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在计算假设下对单个量子设备进行自我测试
自测试是一种仅基于其经典输入输出相关性来表征任意量子系统的方法，在独立于设备的量子信息处理以及量子复杂性理论中发挥着重要作用。先前关于自测试的研究需要假设系统的状态在仅执行本地测量且无法通信的多方之间共享。在这里，我们用单个计算受限方取代了多个非通信方的设置，这在实践中很难执行。具体来说，我们构建了一个协议，允许经典验证者稳健地证明单个计算受限的量子设备必须准备一个贝尔对并对其执行单量子位测量，直到对设备的状态和测量应用基础变化。这意味着在计算假设下，验证者能够证明单个量子设备内存在纠缠，这是一种通常与两个分离的子系统密切相关的属性。为了实现这一点，我们基于 Brakerski 等人首次引入的技术。 （2018）和 Mahadev (2018) 允许经典验证者约束量子设备的行为，假设该设备不会破坏后量子密码学。
使用一个量子退火器的误差测量
两端施加相反自旋极化的有限长度铁磁链是最简单的受挫自旋模型之一。在干净的经典极限中，由于边界条件而插入的畴壁以相等的概率存在于任何一个键上，并且简并度恰好等于键数。如果通过横向场引入量子力学，畴壁将表现为盒子中的粒子，并且更倾向于靠近链的中间而不是两端。因此，真实量子退火器的一个简单特征是这些极限中的哪一个在实践中实现。在这里，我们使用具有反平行边界自旋的铁磁链来测试真实通量量子比特量子退火器，并发现与两个预期相反，由于存在有效随机纵向场，发现的畴壁分布不均匀，尽管在量子比特之间的耦合名义上为零时进行了调整以将这些场归零。我们对畴壁分布函数的形式进行了简单的推导，并展示了我们发现的效应如何用于确定表征退火器的有效随机场（噪声）的强度。以这种方式测量的噪声小于单量子比特调谐过程中看到的噪声，但仍然会定性地影响退火器执行的模拟结果。
超过100个量子比特的超导量子计算
谷歌去年 12 月发布的 105 量子比特 Willow 处理器获得了广泛赞誉，不仅因为其质量和规模，还因为它能够承载低于阈值的表面码存储器——这种存储器可能对容错量子计算很有用 [ 1 ]。现在，潘建伟和他的同事们提出了祖冲之 3.0，它有 105 个量子比特，排列成 15 × 7 的阵列，还有 182 个量子比特耦合器（图 2 ) [ 2 ]。研究人员通过对 83 个量子比特的子集进行 32 个逻辑周期的随机电路采样来测试他们的新设备。他们确定，最强大的经典计算机需要数十亿年的运行时间才能模拟他们的量子处理器在 100 秒内生成的概率分布。这一性能比谷歌的 67 和 70 量子比特的 Sycamore 处理器 [ 6 ]（Willow 的两个前身）高出几个数量级。
单个量子点自旋引起的巨大光学偏振旋转
在光学量子计算和通信框架中，主要目标是构建接收节点，使用单个固定量子位对传入光子实施条件操作。特别是，对可扩展节点的追求推动了腔增强自旋光子接口与固态发射器的发展。然而，一个重要的挑战仍然是，以确定性的方式产生稳定、可控、自旋相关的光子状态。在这里，我们使用电接触柱状腔，嵌入单个 InGaAs 量子点，以展示单个电子自旋对反射光子引起的巨大极化旋转。引入了一种完整的层析成像方法来推断在存在自旋和电荷波动的情况下，由特定自旋状态决定的输出极化斯托克斯矢量。我们通过实验接近庞加莱球中条件旋转π2、π和π2的偏振态，外推保真度分别为（97±1）%、（84±7）%和（90±8）%。我们发现，增强的光物质耦合，加上有限的腔双折射和降低的光谱波动，可以针对庞加莱球中的大多数条件旋转，同时控制经度和纬度。这种偏振控制可能对使自旋光子接口适应各种量子信息配置和协议至关重要。
