How to factor 2048 bit RSA integers with less than a million noisy qubits
本文提出用不到一百万个噪声量子比特在不到一周内分解2048位RSA整数的方法，通过近似余数算术、轭式表面码和魔法态培育大幅减少量子比特需求，同时将Toffoli门数较先前工作降低百倍以上。
2025-05-21 quant-ph
The communication power of a noisy qubit
针对噪声破纠缠量子比特信道能否被噪声比特信道替代传输经典消息的问题，通过设计类似蒙提霍尔问题的游戏，证明经典策略无法确保避开炸弹，而量子NOT信道策略可确定性避弹并以非零概率获奖，揭示其不可替代性。
2025-02-13 quant-ph
Entanglement-Enhanced Classical Communication on a Noisy Quantum Channel
我们考虑的问题，试图通过一个嘈杂的量子信道发送一个单一的经典位时，通过信道的两个传输可作为一个资源。传统上，两次传输不会增加接收器推断比特的能力。然而，在量子世界中，人们可能有进一步的优势，使两个传输纠缠在一起。我们证明，对于某些嘈杂的信道，这种纠缠传输增强接收器的能力，一个正确的推断。
1996-11-05 quant-ph
Entanglement-Enhanced Classical Communication over a Noisy Classical Channel
我们提出并实验证明了一个通信协议，采用共享纠缠，以减少错误时，发送一个比特在一个特定的嘈杂的经典信道。具体而言，它示出，给定一个单一的使用这个通道，可以发送一个比特具有更高的成功概率时，发送器和接收器共享纠缠相比，最好的可能的策略，当他们不。该实验是使用偏振纠缠光子对实现的，其量子相关性在经典信息的编码和解码中起着关键作用。在实验上，我们发现一个比特可以以概率0.891 \pm 0.002成功传输，这接近于（2 + 2^-1/2）/3 \simeq 0.902的理论最大值，并且显著高于产生5/6 \simeq 0.833的最佳经典策略。
2011-03-31 quant-ph
How to factor 2048 bit RSA integers in 8 hours using 20 million noisy qubits
我们通过结合Shor 1994，Griffiths-Niu 1996，Zalka 2006，Fowler 2012，Ekerkirst-Hastad 2017，Ekerkirst 2017，Ekerkirst 2018，Gidney-Fowler 2019，Gidney 2019中的技术，显着降低了在量子计算机上对整数进行因子分解和计算有限域中离散矩阵的成本。我们使用大规模超导量子位平台的合理物理假设来估计我们的建设的近似成本：具有最近邻连接的量子位平面网格，$10^{-3}$的特征物理门错误率，1微秒的表面码周期时间和10微秒的反应时间。我们考虑了通常被忽略的因素，如噪声，需要重复尝试，以及计算的时空布局。当分解2048位RSA整数时，我们的构造的时空体积比早期工作的可比估计小一百倍（Van Meter et al. 2009，Jones et al. 2010，Fowler et al. 2012，Gheorghiu et al. 2019）。在抽象电路模型中（忽略了蒸馏、路由和纠错的开销），我们的构造使用$3 n + 0.002 n \lg n$逻辑量子比特、$0.3 n^3 + 0.0005 n^3 \lg n$ Toffolis和$500 n^2 + n^2 \lg n$测量深度来分解$n$位RSA整数。我们量化的密码影响，我们的工作，RSA和计划的基础上的DLP在有限域…
2021-04-13 quant-ph
Quantum coherence of multiqubit states in correlated noisy channels
量子相干性的长时间保持对于其实际应用是至关重要的。研究了多量子比特系统通过关联通道（相位翻转、比特翻转、比特相位翻转和去极化）时的退相干过程。结果表明，当通道对量子比特序列的连续作用具有一定的经典相关性时，相干性的衰减明显延迟。特别地，具有大量量子比特的系统的相干性的相对熵比具有少量量子比特的系统的相干性更鲁棒。我们还通过探讨非定域量子相干性的变化与多量子比特系统的总关联增益之间的相互作用来解释延迟退相干。
2018-12-11 quant-ph
Controlling transfer of quantum correlations among bi-partitions of a composite quantum system by combining noisy environments
研究了由两个量子比特和两个独立的、不同的噪声环境组成的复合系统的各种双划分的关联动力学。这两个量子比特彼此之间没有直接的相互作用，而是与它们的环境局部地相互作用。包括纠缠在内的经典和量子关联最初仅在两个量子比特之间准备。我们发现，与相同的噪声环境的情况下，纠缠和量子关联转移的方向可以通过组合不同的噪声环境来控制。振幅阻尼环境决定了复合系统中两个分块之间是否存在纠缠转移。当一个量子比特耦合到振幅阻尼环境，而另一个耦合到比特翻转环境时，我们发现一个非常有趣的结果，即所有的量子和经典关联，甚至纠缠，原来存在于量子比特之间，可以完全转移到耦合到比特翻转环境和振幅阻尼环境的量子比特。我们还注意到，通过结合不同的噪声环境，可以区分量子关联与经典关联和纠缠。
