Efficient compressive and Bayesian characterization of biphoton frequency spectra
频点量子点是量子信息处理的一种有前途的工具，但它们的高维性会导致繁琐的表征测量。在这里，我们介绍和比较压缩感知和贝叶斯均值估计恢复纠缠光子对的光谱相关性。使用传统的压缩感知算法，我们重建联合频谱的测量时间减少了26倍相比，相当于光栅扫描。将自定义贝叶斯模型应用于相同的数据，然后我们还实现了对不确定性的可靠和一致的量化。这些有效的双光子表征方法应该提高我们的能力，使用频率箱编码提供的高度并行性和复杂性。
2020-03-09 physics.optics quant-ph
Qutrit state engineering with biphotons
提出了一种新的三能级光量子系统的实验实现方法。我们使用双光子的偏振态来生成用于BB 84协议扩展版本的特定状态序列。我们通过实验验证了基态的正交性，并证明了它们之间轻松切换的能力。利用层析成像方法重建了产生态的密度矩阵。
2004-10-14 quant-ph
Projection of two biphoton qutrits onto a maximally entangled state
贝尔态测量是将两个量子比特投射到一个最大纠缠态上，是量子信息科学的重要组成部分。提出并实验证明了两个三态量子系统到广义最大纠缠态的投影。每一个qutrit都由一对不可区分的光子（双光子）的偏振表示。投影是使用标准线性光学元件对两个双光子的联合测量。这一演示为实现量子隐形传态和纠缠交换等量子信息协议提供了可能。
2011-03-30 quant-ph
Single qudit realization of the Deutsch algorithm using superconducting many-level quantum circuits
大规模量子计算机的设计对科学和技术具有至关重要的意义。我们研究了一种利用非复合量子系统实现量子算法的方案，即，没有子系统的系统在这个框架中，人工分配的$n$“子系统”在$n$ -量子比特量子算法中扮演量子比特的角色。重点是两个量子比特的量子算法，我们展示了一个实现的通用的门使用$d=5$单量子态。系统中辅助级别的操作允许通过来自${\rm SU}(5)$组的操作符有效地实现来自${\rm U}(4)$组的操作符。利用这种系统通过非谐超导多能级量子线路的可能的实验实现，我们提出了Deutsch算法的单量子实现的蓝图，其推广了先前研究的基于虚拟自旋表示的实现[A.R. Kessel等人，A 66，062322（2002）]。
2015-04-05 quant-ph
Entanglement of qutrits and ququarts
我们以一般形式研究了双光子量子态和量子态的纠缠，即在共线过程中形成的态，以及相应的简并和非简并自发参量下转换。光子的不可压缩性，并为quququarts，联合存在的频率和偏振纠缠被充分考虑。在qutrits的情况下，最一般的三参数家庭的最大纠缠和非纠缠态被发现，和反相关的纠缠度和偏振度的发生，并被描述为一个相当简单的公式。双光子quququarts被证明是双qudits与单光子希尔伯特空间维数$d=4$，这显着不同于他们经常使用的双qubit模型（$d=2$）。本文导出并讨论了双光子量子纠缠量子数的新表达式。对于qutrits和quququarts，描述了直接测量纠缠度的相当简单的程序。
2010-09-27 quant-ph
Conditioned Unitary Transformation on biphotons
在单光子水平上进行条件么正变换（$90^o$偏振旋转）。该变换是通过偏振纠缠双光子态（信号光子）中的一个光子的偏振旋转来实现的，该偏振旋转是通过偏振选择后对另一个（空闲）光子的检测来触发的Pockel盒来实现的。结果，信号光束的偏振度从零变化到由闲频检测器量子效率给出的值。这一结果与各种量子信息方案的实际实现有关，并可用于发展一种新的绝对量子效率校准方法。
2004-06-11 quant-ph
Proof-of-principle experimental realization of a qubit-like qudit-based quantum key distribution scheme
与基于量子比特的协议相比，基于量子比特的量子密钥分发（QKD）协议一般允许协作双方在较高的信道噪声下共享无条件安全的密钥。然而，在一般的量子点协议中，制备和测量所需的量子态是非常困难的。一个例外是最近提出的高度容错的基于qudit的协议，称为Chau 15 [1]。值得注意的是，该协议中的状态准备和测量可以相对容易地完成，因为所需的状态几乎像量子比特的对角基态一样被相位编码。在这里，我们报告了Chau 15协议的第一个原理证明。实验的一个亮点是它的后处理是基于实用的单向方式，而文献[1]中的原始方案依赖于复杂的双向后处理，这在实验中是一个很大的挑战。此外，通过操纵时间仓qudit和测量与可变延迟干涉仪，我们的实现是可扩展的qudit与高维，并证实了Chau 15协议的实验可行性。