你真正需要知道的 50 个量子物理学思想 PDF
一头扎进 Joanne Baker 所著的《你真正需要知道的 50 个量子物理思想》的迷人世界，就像踏上了一场穿越现实的旅程。这本书将神秘而令人费解的量子物理原理提炼成易于理解的、简短的概念，阐明了塑造我们宇宙的无形力量。无论您是好奇的新手还是经验丰富的科学爱好者，Baker 清晰而引人入胜的散文都会将量子力学的复杂性转化为令人着迷的见解和激动人心的启示。从波粒二象性到薛定谔的猫，每个想法不仅揭开了科学的神秘面纱，还激发了人们对支配存在本身的深奥奥秘的更深理解。准备好在最优秀的导游之一的带领下探索量子领域，拓展您的思维并重新点燃您的好奇心。
QUANTY，一个量子多体脚本工具包摘要
1 海德堡大学理论物理研究所，Philosophenweg 19，69120 海德堡，德国 2 墨尔本大学机械工程系，Parkville，VIC 3010，澳大利亚 3 维也纳技术大学固体物理研究所，1040 维也纳，奥地利 4 华盛顿大学物理系，西雅图，WA 98105，美国 5 萨斯喀彻温大学物理与工程物理系，萨斯卡通，萨斯喀彻温省，加拿大 S7N 5E2 6 不列颠哥伦比亚大学 Stewart Blusson 量子物质研究所，温哥华，不列颠哥伦比亚省，加拿大 V6T 1Z1 7 海德堡大学物理研究所，Im Neuenheimer Feld 226，69120 海德堡，德国 8 南京大学固体微结构国家实验室和物理系，南京 210093，中国 9 南京大学先进微结构协同创新中心，南京 210093，中国 10 马克斯普朗克固体研究所，Heisenbergstraße 1, 70569，斯图加特，德国 11 不列颠哥伦比亚大学量子物质研究所和物理与天文系，2355 East Mall，温哥华，V6T 1Z4，加拿大 12 欧洲同步辐射装置（ESRF），CS40220，38043，格勒诺布尔 Cedex，法国 ⋆ MWHaverkort@thphys.uni-heidelberg.de
使用单个量子比特进行量子机器学习的教学方法
摘要本文通过一个具有真实数据集的明确示例，对量子机器学习 (QML) 领域进行了实践介绍。我们重点关注使用数据重新上传技术的单个量子位学习的情况。在讨论了量子计算和机器学习的相关背景之后，我们对我们考虑的数据重新上传模型进行了详尽的解释，并使用 qiskit 量子计算 SDK 在玩具和真实世界数据集中实现了不同的提议公式。我们发现，与经典神经网络一样，层数是决定模型最终准确性的因素。此外，有趣的是，结果表明，在同一组训练条件下，单量子位分类器可以实现与经典分类器相当的性能。虽然这不能理解为量子机器学习优势的证明，但它指出了一个有前途的研究方向，并提出了我们概述的一系列问题。
b"摘要：Dicke 态是具有汉明权重 k 的 n 个量子比特的叠加，表示为 | D nk \xe2\x9f\xa9 。Dicke 态经常用于为量子搜索算法（例如，Grover 搜索和量子行走）准备输入叠加，这些算法解决具有一定数量 nk 个候选解的组合问题。B\xc2\xa8artschi 和 Eidenbenz 提出了一种具体的量子电路，用于使用多项式量子门构造 Dicke 态 | D nk \xe2\x9f\xa9，并且他们根据汉明权重 k 对该电路进行了推广，以准备 Dicke 态的叠加。随后，Esser 等人提出了另一种量子电路，用于使用多项式门和一些辅助量子比特生成 Dicke 态 | D nk \xe2\x9f\xa9。在本文中，我们推广了 Esser 的状态准备电路以构造一个Dicke 态的叠加。我们对两个广义 Dicke 态准备电路进行了具体的比较。我们使用来自 IBM 量子体验服务 (IBMQ) 的真实量子机器进行噪声模拟和实验。这两个电路都使用噪声中尺度量子 (NISQ) 设备成功构建了广义 Dicke 态叠加，尽管受到噪声的影响。”
