Qubit subalgebra and tensor product in Weyl algebra of angular momentum system
通过分析量子角动量系统的Weyl代数，构造了量子比特子代数，证明了该量子比特子代数的交换子与原代数同构，并证明了量子比特子代数与其交换子之间的张量积结构.这种构造可以迭代地从单个量子系统构造任意数量的量子比特子代数。我们展示了一个简单的实验实现这个建议计划使用单光子的轨道角动量。本文简要讨论了qudit子代数的构造及其对其它无穷维系统的推广。
2014-12-03 quant-ph
The Minimum Size of Qubit Unextendible Product Bases
我们研究了在量子比特的情况下，即当每个局部维数等于2时，构造不可扩展的乘积基的问题。最小不可扩展乘积基的基数在所有量子比特的情况下都是已知的，除非参与方的数量是4的倍数大于4本身。我们在所有剩余的开放情况下构建小的不可扩展的产品基地，我们使用图论技术来产生一个计算机辅助证明，我们的结构确实是最小的可能。
2013-02-06 quant-ph
Orthogonal product bases of four qubits
有限维希尔伯特空间$H=H_1\otimes H_2\otimes\cdots\otimes H_n$的正交乘积基（OPB）是由乘积向量$x_1\otimes x_2\otimes\cdots\otimes x_n$组成的$H$的正交基。我们表明，分类的问题的OPB的$n$ -量子比特系统可以减少到一个纯粹的组合问题。我们在四个量子比特的情况下解决了这个组合问题，得到了33个多参数OPB族。四个量子位的每个OPB在局部酉操作和量子位置换下等价于属于这些族中的至少一个的OPB。
2017-07-11 quant-ph
The unextendible product bases of four qubits: Hasse diagrams
研究了$n$量子比特量子系统中固定基数$m$的不可扩展乘积基。这些UPB被划分为许多等价类关于由N引入的等价关系。约翰斯顿对于固定的$m$，在这些等价类的集合上存在一个自然偏序“$\leq$”，我们利用这个偏序研究了UPB等价类的拓扑闭包.在四个量子比特的情况下，对于$m=8,9,10$，我们明确地构造了这个偏序的Hasse图。
2018-09-04 quant-ph
Spin tomography and star-product kernel for qubits and qutrits
利用不可约张量算子技术，我们建立了不同形式的自旋断层图像之间的关系。量化器和反量化器运营商提出了简单的明确的形式，并指定为低自旋状态。星积的内核的量子比特和qutrits和它的连接与一个通用的公式被发现。
2009-04-07 quant-ph
Detection of genuine n-qubit entanglement via the proportionality of two vectors
在[Science 340，1205，7 June（2013）]中，Michael Walter等人通过多面体提出了检测真正纠缠纯态的充分条件。本文指出，一般情况下，$n$量子比特的纯积态的系数向量不能分解为两个向量的张量积，并证明了$n$量子比特的纯态是积态的充要条件是存在一个量子比特的置换，使得在该置换下，其以字典序升序排列的系数向量可以被分解为两个向量的张量积。这个结果的反命题是，当且仅当$n$量子比特的纯态的系数向量在任何量子比特排列下都不能分解为两个向量的张量积时，它才是真正纠缠的。此外，通过划分成$2^{i}$相等大小的块向量的系数向量，我们表明，系数向量可以被分解成两个向量的张量积当且仅当任何两个非零块向量的系数向量是成比例的。根据\textquotedblleft比例性\textquotedblright，我们可以换句话说，$n$量子位的纯态是真正纠缠的，当且仅当存在系数向量的两个非零块向量，它们在量子位的任何排列下都不成比例。因此，我们避免了将系数向量分解为两个向量的张量积来检测真正的纠缠。给出了n个量子比特乘积态的完全分解定理。
2018-10-08 quant-ph
Positive tensor products of qubit maps and n-tensor-stable positive qubit maps
我们分析了两个线性量子比特映射的张量积$Φ_1 \otimes Φ_2$的正性。图$Φ_1$和$Φ_2$的正性是$Φ_1 \otimes Φ_2$正性的必要但非充分条件。我们发现了一个非平凡的充分条件，积极的张量积映射超出的情况下，当$Φ_1$和$Φ_2$是完全正或完全共正。我们找到了$n$ -张量稳定的正量子比特映射的充分必要条件，即$Φ^{\otimes n}$为正的量子比特映射$Φ$。对2张量稳定和3张量稳定的正量子比特映射的特殊情况进行了充分的刻画，并讨论了2张量稳定的正量子比特映射的可分解性。非么正映射的情形被简化为适当么正映射的情形。最后，将$n$ -张量稳定正映射用于多体纠缠的表征，即纠缠深度的检测。
