Decoherence Mitigation by Embedding a Logical Qubit in a Qudit
存储在量子位中的量子信息会迅速丢失到环境中。鲁棒量子比特的实现是量子计算中最重要的挑战之一。在此，我们提出将逻辑量子比特嵌入量子比特的流形内，作为在延长的时间段内保存量子信息的方案。在相同的条件下（例如退相干通道），与纯两级系统（量子比特）相比，逻辑量子比特的子流形表现出延长的寿命。量子信息的保留进一步通过逻辑量子比特的子级之间的分离而改善。寿命增强可以理解为在$d$级系统的量子映射下的演化期间编码和非编码子空间的熵产生。通过$d$能级流形中的中间子能级进行相干演化的额外路径提供了一种信息保存机制：对于开放量子系统的环境特征的信息的不可逆损失的可逆替代通道。
2022-05-01 quant-ph
N-qubit universal quantum logic with a photonic qudit and O(N) linear optics elements
本研究提出用单个时间箱qudit和O(N)个线性光学元件实现N量子比特通用逻辑，元件规模远低于传统方案，可构建低成本小规模量子处理器，并通过腔QED系统连接物质量子比特实现可扩展与量子互联功能。
2024-10-08 quant-ph
Quantum logic operations and algorithms in a single 25-level atomic qudit
Institute for Quantum Computing, University of Waterloo（量子计算研究所，滑铁卢大学）；Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo（物理与天文学系，滑铁卢大学）
研究利用25级原子量子比特实现高保真度状态制备与读取，探讨误差随维度变化规律，并展示高维量子比特操作。
2025-08-11 quant-ph
Time-efficient implementation of quantum search with qudits
我们提出了一个更简单，更有效的计划，实现多值Grover的量子搜索。多值搜索通过用qudits -$d$离散态的量子系统来代替qubit来推广原始Grover搜索。qudit数据库比qubit数据库大得多，因此需要控制的粒子更少。Hadamard门是Grover搜索的量子比特实现中的关键基本门，它被一个$d$维（复值）酉矩阵$F$取代，唯一的条件是有一列等模元素，而不管它们的相位如何;它可以通过任何物理相互作用来实现，从而实现等重叠加态。这种变换的一个例子是$d$维离散傅立叶变换，在早期的建议中使用;然而，它的构造比简单得多的矩阵$F$的构造成本高得多。我们目前的例子，这样的转换$F$可以构建在现实的量子系统中的\emph{single}互动步骤。
2012-09-20 quant-ph
Quantum logic gates for superconducting resonator qudits
我们研究了超导谐振器中Fock态的叠加，作为量子$d$能级系统（qudits）的量子信息处理。本文从理论上提出了约瑟夫逊结超导电路耦合谐振器的单门和耦合逻辑门的通用集合。这些门使用实验证明的相互作用，并提供了一个有吸引力的路线，量子信息处理使用谐振子模式。
2011-10-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Relation between nonclassical features through logical qudits
该研究探讨逻辑量子比特中的量子相干性与物理多量子比特系统中非经典关联的互易关系，并将框架推广至更高维系统，发现单一非经典性条件可检测多种非经典性。
2023-06-21 quant-ph
Demonstrating experimentally the encoding and dynamics of an error-correctable logical qubit on a hyperfine-coupled nuclear spin qudit
本研究利用电子–核双共振在超精细耦合的 I=3/2 核自旋 qudit 上编码可纠错逻辑量子比特，并通过受控磁场涨落与自然退相干实验验证其容错量子存储潜力。
2025-01-09 quant-ph
Implementation-independent sufficient condition of the Knill-Laflamme type for the autonomous protection of logical qudits by strong engineered dissipation