2010-12-14 quant-ph
Purifying two-bit quantum gates and joint measurements in cavity QED
使用腔QED设置，我们展示了如何实现一个特定的联合测量两个原子的容错方式。基于该方案，我们说明了如何实现量子通信的噪声信道时，本地操作受到错误。我们还提出了一个方案来执行和纯化一个通用的二位门。
1997-08-19 quant-ph
Entanglement enhancement of a noisy classical communication channel
本文对Prevedel { \it et al.}的通信协议进行了形式化的量子力学分析。[Phys. Rev. Lett. \textbf{106}，110505（2011）]，其中由发送器和接收器共享的纠缠被用于增强通过特定噪声经典信道${\cal N}$成功传输比特的概率，超过经由最佳经典策略可实现的概率。我们提供了一个完整的分析时，该协议的共享纠缠驻留在一个两量子比特系统。我们的分析表明，由协议指定的测量选择产生的最大可能的增强的概率成功的通信的位与一个使用的信道${\cal N}$。我们确定，共享纠缠驻留在一个双量子系统与$d > 2$不能提供超越纠缠量子比特产生的增强。最后，我们将展示该协议应如何扩展时，信道${\cal N}$的概率参数允许变化。
2011-09-05 quant-ph
Nonlocality-Assisted Enhancement of Error-Free Communication in Noisy Classical Channels
本文研究贝尔场景中非局域关联对噪声经典信道零错误通信的增强作用，构造出零错误容量为零的信道，借助极值非局域关联可实现1比特或log m比特无误传输，强调其多功能效用。
2025-04-18 quant-ph
Wigner function of noisy accelerated two-qubit system
本文讨论了加速和非加速双量子比特系统通过不同噪声信道时的Wigner函数的行为。利用Wigner函数研究了初始量子关联在噪声信道和加速过程中的退相干。维格纳函数的负（正）行为预示着量子（经典）关联的增益。基于Wigner函数的上、下界，由于加速度过程和噪声信道的强度，纠缠初态失去了量子关联。然而，通过控制分布角，可以抑制这些量子关联的退相干。对于加速态，初始态所包含的量子关联的鲁棒性随噪声类型的不同而出现在不同的分布角范围内。对于比特相位翻转和相位翻转通道，量子关联在任意加速度和大范围的分布角下都具有鲁棒性。然而，对于比特翻转通道的强度的大值，描述了量子相关的脆弱性。不同的配置文件的维格纳函数的量子和经典的相关性，杯，月球，半球。
2019-03-22 quant-ph
Quantum discord of mixed states under noisy channels in the curved spacetime
School of Mathematics and Statistics, Hainan Normal University（海南师范大学数学与统计学院）
研究在Schwarzschild黑洞背景下，相消退、相翻转和位翻转通道中两量子比特混合态的量子分歧特性，提出量子分歧的互补关系，发现可访问分歧随霍金加速度降低而衰减，不可访问分歧单调增加。
2026-02-24 quant-ph
Fourier analysis of sampling from noisy chaotic quantum circuits
从混沌量子演化的输出分布中取样，特别是从伪随机通用量子线路的输出分布中取样，已经被认为是近期量子霸权的一个重要里程碑。同一篇论文指出，混沌分布对噪声非常敏感，并且在相当一般的噪声模型下，按照门的数量呈指数收敛于比特串上的均匀分布。一方面，对于增加的门的数量，它足以随机地选择比特串来近似具有固定统计距离的噪声分布。另一方面，交叉熵基准可以用来衡量实验的保真度，以及与均匀分布的距离。我们估计，最先进的经典超级计算机将无法模拟高保真混沌量子线路与大约50量子位和深度40。最近的一篇有趣的论文提出了一种不同的近似算法的噪声分布，扩展了以前的结果对交换量子线路的傅立叶分析。使用的统计特性的波特-托马斯分布，我们表明，这种新的近似算法不提高随机猜测，在多项式时间。因此，它证实了先前的结果，并不代表对上述建议失效的额外挑战。
2017-08-06 quant-ph
Quantum Private Comparison over noisy channels
量子私人比较（QPC）允许我们在比较过程中保护私人信息。在过去，已经提出了各种三方量子协议，声称在噪声条件下工作良好。在这里，我们处理噪声下的QPC问题。分析了去极化噪声、比特翻转和相位翻转噪声下的EPR协议。我们展示了噪声如何影响基于EPR的协议的鲁棒性。然后，我们提出了一个简单的协议的基础上CSS代码执行QPC是强大的抗噪声和安全的一般攻击。
