Some prospects for ensemble solid-state NMR quantum computers
作为固态NMR量子计算机的系综方案，考虑了Kane的多量子位硅方案的扩展，该方案基于31个P施主原子沿条形门纵向排列。提出了这种系综量子计算机可能的平面拓扑结构。对输出NMR信号进行了估计，结果表明，对于N>=10^5个系综元素，每个系综元素涉及L~10^3个量子比特，标准NMR方法是可用的。作为低温退相干的主要机制，（<0.1K）时，考虑了核自旋超精细相互作用的久期部分与基本原子的电子磁矩以及偶极-偶极相互作用与相邻杂质原子的核磁矩决定的量子比特共振频率随机调制的绝热过程，它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。给出了两量子比特纠缠态的半经典退相干模型。作为固态系综量子计算机的另一种变体，本文还讨论了具有反铁磁有序电子自旋的细胞自动机的无门结构。
2003-06-01 quant-ph
Decoherence of quantum states and its suppression in ensemble large-scale solid state NMR quantum computers
讨论了基于核自旋I = 1/2的P施主原子阵列的系综大规模固态NMR量子计算机中的退相干问题。本文认为，低温（< 0.1 K）退相干的主要机制是量子位共振频率随机调制的绝热过程，该过程由核自旋与基本原子、杂质顺磁原子以及杂质反磁原子的电子自旋相互作用的长期部分决定。它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。讨论了系综量子寄存器基态中随机相位误差的抑制。
2002-11-17 quant-ph
A model for ensemble NMR quantum computer using antiferromagnetic structure
本文考虑了在反铁磁结构中，由于核自旋与电子磁矩的超精细相互作用而形成的一维同素周期核自旋阵列I = 1/2.这种阵列中的相邻核自旋是相反取向的，并且具有由超精细相互作用常数、施加的磁场值以及与左和右核相邻自旋的相互作用确定的共振频率。当相邻自旋具有不同和相同的状态时，核自旋的共振频率差被用于通过针对单个核自旋和具有相同共振频率的核自旋系综的选择性共振RF脉冲来控制自旋动力学。本文提出了一种基于一维同素周期自旋阵列的细胞自动机型核磁共振量子计算机模型。这个模型可以推广到一个大的并行工作的一维阵列和二维和三维结构的合奏。
2000-02-12 quant-ph
Solid state multi-ensemble quantum computer in waveguide circuit model
利用人造原子--超导共振器中的传输子，首次实现了固态量子计算机。在这里，我们提出了一种新的架构的灵活和可扩展的量子计算机的基础上耦合的波导电路的多个量子节点的受控原子系综。首次找到了多量子比特光子场量子存储效率达到100{%}时原子和电路的最佳参数，并从实验上证实了预言的理想存储。然后，我们揭示了量子存储节点和任意其他节点之间的量子比特可逆转移的自模式。我们找到了一种实现iSWAP门通过直接耦合的两个任意节点的处理速率成比例地加快在节点中的原子数。该电路可以同时实现大量的双量子比特门，实现并行量子处理。提出了实现$iSWAP$和$\sqrt {iSWAP} $量子门的动态相干消除过程和集体封锁机制。
2010-09-29 quant-ph
Ensemble Algorithm for the Selection Problem by NMR Ensemble Quantum Computers
在本文中，我们提出了一个集成算法的选择问题，找到第k个最小的元素在未排序的数据库。我们将使用“分治”策略搜索第k个最小元素。我们首先将数据库的域D划分为两部分，确定所查找的对象元素属于这两部分中的哪一部分，然后集中于该部分。我们重复划分该部分，直到找到对象元素。确定哪一部分取决于集合计数方案的输出，该方案输出满足oracle查询函数值的赋值的数量设置为1。我们的算法通过构造一个新的Oracle查询函数g_y（j）来修改集合计数方案。如果第j个元素小于或等于y，则我们将g_y（j）设置为1。首先，我们将y设置为D的中间值，并使用Oracle查询函数g_y（.）为了计算数C，满足g_y（j）=1的j的个数。如果C>k，则对象元素位于D的前半部分。如果C<=k，那么它一定在D的后半部分。我们递归地应用这种方法，通过调整y直到找到目标元素。因此，我们的算法需要O（ln |D|）Oracle查询以获得足够的测量精度来找到第k个最小元素，其中|D|表示D的大小。
2004-07-15 quant-ph
Improving Quantum Classifier Performance in NISQ Computers by Voting Strategy from Ensemble Learning
