们确定需要将噪声水平降低一半才能实现成功的实验。最后，我们给出了一个短期预测的基础上所需的噪声水平，以解决一些选定的小DLP和整数分解的情况。
2021-11-11 cs.CR quant-ph
Applying Multi-qubit Correction to Frustrated Cluster Loops on an Adiabatic Quantum Computer
由受挫簇循环（FCL）代表的一类问题是一组强大的问题，它们跨越了广泛的计算难度，并且很容易确定它们的解决方案。在这里，我们使用受抑簇循环来测试没有后处理的D-Wave和具有多量子位校正（MQC）后处理的D-Wave的相对性能。MQC后处理在提高D-Wave 2000 Q处理困难的FCL问题时的性能方面表现出了极大的优势。
2019-02-15 cs.ET quant-ph
Protecting Quantum Information with Entanglement and Noisy Optical Modes
我们结合主动和被动量子纠错技术来保护一组连续变量量子信息系统的光信息模式。我们的方法使用辅助模式，纠缠模式和规范模式（混合状态的模式），以帮助纠正一组信息模式的错误。由离线挤压器、无源光学器件、前馈控制、条件调制和零差测量组成的线性光学编码电路执行编码。其结果是，我们扩展了纠缠辅助算子稳定器形式主义的离散变量连续变量量子信息处理。
2008-07-23 quant-ph
