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Joel C. Pommerening * 和 David P. DiVincenzo - JuSER
色散读出 [1] 是电路量子电动力学工具箱中一种成熟的测量技术。单量子比特读出实验中达到了 99.2% 的保真度 [2]，高保真度的多路复用读出也已得到演示，例如在参考文献 [3] 中，对于五个量子比特，平均准确度为 97%。对于近期应用，这已经足够了 [4]。除此之外，当针对更复杂的电路时，特别是那些涉及中间测量反馈的电路，甚至需要更低的错误率。因此，识别潜在的错误源和预测瓶颈非常重要。在这里，我们研究单量子比特色散测量如何与耦合量子比特网络连接。具体来说，我们要回答这个问题：到底测量的是什么？这项工作有助于提高我们对该过程的基本理解，并表明忽略量子比特-量子比特耦合的影响会导致新的错误。这些对于在一次测量后不会终止的量子电路操作尤其重要，因为不仅结果的分布，而且测量后的状态也会受到影响。这个问题以前已经用不同的方法解决了 [ 5 ]；在这里我们得出了一些相同的结论，但也提出了新的观察结果。类似的问题也在不同的测量装置中进行了研究 [ 6 , 7 ]。量子比特耦合对于促进双量子比特门是必要的，但否则应该“关闭”。一种方法是让量子比特在频率上保持良好的分离，并有一个固定的耦合——与它们的频率失谐相比要小——然后通过施加交叉谐振驱动来激活它，这种方法最初在 [ 8 ] 中得到证明。在这种情况下，量子比特频率的失谐不能太大，以免过度减慢双量子比特门的速度，也不能太小，以免
量子计算不同量子比特设计的比较
„ 引言 在过去十年中，量子计算一直是一个不断发展的领域。与依靠比特将信息表示为 0 或 1 的传统计算机不同，量子计算机使用量子比特或量子位，由于叠加原理，量子比特可以同时存在于多种状态中。预计量子计算机解决特定问题的速度将比传统计算机快得多。这些问题包括复杂的量子模拟 1 和特定的优化任务。2 量子计算还可用于加密。3,4 量子计算应用是一个不断发展的领域，随着量子计算机计算能力的增长，它们也在不断发展。量子计算机的这些潜在应用引起了人们对该领域的极大关注，人们对这些计算机的设计和改进进行了广泛的研究。量子位是量子计算机中最小的计算单元，其属性决定了计算所需的设计。设计量子位的第一步是定义量子计算机需要满足的标准，才能被视为实用的计算机设计。理论物理学家 David P. DiVincenzo 在 21 世纪提出了这些特性。5 DiVincenzo 提出了量子计算的五个必要条件和量子通信的两个必要条件。DiVincenzo 的量子计算标准如下：
采用里德伯原子的量子技术
量子信息处理是一种复杂的现象，涉及量子计算和量子模拟，专注于解决各种难题，如模拟多体系统、大数分解和理解凝聚态系统，这些问题对于当今的经典计算机来说是不可能实现的。Wu 等人 (2021) 。超冷里德堡原子的控制和操纵为量子信息处理提供了一条有希望的途径 Saffman 等人 (2010) 。量子计算是通过量子门操作执行的。这种量子门操作的基本要求是开发可扩展和高保真度量子比特系统平台，该系统可以按照 DiVincenzo 标准高效地执行长算法操作 DiVincenzo (2000) 。具有高主量子数 n 的里德堡原子具有非凡的特性，例如按 n 4 缩放的长距离偶极-偶极相互作用和
地球观测机的量子计算...