自主量子纠错利用量子系统与耗散辅助系统的工程耦合来保护量子逻辑状态免受退相干。我们表明，Knill-Laflamme条件，说明环境误差算子应平凡地作用于子空间，然后成为代码子空间，是足够的逻辑qudits被保护免受马尔可夫噪声。它被证明，在代码子空间中的总Lindbladian演变所造成的错误可以被抑制到很长的时间在大的工程耗散的限制，通过明确地推导出如何与时间和工程耗散强度的误差尺度。为了证明我们的方法的应用潜力，我们实现了我们的一般理论与二项式码，一类玻色子纠错码，并概述了它们如何可以实现在一个完全自主的方式，以防止光子损失在微波腔。
2018-07-31 quant-ph
Synthesis of Multivalued Quantum Logic Circuits by Elementary Gates
提出了广义受控X（GCX）门作为二量子基元门，并基于Cartan分解给出了单量子基元门。然后，我们讨论了这些基本门的物理实现，并表明它是可行的与当前的技术。利用这些基本门可以方便地综合出许多重要的量子量子门。我们为各种受控量子门的综合提供了有效的方法，大大简化了现有一般多值量子线路的综合。此外，我们推广的量子香农分解（QSD），最强大的技术的通用量子比特电路的合成，量子的情况下。通过对四量子电路和量子位电路的比较，发现在量子线路的综合中，使用四量子电路可能比使用量子位电路更有优势。
2013-02-01 quant-ph
Protected Logical Qudits in Kitaev Quantum Double Models via Stable Representations
本研究在Kitaev量子双重模型中引入ε-稳定不可约表示，构建受保护逻辑量子位的表示论框架，实现特定群的逻辑量子位及通用qutrit计算方案。
2026-09-01 math.RT quant-ph
High-dimensional optical quantum logic in large operational spaces
单光子源和光子-光子相互作用的概率性质鼓励在每个光子中编码尽可能多的量子信息以用于光子量子信息处理的目的。在这里，通过使用片上源在时间和频率自由度中编码高维信息单元（qudits），我们报告了在计算基础上具有超过0.90的quidities的单光子中的确定性双qudit门。构造了一个二量子模和门，产生并测量了一个时间量子和频率量子不可分离的单光子态。然后，我们对两个频率仓纠缠光子采用这种SUM操作，每个光子携带两个32维量子比特，以实现四方高维Greenberger-Horne-Zeilinger态，占据相当于20个量子比特的希尔伯特空间。虽然单独的高维编码最终无法扩展到通用量子计算，但我们的设计显示了在大编码空间中确定性光量子操作的潜力，用于实用和紧凑的量子信息处理协议。
2019-08-02 quant-ph
Logical measurement-based quantum computation in circuit-QED
针对电路量子电动力学中的光子丢失问题，提出了一种新的基于测量的量子计算方案。我们描述了一个特定的协议的逻辑单量子比特门给出的顺序腔测量逻辑MBQC和广义薛定谔猫态被用于连续变量（CV）的逻辑量子比特捕获在微波腔。假设在三个连接的腔中制备三个CV量子比特纠缠态，并通过与辅助超导量子比特耦合的读出谐振器对微波量子比特态进行单独控制、操作和测量。然后，我们研究了一种实用的方法，如何创建的CV-量子点集群状态通过交叉克尔相互作用下的Jaynes-Cummings哈密顿量的相邻腔之间的中间超导量子比特诱导。这种方法可以扩展用于构建2D逻辑簇态，因此将为超导电路中的逻辑MBQC向容错量子计算铺平新的途径。
2018-08-23 quant-ph
Minimal measurements of the gate fidelity of a qudit map
我们得到了作用于量子点的线性映射的平均门保真度的一个简单公式。它是由纯态制备的最小集合给出的，从实验的角度来看，这可能是有趣的。这些准备可以被看作是某些最小正算子值测度的结果。我们的结果与这些广义测量的连接进行了简要讨论。
2002-07-26 quant-ph
Entangling two qudits of arbitrary dimension through light-atomic Faraday interaction
Saint-Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）