2015-03-25 quant-ph
Quantum coherence of mixed states under noisy channels in noninertial frames
School of Mathematics and Statistics, Hainan Normal University（海南师范大学数学与统计学院）
研究非惯性框架下混合态在不同噪声通道中的量子相干性行为，揭示了相干关联度在不同通道下的变化规律及与纯态的差异。
2026-02-24 quant-ph
Investigating the variance increase of readout error mitigation through classical bit-flip correction on IBM and Rigetti quantum computers
读出误差是当前有噪声的中等规模量子设备上最主要的误差之一。最近，一种有效的和可缩放的方法，用于减轻这种错误已经开发，基于经典的位翻转校正。在这次演讲中，我们比较了IBM和Rigetti量子设备的这种方法的性能，演示了这种方法如何改善量子硬件上获得的可观测量的噪声测量。此外，我们研究的方差放大后，应用我们的缓解程序，这是共同的所有缓解策略的数据。我们推导出一个新的表达式的减轻泡利运营商的方差的校正期望值和噪声方差。我们的硬件结果显示出良好的协议与理论预测，我们证明，由于减轻程序的方差的增加是温和的。
2021-11-29 hep-lat quant-ph
Beating the Classical Limits of Information Transmission using a Quantum Decoder
编码方案和纠错码广泛用于信息技术中，以提高真实世界通信信道上数据传输的可靠性。量子信息协议可以通过以量子态编码消息来进一步增强数据传输的性能，然而，迄今为止的大多数提议都集中在大量使用噪声信道的机制上，这在当前的量子技术中是不可行的。我们实验证明量子增强通信的振幅阻尼噪声信道，只有两个使用的通道，每个比特和一个单一的纠缠门在解码器。通过模拟使用光子干涉设置的信道，我们实验上增加了大于20%的可靠性，在一定的阻尼范围内，经典地发送两次消息的数据位传输。我们展示了我们的方法如何可以扩展到更大的系统，通过模拟传输一个单一的位与多达8个使用的信道和一个两个位的消息与三个使用的信道，预测在所有情况下的量子增强。
2018-02-07 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
Rating the performance of noisy teleportation using fluctuations in fidelity
量子隐形传态是量子世界最具开创性的特征之一。通常情况下，一个隐形传态协议的质量是唯一的判断其平均保真度。在这项工作中，我们分析了量子隐形传态的保真度和保真度偏差的性能。具体来说，我们定义了一个数量称为远程可移植性得分，其中包括贡献的保真度和偏差。它还考虑到了一个协议所需的灵敏度，其中量子态的隐形传态需要在一个或多个中间步骤中进行。我们计算了在无噪声的情况下的远程可携性得分，发现它单调增加的纠缠内容的资源状态。即使我们考虑n链中继器样配置，结果仍然相同。然而，在存在噪声的情况下，远程可携带性分数，有时可以显示相对于初始共享资源状态的纠缠内容的非单调行为。具体地说，在局部比特翻转和比特相位翻转噪声下，对于某些系统参数的选择，较小的纠缠态可以具有较高的远程可携性分数。在存在全局去极化噪声的情况下，对于低纠缠资源态和高灵敏度要求，与无噪声的情况相比，有噪声的状态可以具有更好的远程可携带性得分。
2020-07-31 quant-ph
Experimental quantum key distribution over highly noisy channels
误差过滤是一种将单个粒子的量子态编码到更高维度的希尔伯特空间中的方法，其方式是使其对相位噪声变得不那么敏感。我们通过在光纤上分发秘密密钥的实验证明了这种方法，否则光纤的噪声水平会妨碍安全的量子密钥分发。通过滤除相位噪声，可以将超出安全极限的15.3% ± 0.1%的误码率降低到10.6% ± 0.1%，从而保证密码安全性。
2004-07-05 quant-ph
Experimental Quantum Error Rejection for Quantum Communication
我们报道了一个在有噪声的量子信道中实现量子信息无差错传输的比特翻转差错抑制的实验。在实验中，一个待传输的未知态被编码成一个双光子纠缠态，然后通过一个工程噪声量子信道发送。在最后阶段，通过量子奇偶测量对未知状态进行解码，成功地拒绝了在有噪声的量子信道上的错误传输。
2006-06-09 quant-ph
Error correction, authentication, and false acceptance, probabilities for communication over noisy quantum channels: converse upper bounds on the bit transmission rate