2017-01-10 math-ph math.MP quant-ph
Efficient and robust adiabatic universal quantum computation using STIRAP on a qubit chain
结果表明，利用量子比特链作为指针寄存器的受激拉曼绝热通道，可以实现高效、鲁棒的普适量子计算。
2008-06-27 quant-ph
Experimental Quantum Computations on a Topologically Encoded Qubit
量子计算机的构建仍然是一个基本的科学和技术挑战，特别是由于不可避免的噪音。使用容错量子计算（FTQC）协议可以保护量子态和操作免受错误。在这里，我们提出了一个步骤，通过实现量子纠错码，编码一个量子比特分布在7个捕获离子量子比特的纠缠态。我们展示了代码检测一个比特翻转，相位翻转或两者的组合错误的能力，无论它们发生在哪个量子比特上。此外，我们将整个逻辑单量子位Clifford门集合的组合应用于编码量子位，以探索其计算能力。实现的7-qubit码是完整的Calderbank-Shor-Steane（CSS）码的第一个实现，并构成了基于级联基本量子码的FTQC方案的中心构建块。它还代表了颜色代码的最小的全功能实例，打开了通往拓扑FTQC的路线。
2014-03-21 cond-mat.other quant-ph
Quantum computation via translation-invariant operations on a chain of qubits
描述了一种不需要局部控制的量子比特链上的通用量子计算方案。所有所需的操作，一个伊辛型相互作用和空间均匀的同步单量子位门，是不变性的。
2005-11-11 quant-ph
Tunable interfaces for realizing universal quantum computation with topological qubits
我们建议实现可调接口，实现通用的量子计算与拓扑量子比特。一个是拓扑量子位与超导量子位之间的接口，可以在拓扑量子位上实现任意的单量子位门。当两个量子比特参与时，拓扑量子比特与微波腔之间的界面可以诱导出非平凡的两量子比特门，这是基于编织操作不能构造的。这两个接口可以通过外部磁通量进行调节，可以作为构建具有拓扑量子位的通用量子计算的模块。
2013-08-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Separability of pure n-qubit states: two characterizations
本文刻画了n个量子比特系统的纯态的两种形式的可分性：（i）为n个量子比特态的张量积;（ii）为p和q个量子比特的两个子系统态的张量积，其中p+q=n。对于这两种情况下，必要和充分条件证明的形式之间的成对产品的振幅的最小集合的等式。这些条件与纠缠测度有一定的关系，并且可以在这些结果的基础上研究一些关于n量子比特系统可分性的更精细的问题。
2002-09-24 quant-ph
Encoding of Matrix Product States into Quantum Circuits of One- and Two-Qubit Gates
矩阵乘积态（MPS）属于例如凝聚态物理和量子信息科学中最重要的数学模型。然而，在量子平台上实现具有大$N$和大纠缠的$N$ -量子比特MPS是极其具有挑战性的，因为它需要高级别量子比特或两级量子比特的多体门来携带纠缠。在这项工作中，提出了一种有效的方法，准确地编码一个给定的MPS到一个量子线路只有一个和两个量子比特门。其思想是构造酉矩阵乘积算子，使MPS最优解纠缠为乘积状态。这些矩阵乘积算子形成了将乘积状态以高保真度演化为目标MPS的量子线路。我们对强关联自旋模型的基态MPS的基准测试表明，所构建的量子线路可以用比MPS本身的大小少得多的量子比特来编码MPS。该方法为在近期量子平台上实现量子多体态和其他基于MPS的模型作为量子线路提供了一条可行而有效的途径。
2020-03-10 cond-mat.str-el quant-ph
Efficient eigenvalue determination for arbitrary Pauli products based on generalized spin-spin interactions
