Quantum information cannot be split into complementary parts
证明了量子信息的一个新的不可能性（不分裂定理）：一个未知的量子比特（qubit）不能被分裂成两个互补的量子比特。这种不可能性，加上不可克隆定理，证明了一个未知的量子比特状态是一个单一的实体，它不能被克隆或分裂。这为量子计算和量子信息提供了新的思路。
2006-07-03 quant-ph
The Role of Compositionality in Constructing Complementarity Classical Structures Within Qubit Systems
本研究在量子比特系统的量子力学子理论中，构建了由单量子比特互补经典结构通过克罗内克积或Bell态组合得到n量子比特互补经典结构的流程，并用ZX-calculus规则与图论工具在双、三量子比特系统中搜索到对应数量的相互互补经典结构极大完备集。
2021-05-24 quant-ph
Reduction of multipartite qubit density matrixes to bipartite qubit density matrixes and criteria of partial separability of multipartite qubit density matrixes
严格定义了多体量子比特密度矩阵的部分可分性。给出了N部量子比特密度矩阵到二部量子比特密度矩阵的一种约化方法，并证明了部分可分的N部量子比特密度矩阵是满足PPT条件的约化密度矩阵的一个必要条件.
2004-06-21 quant-ph
Qubit purification speed-up for three complementary continuous measurements
我们考虑了三个非对易量子比特算符σ_x，σ_y，σ_z同时连续测量下的量子比特纯化。纯化动力学通过（i）平均纯化速率和（ii）达到给定纯度水平的平均时间（1-ε）量化。在理想的测量（检测器效率η=1），我们在第一种情况下，显示了一个渐进的平均净化速度为4相比，一个标准的（经典的）单检测器测量。然而，通过第二个度量--纯度的第一次通过的平均时间T（ε）--相应的加速仅为2。我们使用量子比特演化的各向同性来解释这些加速，该各向同性提供了原始测量方向和三个同时测量之间的等效性，一个测量的轴沿布洛赫矢量对齐，另一个测量的轴在两个互补方向上。对于低效检测器，η=1-δ<1，第一次通过的平均时间T（δ，ε）增加，因为量子位纯化与各向同性量子位退相竞争。在渐近高纯度极限（ε，δ<< 1）下，我们证明了这种增长具有标度行为：ΔT（δ，ε）仅是δ/ε的函数.ΔT（δ/ε）的增加在小变元时是线性的，而在大变元时则变成指数~ exp（δ/2ε）。
2012-01-18 quant-ph
Quantum Weight Reduction with Layer Codes
Iceberg Quantum（冰山量子）；Condensed Matter Theory Center and Joint Quantum Institute, Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学凝聚态理论中心与联合量子研究所）；School of Physics, The University of Sydney（悉尼大学物理学院）
本文提出了一种简单通用的量子权重缩减方法，通过将Calderbank-Shor-Steane码替换为表面码补丁，实现低权重和低度数的层码，适用于模块化架构。
2026-03-05 math-ph math.MP quant-ph
Effective Hamiltonians for interacting superconducting qubits -- local basis reduction and the Schrieffer-Wolff transformation
超导量子线路设计中的一个悬而未决的问题是如何最好地将描述其动力学的全电路哈密顿量简化为适合于量子信息操纵的有效的二能级量子比特哈密顿量。尽管在数值方法来模拟多元素超导电路的光谱特性的进展，文献缺乏一个一致的和有效的方法来确定有效的量子位哈密顿量。在这里，我们解决这个问题，通过引入一种新的本地基减少方法。该方法不需要对哈密顿量的结构进行任何特别的假设，例如其对外加场的线性响应。我们数值基准的本地基础减少方法对其他哈密顿减少方法在文献中，并报告超导量子比特的具体例子，包括电容分流的磁通量子比特，其中标准的减少方法失败。通过将局部基约化方法与Schriffl-Wolff变换相结合，我们进一步将其适用性扩展到相互作用量子比特系统，并使用它来提取非随机的两量子比特哈密顿量和三量子比特哈密顿量中的三局部相互作用项。