本文针对噪声量子信道上的经典比特码字通信，推导出比特传输速率的严格上界，该上界依赖于字母表大小和剪枝过程，有助于分类协议悖论并构造抗噪纠错码，同时实现纠错最大化与误接受最小化。
2026-09-15 cs.IT math.IT math.PR
Statistical Analysis on Random Quantum Sampling by Sycamore and Zuchongzhi Quantum Processors
随机量子采样是一种从随机量子线路中采样比特串的任务，被认为是一种合适的基准任务，可以证明量子计算机即使在有噪声的量子比特的情况下也具有出色的性能。最近，在具有53个量子位的Sycamore量子处理器[Nature 574，505（2019）]和具有56个量子位的Zuchongzhi量子处理器[Phys. Rev. Lett. 127，180501（2021）]。本文分析和比较了Sycamore和祖冲之的随机量子抽样输出的统计性质。利用Marchenko-Pastur定律和Wasssertein距离，我们发现祖冲之的量子随机抽样比Sycamore的量子随机抽样更接近经典均匀随机抽样。祖冲之的一些位串通过了随机数测试，而Sycamore和祖冲之的位串热图显示出相似的模式。结果表明，随着随机量子线路深度的增加，两种随机量子样品的统计特性变化不大。我们的研究结果提出了一个关于噪声量子处理器的计算可靠性的问题，这些处理器可以为相同的随机量子采样任务产生统计上不同的输出。
2022-04-12 quant-ph
Noisy HQNNs: A Comprehensive Analysis of Noise Robustness in Hybrid Quantum Neural Networks
本文系统比较了QCNN和QuanNN在五种量子噪声通道下的鲁棒性，发现QuanNN在低噪声下表现稳健，而QCNN在高噪声概率下对部分噪声类型反而优于无噪声模型，为NISQ时代的错误缓解策略提供了指导。
2025-05-06 quant-ph
Q-Cluster: Quantum Error Mitigation Through Noise-Aware Unsupervised Learning
Q-Cluster通过噪声感知的无监督学习方法，有效缓解量子计算中的高噪声问题，提升保真度1.46倍，优于现有QEM方法。
2025-12-06 quant-ph
Quantum State Reconstruction in a Noisy Environment via Deep Learning
针对量子噪声限制量子信息处理的问题，提出利用经典前馈神经网络将重构建模为回归任务，以超过99%的保真度恢复多达三量子比特的无噪声密度矩阵，并实现不同量子噪声信道的完美分类。
2023-09-21 quant-ph
Symmetry-protected privacy: beating the rate-distance linear bound over a noisy channel
限制量子密钥分发性能的主要因素有两个--信道传输损耗和噪声。以前，线性界限被认为是速率-透射率性能的上限。值得注意的是，最近提出的双场和相位匹配量子密钥分发方案已被证明克服了线性约束。在实际应用中，由于光信号在传输过程中的相位波动，这些方案具有很大的误码率，这使得实验实现极具挑战性。在这里，我们关闭这个差距证明安全性的基础上不同的原则-编码对称性。通过基于密钥的安全性证明，我们可以将隐私与信道干扰解耦，并最终消除安全密钥分配对误码率的限制。也就是说，相位匹配方案即使在高达50%的高误码率下也可以产生正的密钥速率。在模拟实验中，典型的实验参数，关键率是能够突破线性界限的错误率为13%。同时，我们提供了一个有限的数据大小的分析，该方案可以突破界限，一个合理的数据大小为$10^{12}$。在高容错性和高丢失性的鼓舞下，我们期望基于安全保护隐私的方法将为量子密钥分发的安全性提供新的见解。
2019-10-13 quant-ph
Improving the efficiency of joint remote state preparation in noisy environment with weak measurement
量子保密通信为保护信息安全提供了新的途径。作为量子保密通信的重要组成部分，远程态准备（RSP）可以将量子态从发送端安全地传输到远程接收端。量子噪声的存在严重影响了量子通信系统的安全性和可靠性。本文研究了利用弱测量及其反向测量提高噪声环境下联合RSP（JRSP）效率的方法。以一个基于GHZ的确定性JRSP为例，首先利用弱测量及其反转技术抑制振幅阻尼噪声的影响。我们的研究表明，在振幅阻尼噪声中，输出状态的保真度可以得到改善。我们还研究了弱测量及其反转在其他三种噪声中的影响，即在现实世界中经常遇到的位翻转，相位翻转（相位阻尼）和去极化噪声。结果表明，弱测量对比特翻转噪声和相位翻转（相位阻尼）噪声没有抑制作用，而对去极化噪声的抑制作用很小。本文的研究结果适用于JRSP和RSP，对提高多粒子纠缠量子保密通信的效率具有一定的指导意义。
