Integrated photonic qubit quantum computing on a superconducting chip
我们研究了一个利用超导芯片上传输线谐振器中的微波光子作为量子比特的量子计算系统。我们表明，量子计算所需的所有控制都可以通过耦合到同一芯片上的约瑟夫森器件来实现，并利用它们固有的强非线性来实现量子比特相互作用。我们分析了门错误率，以证明我们的计划是现实的，即使是有限的退相干时间的约瑟夫森器件。基于现有技术的概念创新解决方案，我们的方案提供了一个集成和可扩展的方法，光子量子位量子计算的下一个关键里程碑。
2009-09-30 quant-ph
Adiabatic Quantum Computing in systems with constant inter-qubit couplings
我们提出了一种适合于通过绝热量子计算解决NP完全问题的方法，该方法的架构基于由局部可调有效磁场驱动的相互作用自旋（量子比特）的晶格。假设量子位之间的相互作用是恒定的并且与实例无关，编程仅通过改变局部磁场来完成。讨论了使用磁偶极、电偶极和交换相互作用耦合的量子比特的实现。
2005-11-15 quant-ph
Quantum Computing on Lattices using Global Two-Qubit Gate
我们研究了由二维系统（量子比特）组成的晶格的计算能力，在这种晶格上可以实现量子不变的全局两量子比特门。我们表明，如果一组特定的6个全局双量子比特门可以执行，如果可以适当地选择晶格的初始状态，那么量子计算机可以有效地模拟
2005-02-23 quant-ph
Universal quantum computing with superconducting charge qubits
超导量子线路是构建量子计算机的一种很有前途的系统。利用该系统实现了普适量子计算，包括初态的制备、单量子比特操作、任意量子比特之间的双量子比特普适门操作、多对双量子比特门并行操作、一组量子比特上的并行耦合操作、多组量子比特上的并行耦合操作并行地对多对和多组量子比特进行耦合操作。在现有技术范围内，通用量子计算机由50多个量子位组成，允许通过设计实现操作。
2018-09-05 quant-ph
Computing with two quantum reservoirs connected via optimized two-qubit nonselective measurements
目前，量子库计算是混合量子-经典机器学习最有前途和实验可及的技术之一。然而，由于量子系统尺寸的实际限制和噪声的影响，其应用受到限制。在这里，我们提出了一种新的方法来连接网络中的两个量子库，以克服这些问题，并提高其计算性能。为了在量子库之间传输信息，我们进行了优化的双量子比特非选择性测量。我们提出了一种通用的启发式优化策略的基础上张量网络语言和矩阵表示的双量子比特量子信道量子水库计算。此外，我们还介绍了一个单量子比特净化通道及其优化，以进一步增强量子库计算。我们还证明了应用于七量子位网络的优化通道可以有效地在其部分之间传输信息，其性能与通过经典信息链路连接的高达25个量子位的网络相当。
2022-05-09 quant-ph
Quantum computing with spatially delocalized qubits
我们分析了中性原子的量子门的操作，量子位在空间中是离域的，即，计算基态由两个俘获势之一的基态中中性原子的存在来定义。讨论了单量子比特门和两个量子比特之间的受控相位门的实现，并对光学微阱中的铷原子进行了显式计算。此外，我们展示了如何在这个方案中创建多量子比特的高度纠缠态。
2002-09-30 quant-ph
Verified Delegated Quantum Computing with One Pure Qubit
虽然构建通用量子计算机仍然具有挑战性，但功率受限的设备，如所谓的单量子比特模型，已经引起了相当大的关注。构建这些有限量子计算设备的一个重要步骤是理解这些模型中的计算验证是否也可以在受限方案中执行。盲编码（一种用于委托计算的密码协议）已被证明可以成功地验证具有受限验证者的通用量子计算。在本文中，我们提出了这种方法的适应的单纯量子比特模型，并提出了第一个可行的方案验证委托单纯量子比特模型的量子计算。
2014-03-07 quant-ph
Scalable and robust quantum computing on qubit arrays with fixed coupling