2017-07-03 quant-ph
Preparation of arbitrary qutrit state based on biphotons
提出了一种新颖的三态光量子系统的实验实现方法。我们利用双光子的偏振态，在单频和空间模式下传播，产生任意量子。特别是生成并测试了扩展版BB84量子密钥分发协议中使用的特定状态序列。我们实验验证了12个基本态的正交性，并证明了它们之间的切换能力。层析过程被应用于重建生成态的密度矩阵。
2004-11-27 quant-ph
Efficient realization of quantum algorithms with qudits
本文提出一种基于 qudit 处理器参数将标准量子比特电路转译为单/双 qudit 门序列的方法，并通过 6 量子比特算法实例验证了其高效性，为含噪声中等规模量子设备的实验提供了参考。
2024-07-01 quant-ph
Linear-optics realization of channels for single-photon multimode qudits
提出并理论研究了在多模单光子量子阱上随机实现任意量子信道的方法。为了使我们的方法是在其实施要求不高，我们限制我们的分析线性光学技术，真空辅助状态和非自适应方案，但我们允许不同的光网络之间的随机切换。利用我们的方法，可以确定性地实现随机酉信道和随机地实现一般的非酉信道。我们提供了我们的计划的最佳成功概率的表达式，并计算这个量的具体例子，如量子比特振幅阻尼通道。成功的概率被证明是与Choi-Jamiolkowski态同构的信道的纠缠特性。
2010-12-15 quant-ph
Practical Realization of the Quantum Cryptography Protocol Exploiting Polarization Encoding in the Qutrits
我们提出并讨论了一个具体的方案，允许实现量子密码qutrit协议。该协议利用了单频和单空间模式双光子的偏振特性。
2003-05-20 quant-ph
Harnessing high-dimensional hyperentanglement through a biphoton frequency comb
量子纠缠是安全信息处理和通信的基本资源，其中超纠缠或高维纠缠已被分别提出用于高数据容量和错误恢复。能量-时间纠缠的连续变量性质使其成为具有最小限制的高效高维编码的理想候选者。在这里，我们展示了第一个同时高维超纠缠使用双光子频率梳，利用在能量和时间域的全部潜力。Hong-Ou-Mandel的量子复兴被证明是一个长期假设，有19个时间仓，96.5%的活力。我们进一步见证了高维能量-时间纠缠通过弗兰森复苏，这是定期观察到的整数时间仓，97.8%的可见性。这个量子态被观察到同时违反广义贝尔不等式的高达10.95偏差，而观察到经常性的Clauser-Horne-Shimony-Holt S-参数高达2.76。我们的双光子频率梳提供了一个平台，在光子有效的量子通信走向最终的信道容量，通过能量-时间-偏振高维编码。
2015-06-13 physics.optics quant-ph
Biphoton compression in standard optical fiber: exact numerical calculation
分析了线性啁啾准相位匹配光栅晶体中自发参量下转换产生的双光子波包。虽然双光子波包的光谱很宽，但这种方式产生的双光子波包不受傅里叶变换的限制。在本文中，我们讨论的时间压缩的波包，利用插入一个标准的光纤中的两个光子的路径。通过全数值计算分析了这种效应，并考虑了晶体和光纤中的精确色散依赖关系。这项研究为实际实现这一设想开辟了道路。
2010-02-22 quant-ph
Simple and secure quantum key distribution with biphotons
最好的量子比特单向量子密钥分发（QKD）协议可以容忍高达14.1%的错误率。已经证明了如何通过使用更大的量子系统来提高这个速率。双光子的偏振态可以编码一个三能级量子系统--qutrit。利用双光子实现量子密钥分发系统在产生、操纵和检测这样的光子态方面遇到了一些问题。我们定义了这些限制，并在其中找到了一些协议，执行几乎以及理想的qutrit协议。一个优点是这些协议可以通过对现有单光子系统的微小修改来实现。在最一般的相干攻击下证明了一个协议的安全性，该协议的最大可接受错误率为17.7%左右。这是第一次，据我们所知，Qutrit QKD协议的安全性进行了严格的分析，对一般的攻击。
2008-02-13 quant-ph
