Language Diversity of Measured Quantum Processes
量子系统的行为取决于如何测量它。观察到的东西有多少来自量子系统本身的结构，又有多少来自观察者对测量的选择？我们通过分析量子有限态生成器的\emph{language diversity}来探讨这些问题。结果之一是一种新的方法来区分量子设备与它们的经典（随机）对应物。虽然这两个计算类生成的语言的多样性在周期过程的情况下是相同的，但量子系统通常比经典系统生成更广泛的语言。
2006-11-19 quant-ph
QRunes: High-Level Language for Quantum-Classical Hybrid Programming
量子-经典混合算法因其在噪声中等尺度量子器件中实现“量子优势“的潜力而备受关注。在这里，我们介绍QRunes，一种用于混合编程的跨平台量子语言。QRunes可以编译到各种主机后端，允许用户编写可移植的量子子程序。混合编程基于类型系统，该类型系统用于决定语句应该在何处运行。我们还介绍了Qurator，一个VSCode插件，它支持QRunes语言和两个主机后端。
2019-01-24 quant-ph
Quantum Computers and Quantum Computer Languages: Quantum Assembly Language and Quantum C Language
我们展示了量子计算机的表示，定义了量子图灵机与相关的量子文法。然后，我们创建量子语法的例子。最后，我们以量子汇编语言和量子C语言为例，提出了一种高级量子语言的代数方法。
2002-01-18 cs.PL quant-ph
Yquant: Typesetting quantum circuits in a human-readable language
Yquant是一个仅支持LaTeX的软件包--即，不涉及任何外部程序--这允许用一种简单的人类可读的语言来打印量子线路。它的灵感来自著名的qasm语言，事实上它甚至支持这种语言;然而，yquant语言带来了更多的灵活性。yquant基于TikZ，在开箱即用的高质量输出的同时，它是高度可配置的。
2021-09-04 quant-ph
On the class of languages recognizable by 1-way quantum finite automata
如何刻画量子有限自动机（QFA）识别的语言类是一个悬而未决的问题。我们研究了一些必要条件和一些充分条件（经常）的语言是可识别的QFA。对于正则语言的一个子类，我们得到了一个充分必要条件。此外，我们证明了类的语言可识别的QFA是不封闭的工会或任何其他二元布尔运算，其中两个参数是显着的。
2000-09-01 quant-ph
Open Quantum Assembly Language
本文描述了一种称为OpenQASM的量子汇编语言（QASM），用于实现低深度量子线路的实验。OpenQASM表示基于CNOT + SU（2）的通用物理电路，具有包括测量、复位、快速反馈和门子例程的直线代码。简单的文本语言可以手工编写，也可以使用高级工具编写，并可以在IBM Q Experience上执行。
2017-07-13 quant-ph
The class of languages recognizable by 1-way quantum finite automata is not closed under union
本文对量子有限自动机（QFA）理论作了进一步的发展. QFA已经有一些已知的属性，确定性和概率有限自动机不具备这些属性，例如它们不能识别所有的正则语言。在本文中，我们表明，类可识别的语言QFA是不封闭的union下，甚至不是在任何布尔运算，其中两个参数是显着的。
2000-01-04 quant-ph
Completeness of Graphical Languages for Mixed States Quantum Mechanics