本研究针对携带轨道角动量的光场态与原子集体自旋相干态编码的两个任意维度量子比特，提出基于两次法拉第相互作用及正交分量旋转的协议生成多种纠缠操作，且均可表示为d维SWAP门的有理幂次，并计算了不同维度与纠缠能力下的变换概率。
2026-08-21 quant-ph
Qudit Twisted-Torus Codes in the Bivariate Bicycle Framework
本文提出了一种基于双变量自行车框架的多维扭环码构造方法，通过扭曲边界条件提升了有限尺寸下的码距性能，并在有限域上实现了具有优良率-距离权衡的紧凑码。
2026-09-24 quant-ph
Quantum circuit optimization for unitary operators over non-adjacent qudits
在量子计算机设计体系结构的一般背景下，本文的目的是提供一个通用的策略，以获得一个块矩阵表示的量子门应用于量子比特放置在任意位置上的任意维的输入状态。该模型也被扩展到量子计算的框架与qudits。提供了在量子计算逻辑的上下文中的应用。
2017-11-27 quant-ph
Fault-Tolerant Resource Comparison of Qudit and Qubit Encodings for Diagonal Quadratic Operators
University of Liverpool（利物浦大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Trento（特伦托大学）；INFN-TIFPA Trento Institute of Fundamental Physics and Applications（意大利国家核物理研究所-特伦托基础物理与应用研究所）
本文比较了量子态编码和量子比特编码在实现对角二次演化的非克莱因门成本，探讨了量子态编码在容错性能上的优势，并通过有限维度分析确定了量子态编码在特定情况下能提供恒定因子节省的区域。
2026-07-30 quant-ph
High-fidelity software-defined quantum logic on a superconducting qudit
几乎所有的现代固态量子处理器都是通过一组离散的量子比特操作（门）来实现量子计算的，这些量子比特操作（门）可以通过少数几个原始门来实现通用的量子控制。原则上，这种方法是高度灵活的，允许完全控制量子比特的希尔伯特空间，而不需要为每个应用开发特定的控制协议。然而，量子硬件上当前的错误率对可以连接在一起（具有复合错误率）并保持可行的原始门的数量施加了严格的限制。在这里，我们报告我们的努力，在实现一个软件定义的$0\leftrightarrow2$交换门，不依赖于一个原始的门设置，并实现了平均门保真度的$99.4\%$。我们的工作代表了一种替代的，完全可推广的路线，通过使用最优控制技术实现非平凡的量子控制。我们描述了我们的程序计算最优控制解决方案，校准量子和经典的硬件链，并表征最优控制门的保真度。
2020-10-19 quant-ph
An efficient quantum circuit analyser on qubits and qudits
本文提出了一种高效的量子电路分解方案及其Mathematica Notebook，用于分析由单/多量子比特和量子量子门组成的复杂量子线路。特别地，该方案将具有许多条件的多个酉门操作的评估减少到仅两个矩阵加法，而不管条件的数量或门的尺寸。这显著地提高了在经典计算机中实现的量子线路分析器的能力。这也是第一个有效的量子线路分析仪，包括量子逻辑门。
2012-01-17 quant-ph
Homological Quantum Error Correction with Torsion
本文探索基于同调代数的量子纠错，重点研究 qudit 码逻辑空间中的挠率，证明 Qudit 逻辑空间结构定理并改进已有结果，同时提出适用于该研究的胞腔复形受限版本。
2024-05-06 quant-ph
Compilation of Entangling Gates for High-Dimensional Quantum Systems
迄今为止，大多数量子计算架构原生地支持多值逻辑，尽管通常以二进制方式操作。多值量子处理器可以获得更丰富的量子纠缠形式，这有望显着提高量子设备的性能和实用性。然而，利用这种硬件所需的大部分理论以及相应的设计方法仍然不够，并且量子位的推广并不简单。一个特别的挑战是将量子线路编译成由最先进的量子硬件支持的原生量子门的集合。在这项工作中，我们通过引入一个完整的工作流程来解决这一挑战，将任何两个qudit幺正编译成一个任意的本地门集。案例研究证明了两者的可行性，所提出的方法以及相应的实现（可在https：//github.com/cda-tum/qudit-entanglement-compilation免费获得）。