Bayesian tomography of high-dimensional on-chip biphoton frequency combs with randomized measurements
由于集成双光子频率梳（BFC）的出现，频域量子信息处理因其固有的高维性和与光纤网络兼容的纠缠特性而受到越来越多的关注。然而，这种状态的量子态层析成像（QST）需要复杂且精确的有源混频操作工程，这是难以缩放的。为了解决这些限制，我们提出了一种新的解决方案，采用脉冲整形器和电光相位调制器（EOM）来执行随机操作，而不是以规定的方式混合。我们成功地验证了纠缠和重建全密度矩阵的BFC产生的片上Si $_{3}$ N $_{4}$微谐振器（MRR）在高达一个$8\times8$维二维量子希尔伯特空间，最高的维度频率箱。更一般地说，我们所采用的贝叶斯统计模型可以针对具有有限测量能力的各种量子系统进行定制，从而形成以最佳方式利用所有可用数据的机会断层扫描框架。
2022-01-24 physics.optics quant-ph
Realizing quantum gates with optically-addressable $^{171}$Yb$^{+}$ ion qudits
本研究利用线性阱中光寻址的$^{171}$Yb$^{+}$离子qudit构建量子处理器寄存器，基于435.5 nm四极时钟跃迁的Zeeman子能级进行编码，并实现了包含单qudit旋转和双qudit Molmer-Sorensen操作的通用门集。
2023-05-09 quant-ph
Continuous dynamical decoupling of optical $^{171}$Yb$^{+}$ qudits with radiofrequency fields
针对多能级量子载体（qudit）相干时间短的问题，提出并实验验证两种利用射频场对囚禁光学$^{171}$Yb$^{+}$离子编码的磁敏态qudit进行连续动力学解耦的方法，无磁屏蔽下将相干时间提升一个数量级（超9ms），推动囚禁离子qudit算法实现。
2023-05-10 quant-ph
Quantum gates on hybrid qudits
我们引入量子混合门，作用于不同维度的量子点。特别是，我们开发了两个代表性的两量子混合门（SUM和SWAP）和多量子混合Toffoli和Fredkin门。我们将混合SUM门应用于产生纠缠，发现对于一定的初态，SUM门的算符纠缠等于它所产生的纠缠。我们还证明了在一定条件下，对于两个不同维数的量子点，混合和门在泡利群上充当自同构。最后，我们描述了一个物理实现的自旋系统的混合门。
2002-11-28 quant-ph
On the time-optimal implementation of quantum Fourier transform for qudits represented by quadrupole nucleus
我们考虑了量子傅里叶变换门的时间最优实现问题，其中量子数d为3到8。作为量子点，考虑了自旋I > 1/2的四极核，它是由NMR控制的。我们计算的门误差的依赖关系的射频脉冲的持续时间通过数值优化获得使用克罗托夫算法。结果表明，在整数自旋和半整数自旋情况下，QFT门实现的最小时间对量子数维数的依赖性是不同的。
2012-11-21 quant-ph
Qudits for decomposing multiqubit gates and realizing quantum algorithms
本文综述了利用qudit多能级系统简化多量子比特门分解和压缩量子信息的方法，以减少纠缠操作和载体数量，并展望了通用qudit处理器运行量子比特算法的开放问题。
2025-06-03 quant-ph
Scalable quantum computing with qudits on a graph
我们展示了一个显着减少的量子操作的数量和改善的电路深度的Toffoli门的实现，通过使用量子比特。这是通过为可扩展的多量子点处理器建立量子点的维度和它们的连接拓扑之间的一般关系来完成的，其中更高的量子点级别用于替换辅助量子点。该模型对于量子算法的实现和单比特操作的量子纠错编码具有重要意义。
2020-02-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Qudits and high-dimensional quantum computing
Qudit是一个多层次的计算单元替代传统的2级量子位。与量子比特相比，量子比特提供了更大的状态空间来存储和处理信息，从而可以降低电路复杂度，简化实验设置并提高算法效率。这篇综述提供了一个基于qudit的量子计算的概述，涵盖了从电路构建，算法设计到实验方法的各种主题。我们首先讨论量子门的普遍性和各种量子门，包括π/8门，SWAP门和多级控制门。然后，我们提出了几个代表性的量子算法，包括Deutsch-Jozsa算法，量子傅里叶变换，和相位估计算法的量子版本。最后，我们讨论了量子计算的各种物理实现，如光子平台，铁陷阱，和核磁共振。