量子信息处理有几种图形语言，如量子线路、ZX-演算、ZW-演算等，每一种语言都形成一个匕首对称monoidal范畴（dagger-SMC），并对（有限维）Hilbert空间的匕首对称monoidal范畴给出一个解释函子。近年来，量子力学的范畴方法的主要成就之一是为大多数这些图形语言提供了几个方程理论，使它们完全适用于纯量子力学的各种片段。我们解决的问题，这些语言的扩展超出纯量子力学，以理由对混合状态和一般的量子操作，即完全积极的地图。直觉上，这样的扩展依赖于丢弃映射的公理化，它允许人们摆脱量子系统，这在纯量子力学中是不允许的。我们引入了一个新的构造，丢弃构造，它将任何匕首对称monoidal范畴转化为一个对称monoidal范畴配备了丢弃映射。粗略地说，这种构造包括使任何等距成为因果关系。使用这种结构，我们提供了几个图形语言，我们证明是完整的一般量子操作的扩展。然而，这种构造对于某些边缘情形是失败的，比如Clifford+T量子力学，因为这个范畴没有足够的等距。
2019-02-19 quant-ph
Quantum Language Processing
我们提出了一种语言结构的表示，我们称之为Fock空间表示，这使我们能够将语言处理中的问题嵌入到小型量子设备中。我们进一步开发了一种形式主义，用于理解经典和量子语言学问题，并将它们都称为可以在量子计算机上解决的和谐优化问题，我们表明这与使用量子玻尔兹曼机对向量进行分类有关。我们还提供了一种新的训练方法来学习描述语言的量子和声算子。这也为训练量子玻尔兹曼机提供了一种新的算法，它不需要近似，并且在存在隐藏单元的情况下工作。我们还表明，量子语言处理是BQP-完全的，这意味着它是多项式等价的电路模型的量子计算，这意味着量子语言模型比经典模型更丰富，除非BPP = BQP。这也意味着，在某些情况下，量子玻尔兹曼机比经典玻尔兹曼机更有表现力。最后，我们研究了我们的方法的性能数值的情况下，经典的谐波文法，并发现该方法是能够快速解析，即使是非平凡的语法。这表明，这项工作可能具有作为量子启发算法的价值，超越了其作为新量子算法的最初动机。
2019-02-13 quant-ph
Comparative study of the ansätze in quantum language models
本研究系统比较了量子语言模型中不同拟设在文本分类任务上的性能，通过微调关键超参数，揭示了简化与表达能力间的平衡对模型性能的影响，为优化QNLP算法提供了数据基础。
2025-02-28 quant-ph
Jaqal, the Quantum Assembly Language for QSCOUT
QSCOUT是量子科学计算开放用户测试平台，是桑迪亚国家实验室代表能源部科学办公室及其高级科学计算（ASCR）计划实现的捕获离子量子计算机测试平台。Jaqal（Just Another Quantum Assembly Language）是一种用于指定在QSCOUT上执行的程序的编程语言。本文档包含Jaqal的规范以及QSCOUT 1.0功能的摘要、Jaqal程序示例和未来可能扩展的计划。要了解有关QSCOUT和为其开发的Jaqal语言的更多信息，请访问qscout.sandia.gov或发送电子邮件至qscout@sandia.gov。
2020-03-20 quant-ph
OpenQASM 3: A broader and deeper quantum assembly language
量子汇编语言是传统上在电路模型中描述量子计算的机器独立语言。开放量子汇编语言（OpenQASM 2）是基于早期QASM方言提出的用于量子线路的命令式编程语言。原则上，任何量子计算都可以使用OpenQASM 2来描述，但需要描述超越量子位和门语言的更广泛的电路集。通过研究交互式用例，我们认识到量子经典相互作用的两种不同时间尺度：必须在量子比特的相干时间内执行的实时经典计算，以及具有不太严格的时间的近时间计算。由于现有的编程框架已经充分描述了近时域，因此我们选择在OpenQASM 3中专注于实时域，这必须与量子操作的执行更紧密地耦合。我们添加了对任意控制流的支持以及调用外部经典函数。此外，我们认识到需要在多个层次的特异性来描述电路，因此我们扩展了语言，包括定时，脉冲控制，和门修饰符。这些新的语言功能为电路开发和优化创建了一个多层次的中间表示，以及用于校准、表征和错误缓解的控制序列实现。
2022-03-16 quant-ph
The Arrow Calculus as a Quantum Programming Language
我们表示量子计算（测量）使用箭头演算扩展与一元结构。这个框架表达了量子编程，在存在计算效应的情况下，使用人们熟知的经典编程模式进行编程。此外，箭演算的五个定律为包含测量的量子计算的等式推理提供了一个方便的框架。
2009-04-10 quant-ph
High-performance state-vector emulator of a gate-based quantum processor implemented in the Rust programming language
