Universal Quantum Computation with ideal Clifford gates and noisy ancillas
我们考虑一个量子计算模型，其中的基本操作集被限制到克利福德幺正，状态$|0\rangle$计算基础的创建。此外，我们允许在混合态$ρ$中创建一个单量子位的附属物，这应该被视为模型的参数。我们的目标是确定哪种$ρ$通用量子计算（UQC）可以有效地模拟。为了回答这个问题，我们构建了纯化方案，该方案消耗几个$ρ$拷贝并产生具有更高偏振的单个输出量子比特。该协议允许人们仅沿某些“神奇”方向增加极化。如果$ρ$沿幻方向的偏振超过阈值（约65%），则纯化渐进地产生纯态，我们称之为幻态。我们表明，Clifford群操作结合幻态制备是足够的UQC。讨论了所得结果与Gottesman-Knill定理的关系。
2004-12-16 quant-ph
Efficient Depth Selection for the Implementation of Noisy Quantum Approximate Optimization Algorithm
近场量子器件上的噪声将不可避免地限制量子近似优化算法的性能。一个重要的结果是QAOA的性能可能无法随着深度单调地提高。特别是，最佳深度可以在噪声影响刚好超过增加深度所带来的好处的某个点处找到。在这项工作中，我们建议使用模型选择算法来确定最佳深度与正则化参数的几次迭代。数值实验表明，该算法能有效地定位松弛和失相噪声下的最佳深度。
2022-07-09 quant-ph
Error free quantum communication through noisy channels
我们提出了一种利用非共振场与原子的色散相互作用在遥远的量子比特之间实现量子逻辑门的方法。我们提出的方案是理想的工作，即使在用于通信的光子通道中存在错误。对误差的稳定性来自于一种矛盾的情况，即传输的光子不携带关于量子比特状态的信息。与以前的建议相比，理想的通信[物理学评论快报。78，4293（1997）]我们的建议只涉及发送和接收设备中的单个原子。
1998-10-14 quant-ph
An Experimental Implementation of Oblivious Transfer in the Noisy Storage Model
密码学在我们日常生活中的重要性在我们日益数字化的世界中继续增长。不经意传输（OT）一直是一个基本的和重要的密码原语，因为它是已知的，一般的两方密码任务可以从这个基本的构建块。在这里，我们展示了1-2随机不经意传输（ROT）协议的实验实现，通过在修改后的纠缠量子密钥分发系统中对偏振纠缠光子对进行测量，然后进行所有必要的经典后处理，包括单向纠错。我们在3分钟内成功交换了1，366位ROT字符串，并在噪声存储模型下进行了完整的安全分析，考虑了所有实验错误率和有限大小效应。这证明了使用当今量子技术实现安全的两方协议的可行性。
2014-05-18 quant-ph
Experimental implementation of bit commitment in the noisy-storage model
基本的原语，如比特承诺和不经意传输，作为许多其他两方协议的构建块。因此，这些原语的安全实现在现代密码学中是重要的。在这项工作中，我们提出了一个比特承诺协议，只要攻击者的量子存储设备是不完美的，它是安全的。后一种假设被称为噪声存储模型。我们通过对偏振纠缠光子对进行测量来实验性地执行该协议。我们的工作包括一个完整的安全分析，占所有实验错误率和有限的大小效应。这证明了在这个模型中使用真实世界量子设备的两方协议的可行性。最后，我们提供了一个一般性的分析，我们的比特承诺协议的实验参数范围。
2014-05-14 quant-ph
Error mitigation and quantum-assisted simulation in the error corrected regime
量子计算的标准方法是基于通过添加“魔法”量子态来将经典可模拟和容错的操作集合提升为通用集合的思想。在这种情况下，我们开发了一个通用的框架来讨论可用的，非理想的魔术资源的价值，相对于那些理想的需要。我们挑出一个量，量子辅助魔术鲁棒性（QRoM），它通过基于准概率的方法来测量模拟理想资源与非理想资源的开销。这将最初为噪声中间尺度量子（NISQ）设备开发的错误缓解技术扩展到量子位被逻辑编码的情况。QRoM展示了如何添加噪声魔法资源，使人们能够提高量子线路的经典准概率模拟，并能够构建显式协议，在经典模拟和理想量子计算机之间进行插值。
2022-04-11 quant-ph
Implementation and Analysis of Quantum Majority Rules under Noisy Conditions
Faculty of Engineering and the Institute of Nanotechnology and Advanced Materials, Bar-Ilan University（巴伊兰大学工程与纳米技术及先进材料研究所）；European Institute of Science in Management（欧洲科学管理研究院）