2020-11-11 quant-ph
Photon Frequency Entanglement Swapping
我们提出了一个简单的基于非线性晶体的光学方案，用于实验实现两个独立双光子之间的频率纠缠交换。
1998-11-06 quant-ph
Let the Qudit Do the Jacobi: A Structured Quantum Algorithm for Spectral Decomposition
National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波迪斯特里安大学）；Eulambia Advanced Technologies Ltd（尤兰比亚先进技术有限公司）
研究针对未知酉算子的谱分解，开发了量子位原生的雅可比对角化算法的量子实现，避免算子显式重构等，通过量子变分优化实现吉文斯旋转，经数值模拟验证算法性能，搭建起经典与量子迭代矩阵算法间的桥梁。
2026-07-16 quant-ph
Observation of Subnatural-Linewidth Biphotons In a Two-Level Atomic Ensemble
本研究通过单激光泵浦两能级原子系综中的自发四波混频，产生亚兆赫兹带宽（0.36 MHz）且光谱亮度创纪录的双光子对，并观测到强非经典关联的预示单光子，为量子通信和量子计算提供了高性能光源。
2025-01-21 physics.atom-ph quant-ph
The wave-particle duality of the qudit quantum space and the quantum wave gates
我们提出三个核心理念：1。量子空间的波粒二象性; 2.用量子泛函的有序对所有基本量子门进行分类; 3.一种新型的量子门被称为“量子波门”。我们首先研究了量子泛函，它与量子态的关系类似于基本量子物理中的动量波函数和位置波函数之间的关系：在对偶表示之间可以定义傅里叶变换和熵不确定原理。量子泛函不仅是数学构造，而且具有明确的物理意义和量子线路实现。将量子泛函的划分解释与量子门的效应联系起来，我们用量子泛函的有序对所有的基本量子门进行分类。通过将量子泛函推广到量子泛函，我们发现了一种新型的“量子波门”，它是传统量子门的量子版本。
2022-12-20 quant-ph
Implementation of the quantum Fourier transform on a hybrid qubit-qutrit NMR quantum emulator
量子傅里叶变换（QFT）是几种量子算法的关键组成部分，因此QFT的Qdit特定实现是实现基于Qdit的量子计算机的重要一步。本文提出了一种基于广义Hadamard和广义控制相位门的混合量子点QFT电路分解方法，该方法可以在NMR中使用选择性旋转实现。我们在NMR量子模拟器上实验实现了混合量子比特QFT，该模拟器使用四个量子比特来模拟耦合到两个量子比特的单个量子比特。
2015-03-23 quant-ph
Quantum Control and Quantum Tomography on Neutral Atom Qudits
中性原子系统是开发和测试量子控制和测量技术的一个有吸引力的平台。本论文以$^{133}$ Cs原子电子基态的16维超精细流形为实验平台，对超精细流形的控制和测量工具进行了实验研究。在控制方面，我们提出了一个实验实现的协议，实现强大的酉变换存在的静态和动态扰动。我们还提出了一个实验实现的非均匀量子控制。具体来说，我们证明了我们的能力，执行两个不同的酉变换的原子，看到不同的光位移从一个光学寻址领域。在测量方面，我们提出了量子态和过程层析成像的实验实现。国家层析成像项目包括几个测量策略和状态估计算法的综合评价。我们的实验结果表明，在实验的不完善的存在下，有一个明确的权衡之间的准确性，效率和鲁棒性的重建。过程层析成像项目涉及通过使用一组智能探头状态进行有效重建的实验演示。实验结果表明，我们能够重建维数从$d = 4$到$d = 16$的Hilbert空间中的酉映射。据我们所知，这是第一次，在$d = 16$幺正过程是成功地在实验室重建。
2017-06-20 quant-ph
Ultra-Short Pulse Biphoton Source in Lithium Niobate Nanophotonics at 2$\textμ$m
本文在色散工程化的周期性极化铌酸锂纳米光子学中演示了中心波长2.09 μm、带宽17 THz、亮度8.8 GHz/mW的飞秒双光子源，为可扩展超快量子信息处理开辟了新路径。
2024-06-10 physics.optics quant-ph
Experimental realization of universal high-dimensional quantum gates with ultra-high fidelity and efficiency