我们提出了一个基于二维量子比特阵列的可扩展和鲁棒的量子计算方案。这开启了绕过与常规量子计算硬件中所需的可调谐耦合器相关联的设备复杂性的可能性。我们的方法是基于驱动量子比特的子阵列，使得总的多量子比特哈密顿量可以被分解为交换的几个量子比特块的总和，然后有效地优化每个块内的酉演化。每个驱动脉冲可以在被驱动的量子位上实现目标门，并且同时在相邻的未被驱动的量子位上实现身份门，从而消除由于恒定的量子位-量子位相互作用而导致的任何不想要的演化。我们表明，它是可能的，以实现一个通用的一组量子门的高保真度的基础块，并通过移动的驱动模式，可以实现一个任意的量子线路的阵列。考虑到不完美的哈密顿特性，我们使用鲁棒最优控制来获得约99.99%的量子比特-量子比特和驱动-量子比特耦合的不确定性为1%，以及量子比特-量子比特耦合强度的失谐不确定性为0.1%。由于参数不确定性在大型设备中很重要，因此这种鲁棒特性对于按比例放大至关重要。
2022-06-27 quant-ph
Quantum Dot Cluster State Computing with Encoded Qubits
提出了一类基于量子点的团簇态量子计算体系结构。这些架构包括使用单个和多个点作为逻辑量子比特。特别注意的是培根，布朗和惠利引入的超相干量子位[物理学评论快报。{ \bf 87}，247902（2001）]，我们讨论了各种错误的影响，并提出了错误保护的方法。
2005-06-03 quant-ph
Ultra-high fidelity qubits for quantum computing
我们分析了一个系统的费米子$^{6}$锂原子的光阱，并表明，一个原子“按需”可以准备超高保真度，超过0.99998。这个过程可以并行地扩展到许多站点，为量子计算提供了一种以超高保真度初始化N个量子比特的现实方法。我们还展示了如何有效的量子门操作可以在这个系统中实现，以及如何空间分辨单原子检测可以执行。
2009-06-11 quant-ph
On the generation of random ensembles of qubits and qutrits Computing separability probabilities for fixed rank states
针对有限维复合量子系统概率特性的计算，讨论了随机混合态的产生问题。特别地，我们考虑量子比特和量子数对的随机Hilbert-Schmidt和Bures系综的生成，并计算相应的概率，以找到一个可分离的状态之间的固定秩的状态。
2017-08-25 quant-ph
Quantum Computing with sine-Gordon Qubits
基于一维量子系统网络，提出了一种具有通用逻辑门的通用量子计算方案。信息的编码是根据带隙相位的普遍特征，对于带隙相位，可以采用诸如正弦-戈登场论的有效场论来描述量子比特。主要的逻辑门来自扭曲、泵浦、粘合和混洗操作，这些操作原则上可以通过调整系统的参数来实现。我们的方案展示了强大的量子计算的一维量子系统的力量。
2019-07-18 quant-ph
Multiple Silicon Dangling-Bond Charge qubits for quantum computing: A Hilbert-Space Analysis of the Hamiltonian
该研究针对硅基悬挂键电荷量子比特的计算希尔伯特空间表征问题，通过量子比特损耗假设与自旋守恒特性缩减空间规模，并分析了量子比特数增长时所需的经典存储资源，为固态量子计算的空间复杂度优化提供依据。
2023-04-19 quant-ph
Single-Qubit Cross Platform Comparison of Quantum Computing Hardware
随着各种量子计算模型和平台变得可用，用于评估和比较这些设备的性能的方法越来越受关注和重要。尽管是由相同的基本计算单元构建的，但已经出现了完全不同的方法来表征基于门和量子退火计算机中量子比特的性能，限制和复杂化了一致的跨平台比较。为了填补这一空白，这项工作提出了一个单量子比特协议（Q-RBPN），用于测量两种量子计算模型中单个量子比特的一些基本性能特征。所提出的协议可扩展到具有数千个量子位的大型量子计算机，并提供了对特定硬件设备和设备家族中量子位属性分布的见解。Q-RBPN协议的有效性通过分析跨越18台机器的300多个基于门的量子比特和来自一台机器的2000个基于退火的量子比特来证明，揭示了量子比特性能的一些意想不到的差异。总的来说，拟议的Q-RBPN协议提供了一个新的平台无关的工具，用于评估各种新兴的量子计算设备的性能。
2021-08-25 quant-ph
Fast and robust two-qubit gates for scalable ion trap quantum computing