2020-03-25 quant-ph
Maximizing complementary quantities by projective measurements
在这项工作中，我们研究了所谓的数量互补量。我们主要研究了两个量子比特（$q_A$和$q_B$）初始处于最大纠缠态的情况。其中之一（$q_B$）与$N$ -量子比特系统（$R$）相互作用。在相互作用之后，在$R$的每个量子位中执行投影测量，在独立优化程序之后选择的基础上：最大化可见性，并发性和可预测性。对于一个特定的最大化程序，我们研究的细节如何互补量的行为，条件是$q_B$和$N$量子位之间的耦合强度。我们表明，如果耦合是足够的“强”，独立的最大化程序，并发往往衰减很快。有趣的是，尽管我们考虑的是有限的$N$，但在这个模型中的并发行为类似于受到热库的两个量子比特系统的纠缠动力学。然而，可见性表现出不同的行为：其最大化对于更强的耦合常数更有效。此外，我们调查的可扩展性，或存储在系统的不同部分的信息，是如何分布不同的耦合。
2017-01-25 quant-ph
Universal Quantum Computation and Leakage Reduction in the 3-Qubit Decoherence Free Subsystem
我们描述了3-量子比特消相干自由子系统（DFS）中的仅交换通用量子计算和泄漏减少。我们讨论了DFS的角动量结构，DFS CNOT和泄漏减少算子在总角动量基中的适当形式，以及CNOT和泄漏减少算子的新的仅交换脉冲序列。我们的新DFS CNOT序列需要13个时间步长中的22个脉冲。DFS泄漏减少序列是其类型的第一显式泄漏减少序列，需要20个时间步长中的30个脉冲。虽然序列的搜索是使用遗传算法进行数值计算的，但这里给出的解决方案是精确的，具有封闭形式的表达式。
2011-02-14 quant-ph
On the complementary quantum capacity of the depolarizing channel
具有噪声参数$η$的量子比特去极化通道以概率$1-η$完美地传输输入量子比特，并以概率$η$输出完全混合状态。我们证明了它的互补通道对所有的$η>0$都具有正量子容量。因此，我们发现，存在一个单一的参数家庭的通道具有独特的属性，具有积极的量子容量，即使当这些通道的输出接近一个固定的状态独立的输入。比较与其他相关的渠道，并讨论了去极化信道的量子容量的研究难度的影响。
2018-10-02 quant-ph
How quantum correlations enhance prediction of complementary measurements
如果两个量子比特之间存在相关性，那么其中一个量子比特的测量结果可以帮助预测另一个量子比特的测量结果。这是一个有趣的问题，关于第一个量子比特上的两个互补投影测量的结果可以预测什么。为了量化这些预测，使用互补的\emph{knowledge excesses}。一个非平凡的约束，限制他们的派生。对于任何混合状态和任意测量的知识过剩是有界的一个因素，只取决于最大违反贝尔不等式。这一结果在通过自发参量下转换制备的双光子维尔纳态上得到了实验验证。
2004-06-15 quant-ph
Complementary quantum and classical records of qubit decoherence
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
研究通过张量网络动力学揭示退相干过程中非经典态的条件性印记，展示温度和谱指数对非经典性的调控作用。
2026-07-01 quant-ph
Distillation of multipartite entanglement by complementary stabilizer measurements
我们提出了一个方案的多体纠缠蒸馏驱动的一对互补的稳定剂测量，直接蒸馏更广泛的状态超出稳定剂代码状态（如格林伯格-霍恩-蔡林格状态）。我们通过构造3-qubit W态的递归协议来明确我们的想法。如果初始保真度大于阈值，则由典型退相干产生的噪声W态可以在几步内直接纯化。对于一般的输入混合状态，我们观察到分层不动点的蒸馏，即，不仅对W态，而且对2量子比特的Bell对，这取决于它们的初始纠缠。
2005-11-16 quant-ph
Leakage Mobility in Superconducting Qubits as a Leakage Reduction Unit
Quantum Engineering Technology Labs, H. H. Wills Physics Laboratory（量子工程技术实验室，H.H.威尔斯物理实验室）