2016-12-19 quant-ph
The Present and Future of Discrete Logarithm Problems on Noisy Quantum Computers
离散对数问题（DLP）是几个密码原语的基础。自从Shor的工作以来，人们已经知道DLP可以通过组合多项式大小的量子电路和多项式时间经典后处理算法来解决。评估和预测量子设备可以解决的实例大小是一个新兴的研究课题。在本文中，我们提出了一种基于后处理算法的成功概率的定量测量，以确定量子设备（或经典模拟器）上的实验是否成功。我们还提出了一个程序来修改从Shor电路观察到的位串，以增加基于格的后处理算法的成功概率。我们报告了在IBM量子计算机上进行的初步实验和基于噪声设备模拟的近期预测。我们使用ibm_kawasaki设备进行了实验，发现2位DLP实例中最简单的电路（7个量子位）实现了足够高的成功概率，可以宣布实验成功。另一方面，在另一个电路上的实验（来自稍微硬一点的2位DLP实例）没有成功，我们确定需要将噪声水平降低一半才能实现成功的实验。最后，我们给出了一个短期预测的基础上所需的噪声水平，以解决一些选定的小DLP和整数分解的情况。
2021-11-11 cs.CR quant-ph
Quantum Steganography over Noisy Channels: Achievability and Bounds
量子隐写术是通过将秘密的量子信息编码成窃听者会认为是无辜的消息来隐藏秘密信息的研究。在这里，我们研究了一个明确的隐写编码的发送者，爱丽丝，隐藏一个秘密的消息中的纠错码的症状，使编码模拟一个给定的嘈杂的量子信道，夏娃认为连接爱丽丝和鲍勃。连接Alice和Bob的实际物理信道是嘈杂的，但没有Eve认为的那么嘈杂。我们发现，对于位翻转和去极化信道，Alice可以利用Eve对信道参数的不了解来隐写编码量子信息。我们给出了一个显式的编码过程，并计算出的速率，爱丽丝和鲍勃可以秘密通信。我们还表明，我们的编码是最佳的非退化量子码。我们计算密钥必须消耗的速率。最后，我们讨论了在更一般的量子信道上进行隐写通信的可能性，并推测了隐写速率的一般公式。
2019-07-29 quant-ph
One-shot entanglement generation over long distances in noisy quantum networks
考虑了在网络中两个站之间产生长距离纠缠态的问题，其中相邻的节点由噪声量子信道连接。我们表明，任何两个站可以共享一个纠缠对，如果量子错误的有效概率低于一定的阈值，这是通过使用本地冗余编码来保持全局相位和基于网络的比特翻转错误的校正来实现的。与传统的量子中继器方案相比，我们不受存储器相干时间的限制，因为所有的量子操作都只使用单向经典通信，并且可以一次性完成。同时，本地资源的开销只会随着网络规模的增加而增加，这使得我们的建议有利于长距离量子通信的实际应用。
2008-07-01 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
Communicating via ignorance: Increasing communication capacity via superposition of order
传统上，没有信息可以通过去极化，即完全噪声的信道传输。我们表明，通过结合一个去极化通道与另一个通道在一个不确定的因果顺序-也就是说，当有叠加的顺序，这两个通道被应用-它成为可能传输重要的信息。我们考虑两种极限情况。当两个通道都完全去极化时，理想的极限是0.049位的通信;实验上我们实现了$(3.4{\pm}0.2){\times}10^{-2}$位。当一个信道是完全去极化的，而另一个是已知的酉信道时，理想的极限是1比特的通信。我们实验性地实现了0.64 ${\pm}$ 0.02比特。我们的研究结果提供了有趣的可能性，未来的通信策略超越传统的量子香农理论。
2020-03-27 quant-ph
Practical Quantum Search by Variational Quantum Eigensolver on Noisy Intermediate-scale Quantum Hardware
针对Grover搜索在NISQ硬件上因迭代深致噪声累积的问题，提出用经典优化器更新代替量子迭代的混合架构，通过最小化oracle哈密顿量期望值优化浅层参数化电路，在大于5比特时仍保持高成功概率。
2023-04-10 quant-ph
Implementation of two-party protocols in the noisy-storage model
噪声存储模型允许实现安全的两方协议，唯一的假设是没有大规模的可靠的量子存储可用于作弊方。因此，诚实的各方不需要量子存储。这种协议的示例包括比特提交、不经意传输和安全标识。在这里，我们提供了一个指导方针，为实际执行这些协议。特别是，我们分析了在一个实际的设置中，诚实的当事人本身无法执行完美的操作，需要处理的实际问题，如传输过程中的错误和检测器效率低下的安全性。我们提供了两个不同的实验设置使用弱相干，参数下变频源显式的安全参数。此外，我们分析了一个修改的协议的基础上诱骗状态。