本文提出一个用Rust实现的高性能态矢量量子处理器模拟器，支持OpenQASM 2.0和Python API，通过数值基准测试验证性能，旨在用于新量子算法的设计与验证。
2022-09-23 quant-ph
Simulation of Quantum Error Correcting Code
本研究考虑在经典计算机上的模拟语言中实现纠错。在量子计算和量子信息中，纠错是必不可少的。我们将给出一些纠错码实现的例子。这些实现将在Mathematica语言的经典计算机上以更通用的量子模拟语言进行。这项研究的目的是开发一种编程语言，能够在同一框架内模拟所有量子算法和错误校正。在经典计算机上实现的程序代码将提供量子力学的数学公式和计算方法之间的联系。这给了我们一种清晰而简单的语言来实现算法。
2008-09-19 quant-ph
ONDA: A High-Level Quantum Programming Language with Sequential Execution and Conditional Branching
本文提出高级量子编程语言 ONDA，利用自主量子微架构支持顺序执行、条件分支与循环等控制结构，从而降低量子编程复杂度。
2025-03-18 quant-ph
A Few Shot Learning Scheme for Quantum Natural Language Processing
本文提出一种量子自然语言处理少样本学习框架，通过拆分编码 ansätze 并混合经典预训练与变分训练，以降低处理成本并缓解词汇表外问题。
2024-09-18 quant-ph
Graphical Language with Delayed Trace: Picturing Quantum Computing with Finite Memory
图形语言，如量子线路或ZX演算，已经成功地设计用于表示作用于有限数量量子位的（无记忆）量子计算。与此同时，延迟跟踪已被用作一种图形化的方式来表示流上的有限内存计算，在经典的设置中（carpet数据类型）。我们合并这两种方法，并描述了一个一般的建设，扩展任何图形语言，配备了丢弃的概念，有限内存计算的图形语言。为了处理像ZX演算的情况下，这是完整的后选择的量子力学，我们扩展了延迟跟踪形式主义超越因果关系的情况下，完善的因果关系流Transformers的概念。我们设计了一个基于状态态射序列的流语义，并在一定的假设下，证明了它的普适性和完备性。最后，我们调查的链接，我们的框架与以前的工作carbohydrate数据类型，信号流图，和量子信道与内存。
2021-04-28 quant-ph
Enabling Retargetable Optimizing Compilers for Quantum Accelerators via a Multi-Level Intermediate Representation
我们提出了一个多层次的量子经典中间表示（IR），使优化，可重定向，提前可用的量子编程语言的编译器。为了展示我们的架构，我们利用我们提出的IR来启用OpenQASM量子语言规范版本3的编译器。我们支持整个基于门的OpenQASM 3语言，并为通用量子编程模式和改进的语法提供自定义扩展。我们的工作建立在多层中间表示（MLIR）框架的基础上，并利用其独特的渐进降低能力将量子语言表达式映射到LLVM机器级IR。我们通过MLIR模式重写子系统和标准LLVM优化通道提供量子和经典优化，并通过标准基准和测试用例展示我们的方法的可编程性，编译和执行。与目前可用的其他独立语言和编译器相比，我们的工作导致编译时间比标准Pythonic方法快1000倍，比相对独立的量子语言编译器快5- 10倍。我们的编译器通过标准编程模式提供量子资源优化，从而将纠缠操作（程序噪音的常见来源）减少10倍。最终，我们将这项工作视为快速量子编译器原型的工具，使语言集成，优化和与经典编译方法的互操作性成为可能。
2021-09-01 quant-ph
A Language and Hardware Independent Approach to Quantum-Classical Computing