由于量子计算机的巨大潜力和机器学习应用中所需的显著计算开销，变分量子分类器（VQC）最近在图像分类中受到了很大的关注。噪声中尺度量子计算机（Noisy Intermediate-Scale Quantum，NISQ）中的噪声是影响VQC性能的重要障碍。重要的是要记住，由于量子退相干和量子门的不精确性，量子算法中会出现很大的错误率。以前的研究已经着眼于在传统计算中使用集成学习来减少量子噪声。我们还指出，由于VQC中的不平衡置信度分布，经典集成学习中的简单平均聚集可能不适合NISQ计算机。因此，在这项研究中，我们建议，系综量子分类器进行优化与多数投票。在MNIST数据集和IBM量子计算机上进行了实验。结果表明，该方法可以优于国家的最先进的两个和四类分类高达16.0%和6.1%，分别。
2022-12-17 cs.AR quant-ph
Quantum Computing on Multi-atomic Ensembles in Quantum Electrodynamics Cavity
提出了一种基于QED腔中多原子相干系综的固态量子计算机中基本量子门的有效实现方法。在这里，我们使用双系综量子比特编码和基于交换的操作，它们一起提供了通过三个基本门实现任何编码的单量子比特操作，并且编码的受控非操作在单个步骤中执行。这种方法简化了通用量子计算的物理实现，并增加了对许多错误的免疫力。我们还证明了所提出的量子计算机的架构满足Dijuenzo准则。
2011-11-14 quant-ph
Fetching marked items from an unsorted database in NMR ensemble computing
从一个未排序的数据库中查找一个或多个有标记的项目是一个非常困难的数学问题。使用经典的计算机，它需要$O(N=2^n)$步骤来找到目标。使用量子计算机，Grover的算法使用$O(\sqrt{N=2^n})$步骤。在NMR系综计算中，Brushweiler算法使用$\log N$步骤。在这封信中，我们提出了一个算法，直接在未排序的数据库中获取标记的项目。它只需要一个查询。它可以找到单个标记项或多个标记项。
2001-12-26 quant-ph
Photon echo quantum RAM integration in quantum computer
本文分析了在量子电动力学腔中，基于原子共振系综的多量子比特回波量子存储器与量子计算机的有效集成。在这里，一个原子系综与可控的非均匀加宽被用于量子存储器节点和其他原子系综的特征在于均匀加宽的谐振线被用作处理节点。我们已经找到了针对该分析的物理方案修改的多量子比特量子存储器的有效集成的最佳条件，并且我们已经确定了自时间模式的指定形状，该自时间模式提供了量子存储器节点和任意处理节点之间的光子量子比特的完美可逆传输。这些结果为利用高效的多比特量子存储器实现全尺寸固态量子计算开辟了道路。
2012-01-21 quant-ph
Fast and robust two- and three-qubit swapping gates on multi-atomic ensembles in quantum electrodynamic cavity
量子计算机的创建是一个突出的基础和实际问题。量子计算机可以用于执行非常复杂的任务，这些任务是经典计算机无法解决的。第一台固态量子计算机的原型是在2009年用超导量子比特创建的。然而，它受到退相干过程的影响，并且期望找到具有长寿命相干性的量子比特的更实用的编码。它可以是固体中的单个杂质或空位中心，但它们与电磁辐射的相互作用相当弱。因此，在这里，提出了原子系综的量子比特编码，通过使用偶极封锁机制，以把多层次系统的两个层次的。但是基于偶极-偶极的封锁引入了额外的退相干，这限制了其实际意义。近年来，人们提出了三能级原子系统的集体封锁机制，即利用不同激发原子数的原子集体态之间的拉曼跃迁的不同频移来实现集体封锁。在这里，我们提出了基于谐振腔中多原子系综之间虚光子交换相互作用的二能级原子系统中另一种集体封锁机制的双量子比特门。此外，我们还证明了三量子比特门（受控SWAP门）的可能性，它利用光子编码量子比特状态控制的原子能级的动态移动来抑制两个多原子系综之间的交换过程。
2011-03-16 quant-ph
Nondigital implementation of the arithmetic of real numbers by means of quantum computer media
在量子计算机介质模型的框架下，描述了实数算术的非数字实现。对于这个模型，一个基本的存储“单元”是一个量子比特（量子比特）的集合。研究发现，为了存储任意实数，使用四个这样的系综就足够了，并且算术运算可以由固定的量子线路来实现。
2002-01-17 quant-ph
QUILT: Effective Multi-Class Classification on Quantum Computers Using an Ensemble of Diverse Quantum Classifiers
Northeastern University（东北大学）