b"摘要：Dicke 态是具有汉明权重 k 的 n 个量子比特的叠加，表示为 | D nk \xe2\x9f\xa9 。Dicke 态经常用于为量子搜索算法（例如，Grover 搜索和量子行走）准备输入叠加，这些算法解决具有一定数量 nk 个候选解的组合问题。B\xc2\xa8artschi 和 Eidenbenz 提出了一种具体的量子电路，用于使用多项式量子门构造 Dicke 态 | D nk \xe2\x9f\xa9，并且他们根据汉明权重 k 对该电路进行了推广，以准备 Dicke 态的叠加。随后，Esser 等人提出了另一种量子电路，用于使用多项式门和一些辅助量子比特生成 Dicke 态 | D nk \xe2\x9f\xa9。在本文中，我们推广了 Esser 的状态准备电路以构造一个Dicke 态的叠加。我们对两个广义 Dicke 态准备电路进行了具体的比较。我们使用来自 IBM 量子体验服务 (IBMQ) 的真实量子机器进行噪声模拟和实验。这两个电路都使用噪声中尺度量子 (NISQ) 设备成功构建了广义 Dicke 态叠加，尽管受到噪声的影响。”
在嘈杂环境中调整单个和多个量子发射器的光谱特性
动态环境中的量子发射器的能级可能会随着波动的浴液而不受控制地漂移。这会导致发射和/或吸收光谱分布在很宽的频率范围内，并对各种应用构成挑战。我们考虑一个量子发射器，它处于一个能级改变的环境中，因此发射频率由给定平均值周围的高斯随机分布表示，给定标准差和相关时间。我们研究了该系统在受到周期性有限宽度π脉冲序列影响时的发射光谱。我们表明，这种外部场协议可以通过将大部分发射光谱重新聚焦到脉冲载波频率上来有效克服该系统中的光谱扩散。我们进一步考虑了不同噪声环境中的两个这样的发射器，发现通过在两个系统上应用有限宽度脉冲序列可以使双光子干涉操作变得高效。最后，我们展示了一组名义上相似的发射器，每个发射器都有不同的环境，因此发射频率会随机偏移，其整体发射光谱可以重新聚焦到具有明确中心峰的线形上，该峰的线宽与单个孤立无噪声发射器的线宽相同，而这些发射器各自具有不同的环境，因此发射频率会随机偏移，其整体发射光谱本来会根据随机分布不均匀地加宽。这些结果表明，对于这种特定的噪声环境模型，外部控制协议可以保护光谱特性，这里用有限宽度脉冲的周期性序列来表示。
两个量子比特的可分离性问题概述
量子力学是一个美丽而迷人的理论，它经历了断断续续的发展，始于 20 世纪 00 年代，始于 20 世纪 20 年代，在 20 世纪 20 年代末逐渐成熟为现在的形式。主要由尼尔斯·玻尔和维尔纳·海森堡提出的关于量子力学含义的一系列观点被称为哥本哈根诠释 [1]。关于哥本哈根诠释到底是什么，并没有明确的历史表述。它是最古老、提出的量子力学诠释之一，其特点可以追溯到 1925 年至 1927 年量子力学的发展，而且它仍然是最常教授的诠释之一 [2]。阿尔伯特·爱因斯坦对量子力学持怀疑态度，尤其是它的哥本哈根诠释 [3]。在 1935 年 5 月 15 日出版的《物理评论》上，阿尔伯特·爱因斯坦与高等研究院的两位博士后研究员鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森合作撰写了一篇论文。文章的标题是《物理现实的量子力学描述可以被认为是完整的吗？》[4]。在这项研究中，三位科学家提出了一个今天被称为 EPR 悖论的思想实验，试图表明波函数给出的物理现实的量子力学描述并不完整。