提出了一种基于激光相干控制技术的双量子比特门的新概念。门对离子的温度不敏感，也在Lamb-Dicke制度之外工作，不需要单独的激光寻址，并且可以比陷阱周期快几个数量级。
2003-06-01 quant-ph
Computing with highly mixed states
我们考虑k量子比特模型中的量子计算，其中量子计算机的起始态由k个纯态的量子比特和n-k个最大混合态的量子比特组成。我们提出以下问题：有没有一种通用的方法，可以通过k量子比特模型中的量子计算来模拟任意m量子比特纯态量子计算？我们表明，在一定的约束下，这是不可能的，除非m=O（k+ log n）。
2000-03-29 quant-ph
Scalable quantum computing based on stationary spin qubits in coupled quantum dots inside double-sided optical microcavities
量子逻辑门是量子计算的关键器件。在这里，我们研究了实现一个可扩展的和紧凑的量子计算的基础上固定的电子自旋量子比特的可能性，通过使用巨大的光学圆双折射量子点自旋在双面光学微腔作为腔量子电动力学的结果。我们设计了一种紧凑的量子线路，用于实现电子自旋系统的通用和确定性的量子门，包括两个量子位的CNOT门和三个量子位的Toffoli门。它们紧凑而经济，并且不需要额外的电子自旋量子比特。此外，我们的设备具有良好的可扩展性，并且具有吸引力，因为它们都是基于固态量子系统并且量子比特是静止的。这些方法在现有的实验技术条件下是可行的，并且在侧漏与腔衰减之比较低的情况下，可以实现高保真度和高效率。
2014-12-12 quant-ph
The two-qubit singlet/triplet measurement is universal for quantum computing given only maximally-mixed initial states
该研究证明了STP=BQP猜想，证实仅需最大混合单量子比特初始系综，双量子比特单重态/三重态测量就具备量子计算通用性，为量子计算提供了参考系无关、基元简单易实现的新方法。
2023-11-09 quant-ph
Experimental realization of one-way quantum computing with two-photon four-qubit cluster states
报道了在双光子四比特团簇态上实现单向量子计算的实验。这是通过开发一个双光子团簇状态源纠缠在偏振和空间模式。利用这个特殊的源，我们实现了一个高效的Grover搜索算法和高保真的双量子比特量子门。我们的实验表明，这种团簇态可以作为一个理想的源和快速，精确的光量子计算的积木。
2007-09-18 quant-ph
Effects of dissipation in reservoir computing using a spin qubit array
提出基于一维自旋量子比特阵列的量子储层计算方法，通过海森堡相互作用耦合和脉冲旋转输入数据序列，并引入耗散机制提升计算性能。
2025-04-04 cond-mat.dis-nn quant-ph
Hybrid spin and valley quantum computing with singlet-triplet qubits
硅、石墨烯和其他材料的电子能带结构中的谷自由度通常被认为是基于量子点中的电子自旋的量子计算（QC）的障碍。在这里，我们表明，对谷态的控制为量子信息处理开辟了新的可能性。组合在自旋和谷态的单线态-三线态子空间中编码的量子位允许使用由交换相互作用直接提供的通用两量子位门进行通用QC。我们展示了如何将自旋和谷量子位分开，以允许单量子位旋转。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Latency in local, two-dimensional, fault-tolerant quantum computing
我们分析了容错量子计算的延迟的基础上的9量子位培根肖尔码使用本地，二维架构。我们将数据量子位嵌入到7 × 7的物理量子位阵列中，其中额外的量子位用于辅助准备和通过SWAP链进行量子位传输。相对于使用Steane的7-qubit代码的类似实现，延迟减少了（K。M. Svore，D. P. Dienjienzo和B. M. Terhal，量子信息& Computation { \bf 7}，297（2007））。此外，当存储器错误被认为是门错误率的十分之一时，错误阈值也被改进为$2.02 \times 10^{-5}$。
2008-05-27 quant-ph