2023-01-10 quant-ph
Quantum circuits for qubit fusion
我们把四维量子比特看作量子比特对，把它们的量子比特泡利算符看作量子比特克利福德算符。这引入了嵌套$C_1^2 \subset C_2^4 \subset C_3^2$，其中$C_n^m$是$m$维量子编辑Clifford层次结构的第$n$层。如果我们可以在逻辑量子比特和量子比特之间转换，那么量子比特Clifford算子就是量子比特非Clifford算子。转换是通过使用消耗资源状态的稳定器电路的量子位融合和量子位裂变来实现的。该资源是具有使用稳定器电路的容错状态准备的融合量子位稳定器状态。
2016-10-15 quant-ph
Simple Construction of Qudit Floquet Codes on a Family of Lattices
本文提出一种通用且简单的 qudit Floquet 码构造，适用于三可着色晶格上的一大类配置，并使逻辑 qudit 与物理 qudit 的编码速率趋近 1/2。
2025-01-09 quant-ph
High-fidelity quantum gates for OAM qudits on quantum memory
高维量子系统在量子计算和量子通信中的应用是一个很有前途的途径，因为它可以增加编码在一个物理载体中的信息量。在这项工作中，我们提出了一种方法来实现单量子比特门量子比特的基础上与轨道角动量的光模式。介绍了一种保证运算准循环性的逻辑量子编码方法。基于拉曼量子存储方案中用于转换光的轨道角动量的协议[Vashukevich E.A. et.等人PRA，101，033830（2020）]，我们表明所考虑的门提供了极高水平的单量子点变换的保真度。我们还比较了不同维度系统的量子门的性质，并找到了在所考虑的协议中进行变换的最佳条件。
2021-05-25 quant-ph
Mixed-Dimensional Qudit State Preparation Using Edge-Weighted Decision Diagrams
本文研究混合维度 qudit 系统的量子态制备，提出基于边加权决策图的自动电路构造与近似方法，在精度、内存和操作数之间实现可控权衡，并集成于 MQT Qudits 工具包中。
2024-06-05 quant-ph
Parallelism for Quantum Computation with Qudits
利用d能级量子系统（qudits）进行稳健的量子计算需要两个条件：快速并行的量子门和高保真度的双量子门。我们首先描述如何实现并行的单qudit操作。现在众所周知，任何单量子点幺正都可以分解为量子点状态空间的二维子空间上的一系列吉文斯旋转。使用耦合图来表示物理上允许的量子态对之间的耦合，然后我们表明，并行门序列的逻辑深度等于相关树的高度。然后，给定酉的实现可以优化门时间和所使用的资源之间的权衡。这些想法说明量子点编码的原子碱$^{87}$ Rb和$^{133}$ Cs的超精细基态。其次，我们提供了一个协议，实现并行化的非本地的两个量子门使用纠缠量子比特对的援助。由于纠缠量子位可以非确定性地制备，这提供了高保真双量子门的可能性。
2006-03-09 quant-ph
A short review on qudit quantum machine learning
本文综述了qudit（多能级量子系统）在量子机器学习中的应用，重点分析其通过更大希尔伯特空间减少电路深度和参数数量的优势，并讨论了软件生态与面临的挑战。
2025-05-08 quant-ph
Deterministic generation of qudit photonic graph states from quantum emitters
本文提出从量子发射体确定性生成qudit光子图态的协议，可生成任意qudit图态（如簇态、绝对最大纠缠态和量子纠错码逻辑态），仅需额外控制多能级发射体，显著拓宽了可确定性生成的多光子纠缠态范围。
2024-02-29 quant-ph
Quantum Error Correction of Qudits Beyond Break-even
本研究采用GKP玻色子码实验实现了纠错逻辑qutrit和ququart，并利用强化学习智能体将其优化为量子存储器，首次实现了超越盈亏平衡点的qudit量子纠错。
2024-10-08 quant-ph