在噪声条件下实现和分析量子多数规则，探讨其在经典与量子硬件上的行为差异及噪声影响。
2025-12-02 quant-ph
Hardness and Complexity Transition of Noisy Random Circuit Sampling
NextQuantum Center, Department of Physics and Astronomy, Seoul National University（首尔大学物理与天文学系 NextQuantum 中心）；Department of Physics, Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院物理系）
研究有噪声随机电路采样中经典可模拟与困难区域的噪声强度边界，基于理想RCS硬度猜想，通过低阶多项式外推和单调性约简，得出γ = Θ(log n/(nd))是渐近复杂度转变尺度，确定了该尺度的通用硬度界。
2026-07-24 quant-ph
Noisy simulations of Quantum Walk and Quantum Walk search via Quantum Cellular Automata on a semiconducting spin processor emulator
Aix Marseille Univ, CNRS, LIS（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，信息系统实验室）
本文通过量子单元自动机在半导体自旋处理器模拟器上实现量子漫步和搜索算法的噪声模拟，并展示了其在NISQ时代的应用潜力。
2025-12-11 quant-ph
Purification of noisy quantum measurements
我们考虑的问题，改善噪声量子测量通过适当的预处理策略，使许多噪声检测器相当于一个单一的理想检测器。对于与有限维系统（例如量子比特或自旋）有关的可观测量，我们考虑预处理策略，这让人想起量子纠错过程，并允许人们完美地测量单个量子系统上的可观测量，以增加低效检测器的数量。对于具有无界光谱的观测量（如光子数、零差和外差探测）的测量，如H. [1].
2010-10-20 quant-ph
Metrological Benchmarking of Random Quantum Circuits
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
提出基于量子Fisher信息的计量基准，通过受控扰动和蝴蝶协议表征随机量子电路，无需计算理想概率即可评估噪声实现，并区分Haar与Clifford系综。
2026-10-01 quant-ph
Measurement-based implementation makes entanglement purification based on hashing practical
我们研究基于散列的纠缠纯化协议，其中大量的噪声纠缠对被联合处理，以获得减少数量的完美的，无噪声的副本。虽然散列和育种协议是唯一的纯化协议，渐近获得非零产量，他们是不适用于在现实的情况下，如果本地门和测量是不完美的。我们表明，这样的问题可以克服一个紧凑的测量为基础的实施，产生纠缠净化方案，也适用于在嘈杂的情况下，与可容忍的噪音每粒子的百分之几的非零产量。我们还将这些发现推广到任意图形状态的多方净化协议。
2014-05-16 quant-ph
Quantum-Error-Mitigation Circuit Groups for Noisy Quantum Metrology
本文提出一种由量子电路集合构成的量子错误缓解（QEM）协议，用于含噪量子计量，能将量子Fisher信息的标度行为恢复至理想状态，适用于任意初始态与量子设备。
2023-04-07 quant-ph
Effects of Noisy Oracle on Search Algorithm Complexity
Grover的算法为非结构化数据库或库搜索提供了超过经典算法的二次加速。本文探讨了Grover的搜索算法的鲁棒性的随机相位误差的预言，并分析了搜索过程的复杂性作为一个功能的缩放的预言错误与数据库或库的大小。离散和连续时间的搜索算法的实现进行了研究。它表明，除非预言相位误差缩放为O（N^（-1/4）），无论是离散的，也不是连续时间的实现格罗弗的算法是可缩放的错误，在没有纠错。
2003-12-09 quant-ph
Quantum search on noisy intermediate-scale quantum devices
量子搜索算法（也称为Grover算法）为许多其他量子算法奠定了基础。虽然它非常简单，但它的实现仅限于有噪声的中间尺度量子（NISQ）处理器。Grover的算法在设计时没有考虑实际实现中的物理资源，例如深度。因此，Grover的算法可以针对NISQ器件进行改进。在本文中，我们演示了如何在NISQ设备上更好地实现量子搜索算法。我们提出了五量子比特量子搜索算法在不同量子处理器上的详细基准测试，包括IBMQ，IonQ和Honeywell量子设备。我们报告的最高成功概率的五量子位搜索算法相比，以前的作品。我们的研究结果表明，设计错误感知的量子搜索算法是可能的，它可以最大限度地利用NISQ计算机的能力。