Globally controlled quantum wires for perfect qubit transport, mirroring and computing
预期在许多量子计算机实现中将需要量子线（q线）来传输量子信息。在这里，我们描述了一种新的设计的q线与完美的传输使用均匀耦合的伊辛自旋链受到全球（严格施加）脉冲。除了允许单个量子比特的完美传输外，该设计还可以在导线内产生多重编码量子比特的完美“镜像”。我们进一步利用这种全局脉冲产生的完美镜像操作作为“时钟周期”，对这些多重编码的量子比特进行通用量子计算。我们演示了单量子位和双量子位量子逻辑门的操作，并表明只需要$N-1$完整的镜像周期就可以在q线内编码的$N$量子位上执行量子傅里叶变换。
2006-04-12 quant-ph
Enabling Full-Stack Quantum Computing with Changeable Error-Corrected Qubits
针对量子纠错中门非普适性问题，提出CECQ框架，通过代码切换实现可变更逻辑量子比特，解决硬件实现、变更时机及性能优化问题，实验验证其有效性。
2023-10-16 quant-ph
Pursuit and Review of Magnetic Resonance Imaging (MRI) based Quantum Computing -- Qubit Generation, Spin Purification, Tailored RF Pulses and MRI Sequences for Quantum Computing
本研究提出一种基于MRI技术、利用水质子NMR生成多量子比特的新方法，结合局部反向梯度实现高均匀场单频量子比特，可室温运行并复用MRI现有软硬件，能为量子计算提供复杂信号处理能力。
2025-05-21 quant-ph
A Review on Quantum Computing: Qubits, Cryogenic Electronics and Cryogenic MOSFET Physics
量子计算（QC）已经进入工业领域，一些跨国公司已经开始了自己的研究工作。到目前为止，这些努力中的许多都集中在超导量子比特上，其工业进展目前远远领先于所有其他量子比特的实现。本文简要回顾了硅基QC平台的进展，这是非常有前途的，以满足规模扩大的挑战，通过利用半导体行业。我们看看不同类型的量子位，硅的优势，以及固态量子位操纵技术。最后，我们讨论了硅量子位与基于FET的冷却前端电子器件共同集成的可能性，并回顾了MOSFET在深低温下的器件物理。
2019-08-07 physics.app-ph quant-ph
Scalable quantum computing model in the circuit-QED lattice with circulator function
我们提出了一个可扩展的量子计算的电路量子电动力学（QED）架构的模型。在量子比特的Kagome晶格中，三个量子比特通过晶格顶点处的超导三结通量量子比特彼此连接。通过控制介入通量量子位的三个约瑟夫森结能量之一，我们可以实现耦合三个量子位中任意两个量子位对的环行器功能。这种选择性耦合使得能够在Kagome晶格中的两个最近邻量子位之间进行相互作用，并且通过执行连续的最近邻双量子位门，进一步实现整个晶格中的任何一对量子位之间的双量子位门操作。
2017-06-19 cond-mat.supr-con quant-ph
The Fraunhofer Quantum Computing Portal - www.qc.fraunhofer.de - A web-based Simulator of Quantum Computing Processes
Fraunhofer FIRST开发了一个计算服务和协作工作空间，为量子算法的模拟和研究提供了一个方便的工具。为了将基于工作站的模拟的20个量子位限制扩展到下一个量子位十年，我们提供了一个专用的高内存Linux集群，具有快速的Myrinet互连网络以及适应的并行模拟器引擎。这种模拟服务辅以协作工作空间，可通过Web界面在任何地方使用，并集成了硬件和软件，作为量子社区的协作和调查平台。beta测试版本实现了所有常见的1，2和3量子比特门，任意1和2比特门，正交测量以及特殊门，如Oracle，模函数，量子傅立叶变换和任意自旋-哈密顿高达31量子比特。对于一个受限的门集，研究具有多达60个量子位的电路是可行的。网址：http://www.qc.fraunhofer.de
2004-06-14 quant-ph
Quantum computing with atomic qubits and Rydberg interactions: Progress and challenges