N+1个量子位之间的有效自旋-自旋相互作用使得能够确定维度N的任意泡利乘积的本征值，其中恒定的少量多量子位门独立于N并且将本征值编码在额外辅助量子位的测量基态中。只要量子位可以耦合到共享谐振子，这种相互作用就可用，这种情况可以在几个物理量子位实现中实现。例如，已经在离子阱中实现了高达14个量子位的合适的相互作用。与使用作为N的函数增加的多个两量子比特门的典型构造相比，应该可以利用恒定数量的多量子比特门来实现用于量子纠错的稳定器码。找到N个量子比特的奇偶校验的特殊情况只需要少量与N无关的操作。这与在传统机器上计算奇偶性的算法相比是有利的，这意味着真正的量子优势。
2017-07-12 quant-ph
Reducing the detection of genuine entanglement of n qubits to two qubits
我们提出了一个检测纯多比特态真实纠缠的判据。为此，我们定义了一个称为丢失一个量子比特算子的算子，它不同于约化密度算子。通过应用丢失一个量子比特算符从多量子比特状态获得的状态被称为其投影状态。我们证明了一个纯乘积n-量子比特态的所有投影态都是纯乘积态，只要它不能被写为一个单量子比特态和一个真正纠缠的（n-1）-量子比特态的乘积。我们还证明了一个纯n-量子比特态是真正纠缠的，只要这个态至少有两个真正纠缠的（n-1）-量子比特投影态。通过重复丢失过程，我们将纯n比特态纠缠的检测降为纯2比特态纠缠的检测。并编写了相应的LISP程序。
2021-10-04 quant-ph
Entropy production in open quantum systems: exactly solvable qubit models
我们提出了精确可解的两态（量子位）模型中的时间相关的信息熵的分析结果。第一个模型描述了耦合到谐振子池的量子比特中的退相（退相干）。讨论了该模型在完全退相干和不完全退相干两种情况下的熵产生。作为另一个例子，我们考虑描述二能级系统自发衰变到场真空的阻尼Jaynes-Cummings模型。结果表明，对于所有的耦合强度，开放系统通过最大信息熵的混合状态。
2012-12-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fault-tolerant quantum computation with few qubits
可靠的量子比特很难设计，但标准的容错方案使用七个或更多的物理量子比特来编码每个逻辑量子比特，纠错需要更多的量子比特。巨大的开销使得很难用多个编码量子位来试验容错方案。15量子位汉明码保护7个编码的量子位到距离3。我们给出了在这些编码的量子位上应用任意Clifford操作的容错程序，只使用两个额外的量子位，总共17个。特别地，可以以代码块内的各个编码量子位为目标。容错通用计算是可能的，有四个额外的量子位，总共19个。这些程序可以在小规模量子设备中测试更复杂的受保护电路。我们的主要技术是使用小工具来保护门不受相关故障的影响。我们还利用特殊的代码对称性，并使用分片容错。
2017-05-15 quant-ph
Reducing multi-qubit interactions in adiabatic quantum computation without adding auxiliary qubits. Part 2: The "split-reduc" method and its application to quantum determination of Ramsey numbers
量子退火最近已用于确定3 < m < 9和R（3，3）的拉姆齐数R（m，2）[Bian等人（2013）PRL 111，130505]。这是当时最大的绝热演化算法实验。然而，在该计算中，超过66%的量子位是辅助量子位，因此所使用的拉姆齐数哈密顿量的大小远远小于所使用的设备的全部128量子位容量。需要这些辅助量子位的原因是因为当时（以及现在）最好的量子退火设备无法实现超过2量子位相互作用的多量子位相互作用，并且它们在2量子位相互作用的能力方面也受到限制。我们提出了一种方法，该方法通过减少多量子位和2量子位相互作用，允许使用量子退火设备的全部量子位容量。使用我们的方法，2013年Ramsey数量子计算中使用的设备可以在10分钟内确定R（16，2）和R（4，3）。
2015-08-28 quant-ph
Experimental Realization of a Four-Photon Seven-Qubit Graph State for One-Way Quantum Computation
我们提出并证明了通过路径量子比特融合的光子图态的放大。将来自不同双光子四量子比特态的两个路径量子比特融合，生成由偏振和路径量子比特组成的二维七量子比特图形态。真实的七量子比特纠缠通过评估见证算子来验证。来自图状态的六个量子位用于执行一般的两量子位Deutsch-Jozsa算法，成功概率大于90%。
2011-05-27 quant-ph
Population-only decay map for n-qubit n-partite inseparability detection