研究超导量子比特间泄漏机动性对量子稳定性实验性能的影响，发现其可作为泄漏减少单元，通过将泄漏移动至辅助量子比特并消除，提升性能。
2024-06-06 quant-ph
Noise Reduction for Universal Hybrid Oscillator-Qubit Quantum Computation
School of Chemistry, University of Sydney（悉尼大学化学学院）
本文提出一种通用连续变量-离散变量门集的噪声抑制方案，通过引入辅助量子比特改进GKP稳定码，有效降低高斯位移噪声标准差，提升非高斯猫态和福克态制备的保真度。
2026-04-21 quant-ph
Two-qubit trace-norm geometric discord: the complete solution
给出了确定任意两量子比特态迹范数几何不协调问题的完整解。由于有效地将问题归结为对依赖于投影机的某些映射的临界点的研究，从而得到了最终的答案。我们的研究结果说明各种，也是新的，家庭的两个量子比特的状态，并比较已知的特殊解决方案。
2019-02-19 math-ph math.MP quant-ph
A hardware-efficient leakage-reduction scheme for quantum error correction with superconducting transmon qubits
量子比特计算子空间外的泄漏对量子纠错（QEC）提出了严峻的挑战。我们提出了一个方案，使用两个泄漏减少单元（LRU），减轻这些问题的transmon为基础的表面码，而不需要在硬件或质量控制周期的时间方面的开销，在以前的建议。对于数据量子比特，我们考虑微波驱动器将泄漏转移到读出谐振器，在那里它迅速衰减，确保这对实际系统参数的计算子空间内的相干性的影响可以忽略不计。对于辅助量子位，我们应用以测量结果为条件的$|1\rangle\leftrightarrow|2\rangle$ $π$脉冲。使用密度矩阵模拟的距离-3表面码，我们表明，平均泄漏寿命减少到几乎1 QEC周期，即使当LRU实现有限的保真度。此外，我们还表明这会显着降低逻辑错误率。这种LRU方案为近期可扩展的QEC演示开辟了前景。
2021-07-06 quant-ph
Fast unconditional reset and leakage reduction in fixed-frequency transmon qubits
针对容错量子计算中QEC对量子比特重置与泄漏抑制的需求，提出基于可调耦合器的固定频率transmon量子比特快速无条件重置方案，83ns完成全流程且保真度超99%，可缩短QEC周期、提升算法保真度。
2024-10-07 quant-ph
Leakage reduction in fast superconducting qubit gates via optimal control
要达到高速、高保真的量子比特操作，需要对底层脉冲的形状进行精确控制。对于弱非谐系统，例如超导transmon量子比特，短门导致泄漏到计算子空间之外的状态。利用开环最优控制设计的控制脉冲可以减少这种泄漏。然而，模型的不准确性会严重限制这种脉冲的可用性。我们实现了一个闭环优化，同时适应所有的控制参数的基础上建立的克利福德门的成本函数的测量。通过用与控制硬件的能力相匹配的分段常数表示来参数化脉冲，我们创建了具有$99.76\,\%$保真度和$0.044\,\%$泄漏的$4.16~\rm{ns}$单量子比特脉冲。这是我们在相同系统上以如此短的持续时间校准的最佳DRAG脉冲的泄漏率的七倍减少。
2020-03-12 quant-ph
Complementarity in quantum systems
将量子系统的状态简化为子系统给出了有关整个系统真实状态的部分量子信息。B（H）的两个子代数A1和A2称为互补的，如果A1和A2的无迹子空间正交（关于Hilbert-Schmidt内积）.当两个子代数都是极大阿贝尔时，这个概念就化为互补可观量或互无偏基。本文在一般情况下给出了补子代数的几个刻画，并给出了几个例子。对于一个四能级量子系统，余子代数的结构可以很好地描述，幺正的Cartan分解起着一定的作用。事实证明，对应于贝尔基的测量与双量子比特系统的任何局部测量是互补的。
2006-10-22 math-ph math.MP quant-ph
Reduction of circuit depth by mapping qubit-based quantum gates to a qudit basis