本文综述了中性原子量子比特的量子计算。在概述了制备大型量子位阵列的架构选项和方法之后，我们研究了里德堡介导的门协议以及两个和多个量子位相互作用的保真度。量子模拟和里德伯敷料是基于电路的量子计算的替代方案，用于探索多体量子动力学。我们回顾的敷料相互作用的属性，并提供了一个定量的数字的优点的相干动力学的复杂性，可以访问敷料。最后，我们总结了目前的状况，并展望了未来的进展。
2016-07-24 physics.atom-ph quant-ph
Repeat-Until-Success quantum computing using stationary and flying qubits
我们介绍了一种使用固定量子位（例如，由捕获的原子，分子，离子，量子点或固体中的缺陷中心制成的单光子源）和飞行量子位（例如，光子）的稳健和可扩展的量子计算架构。我们的方案解决了现有非混合方案中一些最紧迫的问题，包括难以缩放传统的静态量子位方法，以及缺乏在线性光学设置中存储单光子的实用方法。我们结合了两个以前的分布式量子计算的建议的元素，即Barrett和Kok [Phys.Rev.A71，060310（R）（2005）]的有效的光子损失容忍的集群状态的建立与Lim等人[Phys.Rev.Lett.2005]的重复直到成功（RUS）量子计算的想法。95，030505（2005）]。这个想法可以用来通过光子对测量在空间上分离的静止量子比特上执行最终确定性的两量子比特逻辑门。在非理想条件下，光子损失是一种可能性，由此产生的门仍然可以用来建立单向量子计算的图形状态。在本文中，我们描述了RUS方法，提出了可能的实验实现，并分析了图形状态的生成。
2005-11-02 quant-ph
Towards Distributed Quantum Error Correction for Distributed Quantum Computing
本文提出一种跨三个QPU、各用一个物理量子比特构成逻辑量子比特的DQEC架构，以纠正单比特翻转和相位翻转错误，并用Qiskit与稳定子生成子验证其正确性和有效性。
2024-09-08 quant-ph
Floating tunable coupler for scalable quantum computing architectures
我们提出了一种浮动的可调谐耦合器，不依赖于直接的量子位-量子位耦合电容，以实现零耦合条件。我们表明，量子比特耦合器耦合的极性可以被设计为抵消否则恒定的量子比特-量子比特耦合，并在耦合器频率高于或低于量子比特频率时达到零耦合条件。我们实验证明这两个操作制度的可调谐耦合器通过实现对称和非对称配置的耦合器的超导垫相对于量子比特。这种浮动可调谐耦合器在设计大规模量子处理器时提供了灵活性，同时减少了始终在线的残余耦合。
2021-06-25 quant-ph
Universal quantum computing with qubits embedded in trapped-ion qudits
本文提出在囚禁离子量子比特（维度 d=3 至 8）中嵌入量子比特的量子电路编译方法，利用单量子比特操作和 Molmer-Sorensen 门实现单、双及多量子比特门，为扩展量子处理器提供新途径。
2024-07-01 quant-ph
High threshold distributed quantum computing with three-qubit nodes
在分布式量子计算范例中，控制良好的几个量子比特“节点”通过相对嘈杂和容易故障的连接联网在一起。一个实用的方案必须提供高的容错性，同时只需要简单的（即几个量子位）节点。在这里，我们表明，相对温和的，三量子位节点可以支持先进的净化技术，因此提供强大的可扩展性：在纠缠通道的保真度可以允许接近10%，如果在本地操作的保真度是0.1%的顺序。因此，我们的网络噪声的容忍度是一个数量级超过以前的计划，我们的架构仍然是强大的，即使在相当大的退相干率（内存错误）的存在。我们比较的性能与涉及节点的较低和较高的复杂性的计划。金刚石中的离子阱和NV中心是两种高度相关的新兴技术。
2012-05-05 quant-ph
Topological Quantum Computing with p-Wave Superfluid Vortices
研究表明，在拓扑量子计算（TQC）中，囚禁在p波超流体中的三个涡旋中的Majorana费米子形成了一个量子比特。几个类似的想法已经被提出：伊万诺夫[物理学。{ \bf 86}，268（2001）]和Zhang { \it等人} [Phys. Rev. Lett. { \bf 99}，220502（2007）]提出了分别用两个和四个马约拉纳费米子实现量子位的方案，其中通过交换马约拉纳费米子的位置来执行量子位操作。这样得到的门的集合是相关酉群的离散子集。在本文中，我们提出了一个新的方案，其中三个马约拉纳费米子形成一个量子比特。我们表明，连续的1-量子比特门操作是可能的，通过交换的马约拉纳费米子的位置补充动态相变。2-量子比特门是通过使用不同量子比特的马约拉纳费米子之间的耦合来实现的。