我们引入了一个新的正线性映射的单个量子比特。这张图是一个衰减，只有在人口的一个单量子比特密度运营商。示出了该映射的n重积可以用于检测n量子比特密度算子的n部不可分性（即，检测不可能以各个量子位的密度算子的乘积的凸组合的形式表示密度算子）。这种产品地图也调查有关的一个变种的纠缠检测方法所提到的Laskowski和Zukowski。
2006-11-16 quant-ph
Nonlocality via multiqubit orthogonal product bases
本文研究多量子比特正交乘积基的局域可区分性，识别出无纠缠非定域基，并提出借助Bell态量子隐形传态合并系统的区分方案。
2023-09-29 quant-ph
One-way quantum computation via manipulation of polarization and momentum qubits in two-photon cluster states
利用两个光子在偏振和线动量下纠缠的四量子比特团簇态实现了一套完整的单量子比特旋转和高保真度的赤道量子比特的C-NOT门。通过两个自由度的计算等价性，我们的结果证明了双光子团簇态适用于快速高效的单向量子计算。
2007-07-12 quant-ph
Contextuality and Wigner function negativity in qubit quantum computation
我们描述了一个方案的量子计算的魔术状态的量子比特的上下文是一个必要的资源所拥有的魔术状态。更一般地说，我们建立上下文作为一个必要的资源，所有计划的量子计算与魔术状态的量子比特，满足三个简单的假设。此外，我们确定严格的一致性条件，这样的计算方案，揭示了一般结构的负维格纳函数，硬度的经典模拟的计算，和上下文连接。
2017-06-25 quant-ph
Active one-way quantum computation with 2-photon 4-qubit cluster states
利用双光子4量子比特团簇态，我们在单量子比特旋转算法中实现了确定性单向量子计算。在该操作中，通过适当地选择量子比特的测量基来自动实现前馈测量，而泡利误差校正通过使用两个快速驱动的普克尔斯盒来实现。我们还实现了赤道量子位的C-NOT门和通用目标量子位的C-Phase门。我们的结果表明，双光子团簇态可以用于快速和有效的确定性单向量子计算。
2007-12-12 quant-ph
Universal quantum computation with two- and three-qubit projective measurements
我们提出了一组有限的投影测量，连同量子存储器和准备的|0>态，满足通用量子计算。这扩展了Nielsen [quant-ph/0108020]的工作，Nielsen提出了一种方案，其中可以仅使用至多2n个量子比特上的投影测量来模拟n个量子比特上的任意酉操作。我们集合中的所有测量都涉及两个量子比特，除了两个测量涉及三个量子比特。因此，我们将尼尔森的结果所暗示的上限提高了一个，即参与任何单一测量以实现通用量子计算所需的最大量子位数。我们的每个测量都是二值的，每个测量都可以在数学上表示为单量子比特测量的布尔组合。
2001-11-19 quant-ph
Computational Electromagnetics Meets Spin Qubits: Controlling Noise Effects in Quantum Sensing and Computing
针对自旋量子比特器件中低频近场电磁涨落噪声难以控制的问题，研究人员借助基于体积分方程的快速精确求解器，提出量子计算电磁学框架，拓展了计算电磁学的应用场景，为提升相关量子器件性能提供了新路径。
2024-09-17 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
Teleportation-based Fault-tolerant Quantum Computation in Multi-qubit Large Block Codes
容错量子计算（FTQC）的一个主要目标是减少纠错所需的开销。一种方法是使用编码多个量子位的块码，这可以在相同的码距离下实现比单量子位码块或拓扑码高得多的速率。我们提出了一个基于多量子比特Calderbank-Shor-Steane（CSS）分组码的普适量子计算方案，该方案采用不同的横向门来实现量子计算的普适性，并采用逻辑隐形传态来实现量子比特在分组码之间的移动.所有用于计算和纠错的电路都是横向的。我们还认为，Single Shot容错纠错可以在Steane综合征提取。然后，我们提出了一些可能的代码的信息寿命的估计，这表明，高度非平凡的量子计算可以实现在合理的错误率，使用的代码，需要显着少于100个物理量子比特每逻辑量子比特。