2.6拓扑保护的Qubits“在半导体纳米线中显着开发了受拓扑保护的量子，在其边缘托管Majora零模式但也在其他平台中追捕。虽然Majorana Fermions的存在似乎是在实验中建立的，但操作它们并满足Divincenzo的所有标准是目前的边界。人们认为，由于它们的拓扑稳定性，一旦满足了这一点，就可以在几乎没有开销的情况下达到高性能。正在追求其他几个用于拓扑保护量子的平台，包括锶，五酸盐，分数量子厅系统和约瑟夫森连接阵列。[QFS]“ Microsoft的量子团队正在基于所谓的“ Majorana零模式”（MZM）开发QC。量子门是通过将这些准颗粒在时间和空间上的运动编织而成的。编织使拓扑量表具有弹性的外部噪声，从而使未来的扩展相对简单。但是，目前该技术还很早，到目前为止尚无最终的MZM示威。但是，在其他QC平台上进行了MZM模拟[MI22，Quantinuum23]。 ）2.7非宇宙QC技术有几种基于上面提到的QC平台的技术，这些技术无法满足Divincenzo的第4个标准（通用门集），但是在非常具体的任务中具有有用的量子优势的潜力。
量子回路设计における最适化问题
（1）（Kokuken）日本科学技术局研究与发展战略中心，“战略建议：每个人的量子计算机”，2018年。 https：// wwwjst.go.jp/crds/pdf/2018/sp/crds-fy2018-sp-04.pdf（2）p.w.Shor，“用于量子计算的算法：离散日志和保理”，Proc第35届IEEE计算机科学序言研讨会，第124-134页，1994年。（3）L.K.Grover，“用于数据库搜索的快速量子机械算法”，第28 ACM计算理论座谈会论文集，第212-219页，1996年。（4）N。Kunihiro，“代理量计算机的计算时间的精确分析”，IEice Trans基础，第88-A卷，第105–111页，2005年。（5）M.A。nielsen和I.L.chuang，量子计算和量子信息，剑桥大学出版社，2000年。（6）A。Peruzzo，J。McClean，P。Shadbolt，M.-H周，P.J。Love，A。Aspuru-Guzik和J.L.O'Brien，“光子量子处理器上的变异特征值求解器”，《自然通信》，第5卷，第1期，2014年7月，第4213页（7）to奥利T.可逆计算，在：de bakker J.，van leeuwen J.（eds）自动机，语言和程序 - iCalp 1980，计算机Sci-Ence中的讲义，第85卷，Springer，柏林（8）Arxiv e-Prints，Quant-PH/9902 062，1999年2月。（9）K。Iwama，S。Yamashita和Y. Kambayashi，“设计基于CNOT的量子CUITS的跨形成规则”，设计自动化会议，第419-429-2002页，2002年。（10）Z. Sasanian和D.M.（12）M。Soeken，M。Roetteler，N。Wiebe和G.D. Micheli，“基于LUT的层次可逆逻辑Synthe-Sis”，IEEE TransMiller，“可逆和Quan-Tum电路优化：一种功能性方法”，《可使用的计算》第4个国际研讨会（RC 2012），第112-124页，2013年。（（11）A。Mishchenko和M. Perkowski，“快速的启发式启发式最小化 - 独家及产品或产品”，第五届国际式Reed-Muller Workshop，pp.242–250，2001。计算。集成。电路系统，第38卷，第9期，第1675–1688页，2019年。（（13）E。Souma和S. Yamashita，“同时分解许多MPMCT大门时，减少T计数”，第50届国际多重逻辑国际研讨会（IS- MVL 2020），第22-22-27页，11月2020年，（（14）X. Zhou，D.W。 Leung和I.L.Chuang，“量子逻辑门结构的方法论”，物理。 修订版 A，第62卷，052316，2000年10月。 （（15）A。Barenco，C.H。 Bennett，R。Cleve，D.P。 Divincenzo，Chuang，“量子逻辑门结构的方法论”，物理。修订版A，第62卷，052316，2000年10月。（（15）A。Barenco，C.H。Bennett，R。Cleve，D.P。 Divincenzo，Bennett，R。Cleve，D.P。Divincenzo，
关键问题回顾：有用的自主量子机器
摘要 受控量子机已经成熟。下一步自然是赋予它们越来越多的自主权，使它们摆脱时间相关的外部控制。例如，自主性可以减少加热和退相干量子电路的经典控制线；自主量子制冷机最近将超导量子比特重置到接近其基态，这是计算前的必要条件。实现有用的自主量子机需要哪些基本条件？受最近量子热力学和化学的启发，我们提出了类似于 DiVincenzo 量子计算标准的条件。此外，我们用多个自主量子机（制冷机、电路、时钟等）和多个候选平台（中性原子、分子、超导量子比特等）来说明该标准。我们的标准旨在促进和指导有用的自主量子机的发展。
![arxiv：2003.11470v3 [Quant-ph] 2021年5月22日](/simg/g:\will\search\icon\source\8\8893a550fc19a81b6f68fef8ea077b7507a45dd8.webp)
arxiv：2003.11470v3 [Quant-ph] 2021年5月22日