2010-03-11 quant-ph
Fault-tolerant quantum computing with the parity code and noise-biased qubits
Parity Quantum Computing GmbH（Parity量子计算有限公司）；Parity Quantum Computing Germany GmbH（Parity量子计算德国有限公司）；Institute for Theoretical Physics, University of Innsbruck（因斯布鲁克大学理论物理研究所）
基于偏置噪声量子比特与奇偶架构的编码拼接，实现低物理量子比特开销的容错量子计算
2025-11-27 quant-ph
Quantum memory using a hybrid circuit with flux qubits and NV centers
我们提出了如何实现高保真的量子存储使用的混合量子结构，包括两个耦合的通量量子比特和氮空位中心系综（NVE）。其中一个通量量子位被认为是量子计算处理器，而NVE用作量子存储器。通过分离计算单元和存储单元，可以有效地消除量子计算过程对量子存储器的影响，从而可以高保真地实现计算量子比特的任意量子态的量子存储。此外，本提议对于系统参数的波动是鲁棒的，并且利用当前可用的技术在实验上可行。
2013-08-30 quant-ph
Repeat-Until-Success Quantum Computing
我们证明了仅使用单光子源（类原子腔系统），线性光学和光子探测器进行分布式量子计算的可能性。量子位被编码在源的稳定基态中。为了实现通用的双量子比特门，应该同时产生两个光子，并通过线性光学网络，在那里对它们进行测量。门操作可以重复进行，直到成功，而不会在操作的任何阶段破坏量子位。与其他方案相比，这不需要明确的量子比特-量子比特相互作用，先验纠缠的ancillas，也不需要将光子馈送到光子源中。
2005-04-20 quant-ph
Quantum computing with many superconducting qubits
实现量子计算（QC）的两个主要障碍是（i）许多量子位的可扩展性和（ii）任何选定量子位之间的受控连接性。使用约瑟夫森电荷量子比特，在这里，我们提出了一个实验上可实现的方法来有效地解决这两个中心问题。由于任何两个电荷量子位可以通过实验上可访问的电感有效地耦合，因此所提出的QC架构是可扩展的。此外，我们制定了一个有效的和可实现的QC计划，只需要一个（而不是两个或更多）的两位操作来实现条件门。
2003-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con 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
Error suppression in adiabatic quantum computing with qubit ensembles
由于退相干的不可避免的存在，在绝热量子计算（AQC）中引入量子错误防护是一项重要的任务。在这里，我们研究了AQC哈密顿量的错误保护编码，其中使用量子位系综代替量子位。我们的哈密顿量只涉及总自旋算符的系综，提供了一个更简单的路线误差校正量子计算。我们的方案特别适合于中性原子气体，在那里可以实现大的系综尺寸和产生系综-系综纠缠。我们确定了一个临界系综尺寸$N_{\mathrm{c}}$的第一个激发态的性质成为一个单粒子扰动的基态，和带隙能量是可预测的平均场论。对于大于$N_{\mathrm{c}}$的系综大小，基态由于存在逻辑上等效的状态而变得受保护，并且AQC性能随着$N$而改善，只要去相干率足够低。
2021-04-02 quant-ph
Non-Uniform Code Concatenation for Universal Fault-Tolerant Quantum Computing
使用横向门是容错量子计算的一种简单有效的技术。由于横向门本身不能在计算上是通用的，它们必须与其他方法相结合，如魔态蒸馏，代码切换或代码级联，以实现普遍性。在本文中，我们提出了一种用于通用容错量子计算的替代方法，该方法主要基于[PRL 112，010505（2014）]中提出的代码级联方法，但采用非均匀的方式。所提出的方法基于7-qubit Steane码与15-qubit Reed-Muller码以及5-qubit码与15-qubit Reed-Muller码的非均匀级联来描述，这分别导致两个49-qubit和47-qubit码。这些代码可以纠正任何任意的单一物理错误，并能够执行一组通用的容错门，而不使用魔法状态蒸馏。