通过在U（2）中的旋转，从N个量子比特到D = 2^N个量子比特的双射映射，我们在量子比特基上提出了一组可扩展的通用门和多重控制门。对于每个通用门（H，CNOT和T），以及NOT门和乘法控制Z门，我们描述了一种系统的方法来识别U（2）旋转的集合，以实现大小为N的任何量子点的每个门，并最大限度地使用辅助水平。根据系统的总旋转计数和门深度分析了量子门，系统以D。我们将量子基应用于Grover算法，并将电路深度与系统大小与基于量子位的电路进行比较。结果表明，与量子位电路相比，量子位电路的电路深度随着系统尺寸的增加而显著减小。特别地，多控门是降低基于量子点的系统规模的电路复杂性的驱动因素。
2022-06-15 quant-ph
Uncertainty and certainty relations for complementary qubit observables in terms of Tsallis' entropies
两个以上的观测量的不确定性关系已经在量子信息中得到了应用，尽管通常已知的关系只适用于一对观测量。利用Tsallis $α$ -熵，我们给出了三个Pauli观测量的新的状态无关形式的不确定性和确定性关系.对于所有的实$α\in(0;1]$和整数$α\geq2$，得到了三个$α$ -熵之和的下界.这些界限是紧的，因为它们总是由某些纯态达到。相等的充分必要条件是量子比特态是泡利观测量之一的本征态。使用相对于参数$α$，我们推导出近似的下界为非整数$α\in(1;+\infty)$。在纯态的情况下，所开发的方法还允许获得上界的熵和真正的$α\in(0;1]$和整数$α\geq2$。为了应用的目的，熵边界通常与各个熵的平均值一起使用。结合所获得的边界导致一个频带，其中重新缩放的平均$α$ -熵的范围在纯态的情况下。该带的宽度基本上取决于$α$。它可以被解释为定量互补性的灵敏度的证据。
2013-04-16 quant-ph
Analyzing Quantum Circuit Depth Reduction with Ancilla Qubits in MCX Gates
本文面向非专业读者，概述并分析了递归和 v-chain 两种利用辅助量子比特降低 MCX 门电路深度的技术在不同量子拓扑下的表现。
2024-08-02 cs.ET quant-ph
Support-Projected Petz Monotone Geometry of Pure Two-Qubit Families: Universal Three-Channel Decomposition and Non-Reduction of Curvature Invariants
本文提出了一种支持投影的Petz单调几何框架，用于纯双量子比特家族，实现了通用三通道分解并展示了曲率不变量的非缩减特性。
2025-11-25 math.DG quant-ph
Error rate reduction of single-qubit gates via noise-aware decomposition into native gates
在当前的噪声中尺度量子（NISQ）技术时代，量子计算机的实际使用仍然受到我们无法将量子位与其环境适当解耦以减轻计算错误的限制。在这项工作中，我们介绍了一种方法，通过这种方法，量子比特的初始量子态的知识和描述其退相干的标准参数可以被利用来减轻在执行单量子比特门期间存在的噪声。我们使用基于云的IBM量子处理器访问来对我们的协议进行基准测试。在ibmq_rome上，我们证明了$38\%$可以降低单量子比特的错误率，从$1.6 \times 10 ^{-3}$到$1.0 \times 10 ^{-3}$，前提是输入量子比特的初始状态是已知的。在ibmq_bogota上，我们证明了我们的协议永远不会降低门保真度，只要系统的$T_1$和$T_2$时间没有漂移到$100$倍以上。该协议可用于减少量子态制备错误，以及提高量子线路的保真度，其中可以推断量子比特的中间态的一些知识。这项工作提出了一种途径，使用有关噪声水平和量子态分布的信息，以显着降低错误率与量子门通过优化分解成本机门。
2022-05-05 quant-ph
Weak measurement and rapid state reduction in bipartite quantum systems
在本文中，我们考虑的反馈控制算法的快速净化的二分态由两个量子位，当观察员只能访问其中一个量子位。我们表明：1）最大化平均纯化速率的算法与单个量子位的算法不同; 2）总是可以构建一个算法，为{ \em both}量子位生成确定性的纯化速率。我们还揭示了一个关键的区别投影和连续测量方面的状态净化。
2006-12-20 quant-ph
Criteria of partial separability of multipartite qubit mixed-states
本文讨论了多体量子比特混合态的部分可分性及其判据问题。首先，我们严格定义什么是多体量子比特系统的部分可分性。然后给出了N部量子比特密度矩阵到二部量子比特密度矩阵的约化方法，并证明了N部量子比特混合态部分可分的一个必要条件是满足PPT条件的约化。PACC值：03.67.Mn; 03.65.Ud; 03.67.Hk