2015-04-15 quant-ph
Two-qubit Projective Measurements are Universal for Quantum Computation
Nielsen [quant-ph/0108020]表明，通用量子计算是可能的，因为量子存储器和对多达4个量子比特执行投影测量的能力。我们描述了一种改进的方法，只需要2量子比特的测量，这是足够的和必要的。我们提出了一种方法来部分折叠的$C_k$ -层次的酉门的间接建设[Gottesman和Chuang，自然，{ \bf 402} 309（1999）]，并应用该方法来寻找离散的通用集的2-qubit测量。
2002-04-09 quant-ph
Geometric quantum computation and multi-qubit entanglement with superconducting charge qubits inside a cavity
我们分析了一种新的量子信息处理方案，超导电荷量子比特通过腔模耦合，其中量子操纵对腔的状态不敏感。我们说明了如何在这个可扩展的固态系统中物理实现通用量子计算以及基于非常规几何相移的多量子比特纠缠。一些量子纠错码也可以很容易地使用相同的技术构造。考虑到门只依赖于全局几何特征和对腔模状态的不敏感性，所提出的量子操作可能导致高保真度的量子信息处理。
2005-02-10 quant-ph
Stabilization of product states and excited-state quantum phase transitions in a coupled qubit-field system
我们研究了一个单量子比特（或几个量子比特）与软模玻色子场相互作用的系统。考虑一个扩展版本的拉比模型与宇称守恒和宇称破坏的相互作用，我们揭示了一个复杂的安排，量子相变在基态和激发态域。这些转变中的一些的实验上可测试的签名是涉及场真空的完全因子化的量子位场状态的动态稳定。它发生在超辐射场平衡远离真空态的超强耦合区。稳定的程度随相互作用参数的变化而急剧变化，并随场模式的柔软度而增加。我们分析了这些效应的半经典起源，并展示了它们与各种形式的激发态量子相变的联系。
2021-10-26 quant-ph
Production of multipartite entanglement for electron spins in quantum dots
我们提出了如何利用系统中自然存在的单量子比特旋转和两量子比特海森堡交换相互作用在量子点链中产生真正的电子自旋量子比特的多体纠缠。我们表明，所需的操作，以产生纠缠态的GHZ-，集群和W-型的尺度与量子比特的数量呈线性关系的最小数量，并估计所产生的纠缠集群状态的量子数。由于所需的单量子比特和双量子比特操作最近已经实现，我们提出的方案开辟了与电子自旋量子比特的多体纠缠的实验研究的方式。
2007-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Parametrically driven hybrid qubits-photon systems: dissipation-induced quantum entanglement and photon production from vacuum
考虑了参变驱动量子比特-腔系统在两个子系统之间耦合能量的周期性调制下的耗散演化，这将导致反旋过程的放大.我们揭示了这个混合系统的一个非常丰富的动力学行为。特别地，我们发现其中一个子系统中的能量耗散可以增强另一个子系统中的量子效应。例如，即使在稳态下，最佳腔衰减也有助于稳定量子位之间的纠缠和量子相关性，并补偿有限的量子位弛豫。相反，量子比特子系统中的能量耗散导致了强调制下真空光子产生的增强，但同时破坏了量子比特之间的量子并发和量子互信息。我们的结果为量子信息处理中的非定常腔量子电动力学提供了更深层次的理解，对耗散量子态工程具有重要意义。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fault-Tolerant Topological One-Way Quantum Computation with Probabilistic Two-Qubit Gates
我们提出了一种可扩展的方法来构建一个3D集群状态的容错拓扑单向计算（TOWC），即使纠缠的两个量子比特门成功的概率很小。结果表明，当两量子比特门的条件错误概率小于0.040%（0.016%）时，两量子比特门的成功概率可以达到0.5（0.1）.此外，与传统的概率双量子比特门容错方案相比，资源使用被大大抑制。
2010-12-20 quant-ph
Locally Indistinguishable Subspaces Spanned by Three-Qubit Unextendible Product Bases