Heralded creation of photonic qudits from parametric down conversion using linear optics
我们提出了一个实验方案，产生，在一个预示的方式，任意量子叠加的双模光学状态与固定的总光子数$n$的基础上弱压缩双模压缩态资源（通过弱参量下转换），线性光学，和光子探测。任意的$d$级（qudit）状态可以通过这种方式创建，其中$d=n+1$ .此外，我们实验证明我们的计划$n=2$。通过光学零差层析成像，其特征在于所得到的qutrit状态。我们还讨论了可能的扩展到两个以上的模式的结论，在一般情况下，我们的方法在这种情况下停止工作。为了说明和关于可能的应用，我们明确地计算了一些例子，例如NOON状态和逻辑量子比特状态，用于量子纠错。特别是，我们的方法使人们能够构建玻色子量子位纠错码对振幅阻尼（光子损失）与典型的抑制$\sqrt{n}-1$损失和跨越两个逻辑码字，每个对应于一个$n$光子叠加两个玻色子模式。
2017-10-24 quant-ph
Phase estimation of time-bin qudits by time-resolved single-photon counting
提出了一种基于光纤传输的时间仓量子的量子态层析成像方法。从基本假设出发，我们定义了一个正算符值测度（POVM），并将其应用于量子态重构问题。被认为是一个现实的情况下，探测器的时间不确定性被视为实验噪声的来源。量子层析成像框架的性能进行了检查，通过一系列的数值模拟进行不同的参数描述的设备。状态恢复的质量通过最小保真度的概念来量化，在一系列纤维长度的图表上进行了描述。特别注意的是相对相位重建的量子比特和qutrits。结果提出了相关的光纤长度和检测器抖动之间的相互依赖关系。
2021-04-01 quant-ph
Error stabilized logical qubits in qudit generalizations of the monitored Kitaev model
研究d=4 qudit推广的受监测Kitaev模型，揭示单/双量子比特测量误差如何稳定逻辑量子比特并诱导不同纠缠相。
2025-10-06 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum tomography of noisy ion-based qudits
量子层析成像使得获得关于量子计算机的某些逻辑元件的全面信息成为可能。在这方面，它是调试量子计算机的一个很有前途的工具。然而，层析成像的实际应用仍然受到系统测量误差的限制。它们的主要来源是量子态制备和测量过程中的误差。在这项工作中，我们调查的可能性，抑制这些错误的情况下，离子基量子点。首先，我们将证明可以构建一个量子测量协议，该协议在每个测量电路中只包含一个量子操作。这样的协议比在相互无偏的基础上的测量对错误更鲁棒，其中操作的数量与qudit维度的平方成比例地增加。在此之后，我们将展示确定和占状态初始化和读出错误的可能性。总之，所描述的措施可以显着提高真实离子基量子点的量子断层扫描的准确性。
2020-11-09 quant-ph
Comparing Qubit and Qudit Encodings for EV Charging and Trip Assignment Problems
Honda Research Institute Europe GmbH（本田欧洲研究院）；LIACS, Universiteit Leiden（莱顿大学计算科学研究所）
本文比较了二进制（量子比特）与整数（量子度）编码在电动汽车调度问题中的优化性能，发现量子度编码在资源需求和运行时间上更优。
2026-05-11 quant-ph
Improved HDRG decoders for qudit and non-Abelian quantum error correction
硬判决重整化群（HDRG）译码器是一类重要的拓扑量子纠错译码算法。由于它们的通用性，它们已被用于解码系统的分形逻辑算子，颜色码，量子拓扑码，和非阿贝尔系统。在这项工作中，我们开发了一种方法，执行HDRG解码，结合现有的解码器的优势，并进一步改善他们。特别是，我们增加了一个逻辑错误所需的最小数量的错误在一个系统中的线性大小$L$从$Θ(L^{2/3})$到$Ω(L^{1-ε})$的任何$ε>0$。我们应用我们的算法解码$D(\mathbb{Z}_d)$量子双模型和非阿贝尔任意子模型与Fibonacci类融合规则，并表明它确实显着优于以前的HDRG解码器。此外，我们提供了第一个研究连续误差校正与不完美的伴随式测量的$D(\mathbb{Z}_d)$量子双模型。我们的算法的并行运行时间是$\text{poly}(\log L)$完美的测量情况。在连续的情况下，不完美的伴随式测量，平均运行时间是$O(1)$的阿贝尔系统，而连续的错误校正非阿贝尔任意子仍然是一个开放的问题。