异构高性能计算（HPC）系统提供了新颖的架构，通过明智地使用专用协处理器来加速特定的工作负载。集成量子处理单元（QPU）的异构HPC系统为未来的科学计算提供了一种有前途的架构方法。为此，我们提出了XACC（eXtreme-scale ACCURATOR）-一种编程模型和软件框架，可以在标准或HPC软件工作流程中实现量子加速。XACC遵循独立于底层量子计算硬件的协处理器机器模型，从而使量子程序能够通过统一的应用程序编程接口在各种QPU类型上定义和执行。此外，XACC定义了一个多态的低级中间表示，以及一个可扩展的编译器前端，支持语言独立的量子编程，从而促进了量子编程领域的集成和互操作性。在这项工作中，我们定义的软件架构，使我们的硬件和语言独立的方法，并证明其实用性在一系列的量子计算模型，通过说明性的例子，涉及编译和执行的门和退火为基础的量子程序。
2018-07-31 quant-ph
Optimizing Ansatz Design in Quantum Generative Adversarial Networks Using Large Language Models
本文提出结合 LLM 与 qGAN 的迭代工作流，用于优化 ansatz 结构，在提升准确率的同时减少电路深度与参数数量，并可推广至其他量子变分算法。
2025-03-17 quant-ph
Evaluating probabilistic programming languages for simulating quantum correlations
本文探讨了如何使用概率编程来模拟EPR实验环境中的量子关联。概率程序基于标准概率，不能产生量子关联。为了解决这个问题，超图形式主义的编程，既表示测量环境的EPR实验设计以及相关的约束。四个当代开源概率编程框架被用来模拟EPR实验，以揭示其相对有效性从定性和定量两个方面。我们发现，所有四种概率语言都成功地模拟了量子关联。详细的分析表明，没有一种语言在所有维度上都明显优于其他语言，但是，这种比较确实突出了在使用概率程序模拟量子物理实验时可以考虑的方面。
2018-11-11 quant-ph
Models of quantum computation and quantum programming languages
本文的目的是介绍量子信息论中使用的基本计算模型。我们回顾了量子图灵机、量子电路和量子随机存取机（QRAM）的各种模型以及它们的经典对应物。我们还介绍了量子程序设计语言，这是使用QRAM模型开发的。我们回顾了几种现有的量子程序设计语言的语法，并讨论了它们的特点和局限性。
2011-12-03 cs.PL quant-ph
Parametrized Quantum Circuits of Synonymous Sentences in Quantum Natural Language Processing
Isfahan University of Technology（伊斯法罕理工大学）；Shahid Bahonar University of Kerman（克尔曼沙希德·巴霍纳尔大学）；University of Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学（UPV/EHU））
在本文中，我们开发了一个基于合成向量的语义的正传递句子的量子自然语言处理的非英语语言，即波斯语，比较参数化的量子线路的两种语言，英语和波斯语的两个同义句子。通过考虑及物句的语法+意义，我们将DisCoCat图通过ZX-演算转化为量子线路的形式。在语义方面，我们还利用偶图的方法将DisCoCat图改写为量子线路。
2021-02-02 cs.CL quant-ph
Adapting Pre-trained Language Models for Quantum Natural Language Processing
University of Copenhagen（哥本哈根大学）；the Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳））；Baidu（百度）；Huawei Noah’s Ark Lab（华为诺亚方舟实验室）
新兴的经典-量子迁移学习范式通过将量子模型和经典预训练神经网络相结合，在许多任务（如计算机视觉）中为量子计算模型带来了不错的性能。然而，在自然语言处理（NLP）中使用带有预训练模型的量子计算还有待探索。由于底层量子计算基础设施的高线性约束，现有的量子NLP模型在实际任务上的性能受到限制。我们通过用复值BERT类架构预训练句子状态来填补这一空白，并将其适应经典-量子迁移学习方案进行句子分类。在量子模拟实验中，预训练的表示可以使端到端量子模型的容量增加50%到60%。