2005-06-06 quant-ph
Fast Unconditional Reset and Leakage Reduction of a Tunable Superconducting Qubit via an Engineered Dissipative Bath
本研究利用工程化超材料波导提供宽频冷浴，实现可调transmon量子比特在88纳秒内对多个激发态的无条件复位（误差低于0.13%），并通过态密度滚降实现44纳秒内选择性复位第二激发态至0.285%残余布居，同时保持计算子空间信息保真度。
2024-11-08 quant-ph
Simultaneous minimum-uncertainty measurement of discrete-valued complementary observables
我们已经做了第一个实验演示的同时最小的两个互补的观测值之间的不确定性产品的两个状态系统（量子比特）。部分纠缠的双光子态被用来进行这样的测量。每个光子携带初始状态的（部分）信息，从而为测量系综中每个成员的两个互补观测值留下了空间。
2000-12-22 quant-ph
Nonlocal Advantages of Quantum Imaginarity
本文建立了任意两量子比特态中量子虚数性与非局域性的联系，基于互补关系引入量子虚数性的非局域优势（NAQI），证明其蕴含量子可导引性但反之不成立，并研究了三量子比特纯态中NAQI的排除性质。
2024-11-06 quant-ph
All-microwave leakage reduction units for quantum error correction with superconducting transmon qubits
针对超导量子电路的泄露问题，实现并扩展了全微波泄露减少单元（LRU），在220 ns内以99%的功效降低transmon激发态泄露，并首次在量子纠错中应用多个LRU，有效降低错误检测率并将泄露积累抑制在1%以内。
2023-03-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Graph-based identification of qubit network (GidNET) for qubit reuse
本文提出GidNET算法，通过分析量子电路的有向无环图和候选矩阵优化量子比特重用，在大幅降低运行时间的同时显著缩减电路宽度，有效解决了量子比特重用中最优性与可扩展性的权衡问题。
2024-10-11 quant-ph
How many invariant polynomials are needed to decide local unitary equivalence of qubit states?
给定L-量子比特态的约化单量子比特密度矩阵的固定谱，我们得到了求解局域幺正（LU）等价问题（即判定两个态是否可以通过局域幺正运算连接的问题）所需的最少不变多项式个数的公式.有趣的是，这个数字对于每个光谱集合都不相同。一些谱需要较少的多项式来解决LU等价问题。结果是使用几何方法获得的，即通过计算缩减空间的维数，源于辛缩减过程。
2013-05-28 math-ph math.MP quant-ph
Decoherence of two coupled singlet-triplet spin qubits
我们研究了一对电容耦合的单重态-三重态自旋量子比特。我们通过两个互补的度量来描述两量子比特的退相干，即耦合量子比特振荡的衰减时间和纠缠态制备的保真度。我们提供了一个定量的地图，它们依赖于电荷噪声和场噪声，我们强调的磁场梯度作为一个有效的工具，以抑制退相干，由于电荷噪声在每个单重态-三重态量子位。
2017-10-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
A reset-if-leaked procedure for encoded spin qubits
我们报告了一个大大简化的程序，基于群论推理，减少量子位泄漏的交换只自旋量子位。我们找到交换序列，实现泄漏减少只有两个额外的自旋和少至14个最近邻交换相互作用，不到一半比以前报道的。我们发现，所确定的序列是强大的现实的噪声水平的存在下，在半导体环境。我们的过程还产生了标志信息，可以帮助实现量子算法。
2020-12-21 quant-ph
Data-Driven Hamiltonian Reduction for Superconducting Qubits via Meta-Learning