2015-02-26 quant-ph
Review on qudits production and their application to Quantum Communication and Studies on Local Realism
在高维希尔伯特空间（其逻辑基态被称为量子比特，类似于二维量子比特）中的编码为量子信息应用和量子力学基础的研究提供了各种优势。本文介绍量子力学的基本概念，综述量子力学在量子通信和局域实在论研究中的应用，并介绍近年来实现量子力学的一些实验。更多细节：在一个简短的介绍之后，我们将考虑用qudits测试局域实在论的优点，讨论3-4维的情况（最大和非最大纠缠），然后扩展到任意维。然后，我们将讨论量子通信中使用qudits的理论结果，概括了量子密钥分发协议中更大安全性的结果（再次单独考虑qudits，ququatats和推广到任意维）。最后，我们将介绍到目前为止所进行的实验，以生产量子光学qudits和它们的应用。特别是，我们将提到基于干涉设置，轨道角动量纠缠和双光子偏振的计划。最后，我们将总结什么是超纠缠及其应用。
2007-11-16 quant-ph
Fredkin Gates for Finite-valued Reversible and Conservative Logics
Fredkin和Toffoli在Landauer的一篇开创性论文的基础上介绍了保守逻辑的基本原理和结果，并将其推广到d值逻辑，特别是三值逻辑。不同的方法，d值逻辑检查，以确定一些可能的通用集的逻辑原语。特别地，我们考虑了Lukasiewicz和Godel逻辑的典型连接词，以及Chang的MV-代数。因此，一些可能的三值和d值通用门的描述，实现了一个功能完整的基本连接。
2002-05-22 quant-ph
Implementation of the Quantum Fourier Transform on a molecular qudit with full refocusing and state tomography
Università di Parma（帕尔马大学）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰-比科卡分部）
本文研究了利用分子稀土复合物实现量子三态的量子傅里叶变换，通过全重聚焦协议减少不均匀展宽，实现了高保真度的态恢复，并通过态成像验证了算法性能。
2025-12-17 quant-ph
Error-corrected quantum repeaters with GKP qudits
Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）码提供了将高维量子点编码为单个玻色子模式的可能性，例如光子激发。由于光子使量子信息在长距离上的可靠传输成为可能，并且由于遭受光子损失的GKP态可以在一定程度上恢复，因此GKP码最近在量子通信协议的理论研究中得到了应用。虽然以前的研究主要集中在GKP量子比特上，但高维GKP量子比特可能的实际好处迄今为止尚未得到广泛探索。在本文中，我们进行了性能分析的三个量子中继协议的基础上GKP量子比特，包括级联与多量子比特量子多项式码。我们发现，潜在的数据传输增益qudits往往阻碍了他们的GKP纠错能力下降。然而，我们也确定了参数制度，其中具有访问每个模式的量子能级的数量增加，可以提高理论上可实现的密钥速率的量子中继器。我们的一些协议共享的吸引人的功能，本地处理和完整的错误综合征识别是不需要在线挤压实现。只要提供合适的多模GKP状态，即使当逻辑量子由许多物理量子组成时，这也可以用最小的无源线性光学操作集来实现。
2023-03-28 quant-ph
Low depth measurement-based quantum computation beyond two-level systems
研究了基于低深度测量的qudits（$d$ -能级系统）量子计算，并从计算深度和尺寸复杂度两个方面导出了这种强大的模型和qudit量子线路之间的精确关系.为了方便这项调查的qudit“无界扇出”电路模型，其中qudit可以量子复制到任意数量的ancillas在一个单一的时间步，被引入，并示出能够实现有趣的$n$ -qudit酉在恒定的深度。然后提出了一种减少基于测量的模型中的量子计算深度的方法，并使用该方法证明了基于量子测量的计算的深度复杂性与由门组成的电路作用于有限数量的量子之间存在对数深度分离。通过显示基于量子点测量的模型的深度复杂性完全等同于无界扇出电路的深度复杂性，使得关系精确。这些结果表明，基于量子比特测量的量子计算所固有的众所周知的优点也适用于更高维的推广。由于qudit是自然可用的，并且已经被证明提供了比二进制逻辑编码更基本的优势，这表明基于qudit测量的模型是通用量子计算的一个特别有吸引力的范例。