2016-11-02 quant-ph
Scalable quantum computing with Josephson charge qubits
量子信息技术的目标是控制系统的量子态，包括其制备、操纵和测量。然而，许多量子位的可扩展性和任何选定量子位之间的受控连接性是实现量子计算（QC）的两个主要绊脚石。在这里，我们提出了一种实验方法，使用约瑟夫森电荷量子比特，有效地解决这两个核心问题。所提出的QC架构是可扩展的，因为任何两个电荷量子位可以通过实验可访问的电感有效地耦合。更重要的是，我们制定了一个有效的和可实现的QC计划，只需要一个（而不是两个或更多）的两位操作来实现条件门。
2003-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Minimally Universal Parity Quantum Computing
本文证明实现通用奇偶量子计算最少只需一个（逻辑量子比特数为偶数时）或两个辅助量子比特，并给出奇偶门集通用性的充分条件，由此得到多种最小实现和新型MBQC通用资源。
2025-09-23 quant-ph
Three-qubit Deutsch-Jozsa in measurement-based quantum computing
本文利用 ZX-calculus 提出将量子电路转换为 MBQC 实现的通用方案，并构建三量子比特 Deutsch-Jozsa 算法对应的 11 量子比特簇态与等价晶格簇态。
2023-09-11 quant-ph
Practical Topological Cluster State Quantum Computing Requires Loss Below 1%
当量子比特在计算过程中消失时，表面码就不能使用了;相反，一种被称为拓扑簇态的变体是必要的。它的门错误阈值为0.75%，并且只需要在2D量子位阵列上的最近邻相互作用。先前使用此代码进行的损失容限工作仅考虑测量期间量子位消失。首先，我们还包括两个量子比特门和初始化过程中的量子比特丢失，然后额外考虑当邻居试图与不存在的量子比特纠缠时发生的相互作用错误。在这样做时，我们表明，即使是我们最好的情况下，需要低于1%的损失率，以避免相当大的空间-时间开销。
2014-09-17 quant-ph
Highly-mixed measurement-based quantum computing and the one clean qubit model
我们表明，一个高度混合的状态在一个大的最小熵是无用的资源状态的测量为基础的量子计算的意义上，如果一个经典的有效验证的问题是有效地解决了这样一个高度混合的测量为基础的量子计算，然后这样的问题也可以经典有效地解决。我们也为DQC 1 $_k$模型导出了类似的结果，该模型是DQC 1模型的广义版本，其中测量$k$输出量子比特。我们还证明了基于测量的量子计算在高度混合的资源状态下的冯诺伊曼熵和DQC 1 $_k$模型在另一个意义上是无用的，即计算结果和输入之间的互信息非常小。
2014-03-07 quant-ph
Simple protocol for generating W states in resonator-based quantum computing architectures
我们描述了一个简单，实用的方案，用于产生多量子位W态的谐振器为基础的架构，其中N约瑟夫森相位量子位电容耦合到一个共同的谐振器总线。整个控制序列由三个脉冲组成：激发电路中单个量子位的局部拉比脉冲;将量子位激发传输到谐振器总线的耦合脉冲;以及同时将总线耦合到所有N个量子位的主要纠缠操作。如果量子比特-谐振器耦合强度g远小于量子比特能量分裂，则最初被激发到近简并单激发子空间中的系统保持在该子空间内，同时平滑地朝着完全均匀的W态叠加发展。发现最终纠缠操作的持续时间根据t = pi/[2gN^（1/2）]随着量子比特总数的增加而减少，这与之前提出的一些腔QED W态生成方案一致。
2012-03-25 quant-ph
Quantum Computing Without Wavefunctions: Time-Dependent Density Functional Theory for Universal Quantum Computation