2023-02-24 cs.CL quant-ph
Probabilities to accept languages by quantum finite automata
我们构造了一个层次结构的正规语言，使当前的语言层次结构中可以接受的1路量子有限自动机的概率小于相应的概率在层次结构中的前一种语言。这些概率收敛到1/2。
1999-04-16 cs.CC quant-ph
A Programming Language For Quantum Oracle Construction
许多量子程序需要电路进行加法、减法和逻辑运算。这些电路可以封装在称为预言机的例程中。然而，使用当前的框架编写Oracle代码可能会很繁琐。为了解决这个问题，作者开发了高级Oracle描述语言（HODL）-一种用于量子计算机的C风格编程语言-以简化此类电路的创建。编译器翻译用HODL编写的高级代码，并将其转换为OpenQASM，OpenQASM是一种基于门的量子汇编语言，可在IBM Quantum Systems和兼容的模拟器上运行。
2021-10-24 cs.PL quant-ph
Formal languages analysed by quantum walks
离散时间量子行走是量子计算的普遍现象。这一点已经被证明，他们可以模拟一个通用的门集。在本文中，我们研究计算的语言接受，并提出了两种方式，离散时间量子行走可以接受某些语言的确定性。这些步行可以采取量子以及经典的输入，我们表明，当输入是量子的，步行可以被解释为执行状态歧视。
2012-09-24 cs.FL quant-ph
MCBeth: A Measurement Based Quantum Programming Language
基于门的量子程序设计语言无处不在，但基于测量的语言目前只存在于纸上。这项工作介绍了MCBeth，量子程序设计语言，它允许程序员直接表示，编程和模拟基于测量和集群状态计算的测量演算的基础上。虽然MCBeth程序旨在直接在硬件上执行，但为了利用当前的机器，我们还提供了一个编译器来编译基于门的指令。我们认为，与基于门的量子计算相比，基于测量的量子计算在实现常见的量子算法和分布式量子计算方面具有明显的优势。
2022-06-25 cs.PL quant-ph
Languages recognized with unbounded error by quantum finite automata
本文已被arXiv：1007.3624取代
2010-07-22 cs.CC quant-ph
A Survey of Quantum Programming Languages
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本文提出语言分类框架，调查十种流行量子编程语言，通过概念与实验比较，总结未来语言设计面临的挑战。
2026-06-26 cs.PL quant-ph
Classical and Quantum Data Interaction in Programming Languages: A Runtime Architecture
我们提出了一个运行时架构，可用于量子编程语言及其编程环境的开发。所提出的运行时架构能够在经典数据和量子数据之间进行动态交互，遵循量子计算机在云中作为批处理计算机可用的限制，在其执行期间不与经典计算机进行交互。这是通过将量子代码生成留给运行时并引入量子测量的未来概念来完成的。当在量子编程语言中实现时，这些策略旨在促进量子应用程序的开发，特别是对于初学者和学生。该运行时架构适用于当前的噪声中尺度量子计算机，也适用于仿真和未来的容错量子计算机。
2020-05-29 cs.PL quant-ph
Universal language model with the intervention of quantum theory
School of Physics and Electronic Science, East China Normal University（物理与电子科学学院，华东师范大学）
本文提出将量子力学引入语言符号-意义对以构建自然语言表示模型，利用量子数学框架解释并改进词嵌入，并通过实验代码验证了该方法的可行性，探讨了其在生成式模型及量子计算机中的应用前景。
2025-04-29 cs.CL quant-ph
Towards a Quantum Software Modeling Language