2011-04-29 quant-ph
Entanglement recovery in noisy binary quantum information protocols via three-qubit quantum error correction codes
保持量子纠缠不受噪声干扰是量子通信和量子信息传输的重要任务。为此目的，可以采用量子纠错（QEC）码来至少部分地补偿由环境噪声引起的干扰，环境噪声可以被建模为比特翻转或相位翻转误差信道。本文研究了简单的三量子比特QEC码在两量子比特系统中恢复纠缠和非定域性的作用，并考虑了两个实际应用：超密集编码和量子隐形传态.虽然所考虑的三量子比特QEC码是已知的完美的工作在非常小的噪声的存在下，我们表明，他们可以避免纠缠的突然死亡，并提高所述协议的性能，也为更大的噪声幅度。
2022-11-21 quant-ph
The Persistent Quantum Bit
由于退相干无处不在的性质，量子计算所需的大型相干量子系统的构建仍然是一个诱人但难以捉摸的目标。量子纠错方案的最新进展给这一领域带来了新的希望，但到目前为止，文献中提出的码假设有限数量的错误和无错误的编码，解码和测量。我们研究了一个特定的情况下，没有这些假设，特别是，我们评估了一个计划，以保持一个单一的量子位对相位阻尼使用三量子位编码的基础上Shor。通过应用一种新的形式主义，它给出了简单的运营商的消相干和噪声逻辑门，我们发现存储的量子位的保真度作为时间的函数，包括消相干，不仅发生在存储过程中，而且在处理过程中。我们推广我们的结果，包括任何来源的错误，并推导出允许的退相干每时步的上限。物理上，我们的结果表明工程的人工亚稳态，通过反复纠错的可行性。
1996-04-26 quant-ph
Quantum circuit for security proof of quantum key distribution without encryption of error syndrome and noisy processing
量子密钥分发的一个最简单的安全性证明是基于所谓的互补场景，它涉及到一个实际协议和一个虚拟协议的互补控制[M. Koashi，e-print arXiv：0704.3661（2007）]。现有的虚拟协议在经典的后处理中具有局限性，即，用于纠错步骤的校正子必须被加密。在本文中，我们通过构建一个量子线路的虚拟协议，消除了这一限制。此外，我们的具有屏蔽系统的电路给出了一个直观的证明，说明为什么在其中一方不拥有量子位的一般情况下，向筛选的密钥添加噪声会增加误码率阈值。因此，我们的电路桥接了简单的证明和更广泛的经典后处理类的使用。
2010-06-14 quant-ph
Analysis of State Teleportation using Noisy Quantum Gates
Lahore University of Management Sciences（拉合尔管理科技大学）
研究噪声过程对量子态传送协议的影响，分析不同噪声类型下保真度变化，揭示噪声对传送协议的敏感性及低噪声下的鲁棒性。
2026-04-09 quant-ph
Experimental quantum key distribution with finite-key security analysis for noisy channels
在量子密钥分发实现中，通常选择每个会话足够长，使得秘密密钥速率接近其渐近极限。然而，这种选择可能受到实际情况的限制，如在卫星的前景使用中，一个终端通过另一个终端的时间被限制在几分钟内。在这里，我们证明了实验提取的安全密钥利用最佳设计的测量和测量方案，根据最近的有限密钥理论紧界。实验在不同的信道条件下进行，并假设两种不同的攻击模型：个人攻击，或一般的量子攻击。然后，根据密钥大小和环境量子比特错误率来获得关于交换的量子比特的数量的请求。结果表明，有效的对称，甚至一次一密，密码的可行条件是可以实现的。
2014-06-17 quant-ph
Security of Quantum Bit-String Generation
我们考虑的加密任务的位串生成。这是掷硬币的一种概括，其中两个不信任的当事人希望生成一串随机比特，以便诚实的一方可以确保另一方不会对字符串产生太大的偏见。我们考虑用于该任务的量子协议，该协议最初在Phys.Rev.A { \bf 69}，022322（2004）中介绍，其对于当今技术是可行的。我们引入的安全条件的基础上的平均偏置位和香农熵的字符串。对于每一个，我们证明了严格的安全界限，该协议在无噪声和噪声条件下的最一般的攻击允许的量子力学。粗略地说，在没有噪声的情况下，欺骗者只能显著地偏置比特的消失部分，而在存在噪声的情况下，欺骗者可以偏置恒定部分，该部分定量地取决于噪声的水平。我们还讨论了经典协议相同的任务，推导出一个经典的协议可以执行的上限。这使得能够确定量子协议可以容忍多少噪声，同时仍然优于经典协议。我们提出了几个关于量子和经典的大n密码学的可能性。已进行了与本文分析的方案相对应的实验，并在别处报道。
2004-08-19 quant-ph
Optimal Experimental Scheme for Bennett-Brassard 1984 Quantum Key Distribution Protocol with Weak Coherent Sources, Noisy and Lossy Channel