本文在四维光学qudit的偏振-空间自由度上实验实现了通用高维量子门及受控门，保真度达99.73%、效率达99.47%，为大规模高维容错量子计算奠定基础。
2023-11-30 quant-ph
Experimental realization of a measurement conditional unitary operation at single photon level and application to detector characterization
最后给出了在单光子水平上实现测量条件幺正操作的实验结果。该门通过$90^o$旋转光子的偏振来操作，该光子的偏振通过以相关光子上的偏振测量为条件的II型参数下转换来产生。然后，我们提出了一个新的方案，用于测量单光子探测装置的量子效率，通过使用这种设置。我们目前的实验结果与{ \it传统}双光子校准与此方案相比。我们的研究结果显示了有趣的潜力，建议的计划。
2004-09-09 quant-ph
Parallel Architecture of a Frequency Comb Qudit Quantum Processor
本文提出一种基于频率梳的并行量子门架构，通过按维度并行排列混频器实现高维扩展，并以四维Chrestenson算子设计为例验证其可行性。
2025-08-21 quant-ph
Synthesis of multi-qudit Hybrid and d-valued Quantum Logic Circuits by Decomposition
最近将量子计算从2值量子点推广到d值量子点的研究已经显示出量子计算机扩展的实际优势。进一步的推广导致具有混合量子点的量子计算，其中两个或更多个量子点具有不同的有限维度。Muthukrishnan和Stroud（Physical Review A，052309，2000）、Daboul等人（J.Phys.A：Math.Gen.36 2525-2536，2003）和Bartlett等人（Physical Review A，Vol.65，052316，2002）已经详细研究了混合和d值门（电路）的优点及其物理实现。在这两种情况下，量子计算都是在幺正演化算符作为量子逻辑门变换量子系统中量子比特的状态时进行的。酉算子可以用平方酉矩阵表示。如果系统由单个qudit组成，那么Tilma等人（J.Phys. A：Math.Gen.35（2002）10467-10501）已经表明酉演化矩阵（门）可以根据其欧拉角参数化来合成。然而，如果量子系统由多个量子比特组成，则可以通过矩阵分解技术（诸如QR分解和余弦-正弦分解（CSD））来合成门。本文提出了一种基于CSD的n量子混合量子门的综合方法，并由此导出了一种基于CSD的n量子门的综合方法，其中所有量子门都具有相同的维数。
2006-08-20 quant-ph
Computational speed-up with a single qudit
量子算法被认为比任何相应的经典算法为某些计算任务提供更有效的解决方案。在这里，我们表明，一个单一的qudit是足以实现基于预言的量子算法，它可以解决一个黑盒问题比任何经典算法更快。对于在$d$元素集合上定义的$2d$置换函数，判定给定置换是偶数还是奇数需要对至少两个元素的函数求值。我们证明了一个具有单一量子点的量子线路，只需对函数作一次求值，就可以确定置换的奇偶性。我们的算法提供了一个例子，量子计算没有纠缠，因为它利用了一个qudit的纯态。我们还提出了一个实验实现所提出的量子算法与四极核磁共振使用一个单一的四能级量子系统，即，一夸脱。
2015-11-11 quant-ph
Sdim: A Qudit Stabilizer Simulator
Rutgers University（罗格斯大学）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；Imec（imec研究所）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Universiteit Antwerpen（安特卫普大学）
本文提出首个开源多维量子稳定模拟器Sdim，通过对比现有态向量模拟验证其正确性，并在量子电路评估与采样中验证性能，为探索新型多维量子纠错提供基础工具。
2026-05-12 quant-ph
Measurement-based quantum computing with qudit stabilizer states
Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学）
该研究提出利用替代四维资源态进行基于测量的量子计算，通过优化内在门结构提升计算效率。
2026-02-12 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
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