我们为量子软件的建模语言制定了原则。我们提出了一个最小的扩展集，著名的统一建模语言（UML），使其能够有效地模拟量子软件。这些扩展是分开的，并且作为一个整体独立于UML。因此，它们可以用于扩展任何其他软件建模语言，或者作为一种全新语言的基础。我们认为，这些扩展是必要的，也足以建模，抽象，任何一块量子软件。最后，我们提供了一个小的例子，展示了扩展集的有效性。
2020-06-30 cs.SE quant-ph
A MLIR Dialect for Quantum Assembly Languages
我们展示了量子计算的多级中间表示（MLIR）的效用。具体来说，我们扩展MLIR与一个新的量子方言，使常见的量子汇编语言的表达和编译。这种方言的真正效用在于它能够以符合微软最近提出的量子中间表示（QIR）规范的方式降低到LLVM中间表示（IR）。我们利用QIR量子运行时API的qcor-enabled实现来实现可重定向（量子硬件不可知）的编译器工作流，将量子语言映射到混合量子经典二进制可执行文件和目标代码。我们评估和证明这种新的编译器工作流程与量子程序编写的OpenQASM 2.0。我们提供了具体的示例，详细说明了从OpenQASM源文件生成MLIR，从MLIR到LLVM IR的降低过程，以及最终生成针对可用量子处理器的可执行二进制文件。
2021-01-27 cs.PL quant-ph
Concrete Categorical Model of a Quantum Circuit Description Language with Measurement
在本文中，我们介绍了动态提升量子电路描述语言，下面的原型Quipper语言的方法。动态提升允许程序将测量量子数据的结果（量子比特）转换为经典数据（布尔值）。我们提出了一个类型系统和操作语义的语言，我们国家的安全属性。接下来，我们介绍了一个具体的分类语义的建议的语言，我们的方法的基础上最近的模型从Rios\&Selinger的Proto-Quipper-M。我们的方法是在一个具体的电路类别上构建一个Kleisli类别，作为从量子存储器中检索经典内容的副作用。然后，我们展示了这个语义的合理性结果。
2021-10-06 cs.LO quant-ph
Qumin, a minimalist quantum programming language
在这项工作中，我们介绍Qumin，一种新的量子程序设计语言，重点是提供一个易于使用的，极简的，高层次的，易于扩展的平台，量子编程。Qumin的设计集中于通过使用两种子语言来涵盖经典和量子计算之间的各种交互：一种是处理经典准备和控制的非类型子语言，另一种是显式处理量子例程的线性类型子语言。这使得语言的经典部分可以自由地用于一般编程，同时对量子部分施加限制，以执行量子计算的规则，如量子比特的不可克隆。我们描述了语言的理论基础，在lambda演算和线性类型系统方面，以及更实际的问题，如算法和有用的编程工具，如矩阵和Oracle生成器，简化了程序的经典和量子片段的相互作用的实现。最后，我们提供了一个实验性的开源实现的解释器，typechecker和相关工具的语言（可以在\url{https://github.com/wintershammer/QImp}中找到）。
2017-04-14 cs.PL quant-ph
From quantum foundations via natural language meaning to a theory of everything
University of Oxford（牛津大学）
在本文中，我们主张从“还原论”到“团结”的范式转变。特别是，我们展示了量子理论中系统之间的相互作用如何自然地转移到建模单词含义如何在自然语言中相互作用。由于自然语言中的意义取决于学科领域，涵盖了任何科学学科中的讨论，因此我们获得了社会互动、动物行为等理论的模板。
2016-02-22 cs.CL quant-ph
LOv-Calculus: A Graphical Language for Linear Optical Quantum Circuits
我们介绍了洛夫演算，一个图形语言推理线性光学量子线路与所谓的真空状态辅助输入。我们提出了语言的公理，并证明了它的可靠性和完整性：两个LOv电路表示相同的量子过程，当且仅当一个可以转换成其他的LOv演算的规则。受Reck等人（1994）对线性光学量子线路的普适分解的启发，我们给出了一个汇合终止重写系统，将任何保偏LOv线路重写为唯一的三角正规形.