本文提出 Quilt 框架，通过多样化量子分类器集成，在当前噪声较大、量子比特有限的硬件上完成多类分类，并在五量子比特系统的 MNIST 任务中达到最高 85% 准确率。
2023-09-26 cs.LG quant-ph
Selecting ensembles for rare earth quantum computation
我们讨论了在稀土离子掺杂固体中实现量子计算的问题。我们描述了一个实用的方案，两个量子位门操作，利用实验可用的量子位之间的相互作用。讨论了可扩展量子计算机的可能性。
2003-10-16 quant-ph
Ensemble Fluid Simulations on Quantum Computers
本文探讨了在量子计算机上进行流体系综模拟的可行性，提出用泛函刘维尔方程描述流场概率分布，并指出该方法需数百逻辑量子比特，对噪声抑制技术提出更高要求。
2023-04-11 math-ph math.MP physics.comp-ph
Influence of qubit displacements on quantum logic operations in a silicon-based quantum computer with constant interaction
对硅中磷施主量子计算机中自旋链系综中量子比特偏离预定位置所引起的误差进行了解析估计和数值计算。我们表明，它是可能的，甚至与位移量子比特的核自旋之间使用受控非门的电子和核自旋的同一磷原子的初始化。然而，由于交换相互作用常数对量子比特之间的距离的指数依赖性，位移电子自旋之间的受控非门的实现具有很大的误差。如果量子计算是在许多自旋链的系综上实现的，那么如果具有位移量子位的链的数量很小，则误差可以很小。
2006-09-14 quant-ph
Modified Grover's algorithm for an expectation value quantum computer
翻译格罗弗的搜索算法从其标准版本，设计用于实施在一个单一的量子系统服从投影测量，到一个适合的合奏量子计算机，其输出的期望值的观测，详细描述。一个过滤方案，有效地确定期望值的有限部分的量子态，并用于定位一个单一的项目搜索涉及一个以上的标记项目。一个截断版本的格罗弗的算法，需要更少的步骤比翻译的标准版本，但定位标记的项目一样成功，提出。对于只返回期望值的量子计算设备，截断版本优于其标准版本。这表明可以修改量子算法，以便通过使用系综的空间资源来减少所需的时间资源。
2001-11-20 quant-ph
Efficient quantum computing on low temperature spin ensembles
本文提出了一种新的方案，它将允许用电子自旋共振脉冲技术来实现100量子比特或更多的量子计算机。计算是在对应于密度矩阵的非对角块的有效纯态上进行的。描述了一种非常有效地执行准备阶段并允许对输出进行"伪投影测量“的方案。通过这样的测量，系综的所有成员保持一致。
1998-05-24 quant-ph
Solving the quantum search problem in polynomial time on an NMR quantum computer
量子搜索问题是一个重要的问题，因为一般的NP问题可以有效地解决一个unsorted量子搜索算法。这里已经表明，量子搜索问题可以在NMR量子计算机上在多项式时间内解决。NMR系综量子计算是基于量子力学幺正动力学，即封闭量子系统和它的系综都服从同一个量子力学幺正动力学，而不是基于经典NMR量子计算的伪纯态或有效纯态。基于这一新原理，我们发展了常规的NMR多量子谱，从实验上解决了搜索问题。首先将搜索问题的解信息加载到由预言机幺正操作和预言机无关幺正操作构造的幺正演化传播子上，用于激发自旋系综中的多重量子相干性.然后利用多量子光谱技术从实验上提取溶液信息.讨论了如何增强量子搜索核磁共振多量子脉冲序列的输出信号，并提出了一些增强核磁共振信号的方法。本文的工作将有助于常规高场核磁共振机有效地解决量子搜索问题。
2002-06-16 quant-ph
Efficient Quantum Compression for Ensembles of Identically Prepared Mixed States
我们提出了一次性压缩协议，最佳地编码成$O(\log N)$量子比特的$N$相同准备的混合状态的合奏。与纯态系综的情况相反，我们发现，只要容忍非零误差，并且以足够的精度知道状态的谱，编码量子比特的数量就会不连续地下降。对于量子位系综，此功能可节省25%的内存空间。我们的压缩协议可以在量子计算机上有效地实现。
2016-02-24 quant-ph
Scaling issues in ensemble implementations of the Deutsch-Jozsa algorithm
我们讨论了合奏版本的Deutsch-Jozsa（DJ）算法，试图提供一个“可扩展的”实现的期望值NMR量子计算机。我们表明，这种合奏实现的DJ算法是最好的经典随机算法一样有效。一旦试图确定地对所有可能的功能进行分类，实现这一目标就需要大量的分子。这种差异是由对混合态密度矩阵的解释引起的。