2022-09-27 quant-ph
Error-tolerant oblivious transfer in the noisy-storage model
本文利用熵不确定性关系，推导了在可信与不可信噪声并存下oblivious transfer安全性的紧致界限，解决了实验设备噪声可能被作弊者利用的安全隐患。
2023-09-08 quant-ph
Continuous variable quantum teleportation in a dissipative environment: Comparison of non-Gaussian operations before and after noisy channel
本文研究了连续变量量子隐形传态中，在噪声信道前后执行非高斯操作（光子减除、添加、催化）的相对优势，发现最优策略取决于操作类型、初始压缩和信道参数，可用于提升耗散环境中的量子信息处理效率。
2023-01-12 quant-ph
Gaussian error correction of quantum states in a correlated noisy channel
噪声是实现容错量子信息处理和长距离保密通信的主要障碍。在这项工作中，我们提出了一个通信协议依赖于简单的线性光学，最佳地保护量子态从非马尔可夫或相关的噪声。我们通过实验实现了该协议，并证明了在极端噪声信道中对相干态和纠缠态的接近理想的保护。由于所有现实生活中的信道都表现出明显的非马尔可夫行为，所提出的协议将在提高各种量子信息协议的性能方面产生直接影响。
2013-12-10 quant-ph
Routing Qubits on Noisy Networks
Quantum Technology Lab, Dipartimento di Fisica Aldo Pontremoli , Università di Milano（米兰大学阿尔多·蓬特罗莫利物理系量子技术实验室）；Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche, Università di Modena e Reggio Emilia（摩德纳和雷焦艾米利亚大学物理、信息和数学科学系）；Centro S3, CNR-Istituto di Nanoscienze（CNR纳米科学研究所S3中心）；INFN, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）
本文研究了在噪声网络中实现鲁棒量子路由的方法，通过模拟量子漫步者的位置来传输量子比特，并评估了不同噪声环境下路由协议的鲁棒性。
2026-01-21 quant-ph
Eavesdropping on the Bostroem-Filbinger Communication Protocol in Noisy Quantum Channel
我们展示了一个窃听方案Bostr \UNICODE{0xf6} m-Felbinger通信协议（称为乒乓协议）[Phys. Rev. Lett. 89，187902（2002）]中的量子信道。测量攻击可以完美地用来窃听爱丽丝的信息，而不是最一般的量子操作攻击。在有噪声的量子信道中，直接通信是被禁止的。提出了一种基于乒乓协议的量子密钥分发协议，该协议可用于低噪声的量子信道。并给出了一个弱的误比特率上界，即检测概率$d$应小于0.11，这是在实际通信中采用乒乓协议时的一个要求。
2004-04-14 quant-ph
Imaginarity as a resource in Shor's algorithm
Nanchang University（南昌大学）；Capital Normal University（首都师范大学）；Max-Planck-Institute for Mathematics in the Sciences（马克斯·普朗克科学促进部数理研究所）
本研究从量子通道虚数性角度分析Shor顺序求阶算法，发现理想情况下残余虚数性与成功概率相关，并推导了理想及有噪声情况下的成功概率界限，阐明了虚数性在量子算法中的资源作用。
2026-10-06 quant-ph
Floquet Engineering to Overcome No-Go Theorem of Noisy Quantum Metrology
提出基于 Floquet engineering 的方案克服噪声量子计量学 no-go theorem，通过周期性驱动形成 Floquet bound state，恢复频率测量的 $t^2$ scaling 并结合最优控制实现 Heisenberg-limit scaling。
2023-08-02 quant-ph