Department of Computer Science, University of Chicago（芝加哥大学计算机科学系）；Johns Hopkins Applied Physics Laboratory（约翰·霍普金斯应用物理实验室）
本文提出HAML框架，通过元学习实现超导量子处理器有效哈密顿量模型的快速在线适应，无需扰动理论即可学习多模式哈密顿量到量子比特描述的缩减。
2026-04-27 cs.LG quant-ph
Heterogeneous architectures enable a 138x reduction in physical qubit requirements for fault-tolerant quantum computing under detailed accounting
Q-CTRL
本文提出一种异构量子计算架构，结合任务特定硬件和量子纠错编码，减少算法逻辑错误和物理量子比特开销，通过实验验证在RSA-2048因子分解中实现资源优化。
2026-04-13 quant-ph
Characterization and Reduction of Capacitive Loss Induced by Sub-Micron Josephson Junction Fabrication in Superconducting Qubits
约瑟夫森结形成了几乎所有超导量子比特的基本非线性。当两个超导电极彼此在$\sim$ 1 nm内时形成结。虽然这些电极的电容是总量子位电容的一小部分，但附近的电场更集中在电介质表面，并且可以对总耗散做出实质性贡献。我们已经开发了一种技术，实验研究这些电极对超导器件质量的影响。我们使用$λ$ /4共面波导谐振器来模拟集总量子位电容。我们将可变数量的这些电极添加到这些谐振器的电容端，并测量附加损耗如何随电极数量而变化。然后，我们减少这种损失的制造技术，限制了大量的有损反射。然后，我们将这些技术应用于在硅衬底上制造Xmon量子位，以将其能量弛豫时间提高5倍。
2017-06-03 quant-ph
Reduction of Qubits in Quantum Algorithm for Monte Carlo Simulation by Pseudo-random Number Generator
众所周知，量子计算机可以加速蒙特卡罗模拟相比，经典的同行。已经有一些将量子算法应用于实际问题的建议，包括量化金融。金融学中的许多应用蒙特卡罗模拟的问题，由于是极高维的积分问题，例如信贷资产组合的风险度量问题，需要许多随机数才能获得被积函数的一个样本值。这导致在每个随机数分配一个量子寄存器的朴素实现中所需的量子比特数太大的情况。在本文中，我们指出，如果我们执行类似于经典计算的计算，即估计由在量子线路上实现的伪随机数发生器（PRNG）采样的被积函数值的平均值，我们可以减少量子比特，保持量子速度。本文不仅概述了PRNG的思想，还介绍了PRNG的具体实现及其在信用风险度量中的应用。实际上，量子比特的减少是对电路深度增加的权衡。因此，完全减少可能是不切实际的，但是如果将来量子计算机的大规模蒙特卡罗模拟在操作中，则在速度和存储器空间之间的这种权衡在考虑机器规格的计算设置的调整中将是重要的。
2020-08-28 q-fin.RM quant-ph
Coupler-Assisted Leakage Reduction for Scalable Quantum Error Correction with Superconducting Qubits
针对超导量子比特非计算态泄漏导致QEC相关错误的问题，提出利用可调谐耦合器的泄漏减少方案，高效抑制空间与时间相关错误。
2024-10-29 quant-ph
Shifts on a finite qubit string: A class of quantum baker's maps
我们提出了两种互补的方式，其中Saraceno的对称版本的量子面包师的地图可以写为一串量子比特的移位映射。这些表示之一，自然导致家庭的量化面包师的地图。
2000-07-27 quant-ph
Overcoming experimental limitations in a non-linear two-qubit gate through postselection
我们介绍了一种模值双量子比特门，并探讨了它在实验有限的情况下的优势。门被定义为使得目标量子位的最终状态完全由给定（不完美的或技术上受限的）中间条件量子位-量子位相互作用的控制量子位中的预选择和后选择过程控制。作为门及其益处的一个例子，当存在不期望的吸收时，我们将连接到后选择的交叉相位调制场景。可能在减小相对吸收的同时放大小的交叉相位，并且出现相位和幅度之间的互补行为。
2016-10-27 quant-ph