2003-11-03 quant-ph
Quantum computer with atomic logical qubits encoded on macroscopic three-level systems in common quantum electrodynamic cavity
提出了一种基于宏观（或介观）共振系统--量子电动力学腔中的多原子相干系综、鱿鱼或量子点，在固态量子计算机中有效实现基本量子门通用集合的方法.我们利用一个编码的逻辑量子比特的对宏观的两个或三个层次的原子，是工作在希尔伯特子空间的所有国家固有的这些原子系统。在这个子空间中，逻辑单量子比特门通过经由虚拟光子的交换的对中的单个原子激发的受控可逆转移以及通过对中的原子系综中的一个的频移来实现。在二能级系统的情况下，逻辑双量子位门通过控制一个原子系综中的兰姆位移幅度来执行，分别允许/阻止一对中的激发转移，其由另一对的第三原子系统控制。当使用三能级系统时，我们描述了原子对中的非门，该非门由工作原子激发向由控制对激发的直接影响引起的附加第三能级的转移控制。最后，我们讨论了所提出的物理系统的优势，一些有用的量子门的加速计算。
2013-01-10 quant-ph
A prime factorization based on quantum dynamics on a spin ensemble (I)
本文描述了如何利用量子力学中的幺正动力学来解决自旋系综上的素因子分解问题，而不考虑任何量子纠缠。素因子分解的系综量子计算是基于这样一个基本原理：如果一个封闭的量子系统及其系综中不存在退相干效应，那么该系统及其系综都服从同一个量子力学幺正动力学.它采用NMR多量子测量技术输出自旋系综的同相多量子谱。已经表明，用于搜索模指数函数的周期的同相NMR多量子谱强度可以仅以自旋系综的量子比特数的多项式形式减少。量子计算机上模指数运算的时间演化过程服从量子力学的幺正动力学，因此计算输出受量子动力学控制。量子计算机与经典计算机的这一本质区别可能是量子计算在没有任何量子纠缠的自旋系综的素因子分解中优于经典计算的关键。证明了基于自旋系综量子动力学的素因子分解至少是局部有效的。这支持了量子动力学可能对量子计算功率的起源起重要作用的猜想，而量子纠缠不可能是在素因子分解中获得量子计算功率的唯一资源。
2003-02-20 quant-ph
Improving the Reliability of Quantum Circuits by Evolving Heterogeneous Ensembles
针对量子电路设计难、可靠性待提升的问题，该研究开发工具QuEEn，用进化算法生成异构量子电路集成，在Iris分类任务的理想与含噪仿真中均优于同构集成，为NISQ时代提升量子电路可靠性提供有效策略。
2024-09-13 cs.ET quant-ph
Spectroscopic properties of inhomogeneously broadened spin ensembles in a cavity
在相同原子或自旋的大集合中，与电磁辐射场的模式的相互作用集中在具有集体增强耦合的单个超辐射自由度中。给定可控的非均匀加宽，这样的系综可以用于辐射场的量子态的多模存储，其在量子通信网络和量子计算机中具有应用。在本文中，我们分析的宽度和形状的非均匀加宽的影响集体增强和动力学的腔系综系统的集中的后果的适用性量子信息处理任务。
2011-01-25 quant-ph
Towards deterministic optical quantum computation with coherently driven atomic ensembles
使用光子量子比特的可扩展和有效的量子计算需要（i）单光子的确定性源，（ii）能够纠缠光子对的巨大非线性，以及（iii）可靠的单光子探测器。此外，光量子计算机还需要一个强大的可逆光子存储装置。在这里，我们讨论了几个相关的技术，在电磁诱导透明的制度，能够实现所有上述先决条件的确定性光量子计算与单光子的原子系综的相干操纵的基础上。
2005-01-10 quant-ph
Ensemble-learning error mitigation for variational quantum shallow-circuit classifiers
Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学基础与前沿研究院）；The Department of Electronic and Computer Engineering, The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学电子与计算机工程学系）；Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）
本文提出两种集成学习误差缓解方法，用于提升变分量子浅层电路分类器在经典和量子数据集上的性能。
2023-03-04 quant-ph
On quantum ensembles of quantum classifiers