Quantum information processing with noisy cluster states
我们提供了一个分析的基本量子信息处理协议的影响下的集群状态的内在非理想性。这些非理想性是基于在创建团簇状态的纠缠步骤中引入随机性，并且是由使用凝聚态系统创建纠缠时所面临的不可避免的缺陷所激发的。借助于一种替代的和非常有效的方法来构建集群状态配置，这依赖于级联的基本集群结构，我们解决量子态转移和各种基本门模拟通过噪声集群状态。我们发现，一个成功的策略，以限制噪声的影响，是通过几个测量处理的小集群的管理。我们的研究还加强了最近与单向量子计算机的光学实现相关的想法。
2005-02-14 cond-mat.other quant-ph
Simultaneous Asymmetric Quantum Remote State Preparation Scheme in Noisy Environments
本文讨论了一种量子多任务协议，分别在两个不同的位置制备已知的单量子比特态和双量子比特态。首先讨论了理想的远程态制备协议，其中利用了五量子比特纠缠态。设计了制备这种纠缠的方法，并在IBM量子组合器平台上运行。三种类型的噪声对协议的影响进行了讨论，并在所有这些情况下，减少的过程的可靠性进行了计算。分析了这些结晶度随不同参数的变化。
2023-01-25 quant-ph
Controlled quantum secure remote sensing
针对量子退相干削弱安全量子传感优势的问题，提出结合局部量子最优控制的 $N-$粒子方案，在含噪声信道与演化场景下有效缓解噪声，显著提升量子与经典 Fisher 信息。
2025-05-02 quant-ph
Robustness of a universal gate set implementation in transmon systems via Chopped Random Basis optimal control
我们数值研究了基于transmon的系统中由CNOT门、Hadamard门、相位门和$π/8$门组成的通用双量子比特门的实现。实现这种门的控制信号是使用斩波随机基最优控制技术获得的，目标门失真为$10^{-2}$。在优化过程中，我们考虑了非计算状态的泄漏，这是影响transmon量子位的一个重要的非理想性。我们还测试和基准的最佳控制解决方案对高斯白噪声和频谱失真，两个关键的非理想性，影响transmon系统中的控制信号的引入。
2022-07-27 quant-ph
Learning Quantum Entanglement Distillation with Noisy Classical Communications
量子网络依赖于对纠缠的管理和利用。纠缠量子比特的实际来源是不完美的，产生的混合量子态相对于理想的贝尔对具有降低的保真度。因此，量子网络的一个重要基础是纠缠蒸馏，其目标是通过局域操作和经典通信（LOCC）来提高纠缠量子比特的保真度。现有的蒸馏协议假设理想的、无噪声的通信信道的可用性。在本文中，我们研究的情况下，通信发生在嘈杂的二进制对称信道。我们建议通过参数化的量子线路（PQC）来实现本地处理，这些参数化的量子线路被优化以最大化平均保真度，同时考虑通信错误。所介绍的方法，噪声感知LOCCNet（NA-LOCCNet），被证明具有显着的优势，现有的协议设计的无噪声通信。
2022-05-17 cs.AI cs.LG quant-ph
Approximate Equivalence Checking of Noisy Quantum Circuits
本文研究了在不可避免地存在量子噪声的NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）计算领域中等价性检验的基本设计自动化问题。（可能有噪声的）量子线路的近似等价的概念是基于Jamiolkowski保真度定义的，Jamiolkowski保真度测量当随机选择输入时两个超算子的输出状态之间的平均距离。利用张量网络的收缩，针对不同的噪声情况，提出了两种计算理想量子线路与其噪声实现之间保真度的算法.通过对真实NISQ电路的基准测试，验证了算法的有效性。与Qiskit中最先进的实现相比，实验结果表明，所提出的算法在效率和可扩展性方面都优于其他算法。
2021-06-03 cs.DS quant-ph
Nonclassicality of noisy quantum states
研究了与热浴相互作用的类蒸发器系统的非经典性条件。量子态的非经典性质只有在一定的温度阈值下才能保持。在这种情况下，热噪声的影响可以通过可观测量的变换来补偿，这测试了非经典性（见证函数）。讨论了基于非平衡零差的实验实现的可能性。同时，我们证明了该计划的基础上平衡零差不能改善噪声状态与建议的技术，应该直接应用。
2006-02-03 quant-ph
Sending classical information via three noisy channels in superposition of causal orders