Scalable effective temperature reduction for quantum annealers via nested quantum annealing correction
嵌套量子退火校正（NQAC）是用于量子退火的纠错方案，其允许将逻辑量子比特编码成任意大数目的物理量子比特。编码用度$C$的完整图替换每个逻辑量子位。嵌套级别$C$表示纠错码的距离，并控制针对热错误和控制错误的保护量。用D-Wave Two量子退火机（支持多达$512$量子比特）获得的理论平均场分析和经验数据表明，NQAC有可能用$η\leq 2$实现可扩展的有效温度降低$T_{\rm eff} \sim C^{-η}$。我们确认，当NQAC在D-Wave 2000 Q设备（支持高达$2048$量子位）上测试时，这种缩放是保留的。此外，我们表明，NQAC也可以用于采样问题，以降低量子退火的有效温度。这种有效的温度降低与机器学习应用相关。由于我们证明了NQAC通过有效降低量子退火设备的温度来实现纠错，因此我们的结果解决了“量子退火机的温度标度律”的问题，该问题需要降低量子退火机的温度，因为试图解决更大尺寸的问题。
2017-10-22 quant-ph
Knowledge excess duality and violation of Bell inequalities
分析了两个量子比特任意混合态$S,M$的单拷贝最大违反贝尔不等式对两个互补知识过剩的约束.互补知识超过${\bf ΔK}(Π_{M}\to Π_{S})$和${\bf ΔK}(Π'_{M}\to Π'_{S})$量化了从对量子位$M$执行的投影测量$Π_{M},Π'_{M}$预测对量子位$S$的互补投影测量$Π_{S},Π'_{S}$的结果的能力的增强。对于任何状态$ρ_{SM}$和任意的$Π_{S},Π'_{S}$和$Π_{M},Π'_{M}$，知识过剩满足以下不等式${\bf ΔK}^{2}(Π_{M}\to Π_{S})+{\bf ΔK}^{2} (Π'_{M}\to Π'_{S})\leq (B_{max}/2)^2$，其中$B_{max}$是单拷贝局部操作（局部滤波和酉变换）下违反贝尔不等式的最大值。特别地，对于贝尔对角状态，仅测量值$Π_{S},Π'_{S}$和$Π_{M},Π'_{M}$的适当选择就足以使不等式饱和。
2004-04-26 quant-ph
Accelerating Grover Adaptive Search: Qubit and Gate Count Reduction Strategies with Higher-Order Formulations
针对 GAS 求解二进制优化时量子比特与门开销较大的问题，提出多项式因式分解和目标函数阶数减半两种高阶公式化策略，以缩小搜索空间、减少门数并改善收敛。
2024-05-12 quant-ph
A 12-CNOT Double Qubit Excitation Gate
Kvantify Aps（克万蒂菲公司）
该研究提出首个12-CNOT双量子比特激发算子分解方案，其CNOT数、CNOT深度、总电路深度均优于现有SOTA，仅额外增加2个单量子比特门。
2026-08-28 cs.AI quant-ph
FastHare: Fast Hamiltonian Reduction for Large-scale Quantum Annealing
量子退火（QA）将优化问题编码为哈密顿量，仍然是唯一的近期量子计算范式，为现实世界的应用提供足够多的量子位。为了在现有的量子退火器上适应更大的优化实例，将哈密顿量减少到更小的等效哈密顿量提供了一种有前途的方法。不幸的是，现有的减少技术要么是计算昂贵的或在实践中无效。为此，我们引入了一个新的概念，不可分的~组，定义为一个量子比特的哈密尔顿，获得相同的最佳解决方案的值的子集。我们发展了一个理论框架，相应的不可分离性，并提出FastHare，一个高效的约简方法。FastHare迭代地检测不可分离的组并将其合并为单个量子位。对于某些用户定义的参数$α$，它在可证明的最坏情况时间复杂度仅为$O(αn^2)$的情况下执行此操作。我们对约简可行性的广泛基准测试是在合成哈密顿算子和MQLIB库中的3000多个实例上完成的。结果表明，FastHare优于D-Wave SDK库中实现的减少方法roof duality，平均减少率高出3.6倍。它展示了高水平的有效性，平均节省62%的量子位和0.3s的处理时间，提倡将哈密顿约简作为QA的廉价必要条件。
2022-05-10 cs.DS quant-ph
An Efficient Iterative Algorithm for Qubit Mapping via Layer-Weight Assignment and Search Space Reduction