量子机器学习试图利用量子计算机的基本性质来增强机器学习技术。特定的框架使用叠加的量子特性来存储参数集，从而创建可以并行计算的量子分类器的集合。这个想法源于经典的集成方法，其中一个试图通过平均来自许多不同模型的结果来建立一个更强大的模型。在这项工作中，我们证明了量子分类器的量子系综的一个具体实现，称为精确加权量子系综，可以完全去量子化。另一方面，一般的量子系综框架包含著名的Deutsch-Jozsa算法，该算法显著地提供了量子加速，并为有用的量子系综创造了利用这种计算优势的潜力。
2020-01-29 quant-ph
Quantum computer of wire circuit architecture
第一台固态量子计算机是用transmons（库珀对盒）制造的。由于在超导材料的温度下使用了许多以固定频率工作的刚性铜盒，计算机的操作受到限制。在这里，我们提出了一种新的量子计算机架构的基础上，许多耦合的量子节点包含受控的原子（分子）系综的柔性线电路。我们展示了所提出的计算机的广泛机会。首先，我们揭示了外部光子量子比特到多模量子存储节点的完美存储，并证明了任意节点之间量子比特的可逆交换。我们找到了电路中原子的最佳参数和用于量子处理的自量子模式。实验上观察到了酞菁锂分子系综在微波辐射下的理想存储。然后，我们还首次展示了通过在电路节点中使用适当的原子频移来实现两个任意节点直接耦合的有效基本两量子比特门。提出的双量子比特门运行速度与节点中的原子数量成比例地急剧加速。对于大量的电路节点，可以实现直接耦合和加速的双量子比特门。最后，我们描述了二维和三维可扩展的架构，为构建在室温下运行的通用多量子比特量子计算机铺平了道路。
2010-01-07 quant-ph
Statistical comparison of ensemble implementations of Grover's search algorithm to classical sequential searches
我们比较伪纯状态集成实现，量化的初始极化和合奏大小，格罗弗的搜索算法的概率经典顺序搜索算法的成功和失败概率。我们提出了一个标准，用于量化的集成实现所使用的资源，通过在整个集成的Oracle调用的总数，并使用此作为与经典的搜索算法进行比较的基础。我们确定一个临界极化的界限，使合奏算法成功的概率比概率经典的顺序搜索。我们的结果表明，临界极化标度为N^（-1/4），其中N是数据库大小，对于典型的室温溶液态NMR，极化使得Grover算法的系综实现在N > 10 ^（22）时是有利的
2007-08-06 quant-ph
A polynomial-time solution to the parity problem on an NMR quantum computer
提出了一种有效的量子算法，在多项式时间内解决奇偶性问题，无论是在传统的量子计算和经典计算，NMR量子计算机上的最困难的问题之一。它基于量子系综中的量子平行性原理、选择性退相干操作和NMR相敏测量。量子算法的量子线路是明确设计的。
2001-09-06 quant-ph
Generalized Gibbs ensembles in weakly interacting dissipative systems and digital quantum computers
本文提出利用数字量子计算机研究弱耗散可积分系统中的可积分效应，并探讨其在近可积分量子材料中稳定 exotic 状态的可能性。
2025-04-21 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Scheme for implementing the Deutsch-Jozsa algorithm via atomic ensembles
我们提出了一个物理方案，实现Deutsch-Jozsa算法使用原子系综和光学器件。该方案对真实噪声具有内在的容错性，并在现有技术范围内对某些纠缠态的系综数目进行了有效的缩放。这将是通过原子系综实现更复杂量子计算的重要一步。
2005-10-18 quant-ph
Distinguishing synthetic unravelings on quantum computers
ICFO – Institut de Ciències Fotòniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（光子科学研究所，巴塞罗那科技研究院）；Barcelona Supercomputing Center（巴塞罗那超级计算中心）；Instituto Universitario de Matemática Pura y Aplicada, Universitat Politècnica de València（巴伦西亚理工大学纯数学与应用数学大学研究所）；Department of Mathematics, The University of Arizona（亚利桑那大学数学系）；ICREA – Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（加泰罗尼亚高级研究学院）