我们证明了TDDFT的定理可以应用于一类量子比特哈密顿算子，这类哈密顿算子对于量子计算是普适的。应用于泛哈密顿量的TDDFT定理意味着单量子比特期望值可以作为量子计算和信息论的基本变量，而不是波函数。从实用的角度来看，这开启了直接用单量子比特量（即密度泛函）近似量子计算中感兴趣的可观测量的可能性。此外，我们还证明了TDDFT提供了一个精确的处方，用于模拟具有不同的，可能更容易实现两个量子位相互作用的其他通用哈密顿量的通用哈密顿量。
2011-07-30 cond-mat.other physics.chem-ph quant-ph
Dephasing of Exchange-coupled Spins in Quantum Dots for Quantum Computing
半导体量子点中的自旋量子比特为量子信息处理带来了可扩展性和长相干时间的希望。一种重要的半导体量子比特系统是捕获两个电子或空穴的双量子点，其自旋态编码通过交换相互作用耦合的单重态-三重态量子比特或两个单自旋量子比特。本文报道了双量子点中两个交换耦合自旋的自旋退相研究进展。我们首先讨论了基于交换作用的门定义量子点或施主原子中的双量子比特门和量子比特编码方案。然后，我们报道了单重态-三重态量子比特和双量子比特门的自旋退相研究进展。进一步讨论了抑制自旋退相的方法。对自旋退相的理解可以为实现基于自旋的量子计算的高保真量子门提供见解。
2021-09-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Computing by Two-Dimensional NMR using Spin- and Transition-Selective Pulses
使用二维NMR的量子计算最近已被描述为使用标量耦合演化技术[J. Chem. Phys.，109，10603（1998）]。本文描述了利用选择性脉冲实现二维核磁共振量子计算。使用两个和三个量子位实现了许多逻辑门，其中一个额外的观察者自旋。实现了一些多合一门（或Portmanteau门）。Toffoli门（或AND/NAND门）和OR/NOR门在三个量子位上实现。Deutsch-Jozsa量子算法的一个和两个量子位，使用一个额外的工作量子位，也已经实现了使用选择性脉冲后，创建一个相干叠加态，在二维的方法。
2000-06-27 quant-ph
Deterministic linear-optical computing with symmetry-based qubits
Stonehill College（斯通希尔学院）；Boston University（波士顿大学）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
利用非标准对称性qubit，通过Grover四端口实现紧凑低资源的确定性线性光学控制NOT门，无需后选择或辅助测量，可编程实现多种量子门。
2026-04-08 quant-ph
Hierarchical surface code for network quantum computing with modules of arbitrary size
量子计算的网络范例涉及将许多模块互连以形成可扩展的机器。通常，假设模块之间的链路易于产生噪声，而模块内的操作具有显著更高的保真度。为了优化容错在这样的架构中，我们引入了一个分层概括的表面码：一个小的“补丁”的代码存在于每个模块中，并构成一个单一的有效量子位的逻辑级表面码。错误主要发生在二维子空间中，即随着时间推移而挤出的补丁周长，并且即使在没有纯化的情况下，模块间链路的所得噪声阈值也可以超过~ 10%。增加每个模块内的量子比特的数量减少了编码逻辑量子比特所需的量子比特的数量。但这种优势相对来说是有限的，而且从广义上讲，一个由仅包含~ 8个量子位的小模块组成的“细粒度”网络，与一个由包含数百个量子位的模块组成的“粗粒度”网络相比，在总量子位数上是有竞争力的。
2015-09-25 quant-ph
Hamiltonian quantum computing with superconducting qubits
我们考虑如何使用超导transmon量子比特的2D阵列来实现在[arXiv：1509.01278]中引入的哈密顿量子计算方案。我们展示了该计划如何需要强吸引力的交叉克尔和弱触发器或跳跃相互作用的工程，我们详细说明了如何实现这一点。我们的建议是使用一种新的电路，通过类偶极元件获得transmons之间的吸引交叉克尔耦合。我们讨论和数值分析的前向运动和执行的计算和耦合强度及其变化的依赖。我们扩展[arXiv：1509.01278]，明确展示如何构建直接Toffoli门，从而通过Hadamard和Toffoli门或通过受控Hadamard，Hadamard和CNOT建立计算普适性。
2019-06-07 quant-ph