第一个QDL方案是由Divincenzo等人引入的。[2]表明，一个单个秘密位可以使任何n位中包含的信息的一半融合在一起。这是通过将经典信息的n位编码为n量位来获得的，其中一位信息确定使用了两个相互无偏见的基础中的哪一个。在不了解基础知识的情况下测量n个Qubit Cipher文本的任何尝试都可以在最多获得N/ 2位信息获得。进一步的工作加强了这种精神效果[3-8]。最强的QDL协议可以使用指数小的私钥加密信息，并保证不超过ϵn位会泄漏到对手。QDL是在参考文献中的量子沟通中讨论的。[9 - 11]，在参考文献中引入了秘密密钥扩展和直接秘密通信的申请。[12-14]，参考文献中介绍了原则示范。[15，16]。
设计二维Si量子点阵列，带有自旋量子通讯性Masahiro Tadokoro 1,2，Takashi Nakajima 2，Takashi Kobayashi 3，
参考文献1。Divincenzo，D。P.量子计算的物理实施。Fortschritte der Physik：物理进展48，771（2000）。2。Ladd，T。D.等。量子计算机。自然464，45（2010）。3。Ito，T。等。四个四倍量子点中的四个单旋rabi振荡。应用物理信函113，093102（2018）。4。Mills，A。R.等。将单个电荷穿过一维硅量子点。自然传播10，1063（2019）。5。Mortemousque，P.A。等。在二维量子点阵列中对单个电子旋转的相干控制。自然纳米技术（2020）。6。损失，D。，Divincenzo，D。P.用量子点进行量子计算。物理评论A 57，120（1998）。7。Veldhorst，M。等。具有容忍控制的可寻址量子点量子量子。自然纳米技术9，981（2014）。8。Veldhorst，M。等。硅中的两分逻辑门。自然526，410（2015）。9。Takeda，K。等。 天然硅量子点中的易耐故障可寻址自旋值。 科学进步2，E1600694（2016）。 10。 Watson，T。F.等。 硅中可编程的两分量子处理器。 自然555，633（2018）。 11。 Zajac，D。M.等。 电子旋转的共同驱动的CNOT门。Takeda，K。等。天然硅量子点中的易耐故障可寻址自旋值。科学进步2，E1600694（2016）。10。Watson，T。F.等。 硅中可编程的两分量子处理器。 自然555，633（2018）。 11。 Zajac，D。M.等。 电子旋转的共同驱动的CNOT门。Watson，T。F.等。硅中可编程的两分量子处理器。自然555，633（2018）。11。Zajac，D。M.等。电子旋转的共同驱动的CNOT门。科学359，439（2018）。12。Yoneda，J。等。 一个量子点旋转量子置量量子，一致性限制了电荷噪声，而忠诚度则高于99.9％。 自然纳米技术13，102（2018）。 13。 Takeda，K。等。 在诱导频移的存在下，对Si/Sige自旋量子置量置量的优化电控制。 NPJ量子信息4，1（2018）。 14。 Huang，W。等。 硅在硅中的两倍大门的保真基准。 自然569，532（2019）。 15。 Zheng，G。等。 使用芯片谐振器在硅中快速基于门的自旋读出。 自然纳米技术14，742（2019）。 16。 Volk，C。等。 通过高频累积门对Si/Sige量子点的快速电荷传感。 Nano Letters 19，5628（2019）。Yoneda，J。等。一个量子点旋转量子置量量子，一致性限制了电荷噪声，而忠诚度则高于99.9％。自然纳米技术13，102（2018）。13。Takeda，K。等。 在诱导频移的存在下，对Si/Sige自旋量子置量置量的优化电控制。 NPJ量子信息4，1（2018）。 14。 Huang，W。等。 硅在硅中的两倍大门的保真基准。 自然569，532（2019）。 15。 Zheng，G。等。 使用芯片谐振器在硅中快速基于门的自旋读出。 自然纳米技术14，742（2019）。 16。 Volk，C。等。 通过高频累积门对Si/Sige量子点的快速电荷传感。 Nano Letters 19，5628（2019）。Takeda，K。等。在诱导频移的存在下，对Si/Sige自旋量子置量置量的优化电控制。NPJ量子信息4，1（2018）。14。Huang，W。等。 硅在硅中的两倍大门的保真基准。 自然569，532（2019）。 15。 Zheng，G。等。 使用芯片谐振器在硅中快速基于门的自旋读出。 自然纳米技术14，742（2019）。 16。 Volk，C。等。 通过高频累积门对Si/Sige量子点的快速电荷传感。 Nano Letters 19，5628（2019）。Huang，W。等。硅在硅中的两倍大门的保真基准。自然569，532（2019）。15。Zheng，G。等。 使用芯片谐振器在硅中快速基于门的自旋读出。 自然纳米技术14，742（2019）。 16。 Volk，C。等。 通过高频累积门对Si/Sige量子点的快速电荷传感。 Nano Letters 19，5628（2019）。Zheng，G。等。使用芯片谐振器在硅中快速基于门的自旋读出。自然纳米技术14，742（2019）。16。Volk，C。等。 通过高频累积门对Si/Sige量子点的快速电荷传感。 Nano Letters 19，5628（2019）。Volk，C。等。通过高频累积门对Si/Sige量子点的快速电荷传感。Nano Letters 19，5628（2019）。