在这项工作中，我们研究了经典信息通过三个完全去极化的通道在不同的因果顺序叠加的传输。因此，我们引入量子3开关作为量子通信的资源。我们进行了一种新的量子控制，这是以前处理的两个通道的情况下无法访问。使用因果序的选定组合实现的精细和完整的量子控制让我们发现了新的特征：关于所涉及的因果序数量的信息传输的非单调行为，以及取决于所考虑的因果序的特定组合的信息传输的不同值。我们的研究结果是一个垫脚石，以评估效率的相干量子控制和优化资源的实施新的不确定因果结构。最后，我们建议使用标准的电信技术来测试我们的预测的光学实现。
2019-10-22 quant-ph
ND-Photonic QRNGs in a Noisy Environment
University of Auckland（奥克兰大学）；NIPNE–HH, Bucharest, Romania（布加勒斯特 NIPNE-HH）
本文针对噪声环境，将三维光子QRNG建模为含损耗的非理想分束器开放量子系统，证明其在特定条件下仍符合科亨-施佩克尔定理，可产生最大不可预测输出，且部署难度低于低温超导QRNG。
2026-08-12 quant-ph
Characterizing arbitrary quantum networks in the noisy intermediate-scale quantum era
针对NISQ时代量子网络特征使现有理想工具失效的问题，提出利用纯度、协方差和拓扑的系统方法处理任意量子网络，并见证多体纠缠源与量子存储器进展。
2023-10-23 quant-ph
Non-local Operations: Purification, storage, compression, tomography, and probabilistic implementation
我们提供了先前引入的作用于两个系统和纠缠态的物理操作之间的同构的几个应用[1]。我们展示：（i）如何实现具有少量纠缠的（弱）非局部两量子比特幺正操作;（ii）已知的、有噪声的、非局部幺正操作以及未知的、有噪声的、局部幺正操作可以被纯化;（iii）如何执行任意的、未知的、非局部操作的层析成像;（iv）可以存储和压缩一组局部酉操作以及一组非局部酉操作;（v）如何概率地实现光子的两量子比特门。我们还展示了如何压缩一组二体纠缠态的本地，以及如何实现某些非本地测量使用少量的纠缠。最后，我们将我们的一些结果推广到多方系统。
2000-12-29 quant-ph
Quantum Resource Control for noisy EPR-steering with qubit measurements
我们演示了如何量子最优控制可以用来增强量子资源的双向单向协议，特别是EPR转向与量子位测量。转向是相关的单侧设备无关的密钥分配，其现实的实现需要嘈杂的情况下的研究。到目前为止，主要的情况下，不完善的检测效率已被认为是在这里，我们看看动态噪声的影响，负责消相干和耗散。为了建立优化，我们将转向问题映射到等价的联合可测性问题，并从该上下文中采用量子资源理论鲁棒性单调。其优点是，与任意对噪声量子比特测量的不兼容性（因此可操控性）已经通过解析表达式完全表征，该解析表达式可以转化为具有精确梯度的可计算成本函数。此外，最近已经说明了使用这些单调的动态损失的不相容性。我们演示了资源控制数字使用一个特殊的基于梯度的软件，显示，特别是，在幼稚的控制与成本函数选择为一个特定目标的保真度的优势。随后，我们用一个简化的双变量方案说明了控制景观的复杂性。这些结果有助于从理论上理解量子信息协议在现实实现中的局限性，也为相当抽象的量子资源理论的实际应用铺平了道路。
2015-10-26 quant-ph
Adaptive POVM implementations and measurement error mitigation strategies for near-term quantum devices
我们提出了自适应测量技术为变分量子算法在短期的小和嘈杂的设备。特别是，我们概括了早期的“学习衡量”战略在两个方面。首先，通过考虑一类自适应正算子值测度（POVM），可以用简单的投影测量来模拟，而无需辅助量子比特，我们减少了所需的量子比特和两个量子比特门的数量。其次，通过引入一种基于量子探测器断层扫描的方法来减轻噪声的影响，我们能够优化POVM以及在当前可用的噪声量子器件中可靠地推断期望值。我们的数值模拟清楚地表明，所提出的策略可以显着减少所需的拍摄的数量，以实现化学准确性的变分量子本征求解器，从而有助于解决近期量子计算的瓶颈之一。
2022-08-16 quant-ph
Minimizing estimation runtime on noisy quantum computers