2015-10-22 quant-ph
Ancilla-free implementation of generalized measurements for qubits embedded in a qudit space
信息完全（IC）正算符值测量（POVM）是广义量子测量，它比标准计算基读出量子比特具有优势。例如，IC-POVM可以有效地提取算子期望值，这是许多量子算法中的关键步骤。POVM测量通常通过将一个附加的辅助量子比特耦合到每个逻辑量子比特来实现，因此对设备尺寸和连接性提出了很高的要求。在这里，我们展示了如何在没有辅助量子位的情况下实现一类通用的IC-POVM。我们利用量子比特经常被编码的量子点的高维希尔伯特空间。然后，POVM可以通过将每个量子位耦合到两个可用的量子态来实现，然后进行投影测量。我们开发了所需的控制脉冲序列，并通过脉冲级模拟建立了它们对超导transmon量子比特的可行性。最后，我们提出了一个量子空间POVM测量IBM量子硬件上的实验演示。这为使POVM测量广泛用于量子计算应用铺平了道路。
2022-03-14 quant-ph
Discrete-time Quantum Walks in Qudit Systems
本文提出 qudit 系统中的一维及多维离散时间量子行走，给出位置空间到多 qudit 态的逻辑映射与高效可扩展量子电路，并验证其相对二进制系统的运行时间优势。
2024-10-03 quant-ph
Qudit stabiliser codes for $\mathbb{Z}_N$ lattice gauge theories with matter
University of Trento（特伦托大学）；INFN-TIFPA Trento Institute of Fundamental Physics and Applications（INFN-TIFPA 特伦托基础物理与应用研究所）；University of Toronto（多伦多大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本文通过量子比特稳定码将$\mathbb{Z}_N$晶格规范理论与物质耦合，揭示了误差校正本身的逻辑对偶性，并展示了如何通过状态注入实现通用容错逻辑门。
2026-02-24 quant-ph
Calderbank-Shor-Steane codes on group-valued qudits
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；NIST/University of Maryland, College Park（美国国家标准与技术研究院/马里兰大学帕克维尔分校）
基于群值qudit的CSS码推广了Kitaev量子双模型，构造了非阿贝尔码族，具有渐近最优的速率和距离。
2026-02-23 cond-mat.str-el quant-ph
Concatenating Algebraic Codes over High-Rate Quantum LDPC Codes
IBM Quantum（IBM量子）
本文研究了在非局部高率内码上进行码拼接，通过将每个块视为单个逻辑Galois qudit，从而与具有优异参数和列表解码能力的代数外码进行拼接，实现了更低的空间开销和更优的工程优势。
2026-06-24 quant-ph
Open n-Qubit System as a Quantum Computer with Four-Valued Logic
本文将量子计算机的一般模型推广到一个模型，其中态是密度矩阵的算符，门是一般的超算符（量子运算），而不必是幺正的。本文考虑n个二能级量子系统（开或闭n量子比特系统）的混合态（密度矩阵算符）作为$4^{n}$维算符希尔伯特空间（Liouville空间）的元素。它允许使用具有4值逻辑的量子计算机（电路）模型。该模型的门是作用于n-quats态的一般超算子。Ququat是四维（算符）希尔伯特空间中的量子态。酉二值逻辑门和n量子比特开放系统的量子运算被认为是作用于n-四元的四值逻辑门。讨论了量子四值逻辑门的性质。本文研究了量子四值逻辑门的普适性。
2001-12-04 quant-ph