我们研究了一般多量子比特态的局域可分辨性，并证明了局域投影测量和经典通信与最一般的局域测量和经典通信一样强大。值得注意的是，这表明可以有效地确定多量子比特状态的局部可分辨性。另一个有用的结果是，一组正交的$n$ -量子比特态只有在它们的正交施密特数之和小于总维数$2^n$时才是局部可区分的.当$n=2$时，这样的条件也是充分的。利用这些结果，我们证明了由任意三量子比特正交不可扩展乘积基（UPB）构成的子空间的任何正交基都不能通过局域操作和经典通信精确区分。这不仅揭示了三量子比特正交UPB的另一个内在性质，而且提供了一类4维的局部不可分辨子空间。我们还明确地构造了3维和5维的局部不可区分子空间。特别地，3是局部不可区分子空间的最小可能维数。结合前面的结果，我们得出结论：3到7之间的任何正整数都是某个三量子比特局部不可区分子空间的可能维数。
2008-09-25 quant-ph
Universal quantum computation with unlabeled qubits
我们证明了Walsh-Hadamard变换的n次方根（从Hadamard门和量子比特的循环置换获得），以及两个对角矩阵，即局部量子比特翻转（对于固定但任意的量子比特）和非局部相位翻转（对于固定但任意的系数），可以在n个量子比特上进行通用量子计算。一个量子计算，利用n个量子比特，并基于这些操作，然后是一个可变长度的字，但其字母总是取自基数为3的字母表。因此，与其他通用集合相比，这里描述的操作的应用不需要选择量子位线。基于这个集合的量子算法可以被解释为量子粒子在德布鲁因图上的离散扩散，通过与弧相关联的相位的辅助修改来实时校正。
2006-04-28 quant-ph
State Transfer instead of Teleportation in Measurement-based Quantum Computation
量子测量是量子计算的普遍方法。量子计算模型由尼尔森引入，并由梁进一步发展，依赖于一种广义的隐形传态。为了用该模型模拟任何n量子比特幺正变换，需要4个辅助量子比特。此外，Leung还展示了一个由4个双量子比特测量组成的普适观测族。我们引入了一个仅通过测量，依赖于状态转移的量子计算模型：状态转移只保留了计算所需的那部分隐形传态。为了用这个新模型模拟任何n量子比特的幺正变换，只需要一个辅助量子比特。此外，我们展示了一个由3个单量子比特测量和一个双量子比特测量组成的普适可观测量族。这个模型改进了Nielsen和Leung在辅助量子比特数量和量子普适性所需的双量子比特测量数量方面的模型。在这两种情况下，现在都达到了最小量的必要资源：一个辅助量子比特（因为测量是破坏性的）和一个两个量子比特的测量（用于创建纠缠）。
2004-02-26 quant-ph
Controllability and universal three-qubit quantum computation with trapped electron states
我们展示了如何控制和执行通用的三量子比特量子计算与捕获的电子量子态。这三个量子比特是电子自旋，以及回旋加速器和轴向谐振子的前两个量子态。我们明确地展示了如何通用门可以执行。作为一个非平凡的量子算法的例子，我们概述了Deutsch-Jozsa算法在这个系统中的实现。
2008-02-20 quant-ph
Generalized product-form monogamy relations in multi-qubit systems
本文提出多粒子系统中基于纠缠度和负性的更严格乘积形式双人不等式，适用于高维状态。
2025-12-06 quant-ph
Quantum computation on a 19-qubit wide 2d nearest neighbour qubit array
在本文中，我们探讨了量子比特晶格的宽度限制在一维和物理阈值之间的关系，可扩展的，容错的量子计算。为了规避传统上固定宽度的小数组的低阈值，我们故意在使用表面码的最低编码级别设计了一个错误偏置。然后，我们在更高的编码水平上使用利用这种偏差的晶格手术表面代码总线或重复代码来解决这种工程偏差，以使逻辑量子比特具有偏置的表面码量子比特之外的无偏置错误。然后，通过进一步与其他码（例如Steane [[7，1，3]]码和[[15，7，3]] CSS码）级联，可以达到非常低的错误率。这使得在仅19个量子比特宽的正方形量子比特晶格上的可扩展的固定宽度量子计算架构成为可能，给定物理量子比特的错误率为$8.0\times 10^{-4}$。这可能会缓解具有精细量子位间距的系统中的工程问题，例如硅或砷化镓中的量子点。
2022-12-14 quant-ph
Proof of efficient, parallelized, universal adiabatic quantum computation