该研究通过量子电路实现了合成解缠，展示了量子轨迹能编码测量反作用信息，超越无条件动力学的限制。
2026-01-27 quant-ph
A convenient method to prepare the effective pure state in a quantum ensemble
提出了一种简便的制备有效纯态的方法|00... 0><0. 00|在量子系综中有任意数量的量子比特。该制备基于时间平均（Knill，Chuang和Laflamme，Phys.Rev.A57，3348（1998））。将制备有效纯态的量子线路设计成统一的系统形式，并将其完全分解为一系列单量子位量子门和双量子位对角量子门的乘积。该制备方法可方便地在NMR量子计算机上编程实现。
2000-08-23 quant-ph
Constant-time solution to the Global Optimization Problem using Bruschweiler's ensemble search algorithm
利用集成算法获得了连续全局优化问题的常时间解。我们表明，在一定的假设下，解决方案可以保证通过映射到一个离散的未排序的搜索问题的GOP，因此，Escherichweiler的合奏搜索算法。对于足够的测量技术的灵敏度，集成搜索算法的查询复杂度线性依赖于函数的域的大小。最终NMR实现的优点和局限性进行了讨论。
2003-06-26 quant-ph
Polarization Requirements for Ensemble Implementations of Quantum Algorithms with a Single Bit Output
我们比较失败的概率合奏实现的量子算法，使用伪纯初始状态，量化其极化，竞争的经典概率算法。具体来说，我们考虑一类算法，只需要一位输出的解决方案的问题。对于大的系综尺寸，我们提出了一个一般的计划，以确定一个临界极化下，量子算法失败的概率比它的经典竞争对手更大。我们将其应用于Deutsch-Jozsa算法，并表明临界极化率为86.6%。
2005-08-07 quant-ph
Boosted Ensembles of Qubit and Continuous Variable Quantum Support Vector Machines for B Meson Flavour Tagging
本研究开发了量子机器学习方法用于B介子风味标记，通过模拟量子比特和连续变量量子支持向量机的提升集成，实现了与经典算法相当的有效标记效率，并发现集成方法显著降低了过拟合风险。
2023-08-21 quant-ph
Shortening Grover's search algorithm for an expectation value quantum computer
量子算法通常被公式化用于在服从投影测量的单个量子位系统上实现。然而，在期望值量子计算中，例如核磁共振实现，计算机由仅服从期望值测量的相同量子位系统的集合组成。在量子算法的这种期望值实现中，普遍的策略是保留传统公式的酉运算，但适当地修改其初始化和测量步骤。这种天真的方法是不是最佳的Grover算法和缩短版本的期望值量子计算机。
2002-09-26 quant-ph
A quantitative model for the effective decoherence of a quantum computer with imperfect unitary operations
研究了量子计算机由于有噪声的幺正门（不完美的外部控制）而导致性能定量下降的问题。结果表明，通过使用量子算法访问的状态集可以用均匀（Haar）系综替换的猜想，可以得出关于保真度演化的相当普遍的结论。这些一般性的结果进行了测试数值对量子计算机模拟两个特定的周期性驱动的量子系统。
2004-02-07 quant-ph
New summing algorithm using ensemble computing
提出了一种集成算法，为函数样本集的评价和求和提供了一种新的途径。所提出的算法不是量子算法，在此范围内，它不涉及量子纠缠。该算法的查询复杂度仅取决于测量灵敏度与不同自旋子系综的数量的比例。从实际的角度来看，所提出的算法可能会导致指数加速，相比已知的量子和经典的求和算法。然而，通常，仅当函数样本的总数低于取决于测量灵敏度的阈值时，才存在该优点。
2002-10-14 quant-ph
EQC : Ensembled Quantum Computing for Variational Quantum Algorithms