混合量子经典算法，如变分量子本征求解器（VQE）所需的测量数量对于许多具有实用价值的问题是过高的。对于这样的问题，实现量子优势将需要显著降低这种成本的方法。降低测量成本的先前量子算法（例如，量子幅度和相位估计）需要对于近期实现来说太低的错误率。在这里，我们提出的方法，利用可用的量子相干性，以最大限度地提高噪声量子设备上的采样功率，减少测量数量和运行时间相比，标准的采样方法的变分量子本征求解器（VQE）。我们的方案从量子精密测量、相位估计和最近的“alpha-VQE”方案中获得灵感，得到了一个对错误鲁棒且不需要辅助量子位的一般公式。这种方法的中心目标是我们所说的“工程似然函数”（ELF），用于执行贝叶斯推断。我们展示了ELF形式主义如何提高采样中的信息增益率，因为物理硬件从嘈杂的中间尺度量子计算机的状态过渡到量子纠错的状态。这项技术加速了许多量子算法的核心组件，其应用包括化学，材料，金融等。与VQE类似，我们预计小规模的实现将在今天的量子设备上实现。
2021-03-20 quant-ph
Noisy quantum teleportation: An experimental study on the influence of local environments
我们报告的实验结果的行动选定的本地环境的保真度的量子隐形传态协议，考虑到非理想的，现实的纠缠资源。不同的工作条件下，理论上确定，在一个嘈杂的协议可以几乎不敏感的进一步增加的噪声。我们把测试这些条件的光子实现的量子隐形传态算法，其中两个偏振纠缠量子位作为纠缠资源和爱丽丝的路径量子位编码的状态被传送。Bob的路径量子比特用于实现本地环境，而Alice的量子比特上的环境被模拟为不同纯态的加权平均。我们获得了很好的协议与理论预测，我们实验重建的条件，以获得噪声引起的协议保真度的增强，我们确定的参数区域增加不敏感的相互作用与特定的嘈杂的环境。
2014-10-21 quant-ph
Restoring Quantum Superiority of Noisy Quantum Illumination
Lanzhou University（兰州大学）
本文提出一种方法，通过超越玻恩-马尔可夫近似并利用复合系统能谱中的束缚态，恢复有噪声量子照明的量子优越性，实现高分辨率探测。
2025-10-23 quant-ph
Low Rank Density Matrix Evolution for Noisy Quantum Circuits
在这项工作中，我们提出了一个有效的秩压缩方法的经典模拟的Kraus消相干信道的噪声量子线路。该近似是通过迭代压缩的密度矩阵的基础上，其领先的本征基在每个模拟步骤，而不需要存储，操作，或对角化的完整矩阵。我们在内部模拟器中实现了该算法，并表明低秩算法比现有的满秩模拟器的实现加快了两个数量级以上的模拟，并且在目标噪声和最终可观测量中的误差可以忽略不计。最后，我们证明了低秩方法的实用性，适用于代表性的问题的利益，通过使用该算法来加速嘈杂的模拟格罗弗的搜索算法和量子化学求解器。
2020-09-14 quant-ph
Hybrid classical-quantum linear solver using Noisy Intermediate-Scale Quantum machines
我们提出了一个现实的混合经典量子线性求解器来解决特定类型的线性方程组，并证明了它的可行性使用Qiskit的IBM Q系统。该算法利用了在$\mathcal{O}(\log(N))$量子比特组成的量子线路上以$\mathcal{O}(N\log(N))$时间运行的量子随机游走。输入和输出是经典数据，因此可以很容易地访问。它对噪声具有鲁棒性，并准备在机器学习等应用中实现。
2019-06-06 quant-ph
Architecting Noisy Intermediate-Scale Trapped Ion Quantum Computers
捕获离子（TI）是构建噪声中尺度量子（NISQ）硬件的主要候选者。TI量子比特与超导量子比特等其他技术相比具有根本优势，包括高量子比特质量、相干性和连通性。然而，目前的TI系统尺寸小，具有5-20个量子位，并且通常使用具有基本可扩展性限制的单阱架构。为了迈向下一个50-100量子比特的重要里程碑，已经提出了一种称为量子电荷耦合器件（QCCD）的模块化架构。在基于QCCD的TI设备中，小阱通过离子穿梭连接。虽然已经展示了这些设备的基本硬件组件，但构建50-100量子位系统是具有挑战性的，因为陷阱大小，通信拓扑和门实现的设计可能性范围很广，并且需要匹配不同的应用资源要求。为了实现50-100量子比特的QCCD系统，我们进行了广泛的体系结构研究，评估陷阱大小，通信拓扑结构和操作实现方法的关键设计选择。我们建立了一个设计工具流，它需要一个QCCD架构的参数作为输入，以及一组应用程序和现实的硬件性能模型。我们的工具流将应用程序映射到目标设备上，并模拟它们的执行，以计算应用程序运行时间、可靠性和设备噪声率等指标。使用六个应用程序和几个硬件设计点，我们表明，陷阱大小和通信拓扑结构的选择可以影响应用程序的可靠性高达三个数量级。微架构门实现的选择影响可靠性的另一个数量级。通过这些研究，我们提供了具体的建议来调整这些选择，以实现高度可靠和高性能的应用程序执行。
2020-04-09 quant-ph
Error-Mitigated Quantum Routing on Noisy Devices
本文在7量子比特IBM设备上实验验证ZNE与PEC级联的量子错误缓解方案，使量子路由输出纠缠路径保真度接近完美，证明无需量子纠错即可实现有用量子路由。