这是第一个能同时精确测量到达信号光子数和多光子脉冲量子误码率的方案。我们发现，标记多光子脉冲计数的分数的上限是$μ$，这是独立的信道损耗和强度的诱饵源。这样的上界是$inherent$，并且只要使用弱相干源和高损耗信道，就不能再减小。我们表明，我们的计划可以实现，即使信道损耗是非常高的。为了提高量子密钥分发的速率，可以采用较强的脉冲源强度。在验证了通信的安全性之后，可以使用信号脉冲和诱饵脉冲来生成原始密钥。我们分析了我们的方案是最优的，在今天的技术。PACS：03.67.Dd
2005-06-26 quant-ph
Communicating Properties of Quantum States over Classical Noisy Channels
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop (CeTI)（触觉互联网与人机回圈中心）；King’s College London（伦敦国王学院）；Institute for Intelligent Networked Systems, Northeastern University London（东北大学伦敦分校智能网络系统研究所）
提出基于阴影断层扫描的不等差错保护传输协议（STT-UEP），实现对量子态局部可观测量性质的高效传输，通信复杂度随可观测量数量对数增长。
2026-06-01 eess.SP quant-ph
Joint remote state preparation (JRSP) of two-qubit equatorial state in quantum noisy channels
本文研究了噪声通道对两量子比特赤道态JRSP的影响。我们提出了一个两量子比特赤道态的JRSP方案。我们采用两个三方Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠态作为连接双方的量子信道。我们发现成功概率为$1/4$。然而，如果状态发送器通过非同时地通过经典信道向接收器发送单独的部分信息来辅助，则该概率可以被改善为$3/4$。然后，我们研究了五种量子噪声：比特翻转噪声、比特相位翻转噪声、振幅阻尼噪声、相位阻尼噪声和去极化噪声对JRSP过程的影响。我们得到了对应于每个量子噪声信道的量子度的解析推导，这是量子比特在这些量子信道中分布时的信息损失的度量。我们发现，该系统失去了它的一些属性的结果，不必要的相互作用与环境。例如，在域$0<λ<0.65$内，经由振幅通道中的量子比特的传输而损失的信息最小，而对于$0.65<λ\leq1$，相位翻转通道中的信息损失变得最小。而且，对于任何给定的$λ$，通过去极化信道传输的信息具有最小的成功机会。
2016-12-09 cs.IT math.IT quant-ph
Provable bounds for noise-free expectation values computed from noisy samples
该研究量化了含噪量子计算机的采样开销并关联层保真度，提出用含噪样本的条件风险价值推导无噪期望值的可证边界，经127比特真实量子设备实验验证与理论高度吻合，可用于优化和量子机器学习等场景。
2023-12-01 cs.ET quant-ph
Can Constrained Quantum Annealing Be Effective in Noisy Quantum Annealers?
本文比较了 PQA 与 CQA 在多种噪声下求解图划分问题的表现，发现 CQA 存在约束子空间泄漏且仅在强相位翻转噪声下占优，指出需纠错技术才能实用化。
2024-10-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Measurement Error Mitigation in Quantum Computers Through Classical Bit-Flip Correction
我们开发了一种经典的位翻转校正方法，以减轻量子计算机上的测量误差。这种方法可以应用于任何算子，任何数量的量子位，和任何现实的位翻转概率。我们首先证明了这种方法的成功性能，通过校正的纵向伊辛模型的基态能量的噪声测量。然后，我们将我们的结果推广到任意运营商和测试我们的方法在IBM量子硬件的数值和实验。因此，我们的校正方法将量子硬件上的测量误差降低了一个数量级。最后，我们讨论了如何预处理的方法，并将其扩展到测量误差以外的其他误差源。对于局部哈密顿算子，开销成本是量子比特数量的多项式，即使包括多量子比特相关性。
2022-09-01 hep-lat quant-ph
Scalable Photon-Mediated Two-Qubit Gates with Spectrally Noisy Quantum Emitters
University at Buffalo SUNY（纽约州立大学布法罗分校）；McGill University（麦吉尔大学）；United States Air Force Research Laboratory（美国空军研究实验室）