$d$-pod realization of nonadiabatic holonomic quantum computation
Department of Physics and Astronomy, Uppsala University（乌普萨拉大学物理与天文系）
本文提出将非绝热全息量子计算推广到$d$-pod构型，利用光或微波脉冲实现通用单、双qudit门，并以qutrit为例展示每个门至多两个回路、三个脉冲的紧凑实现。
2026-09-17 quant-ph
A New Mechanism of Open System Evolution and Its Entropy Using Unitary Transformations in Noncomposite Qudit Systems
开放系统的演化通常与系统与环境的相互作用有关。建立了一种研究量子比特（二能级原子）态开放型系统演化的新方法。这种演化是由应用于Qutrit（三能级原子）态的幺正变换决定的，Qutrit态定义了量子比特子系统。这个过程可以用来获得不同的量子比特量子信道采用幺正变换到qutrit系统。特别地，我们研究了相位阻尼和自发发射量子信道。此外，我们提到了一个建议，准酉变换的量子比特，鉴于酉变换的总quutrit系统。实验实现也解决了。考虑了演化的概率表示及其信息熵特性。
2019-07-27 quant-ph
Performing SU($d$) operations and rudimentary algorithms in a superconducting transmon qudit for $d=3$ and $d=4$
本文在超导 transmon 中实现了最多 4 能级的 qudit，构建并实验验证了 d=3 和 d=4 的 SU(d) 操作、基准测试协议及原型量子算法，为 qudit 量子处理器的操控与应用发展奠定基础。
2023-04-24 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
Multi-frequency control and measurement of a spin-7/2 system encoded in a transmon qudit
本文提出一种多频控制方法，在transmon量子比特中实现自旋-7/2系统的高维旋转与投影，通过多音色读出实现单发测量，结合位移算子与虚拟SNAP门实现任意单量子比特酉操作，保真度达0.989-0.997。
2024-05-24 quant-ph
Efficient qudit based scheme for photonic quantum computing
由于集成光子技术的最新进展，线性光学是实现量子计算协议的一种有前途的选择。在这种情况下，通常考虑基于量子比特的量子线路，然而，光子系统自然也允许d进制，即，基于量子点的算法本文研究了由单光子在d > 2光模中可能的光子数态定义的量子数。我们演示了如何使用线性光学和光子数分辨探测器构建局部最优的非确定性多量子比特门，并探讨了在d元优化问题的背景下使用量子比特簇状态。我们发现量子比特团簇态需要更少的光学模式，并且与具有类似计算能力的量子比特团簇态相比，量子比特团簇态由更少数量的纠缠光子编码。我们说明了我们的量子计划的好处，将其应用到k-着色问题。
2023-02-14 physics.optics quant-ph
Adaptive Compilation of Multi-Level Quantum Operations
量子计算机有可能解决一些重要的工业和科学问题，其效率高于经典计算机。虽然目前大多数实现都集中在两级量子位上，但大多数硬件中使用的底层物理能够将概念扩展到多级逻辑-使量子位的使用成为可能，从而保证更高的计算能力和更低的错误率。基于强有力的理论支持和最近的物理成就，这也需要将量子线路编译到这些设备的方法和工具。为了实现高效的qudit编译，我们引入了单qudit系统的能量耦合图的概念，并提供了一种自适应算法，利用这种表示来编译任意幺正。这导致了对最先进的编译方案的显着改进，此外，还提供了一个权衡最坏情况成本和运行时间的选项。开发的编译器可以通过github.com/cda-tum/qudit-compilation在开源许可证下获得。
2022-06-08 quant-ph
Entangled state generation via quantum walks with multiple coins
纠缠态的产生无论从量子理论基础还是从技术应用上都具有极其重要的意义。纠缠交换为量子通信协议中产生纠缠提供了一种有效的方法。然而，量子比特的完美贝尔测量，纠缠交换的关键，已被证明是不可能实现的，只使用线性元件和粒子探测器。为了克服这一瓶颈，我们提出了一种新的方案，通过多硬币量子行走模型在多个指定方之间产生纠缠态，包括两量子比特纠缠态、两量子比特纠缠态、三量子比特GHZ态和三量子比特GHZ态.然后在IBM量子平台上进行了Bell态和三比特GHZ态在多个指定方之间的实验实现，通过量子层析成像得到了高保真度的结果。最后给出了该方案在多方量子秘密共享中的一个实际应用。