我们仔细证明了绝热量子计算的并行化版本可以有效地模拟通用门模型量子计算。该证明指定了一个基于基态量子计算的显式参数依赖哈密顿量$H(λ)$ [1]。我们处理一个一维配置，其中一条线上的量子位经历最近邻的2-量子位门，以及一个所有对所有配置，其中每个量子位与系统中的每一个其他量子位经历2-量子位门。
2018-08-08 quant-ph
ScQ cloud quantum computation for generating Greenberger-Horne-Zeilinger states of up to 10 qubits
在这项研究中，我们介绍了一个在线的公共量子计算平台，命名为ScQ，基于一个10量子比特超导处理器的一维阵列。可以对每个量子位执行单量子位旋转门。10个量子位的1D阵列上最近的相邻站点之间的受控非门是可用的。我们通过这个平台为链中所有可能的量子位块展示了高达10个量子位的Greenberger-Horne-Zeilinger状态的在线准备和验证。提出了图形用户界面和量子汇编语言方法来实现上述任务，这依赖于在ScQ上实现的参数扫描功能。介绍了该量子计算平台的性能，如逻辑门的性能和超导器件的细节。
2022-12-11 quant-ph
Scalable nonadiabatic holonomic quantum computation on a superconducting qubit lattice
几何相位具有抗噪声的特性，是实现稳健、高保真量子门不可缺少的因素。然而，由于操作的复杂性以及编码后的量子信息在非逻辑量子比特基上的固有泄漏，使得普适非绝热完整量子计算的实验实现非常困难。在这里，我们建议实现可扩展的非绝热完整量子计算与消相干的子空间编码的二维正方形超导transmon量子比特晶格，其中只有两个身体的相互作用，从最简单的电容耦合，是需要的。同时，我们引入了量子比特频率驱动来实现相邻transmon量子比特之间的可调谐谐振耦合，从而避免了泄漏问题。此外，我们提出的数值模拟表明，高保真量子门可以得到，验证了我们的方案的鲁棒性和可扩展性的优势。因此，我们的计划提供了一个有前途的方式走向物理实现的强大和可扩展的量子计算。
2019-12-11 quant-ph
Perturbation Theory for Quantum Computation with Large Number of Qubits
本文提出了一种新的适用于多量子比特固态量子计算的自洽微扰理论。对非共振跃迁引起的简单量子逻辑运算的误差进行了估计。我们验证我们的微扰方法使用精确的数值解相对较小（L=10）的量子位数。发现了一个优选的参数范围，其中处理量子信息的误差很小。我们的结果是需要可扩展的固态量子计算机的实验测试。
2001-04-04 quant-ph
Universal quantum computation by the unitary control of ancilla qubits and using a fixed ancilla-register interaction
我们建立了一个通用量子计算模型，其中寄存器（计算）量子位由辅助量子位控制，仅使用寄存器和辅助量子位之间的单个固定相互作用。不需要对计算寄存器进行额外的访问，并且寄存器和辅助寄存器的动力学都是单一的。该方案受到Anders等人[PRA 82，020301（R），2010]的基于测量的辅助驱动的量子计算的启发，但不需要测量辅助，并且在这方面类似于量子计算的原始基于门的模型。我们考虑什么可能的形式，这种辅助寄存器的相互作用可以采取，与证明的相互作用是必要的本地等价于SWAP结合纠缠控制门。我们进一步展示了哪些哈密顿算子可以产生这样的相互作用，并讨论了两个例子;两个量子位XY哈密顿算子和XXZ哈密顿算子的一个特殊情况。然后，我们给出了一个简单的，有限的和容错的通用量子计算在这个模型中的门集的例子。
2013-10-24 quant-ph
Quantum computation with prethreshold superconducting qubits: Single-excitation subspace approach
我们描述了一种量子计算的替代方法，该方法非常适合于当今的亚阈值保真度量子比特，并且可以应用于包括具有可调耦合的超导量子比特的一系列硬件模型。在这种方法中，在全2^n维希尔伯特空间的n维单激发子空间（SES）中执行n量子比特处理器上的计算。因为任何实哈密顿量都可以直接在SES [E. J. Pritchett等人，arXiv：1008.0701]，可以在单个步骤中执行高维酉操作，从而绕过分解成单量子位和双量子位门的需要。虽然在技术上不可扩展，不适合需要巨大希尔伯特空间的应用（包括Shor的），但这种方法将使第一代量子计算机能够实现显着的量子加速。
2011-03-15 quant-ph
Scalable quantum computation based on quantum actuated nuclear-spin decoherence-free qubits