2022-04-25 cs.LO quant-ph
The careless use of language in quantum information
现代科学的一个重要方面是，科学机构的行为是为了共同的科学事业的利益，而不是为了其中个人的私利。这意味着科学不应该使现存的或历史上的不平等社会秩序永久化。然而，一些科学术语却给人一种截然不同的印象。我将举两个最近为量子信息领域发明的术语的例子，它们使用与从属、奴役和种族隔离有关的语言：“辅助量子比特”和“量子至上”。
2017-05-12 physics.soc-ph quant-ph
Practical Hybrid Quantum Language Models with Observable Readout on Real Hardware
FreeYaMind Campus（FreeYaMind校区）
本文提出混合量子语言模型QRNNs和QCNNs，在真实量子硬件上实现端到端训练，通过多样本SPSA策略克服噪声影响，验证了NISQ设备上生成语言模型的可行性。
2025-12-14 cs.LG quant-ph
The expressive power of quantum walks in terms of language acceptance
离散时间量子行走是量子计算的普遍现象。这一点已经被证明，他们可以模拟一个通用的量子门集。本文从语言接受的角度研究了量子行走的计算，并提出了两种方法，使离散时间量子行走可以确定地接受某些语言。这些步行可以采取量子以及经典的输入，我们表明，当输入是量子的，步行也可以被解释为执行任务的量子状态歧视。
2014-08-01 cs.ET cs.FL quant-ph
Quantum Natural Language Processing on Near-Term Quantum Computers
Cambridge Quantum Computing（剑桥量子计算公司）；University of Oxford（牛津大学）；Hashberg
在这项工作中，我们描述了一个全栈管道自然语言处理的近期量子计算机，又名QNLP。我们采用的语言建模框架是组成的分布语义（DiscoCat），它扩展和补充了前组语法的组成结构。在这个模型中，一个句子的语法简化被解释为一个图表，根据语法对单词的特定交互进行编码。正是这种相互作用，加上特定的词嵌入选择，实现了一个句子的意义（或“语义”）。建立在这种相互作用的正式量子性质，我们提出了一种方法，用于映射的DiscoCat图量子电路。我们的方法与NISQ设备和已建立的量子机器学习技术兼容，为量子技术在自然语言处理中的短期应用铺平了道路。
2021-09-06 cs.CL quant-ph
Quantum machine language and quantum computation with Josephson junctions
研究了量子计算机中门的一种实现方法，即根据有限个基本哈密顿量，通过开关控制有限个基本哈密顿量，在时间上演化有限个步骤。作为工作示例，考虑了采用两个耦合的约瑟夫森结的简单系统的两量子位计算机的特定实现的情况。开关的二进制值与步骤的持续时间一起构成系统的量子机器语言。
2001-09-20 cond-mat quant-ph
QCOR: A Language Extension Specification for the Heterogeneous Quantum-Classical Model of Computation
量子计算是一种新兴的计算范式，它利用量子力学的定律来执行基本的逻辑运算。现有的量子计算编程模型在设计时考虑了容错硬件，设想了独立的应用程序。然而，近期的量子计算机容易受到噪声的影响，这限制了它们的独立实用性。为了更好地利用有噪声的量子设备的有限计算强度，已经提出了混合算法，由此量子计算机以异构方式与它们的经典对应物一起使用。这种{ \it工作方式}需要一种编程模型和一种高级程序设计语言，在单一源代码范例中原生地无缝支持异构量子经典硬件架构。由于缺乏这样的模型，我们引入了一个语言扩展规范，称为QCOR，使单源量子经典编程。使用QCOR库和基于指令的语言扩展编写的程序可以编译为功能混合二进制可执行文件。在定义了QCOR的编程模型、内存模型和执行模型之后，我们讨论了QCOR如何实现变分、迭代和前馈量子计算。QCOR以与硬件无关的异构方式实现量子经典计算，并努力构建高性能计算（HPC）的最佳实践。开发语言中的高抽象级别旨在加速熟悉经典HPC的研究人员采用量子计算。
2019-09-05 cs.PL quant-ph
A Quantum Query Complexity Trichotomy for Regular Languages
我们提出了一个量子查询复杂性的正则语言的一分定理。每个正则语言都有量子查询复杂度Theta（1）、~Theta（sqrt n）或Theta（n）。正则语言的极端一致性阻止了它们采取任何其他的渐近复杂性。这甚至与上下文无关语言相反，我们在[1/2，1]中证明了对于所有可计算的c，上下文无关语言都可以具有查询复杂度Theta（n^c）。我们的结果意味着正则语言的近似度是一个等价的二分法，而敏感度、块敏感度、证书复杂度、确定性查询复杂度和随机查询复杂度是一个二分法--Theta（1）或Theta（n）。分类定理的核心是一个明确的量子算法，它在~O（sqrt n）时间内决定任何无星语言的成员资格。这个研究得很好的正则语言家族承认了许多有趣的特征，例如，这些语言在一阶逻辑中可以表达为具有小于关系的自然数上的句子。因此，无星号语言不仅可以捕获像OR这样的函数，还可以表达像“存在一对2，使得它们之间的所有值都是0”这样的函数。“因此，我们将无星语言的算法视为Grover算法的非平凡推广，该算法将量子二次加速扩展到比以前已知的更广泛的字符串处理算法。我们展示了各种各样的应用-新的量子算法的动态恒定深度的布尔公式，平衡括号嵌套不断多层次的深度，二进制加法，一个受限制的断字问题，并在狭窄的网格路径发现-所有获得的直接后果，我们的分类定理。