变分量子算法（VQA）由经典优化器和参数化量子线路组成，是噪声中尺度量子（NISQ）时代最有前途的量子计算机能量获取方法之一。然而，在当代NISQ设备上部署VQA通常会面临相当大的系统和时间依赖性噪声以及非常慢的训练速度。另一方面，昂贵的配套资源和基础设施使得量子计算机极其热衷于高利用率。在本文中，我们提出了一种为变分量子算法构建量子后端的虚拟化方法：我们提出构建量子系综，而不是依赖于单个物理设备，该单个物理设备倾向于随着自校准以来的时间的增长而引入具有恶化性能的时间相关的设备特定噪声，该量子系综动态地跨一组物理设备异步地分配量子任务，以及相对于机器状态调整所述总体配置。除了减少机器相关的噪音，合奏可以提供显着的VQA训练的加速。基于这一思想，我们构建了一个新的VQA训练框架EQC，它包括：（i）一个异步并行VQA协同训练的系统架构;（ii）一个分析模型，用于评估特定设备上返回的VQA梯度的质量，包括其架构、编译和运行条件;（iii）加权机制，以根据系统的当前性能来调整量子系综的计算贡献。使用VQE和QAOA应用程序对10个IBMQ设备进行的500 K电路评估表明，EQC可以获得接近集成中最高性能设备的错误率，同时将训练速度平均提高10.5倍（高达86倍和至少5.2倍）。
2021-11-29 quant-ph
Two-bit Deutsch-Jozsa algorithm using an atomic ensemble
第一个实现二比特版本Deutsch-Jozsa算法的光学方案[D. Deutsch和R. Jozsa，Proc. R. Soc. London A { \bf 493}，553（1992）]。该提案在原子系综和简并光子源中使用斯塔克位移。光子与原子系综色散相互作用，导致原子-场基的有效哈密顿量，这对于执行所需的双量子比特操作是有用的。将这些与一组单量子比特操作相结合，可以实现该算法。给出了该建议的实验可行性的讨论。
2006-01-16 quant-ph
How an Equi-ensemble Description Systematically Outperforms the Weighted-ensemble Variational Quantum Eigensolver
ICGM, Université de Montpellier, CNRS, ENSCM（蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心，国立高等化学学校）；Dipartimento di Ingegneria e Scienze dell’Informazione e Matematica, Università dell’Aquila（阿奎拉大学）
本文提出等权集合方法在计算激发态时优于加权集合方法，通过变分原理推广实现更优性能。
2025-10-11 quant-ph
Globally controlled artificial semiconducting molecules as quantum computers
预计量子计算机在执行某些特定任务时比经典计算机效率高得多。这些计算机实际实现的困难在于建立一个可以在更大的介观尺度上控制的微观量子系统。在这里，我展示了嵌入适当的氧化锌半导体结构中的施主原子的垂直线可以构成人工分子，这些分子是相同量子计算机的许多副本。在这种可扩展的架构中，每个信息单元都被编码到供体的电子自旋上。与大多数现有的实际建议相反，这里的逻辑运算只需要通过电磁脉冲对自旋进行全局控制。环绕测量简化了读数。只要适当改进其生长和掺杂方法，氧化锌有望成为下一代计算机的良好半导体材料。
2005-03-17 quant-ph
Implementing the Deutsch-Jozsa algorithm with macroscopic ensembles
当今考虑的量子计算实现通常处理具有微观自由度的系统，例如光子、离子、冷原子和超导电路。量子信息通常存储在诸如量子比特的低维希尔伯特空间中，因为量子效应在这样的系统中是最强的。然而，已经证明量子效应可以在介观和宏观系统中观察到，例如纳米机械系统和气体系综。虽然已经用这样的宏观系统进行了几个量子比特的量子信息演示，但是还没有示出相对于经典算法显示指数加速的量子算法。在这里，我们表明，Deutsch-Jozsa算法可以实现与宏观合奏。我们使用的编码避免了通常困扰宏观实现的退相干的有害影响。我们讨论了两个映射程序，可以选择取决于甲骨文和实验的约束。这两种方法都有一个指数加速的经典情况下，只需要控制的合奏的总自旋的水平。结果表明，这两种方法重现量子比特Deutsch-Jozsa算法，是强大的退相干。
2016-04-29 quant-ph
Universal Algorithm for Optimal Estimation of Quantum States from Finite Ensembles
本文提出了一种计算任意有限维系统最佳量子态的通用算法。该算法指定了一个物理上可实现的正算子值测量（POVM）的有限数量的相同准备的系统。我们说明了一般的形式主义，将其应用到不同的情况下的状态估计的N个独立和相同的准备两级系统（量子比特）。
1997-07-16 quant-ph
Quantum computing with collective ensembles of multi-level systems
我们提出了一种新的物理方法来编码和处理多能级量子系综中的量子信息，其中不同的比特不是由单个粒子携带，而是与不同内部能级的集体布居相关联。一位和两位门是通过集体内部状态转换来实现的，该转换在存在将每个内部状态的种群限制为零和一的激励阻断机制的情况下发生。10-20比特量子计算机可以通过该方案在受到里德伯激发阻断机制的基态原子的单个被捕获云中构建，并且寄存器大小与原子中的内部量子态的数量之间的线性依赖性提供了实现更大寄存器的现实手段。
