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使用玻色子采样设备的私钥量子密码学
▶ Aaronson 和 Arkhipov 的技术成果对于计算密钥消耗至关重要，但不需要玻色子采样的经典计算复杂性。 ▶ 我们超越了无碰撞机制 ▶ 使用可访问信息作为安全量化器——量子数据锁定 [8,9]。 ▶ 有界量子存储器：Eve 存储量子信息的时间不会超过有限（已知）的时间。
n 量子比特系统的不可约魔法集
可观测量的魔集是能捕捉 n ≥ 2 量子比特系统的量子态独立优势的最小结构，因此是研究经典物理和量子物理之间接口的基本工具。Arkhipov 提出定理（arXiv:1209.3819）指出，n 量子比特魔集（其中每个可观测量恰好位于两个兼容可观测量子集中）可以简化为二量子比特魔方或三量子比特魔方五角星 [ND Mermin，Phys. Rev. Lett. 65，3373（1990）]。一个悬而未决的问题是是否存在不能简化为正方形或五角星的魔集。如果存在，第二个关键问题是它们是否需要 n > 3 量子比特，因为如果是这样，这些魔集将捕捉特定于具有特定 n 值的 n 量子比特系统所特有的最小态独立量子优势。在这里，我们对这两个问题都给出了肯定的回答。我们确定了不能简化为正方形或五角星形且需要 n = 3、4、5 或 6 个量子比特的魔法集。此外，我们证明了 Arkhipov 定理的广义版本，该定理提供了一种有效的算法，用于给定一个超图，确定它是否可以容纳魔法集，并解决了另一个未解决的问题，即给定一个魔法集，获得其相关的非语境不等式的紧界。
简历.pdf
• 博士生：Andrew Drucker（麻省理工学院，2008-2012）、Michael Forbes（麻省理工学院，2009-2014）、Aleksandr Arkhipov（麻省理工学院，2010-2017）、Adam Bouland（麻省理工学院，2011-2017）、Shalev Ben-David（麻省理工学院，2012-2017）、Luke Schaeffer（麻省理工学院，2012-2017） 2013–2019), Daniel Grier (麻省理工学院, 2013–2019), Saeed Mehraban (麻省理工学院, 2014–2019), Patrick Rall (UT, 2016–2021), Daniel Liang (UT, 2017–2023), Jiahui Liu (UT, 2018–2023), William Kretschmer (UT, 2016–2023) 2018-2023）。
使用费米子到量子比特编码的线性光学量子电路模拟
量子模拟模仿一个量子系统与另一个人工组织的量子系统（即量子模拟器）的演化[1]。具有量子比特的数字量子模拟器可以对由各种粒子（如自旋、费米子和玻色子）组成的任意量子系统进行精确或近似编码，具体取决于粒子的性质。量子比特可以通过多种物理系统实现，如捕获离子[2,3]、核磁共振（NMR）[4,5]、超导电路[6,7]、量子点[8]和光子[9]。因此，无论模拟器的物理性质如何，我们都可以使用适当的量子比特编码协议用数字量子模拟器模拟任何量子系统。在各种多粒子量子系统中，玻色子系统被认为从数字量子模拟中受益匪浅。 Knill、Laflamme 和 Milburn (KLM) 证明后选择线性光学能够进行通用量子计算 [10]。此外，Aaronson 和 Arkhipov [11] 提出的玻色子采样也是证明量子器件计算优越性的有力候选者。玻色子采样问题被认为属于经典的难采样问题。受非相互作用玻色子系统计算能力的启发，提出了几种玻色子到量子比特编码 (B2QE) 协议，以使用数字量子计算机模拟玻色子问题 [12-18]。大多数研究直接使用 Fock 态的一元或二元量子比特表示作为量子比特编码协议，将玻色子产生和湮灭算子离散化。参考文献 [15] 提出了一种用于线性和非线性光学元件的数字量子模拟方法。参考文献[ 17 ] 基于文献 [ 19 ] 开发的玻色子-量子比特映射，使用 IBM Quantum 模拟了束分裂和压缩算子。所需资源（例如量子比特和门的数量）因编码协议而异。文献 [ 18 ] 比较了不同编码协议之间的资源效率。在本文中，我们结合 Shchesnovich [ 20 ] 分析的玻色子-费米子对应关系和费米子到量子比特编码 (F2QE) 协议 [ 21 , 22 ]，提出了一种替代的多玻色子数字模拟方法。