2019-04-15 cs.CC quant-ph
Three Quantum Programming Language Parser Implementations for the Web
本文用TypeScript为QASM、QMASM和Blackbird三种量子编程语言实现了首批Web兼容解析器，使它们能在无重型编译工具链的Web和移动环境中运行，促进采用与科研。
2023-10-16 cs.PL quant-ph
Specification of photonic circuits using Quantum Hardware Description Language
简单的观察，一组量子光输入输出设备的互连可以指定使用结构模式超高速集成电路硬件描述语言（VHDL），我们演示了一个计算机辅助的示意图捕获工作流程建模和模拟多组件光子电路。我们描述了一个算法解析电路的描述，推导出量子运动方程，说明我们的方法使用简单的例子，基于线性和腔非线性光学元件，并展示了计算方法，分层模型简化。
2011-11-14 physics.optics quant-ph
Quantum Finite Automata and Probabilistic Reversible Automata: R-trivial Idempotent Languages
本文研究了基于量子有限自动机（QFA）和概率可逆自动机（DH-PRA）模型的R-平凡幂等（R1）语言识别问题。我们引入双随机QFA（MM-BQFA），一个模型，它推广了Nayak的增强QFA和DH-PRA。我们应用代数自动机理论和线性不等式系统的工具，给出了所有这些模型所识别的R1语言的完整表征。我们还发现，迄今为止已知的“禁止结构”并不包括所有的语言，不能识别的措施，许多QFA。
2011-06-13 cs.FL quant-ph
Aligning Quantum Operators with Large Language Models
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
提出将酉算子映射到LLM潜空间的方法，实现量子与语言输入的联合建模，在Clifford+T电路合成任务上取得与最先进方法竞争的结果，并支持语言条件合成。
2026-07-28 cs.AI quant-ph
QuECT: A New Quantum Programming Paradigm
量子计算构成了计算机科学的一个迅速扩展的子领域。有效的量子编程语言的可用性促进了量子算法的开发，文献中已经提出了大量的方法，从基于GUI的简单工具到精心设计的独立编程语言。在本文中，我们提出了一种新的范例称为量子嵌入电路技术（QuECT），允许程序员嵌入一个电路图在一个经典的“主机”语言。该范式可以在任何现代古典语言中实现。作者使用Java开发了一个原型。
2011-04-04 cs.PL quant-ph
Quantum algorithm for Dyck Language with Multiple Types of Brackets
我们考虑的识别问题的Dyck语言推广到多种类型的括号。本文给出了一个量子查询复杂度为$O(\sqrt{n}(\log n)^{0.5k})$的算法，其中$n$是输入长度，$k$是括号的最大嵌套深度.此外，我们证明了这个问题的下限是$O(\sqrt{n}c^{k})$的一些常数$c$。有趣的是，解决Dyck语言的多种类型括号的经典算法与解决原始Dyck语言的算法有很大不同。同时，用于求解这两种Dyck语言的量子算法具有相似的性质和要求。
2021-06-17 cs.CC cs.FL quant-ph
Multimodal Quantum Natural Language Processing: A Novel Framework for using Quantum Methods to Analyse Real Data
University College London（伦敦大学学院）
本论文提出多模态量子自然语言处理框架，利用Lambeq工具比较四种组合模型，发现基于语法的模型在图像-文本分类中表现更优，展示了量子方法在语言建模中的潜力。
2024-10-29 cs.CL cs.LG quant-ph
Entanglement as Memory: Mechanistic Interpretability of Quantum Language Models
Stanford University（斯坦福大学）
研究通过因果门消融、纠缠追踪和密度矩阵交换干预，揭示量子语言模型在长程依赖任务中单量子比特与双量子比特模型的机制差异及噪声-表达性权衡。
2026-03-27 cs.CL quant-ph