Proof-of-concept Quantum Simulator based on Molecular Spin Qudits
本研究展示了首个基于分子自旋量子点(qudits)系综和射频宽带光谱仪的原型量子模拟器，通过模拟磁化强度的量子隧穿和横向场伊辛模型证明了其可操作性，为分子自旋量子点在量子技术中的实际应用迈出了重要一步。
2023-09-11 quant-ph
qiskit-qudits: A Qiskit Extension for Simulating Qudit Circuits
qiskit-qudits是一款Qiskit扩展，通过将d级qudit编码为m=ceil(log₂ d)个量子比特实现模拟，支持2≤d≤16的精确模拟，其电路模型、门层级等经数值验证可用于qudit电路仿真。
2026-08-25 quant-ph
Universal qudit gate synthesis for transmons
该工作设计基于transmon的qudit量子处理器，提出含交叉共振纠缠门的通用门集，实现高保真门合成与嵌入式纠错，证明通用qudit控制在当前架构中可行。
2023-08-31 quant-ph
Multi-valued Logic Gates for Quantum Computation
我们开发了一种用于多能级量子系统的量子计算的多值逻辑，并讨论了这种方法在按比例放大量子计算机方面的实际优势。推广二进制量子逻辑的方法，我们建立了任意数量的d-能级系统（d > 2）上的任意幺正操作可以分解成逻辑门，一次只对两个系统进行操作。我们表明，这样的多值逻辑门的线性离子阱计划的背景下，量子计算实验是可行的。通过在该方案中使用每个离子中的d个能级，我们将计算所需的离子数量减少了log d的因子。
2000-06-12 quant-ph
Eigenlogic: a Quantum View for Multiple-Valued and Fuzzy Systems
利用Hilbert空间中的观测量族，提出了二值和多值逻辑的一种矩阵模型，特征值给出逻辑命题的真值，其中原子输入命题情况由相应的特征向量表示.对于使用真值{0，1}的二进制逻辑，逻辑可观测量是成对交换投影器。对于真值{+1，-1}，算符系统形式上等价于复合自旋1/2系统，逻辑观测量是属于泡利群的等距。此外，在这种方法中，模糊逻辑自然出现时，考虑非特征向量。模糊隶属度函数是由逻辑投影观测量的量子平均值得到的，它是一个与最近的量子认知模型相一致的概率测度。多值逻辑与量子角动量的类比，然后建立。三值逻辑的逻辑观测量被公式化为轨道角动量l=1的Lz观测量的函数。显式地获得了Min和Max联结词的代表性3值2参数逻辑可观量。
2016-07-07 quant-ph
Exponentially Enhanced Scheme for the Heralded Qudit GHZ State in Linear Optics
针对高维多体纠缠生成成本随维度增加而复杂化的问题，提出一种利用单光子源和线性操作生成$d$能级$N$体GHZ态的增强型线性光学预告式方案，所需光子数最少且成功概率显著提高，为高维量子信息处理开辟了新途径。
2024-12-03 quant-ph
A note on many valued quantum computational logics
量子计算的标准理论依赖于基本信息量由正则基元素的叠加表示的想法，概率的概念自然地遵循玻恩规则。在这项工作中，我们考虑三值量子计算逻辑。更具体地说，我们将关注希尔伯特空间C^3，我们讨论几个门到这个空间的扩展，并且使用效应概率的概念，我们提供了它的状态的特征。
2016-02-13 quant-ph
Hybrid Oscillator-Qudit Quantum Processors: stabilizer states, stabilizer codes, symplectic operations, and non-commutative geometry
Institute for Advancing Intelligence, TCG CREST（TCG CREST 推进智能研究所）；Joint Center for Quantum Information and Computer Science, NIST/University of Maryland（美国国家标准与技术研究院/马里兰大学量子信息与计算科学联合中心）
本文提出混合振子-量子态量子处理器，通过非交换几何和辛操作构建稳定态和纠错码，实现非对易位移测量和优于传统GKP码的纠错性能。
2026-01-13 cs.IT math-ph math.IT