具体而言，我们的协议将玻色子态转换为具有内部自由度的费米子态，然后通过 F2QE 协议（Jordan-Wigner (JW) 变换）将其转换为量子比特态。在我们的模拟模型中，具有 M 个 N 量子比特束的量子电路可以模拟 M 模式下 N 个玻色子的数量守恒散射过程。我们的协议总结如图 1 所示。我们的协议最显著的优势是，它可以使用量子比特数的直接扩展来有效地模拟非理想的部分可区分玻色子，即具有内部自由度的玻色子。作为概念证明，我们使用我们的协议生成了 Hong-Ou-Mandel (HOM) 倾角 [ 23 ]。HOM 效应在光量子系统中非常重要，它为线性光量子计算系统中的逻辑门提供基本资源。参考文献 [ 24 ] 讨论了 HOM 效应与基于量子比特的 SWAP 测试之间的正式联系。为了模拟 HOM 倾角，我们需要一种方法来为光子添加内部自由度。在我们的例子中，通过将量子比特数增加两倍就可以轻松实现，这表明我们的协议适合模拟部分可区分的玻色子。我们使用 IBM Quantum 和 IonQ 云服务验证了电路的有效性。本文结构如下：第 2 部分介绍我们的数字玻色子模拟协议。在回顾了玻色子-费米子变换协议之后，我们展示了如何将此变换与 JW 变换相结合进行数字玻色子模拟。在第 3 部分中，我们将模型应用于 HOM 倾角实验。我们用一个八量子比特电路模拟双光子部分区分性。最后，第 4 部分总结我们目前的工作并讨论其未来可能的扩展。
基于腔rydberg封锁的光光子之间的量子逻辑门
Thomas Sun Federsen 1，2，∗，I。Abramovic3，1，A。A。Force 1，N。Allen 5，A。A. Alonso 6，G。Anda 7，T。Andreeva 1，C Furnace 9，K。Avradies 10，E。Aymerich 11，S.-G.。 Baek 3 , J. Balden 12 , M. Balden 1 , M. Balden 8 , J C. Beadler 1 , C Border 1 , D. Borodin 17 , J. Boscary 8 , H. Bosch 1 , 18 , T. Bosmann 1 Brunner 1 , St. Busers 1 , R. Bussiahn 1 , B. Butttenschön 1 , A. K. Camacho Mata 1 , I. Campaign 20 , B. Cannas 11 , A. Cappa 6 , A. Cars 1 , F. Carovani Castle 6，N。Chadge1，I。Celes23，A。保持24，J.W。K. Clore 26，G。Ceh 7，B.，A。Destay 13，St.Denk 3，C。Dhard 1，A。Dinkleg 12，T。Dittmar17，M。Dreval14，M。Dravlak1，P。Drews17，D。Dunai7，Edlund 3，F。Endler1，D.A。首字母5，F.J。Escoto 6，T。Strawberry 6，E。13，St.Freunt 1，G。他妈的1，M。Fukuyama 30，Garden Regain 6，I。Garci-Cort是6，J。Gaspar31，D.A。盖茨29，J。Geiger1，B。Geiger13，L Graves 12，J.绿色13，E。Grelier9，H。Greener8 8，St。Grote1，M。Groth34，M.Günter8，V。Haak1，M。M.有1，P。Han 3，J.H。 Harris 38，H。Hartman 1，D。Hartmann 1，D。Hathiramani 1，R。Hatzky 8，8，40，C 全部17，A。Holtz 1，D。Hopf 8，D。Höschen17，M。Houry 9，J。Howard 19，Han 3，J.H。Harris 38，H。Hartman 1，D。Hartmann 1，D。Hathiramani 1，R。Hatzky 8，8，40，C 全部17，A。Holtz 1，D。Hopf 8，D。Höschen17，M。Houry 9，J。Howard 19，Harris 38，H。Hartman 1，D。Hartmann 1，D。Hathiramani 1，R。Hatzky 8，8，40，C全部17，A。Holtz 1，D。Hopf 8，D。Höschen17，M。Houry 9，J。Howard 19，