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科罗拉多大学丹佛分校 NIST PREP 项目提供博士后职位
科罗拉多大学丹佛分校 NIST PREP 项目博士后职位空缺 NIST 组织（部门/组）：计算和通信理论组 该职位是美国国家标准研究所 (NIST) 专业研究经验 (PREP) 计划的一部分。NIST 认识到其研究人员可能希望与学术机构的研究人员合作开展共同感兴趣的特定项目，因此要求此类机构必须是 PREP 奖的获得者。PREP 计划要求来自广泛背景的员工在许多领域从事科学研究。担任该职位的员工将执行支持合作科学研究的技术工作。 职位和任务：该职位涉及量子信息科学研究。主要任务是开发应用量子信息科学的理论和方法。这可能包括量子表征协议的理论和分析、开发此类协议、研究不同随机化协议和电路的行为以及指定用于比较量子和经典计算系统性能的测试问题。 主要职责包括但不限于： 物理学或相关领域的博士学位。 具有理论量子信息科学研究经验。 熟悉量子信息理论及其应用。 能够实施和模拟模型。 具有良好的口头和书面沟通能力。 NIST 赞助者姓名：Emanuel Knill 任职级别：博士后
量子纠错码 - DR-NTU
信息是物理的。使用量子力学作为计算和信息处理的基础是明智的 [19]。在信息论、计算和物理学的交叉点上，数学家和计算机科学家必须从信息的量子物理实现的角度来思考。物理学家们经常就量子力学的性质和解释进行哲学辩论，现在转向利用其进行信息处理和测试理论的完整性。在不破坏内容的情况下，人们无法直接访问存储和处理在大量纠缠量子系统中的信息。将大规模量子计算变成现实极具挑战性。首先，它需要比传统系统中有效实现的技术复杂得多的误差控制技术。随着量子系统的尺寸和电路深度不断增加，误差控制变得越来越重要。量子误差控制是一组保护量子信息免受不必要的环境相互作用（称为退相干）影响的方法。经典方法是将携带信息的向量编码到更大的空间中，以便为错误检测和纠正提供足够的冗余。在量子设置中，信息存储在嵌入更大希尔伯特空间的子空间中，该子空间是复数 C 域上的有限维、范数向量空间。码字是量子态，错误是算符。好消息是，如果噪声可以保持在一定水平以下，它就不会成为弹性量子计算的障碍。这一重要见解是基于形成所谓阈值定理的开创性成果得出的。理论参考包括 Knill 等人在 [34] 中的阐述、Preskill 的工作
稳定剂状态和晶格
本论文由两部分组成：第一部分讨论稳定器状态及其凸包（稳定器多胞形）的性质。稳定器状态、泡利测量和克利福德幺正体是稳定器形式主义的三个基石，其计算能力受到 Gottesman-Knill 定理的限制。该模型通常通过魔法状态丰富，以获得量子计算的通用模型，称为魔法状态量子计算 (QCM)。本论文的第一部分将从三个不同的角度研究稳定器状态在 QCM 中的作用。第一个考虑的量是稳定器程度，它提供了一种测量量子态的非稳定性或魔法的工具。它为每个状态分配一个量，粗略地测量需要多少个稳定器状态来近似该状态。已经证明，当所考虑的状态是其组件最多由三个量子位组成的乘积状态时，该程度在采用张量积的情况下是乘法的。在第 2 章中，我们将证明此属性并不普遍成立，更准确地说，稳定器范围是严格乘积的。我们根据稳定器状态的一般属性得出此结果。非正式地，我们的结果表明，当字典大小在维度上呈亚指数增长时，不应期望字典在进行张量积时是乘法的。在第 3 章中，我们从资源理论的角度考虑 QCM。魔法的资源理论基于两种类型的量子通道，即完全稳定器保留映射和稳定器操作。这两类都具有无法生成额外魔法资源的属性。我们将证明这两类量子通道并不重合，具体而言，稳定器操作是完全稳定器保留通道集的严格子集。这可能会导致某些通常
双光子模式制备和匹配效率
[1] A. L. Migdall、S. Castelletto、I. P. Degiovanni 和 M. L. Rastello，“基于相关光子的方法测量探测器量子效率的比较”，Appl. Opt.，第 41 卷，第 2914-2922 页，2002 年。[2] W. Tittel、J. Brendel、H. Zbinden 和 N. Gisin，“使用能量时间贝尔态中纠缠光子的量子密码学”，Phys. Rev. Lett.，第 84 卷，第 4737-4740 页，2000 年。[3] E. Knill、R. Laflamme 和 G. J. Milburn，“一种使用线性光学实现高效量子计算的方案”，Nature，第 41 卷，第 2914-2922 页，2002 年。 409，第 46-52 页，2001 年。[4] T. B. Pittman、B. C. Jacobs 和 J. D. Franson，“存储参量下转换中的伪需求单光子”，Phys. Rev. A，第 66 卷，第 042 303/1-042 303/7 页，2002 年。[5] A. Migdall、D. Branning 和 S. Castelletto，“定制单光子按需源的单光子和多光子概率”，Phys. Rev. A，第 66 卷，第 053 805/1-053 805/4 页，2002 年。[6] M. H. Rubin，“光学自发参量下转换中的横向相关”，Phys. Rev. A，第 54 卷，第 5349-5360 页，1996 年。[7] S. Castelletto、I. P. Degiovanni、A. L. Migdall 和 M. Ware，“关于参数下转换光子源中双光子单模耦合效率的测量”，New J. Phys.，第 6 卷，第 87/1-87/16 页，2004 年。[8] D. N. Klyskho，“结合 EPR 和双缝实验：先进波的干涉”，Phys. Lett. A，第 132 卷，第 299-304 页，1998 年。[9] C. H. Monken、P. H. Ribeiro 和 S. Padua，“优化光子对收集效率
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。