提出了一种基于量子驱动无退相干（DF）量子比特的可扩展量子计算体系结构。每个量子比特由核自旋对的DF子空间编码，并且具有长相干时间。选择金刚石中的氮空位中心作为量子驱动器，实现了量子比特的初始化、读出和通用控制，量子比特的有序度高于99%。它减少了经典接口的挑战，从控制和观察复杂的量子系统到简单的量子执行器。我们的方案也提供了一种新的方法来处理复杂的量子系统。
2016-12-27 quant-ph
Decoherence mitigation for geometric quantum computation
针对现有动力学解耦保护的几何量子计算需多物理比特编码逻辑比特带来的资源开销与操控难题，提出一种仅基于物理比特的退相干抑制方案，可应对常规退相干，更具现实有效性。
2025-09-04 quant-ph
Hypercontractivity for semigroups of unital qubit channels
证明了属于自伴半群的量子比特通道的乘积的超压缩性。超压缩界给出了乘积e^{- t_1 H_1} \ot.的充要条件。\ot e^{- t_n H_n}是L^p到L^q的一个压缩，其中L^p是2^n维矩阵代数，赋正规Schatten范数，每个生成元H_j是2维矩阵代数上的一个自伴半正定算子.作为一个特殊的情况下，该结果建立了量子比特去极化通道的乘积的超压缩界。
2012-10-31 math.FA quant-ph
Quantum computation with quantum-dot spin qubits inside a cavity
利用嵌入微腔中的量子点的导带电子自旋量子比特，通过双通道拉曼相互作用实现了通用的量子门。所有的门操作是独立的腔模式状态，\emph{i.e.}，不敏感的热腔场。单独寻址和腔介导的相互作用的有效开关在这里是直接可能的。同时，门操作也可以并行进行。选择性量子比特所需相互作用的简单实现使得当前方案更适合于可扩展的量子计算。
2007-12-19 quant-ph
QuL: Programming Library for Computational Cooling of Qubits
本文提出了QuL编程库，用于生成、分析和测试量子比特计算冷却协议的量子电路，支持新手快速生成与高级用户微调，并提供协议评估比较方法，以促进计算冷却的执行与最佳实现研究。
2024-10-17 quant-ph
Top-transmon: hybrid superconducting qubit for parity-protected quantum computation
由非耦合的马约拉纳费米子构造的量子比特被保护不受退相干的影响，但要进行量子计算，这种拓扑保护需要被打破。宇称保护的量子计算以一种最小侵入的方式打破了这种保护，通过直接耦合到系统的费米子宇称-而不管任何准粒子激发。在这里，我们建议使用超导电荷量子比特在传输线谐振器（一个所谓的transmon）执行奇偶保护旋转和读出的拓扑（顶部）量子比特。与使用通量量子比特的早期提议相比，其优点在于可以以指数精度打开和关闭耦合，从而有望降低对电荷噪声的敏感性。
2011-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum computations with atoms in optical lattices: marker qubits and molecular interactions
基于“标记”原子的概念，我们提出了一个中性原子量子计算方案，辅助原子可以在状态无关的周期性外部陷阱中有效地传输，以在物理上远离的量子位之间操作量子门。这允许放松一些实验约束的量子计算与中性原子在微观潜力，包括单原子激光寻址能力。我们讨论了这种方法的优点，在一个具体的物理场景涉及分子相互作用。
2004-03-27 quant-ph
Efficient Qubit Simulation of Hybrid Oscillator-Qubit Quantum Computation
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
本文提出了一种高效模拟混合振子-量子比特量子计算的方法，通过位置编码实现多项式复杂度的量子比特门操作，显著提升了计算效率。
2026-03-10 quant-ph
Scalable quantum computation via local control of only two qubits
我们应用量子控制技术来控制一个大的自旋链，只作用于两个量子比特在其一端，从而实现通用的量子计算的组合量子门上的后者和交换操作链。结果表明，控制序列可以有效地计算和实施。我们讨论了这些想法的物理系统，如超导量子比特，其中完全控制长链是具有挑战性的应用。
2009-06-29 quant-ph