本文提出高效迭代量子比特映射算法 HAIL，通过层权重分配、子图同构、两阶段 SWAP 搜索及双向遍历减少 SWAP 门，并在 IBM Q20 与 Google Sycamore 上验证其门数和运行时间优势。
2025-05-14 cs.ET quant-ph
Fidelity and visibility reduction in Majorana qubits by entanglement with environmental modes
我们研究了拓扑超导体中零能马约拉纳束缚态编码的拓扑量子比特的动力学和读出。我们考虑到玻色子模式，由于电磁环境耦合的马约拉纳流形以上的间隙连续准粒子。这种耦合导致拓扑超导体的简并基态被准粒子态和玻色子以类似极化子的方式修饰，并且系统变得无隙。只有在修饰态的低能谱内操作和读出量子比特时，拓扑保护和完全相干性才能得到维持。我们讨论减少保真度和/或可见性，如果这个条件被违反的量子点读出耦合到裸露的（未穿衣）马约拉纳模式。对于裸露的马约拉纳基础的投影测量，我们制定了布洛赫-雷德菲尔德的方法，是有效的弱马约拉纳环境耦合，并考虑到费米子数宇称守恒所施加的限制。在马尔可夫近似下，我们的结果基本上证实了早期基于费米黄金法则的有限温度退相干理论。然而，完整的非马尔可夫动力学揭示，此外，保真度减少的投影测量。使用无自旋纳米线模型与$p$波配对，我们提供定量的结果表征这些效果。
2019-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Noise reduction in qubit readout with a two-mode squeezed interferometer
针对相干光量子比特读出受真空涨落限制的问题，提出基于双JPC非平衡双模压缩干涉仪的测量方法，实现投影读出功率信噪比提升31%，并发现弱测量中非投影调谐可提高量子效率，为远程纠缠提供可能。
2022-05-18 quant-ph
Measurement reduction for expectation values via fine-grained commutativity
本文提出介于逐比特对易与完全对易之间的k-对易性概念，用于减少量子线路期望值测量次数，并分析其在多类n量子比特哈密顿量上的渐近复杂度。
2025-09-19 quant-ph
Qubit Reduction and Quantum Speedup for Wireless Channel Assignment Problem
本文提出将NP-hard无线信道分配问题表述为高阶无约束二值优化（HUBO），并利用Grover自适应搜索实现二次加速，通过设计升降序二进制编码显著减少了量子比特和查询复杂度，同时以降序编码降低量子门开销。
2023-08-01 cs.DS math.OC quant-ph
Periodic Symmetry-Adapted Encoding: Qubit Reduction in Crystalline Electronic Structure
University College London (UCL)（伦敦大学学院）；London Centre for Nanotechnology（伦敦纳米技术中心）
通过将对称性自适应编码框架扩展到周期体系，利用空间群对称性（包括自旋宇称、点群和晶体平移对称性）实现量子比特缩减，在保持化学精度下大幅降低变分参数和CNOT门数量。
2026-09-11 quant-ph
TETRIS-Q: Tiling-based Effective Transient-fault Reduction on Interleaved Superconducting Qubits
University of Trento（特伦托大学）；Trento Institute for Fundamental Physics and Applications, National Institute for Nuclear Physics（特伦托基础物理与应用研究所，意大利国家核物理研究所）
针对辐射引发的超导量子比特相关缺陷问题，提出TETRIS-Q方法结合声子势垒与QEC交错，经5100万次模拟实现逻辑错误大幅降低，同时降低相关成本。
2026-09-07 cs.AR quant-ph
Communication Complexity Reduction from Globally Uncorrelated States
违背贝尔不等式式的纠缠态在量子信息处理中有着广泛的应用，包括秘密共享、密钥分配和分布式计算中降低通信复杂度等。在这里，我们明确地展示了某些多量子比特状态的力量，以提高合作伙伴在联合计算一些多量子比特函数的效率，尽管事实上，所有分布的粒子之间可能没有相关性。与标准的贝尔不等式相比，重要的是要强调，可以更有效地计算的函数类被拓宽了。
2012-12-11 quant-ph