2020-11-04 quant-ph
Analog quantum simulation of the Lipkin-Meshkov-Glick model in a transmon qudit
利用超导transmon量子四态模拟LMG模型，研究量子临界性现象，展示高维量子四态在多体物理模拟中的潜力。
2025-12-04 quant-ph
Constructing the spin-1 Haldane phase on a qudit quantum processor
本文利用囚禁离子 qutrit 在 qudit 量子处理器中原生构造自旋-1 Haldane 链，并确定性制备 AKLT 态，验证长程弦序与边缘自旋分数化。
2024-08-08 quant-ph
Efficient circuit compression by multiqudit entangling gates in linear optical quantum computation
Indian Institute of Technology, Mandi（印度技术学院曼迪分校）
本文提出利用多量子比特纠缠门实现高效电路压缩，通过两种方案减少非本地门数量并提高成功率，提升线性光学量子计算的可扩展性。
2026-07-31 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
Quantum teleportation of qudits by means of generalized quasi-Bell states of light
相干态的量子叠加可以在微波和光学领域产生，并且被认为是著名的“薛定谔猫”态的实现。最近的进展表明，所涉及的组成部分和模式数量都有所增加。我们的工作为处理多组分双模薛定谔猫态提供了一个理论框架。我们考虑了一类单模态，它是相位空间中位于圆上的$N$相干态的叠加。在这类中，我们考虑由旋转不变的循环态（RICS）创建的正交基。通过在平衡分束器上分裂单模RICS来创建该基础的双模扩展。我们表明，这些状态是两个量子比特的贝尔态的情况下的$N$ -水平的系统编码成叠加的相干态的圆的推广，我们建议他们的广义准贝尔态的名称。我们表明，使用这个类的状态作为共享资源，可以传送相干态的叠加在圆（量子）。与现有的其他量子隐形传态协议不同，该协议对量子点的所有输入态都具有单位保真度。我们计算成功的概率，这种类型的隐形传态，并表明，它的平均光子数在$N^2$以上的一个组件接近统一。因此，隐形传态协议可以在有限的资源单位保真度和确定性。
2019-08-07 quant-ph
Quantum Information processing by NMR: Preparation of pseudopure states and implementation of unitary operations in a single-qutrit system
理论上的量子信息处理（QIP）已经从使用量子比特成熟到使用量子比特（具有状态> 2的系统）。由于大多数实验实现都是使用量子位进行的，因此使用量子位进行的实验工作很少。在本文中，我们展示了实验实现的qutrit系统的核磁共振（NMR），利用氘（自旋-1）核部分取向的液晶相。利用跃迁选择脉冲，在这个单量子系统中实现了赝纯态的制备和幺正操作。
2003-07-31 quant-ph
Engineering of non-Hermitian interactions in digital qudit quantum simulators
University of Trento（特伦托大学）；INFN-TIFPA, Trento Institute for 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）
提出在数字qudit量子模拟器中通过混合幺正-投影演化设计非厄米哈密顿量，利用Zeno子空间实现有效非厄米两体相互作用，并通过数值模拟验证。
2026-06-29 quant-ph
Hybrid photonic entanglement: Realization, characterization and applications
我们证明了在双光子系统上通过参量下转换实现的量子退纠缠擦除器是产生混合光子纠缠的一般方法，即光子对不同自由度之间的纠缠。为了证明这一点，我们产生和表征的源与两个量子比特之间的混合纠缠度可调，一个编码的横向动量和位置的光子，和其他在其合作伙伴的偏振。此外，我们表明，我们的设置的一个简单的扩展，使双光子量子比特量子比特混合纠缠态的产生。最后，我们讨论了这种类型的纠缠可以为光量子网络带来的好处。
2009-11-14 quant-ph