2023-05-23 quant-ph
Standard forms of noisy quantum operations via depolarization
我们考虑噪声，非本地酉操作或相互作用，即相应的演化描述的完全正的地图或主方程的Lindblad形式。我们表明，通过随机局部操作的完全正的地图可以去极化到一个标准的形式，减少了数量的参数描述的噪声过程中，这样的方式，无噪声（单一）的一部分的演变是不会改变的。进一步减少的参数，在许多情况下，甚至到一个单一的（即全局白噪声），是可能的，通过定制的退相干过程和增加的噪声量。我们将这些结果推广到动力学的情况下，理想的酉操作是由一些相互作用哈密顿。由此产生的标准形式可用于计算信道容量的下限，简化量子过程层析成像或推导纠缠纯化和量子计算的误差阈值。
2005-07-14 quant-ph
Quantum Routing for Emerging Quantum Networks
本研究设计了集量子路由与量子纠错的组合电路，首次在真实有噪量子器件上实现，验证了纠错量子路由的可行性，为近期量子硬件提供量子路由基准。
2022-11-11 quant-ph
Optimizing Continuous-Wave-Pumped Entanglement-based QKD in Noisy Environments
Qatar Centre for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（卡塔尔量子计算中心，科学与工程学院，哈马德·本·哈利法大学）；Institute of Physics, Faculty of Physics, Astronomy and Informatics, Nicolaus Copernicus University in Torun（物理、天文和信息学院物理研究所，托伦哥白尼大学）
本文研究了噪声环境下连续波泵浦基于纠缠的量子密钥分发系统参数的变化，提出了一种能够适应探测器依赖性时间畸变和恢复效应的模型，从而实现可靠的关键性能表征和优化。
2026-02-12 quant-ph
Enhancing entanglement and total correlations dynamics via local unitaries
与环境的相互作用是量子信息任务的实际实现中要绕过的主要障碍之一。局域幺正的使用虽然不会改变给定状态中存在的初始纠缠，但可以通过噪声信道极大地改变其动态特性，从而改变其作为资源的能力。通过这种方式，局域幺正性提供了一种简单易行的方法，可以在各种不同的实验平台上增强量子关联。给定一个初始纠缠态和一个特定的噪声信道，什么是提供最鲁棒动力学的局域么正？在本文中，我们解决了这个问题，考虑两个量子比特状态，连同范例和相关的噪声信道，显示其后果的隐形传态协议和识别的情况下，最强大的状态不一定是那些印记到环境中的最少的信息。我们还得到了一个一般的法律有关的相互作用，在系统和环境中的总相关性与他们的互信息建立在嘈杂的动态。最后，我们采用IBM Quantum Experience为我们的结果提供了一个原理验证实验实现。
2021-08-18 quant-ph
Quantum Computer Benchmarking via Quantum Algorithms
我们提出了一个框架，利用量子算法，架构感知量子噪声模型和一个理想的模拟器，以基准量子计算机。基准度量突出了量子计算机演化与模拟噪声和理想量子演化之间的差异。我们利用我们的框架对三个IBMQ系统进行基准测试。使用多种算法，包括连续时间算法，作为基准，以不同的方式强调计算机，突出它们对不同电路的行为。每个量子线路的复杂性会影响每个量子计算机的效率，电路尺寸的增加会导致更多的噪声行为。此外，使用连续时间量子算法及其哈密顿量的分解也允许提取关于量子系统上的两种方法的效率的有价值的比较。结果表明，我们的基准测试提供了关于每个量子计算机性能的充分和全面的信息。
2021-12-17 quant-ph
Benchmarking of Different Optimizers in the Variational Quantum Algorithms for Applications in Quantum Chemistry
本文在理想与噪声量子环境下，针对量子化学中的变分量子算法对多种经典优化器进行基准测试，发现L_BFGS_B等在理想电路中表现最佳，而SPSA等在噪声条件下表现最优。
2023-06-01 quant-ph
Toward Reliability in the NISQ Era: Robust Interval Guarantee for Quantum Measurements on Approximate States
近期量子计算在多个应用领域都有潜力。然而，不完善的准备和状态的演变，由于算法和实验的缺点，在近期的实施方式的特点，通常会导致测量结果偏离理想的设置。因此，对于任何近期应用来说，量化和限制这些输出误差至关重要。我们解决这一问题的需要，推导出的鲁棒性区间，保证包含在理想的设置输出。第一类区间是基于半定规划的鲁棒性界，只使用一阶矩和对理想状态的保真度。此外，我们认为更高的统计矩的观察和广义的界限纯状态的基础上的非负性的革兰氏矩阵的混合状态，从而使其适用于NISQ时代的噪声场景是普遍的。最后，我们证明了我们的结果的上下文中的变分量子本征求解器（VQE）的噪声和无噪声模拟。