2007-08-10 quant-ph
Applicability of Rydberg atoms to quantum computers
从实验的角度考察了里德伯原子在量子计算机中的适用性。在最近出现的许多理论方案中，原子激发到高激发里德堡态被认为是通过偶极-偶极相互作用在冷原子系综中实现量子纠缠的一种方法，对于里德伯原子来说，这种相互作用可能很强。分析了实现条件量子相位门的条件。我们还介绍了在几个钠里德伯原子系综中，单光子37 S-37 P和双光子37 S-38 S跃迁的单原子和多原子激发的微波光谱的模拟实验结果。研究了在其基态中制备的系综的各种终态的微波光谱。发现单原子的量子非操作受到微波场的多普勒效应和涨落的影响。多个里德伯原子的全激发光谱比单个原子的全激发光谱窄得多。这种效应可能对高分辨率光谱学有用。这些结果也可用于集体激光激发基态原子实现量子门的研究。
2004-05-13 physics.atom-ph quant-ph
Optimal purification of a spin ensemble by quantum-algorithmic feedback
将量子粒子的高温系综纯化到已知状态是利用量子多体效应的关键要求。将系统带到其基态的被动冷却的替代方案是基于反馈以使系统主动地稳定在目标状态附近。这种替代方案，如果实现的话，为量子态的设计提供了额外的控制能力。在这里，我们提出了一个量子反馈算法能够稳定的集体状态的合奏从无限温度状态的限制，单量子。我们在半导体量子点中的~ 50，000个原子核上实现了这一点，并表明核自旋波动减少了83倍，降至10个自旋宏观态。虽然我们的算法可以净化单个宏状态，但系统特定的不均匀性会阻止达到此限制。我们的反馈算法进一步工程师经典相关的系综状态，通过宏观状态调谐，加权双峰，晶格多稳态，构成了一个前体对量子相关的宏观状态。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single electron spin and its coherence in Si quantum computer architecture
通过电场控制束缚在势垒界面附近的双施主上的电子，在硅基量子计算机中进行单自旋测量的可能性进行了评估。我们发现，所需的电场和隧穿时间可能是太大的实际实现。另一方面，双施主在其第一激发态的操作需要更小的场和更快的隧穿时间，因此适合于自旋-电荷转换测量。我们还提出了一个测量方案，将呈现统计（系综）估计的自旋相干在Si/SiO2界面。
2006-10-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum ensemble of trained classifiers
Universidade Federal Rural de Pernambuco（伯南布哥联邦农村大学）；Universidade Federal de Pernambuco（伯南布哥联邦大学）
通过叠加，量子计算机能够根据可用的量子比特数量来表示指数级大的状态集。量子机器学习是量子计算的一个子领域，它探索了量子计算增强机器学习算法的潜力。一种称为量子分类器的量子集成的量子机器学习方法包括使用叠加来构建指数级大的分类器集成，以使用无优化学习算法进行训练。在这项工作中，我们研究了量子系综如何与优化方法一起工作。使用基准数据集的实验表明，优化步骤的增加所获得的改进。
2020-07-18 cs.LG quant-ph stat.ML
Quantum ensembles of quantum classifiers
National Institute for Theoretical Physics（国家理论物理研究所）
量子机器学习见证了越来越多的量子算法用于数据驱动的决策，这是一个潜在应用的问题，从自动图像识别到医疗诊断。这些算法中的许多都是量子分类器的实现，或者是用量子计算机对数据输入进行分类的模型。基于经典机器学习中集合决策的成功，本文引入了量子分类器的量子集合的概念。创建系综对应于状态准备例程，之后并行评估量子分类器，并通过单量子比特测量访问它们的组合决策。这个框架自然允许指数级的大集合，其中-类似于贝叶斯学习-单个分类器不必进行训练。作为一个例子，我们分析了一个指数级大的量子系综，其中每个分类器根据其在分类训练数据时的性能进行加权，从而为量子和经典机器学习带来新的结果。
2017-04-07 cs.LG math.ST quant-ph
Robustness of near-thermal dynamics on digital quantum computers
Quantinuum
研究近热力学系统量子电路对门错误和离散化误差的鲁棒性，提出通过随机乘积态集合提升近期量子计算机的动力学精度。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