研究利用光谱噪声量子发射器实现可扩展光子介导双量子比特门的问题，提出最优腔辅助门协议（POCEG），通过不同策略克服量子比特光谱差异，实现高保真，使双量子比特门跨越容错量子计算阈值。
2026-07-28 physics.optics quant-ph
Direct Quantum Communications in the Presence of Realistic Noisy Entanglement
为了实现量子互联网，量子通信需要量子节点之间的预共享纠缠。然而，最大纠缠量子态的产生和分布本身就受到量子退相干的影响。传统上，通过执行量子纠缠蒸馏和随后的量子隐形传态的连续步骤来减轻量子退相干。然而，这种常规方法强加了长的延迟。为了克服这一障碍，我们提出了一种新的量子通信方案依赖于现实的噪声预共享纠缠，它消除了标准方法中的顺序步骤造成的延迟。更准确地说，我们提出的方案可以被看作是一个直接的量子通信方案，能够提高量子比特错误率（QBER）的逻辑量子比特，尽管依赖于现实的噪声预共享纠缠。我们的性能分析表明，所提出的方案提供了竞争力的QBER，产量和有效吞吐量相比，现有的国家的最先进的量子通信方案，尽管需要更少的量子门。
2021-10-20 cs.IT math.IT quant-ph
Experimental Secure Multiparty Computation from Quantum Oblivious Transfer with Bit Commitment
本文实验实现了基于比特承诺的量子不经意传输协议，并首次将其应用于私有集合交集，证明了两家银行可在不泄露其他数据的情况下识别共同可疑账户，展示了其实际商业价值。
2024-11-07 cs.CR quant-ph
Unconditional security from noisy quantum storage
我们认为，基于唯一的假设，没有大规模的可靠的量子存储是可用于欺骗方的两方密码原语的实现。我们构造新的协议不经意传输和比特承诺，并证明了现实的噪声水平提供安全性，即使对最一般的攻击。这种无条件的结果以前只知道在所谓的有界存储模型，这是一个特殊的情况下，我们的设置。我们的协议可以用当今用于量子密钥分发的硬件来实现。特别是，诚实的一方不需要量子存储。
2011-09-08 cs.CR quant-ph
Security of two-state and four-state practical quantum bit-commitment protocols
研究了当量子信道存在噪声且欺骗方只能使用单量子比特测量时，针对一个四态量子比特承诺协议及其两态协议的欺骗策略.我们表明，简单地推断传输的光子的状态，通过使用Breidbart基础，最佳的模糊（最小误差）状态歧视，并不直接产生一个最佳的作弊策略，这个比特承诺协议。我们引入了一种新的策略，基于某些测量后的过程，并表明它有更好的机会比直接的方法作弊。我们还研究了发送伪造地理坐标在多大程度上有助于不诚实的一方违反有约束力的安全要求。最后，我们研究了协议中不完美单光子源的影响。我们的研究表明，在所使用的资源方面，四状态协议是优于两个状态的版本。所进行的分析可以直接推广到任何有限量子位测量，具有相同的定性结果。
2016-12-28 cs.IT math.IT quant-ph
Noisy Feedback and Loss Unlimited Private Communication
爱丽丝正在通过玻色子窃听信道向鲍勃发送私人信息，并借助公共反馈信道，所有各方，包括完全量子装备的夏娃，都可以完全无噪声地访问该信道。我们发现，通过改变模型，Eve的第一轮反馈的副本被噪声破坏，这是迈向物理相关性的一步，容量可以显着增加。已知在无限输入光子数的限制下，相对于纯损耗玻色子信道的原始模型的私有容量最多为每模式$- \log(1-η)$比特，其中$η$是transmittance。这是一个非常悲观的结果，因为即使有任意大数量的输入光子，也存在有限的速率限制。我们称之为损失限制率。然而，在我们改变的模型中，我们发现我们可以实现每模式$(1/2) \log(1 + 4 ηN_S)$比特的速率，其中$N_S$是输入光子数。该速率与$N_S$不同，与原始模型的结果形成鲜明对比。这表明，窃听模型背后的物理考虑应该得到更认真的对待，因为它们可以创建对模型的可实现速率的强烈依赖性。因为通过对夏娃的看似无关紧要的削弱，我们获得了一个无限的损失率。我们的协议也适用于任意i.i.d. Eve在每一轮中注入的噪声（甚至不一定是高斯噪声），即使Eve可以访问初始传输和噪声的副本。协议的错误概率随块长度呈超指数衰减。
2018-01-11 cs.IT math.IT quant-ph
Noisy Quantum Trees: Infinite Protection Without Correction
Duke University（杜克大学）
研究噪声量子树中信息在无纠错情况下的保护机制，证明在特定噪声阈值下信息随树深度指数衰减，但经典信息和纠缠在无限深度树中仍可传播。
2024-05-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech hep-th