2023-01-09 quant-ph
Tomography-assisted noisy quantum circuit simulator using matrix product density operators
本研究利用量子过程层析成像（QPT）技术捕获真实NISQ设备的复杂噪声特性，并将其集成到矩阵乘积密度算子（MPDO）模拟器中，以更准确地评估噪声对量子算法的影响。
2025-08-11 quant-ph
Approximation Methods for Simulation and Equivalence Checking of Noisy Quantum Circuits
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；School of Informatics, University of Edinburgh（爱丁堡大学信息学院）；Centre for Quantum Software and Information, University of Technology Sydney（悉尼科技大学量子软件与信息研究中心）
本文提出了一种基于张量网络和奇异值分解的近似方法，用于高效模拟和验证具有200个量子比特和20个噪声操作符的QAOA电路，提升了低噪声条件下的可扩展性和速度。
2025-12-11 quant-ph
Comparative Study of Sampling-Based Simulation Costs of Noisy Quantum Circuits
量子运算中的噪声常常抵消量子计算的优势。然而，大多数经典的量子计算机模拟计算理想的概率幅，要么存储完整的状态向量，要么使用复杂的张量网络收缩。在这里，我们研究基于采样的经典模拟方法的噪声量子线路。具体来说，我们的特点的两个主要计划，稳定状态采样的魔态和海森堡传播，量子线路受到随机泡利噪声，如去极化和去相位噪声的模拟成本。为此，我们介绍了几种技术的稳定器状态采样，以减少这种噪声下的仿真成本。结果表明，在低噪声区，稳定状态采样的结果在一个较小的采样成本，而海森堡传播是更好的高噪声区。此外，对于高去极化噪声率$\sim 10\%$，这些方法提供了比低秩稳定器分解给出的更好的缩放。我们相信，这些知识的经典模拟成本是有用的挤压可能的量子优势的近期噪声量子器件以及有效的经典模拟方法。
2021-06-17 quant-ph
A proposed spin qubit CNOT gate robust against noisy coupling
我们提出了一种在不受电荷噪声问题影响的量子点自旋量子位系统中实现双量子位门的方法。我们提出的实现，如果它可以在一个物理系统中实现，将具有强大的优势，对隧道耦合和势垒栅电压脉冲区域的不确定性和波动。关键的想法是引入一个辅助点，并使用模拟的受激拉曼绝热通道脉冲序列在三能级原子系统中，通常被称为在量子点系统中的电子输运的上下文中的绝热通道的相干隧穿。自旋相关隧穿打开了通过这种方法执行两个量子位门操作的可能性。
2011-07-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Random quantum circuits transform local noise into global white noise
本文研究了低保真度条件下噪声随机量子线路测量结果的分布。我们表明，对于足够弱和单位的局部噪声，相关性一般有噪声电路实例的输出分布$p_{\text{noisy}}$与对应无噪声实例的输出分布$p_{\text{ideal}}$之间的线性交叉熵（通过线性交叉熵基准测量）随着门级错误的预期数量呈指数收缩，如$F=\text{exp}(-2sε\pm O(sε^2))$，其中$ε$是每个电路位置的错误概率，$s$是两个量子位门的数量。此外，如果噪声是不相干的，则输出分布以精确相同的速率接近均匀分布$p_{\text{unif}}$，并且可以近似为$p_{\text{noisy}} \approx Fp_{\text{ideal}} + (1-F)p_{\text{unif}}$，即，局部误差被随机量子电路加扰并且仅贡献白噪声（均匀输出）。重要的是，我们将该近似中的总变化误差（在随机电路实例上平均）上限为$O(Fε\sqrt{s})$，因此当$ε\sqrt{s} \ll 1$（比$εs\ll 1$要求更弱的二次条件）保持高保真度时，“白噪声近似”是有意义的。当电路大小满足$s \geq Ω(n\log(n))$且反向错误率满足$ε^{-1} \geq \tildeΩ(n)$时，该界限适用。白噪声近似对于从噪声量子计算中抢救信号很有用;在复杂性理论的争论中，低保真度随机量子线路不能被有效地经…
2021-11-29 quant-ph
