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利用 Qutrit 拓展量子计算机的前沿
中级量子 (NISQ) 计算。NISQ 机制考虑了只有几十到几百个量子比特 (qubits) 和中等误差的近期机器。鉴于量子资源的严重限制，充分优化量子算法的编译对于成功计算至关重要。先前的架构研究已经探索了映射、调度和并行等技术，以扩展可能的有用计算量。在本文中，我们考虑另一种技术：量子三元组 (qutrits)。虽然量子计算通常表示为量子比特的两级二进制抽象，但量子系统的底层物理本质上并不是二进制的。虽然经典计算机在物理层面以二进制状态运行（例如，在阈值电压之上和之下剪切），但量子计算机可以自然访问无限的离散能级谱。事实上，硬件必须主动抑制更高级别的状态才能实现两级量子比特近似。因此，使用三级量子位只不过是选择增加一个离散能级，虽然代价是增加出错几率。先前对量子位（或更一般地，d 级量子位）的研究只发现，扩展量子比特可获得常数因子增益。总体而言，先前的研究 1 强调了量子位的信息压缩优势。例如，N 个量子比特可以表示为 N=log2ð3Þ 量子位，这会导致运行时间有 log2ð3Þ1:6 常数因子改进。我们的方法以一种新颖的方式使用量子位，本质上是使用第三状态作为临时存储，但是代价是每次操作的错误率更高。在这种处理下，运行时间（即电路深度或关键路径）渐近更快，计算的可靠性也得到了提高。此外，我们的方法仅在中间阶段应用量子三元操作：输入和输出仍然是量子位，这对于实际设备上的初始化和测量非常重要。2；3
使用电路合成探索量子设计空间
NISQ和FT的量子“汇编”基础架构：•跨门集（NISQ和FT）的便携式，QPU架构•支持更高的维度抽象（多Qubit Gates，Qutrits等）•在多个参数化和具体编码中操纵电路•提供错误缓解
利用超导量子比特进行量子传感实验
2超导量子位。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 2.1量子位理论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 2.1.1量子状态和Bloch球体。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 2.1.2量子操作员。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 2.1.3驾驶量子。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 2.1.4量子的色散读数。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 2.1.5混合状态。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 2.2从Qutrits和Qutrits和Qudits。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 2.3超导性。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 2.3.1 I型和II型超导体。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 2.3.2磁场中的薄膜。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17 2.4约瑟夫森效应。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 2.4.1鱿鱼。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19 2.4.2磁场中的约瑟夫森连接。。。。。。。。。。。。。。19 2.5 Transmon Qubit。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。20 2.5.1同心transmon。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23 2.6超导Qubits的损失机制。。。。。。。。。。。。。。。。24 2.6.1珀塞尔和辐射损失。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。26 2.6.3问题。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。27 2.6.4涡流流动。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28
![arxiv：2310.20680v1 [Quant-ph] 2023年10月31日](/simg/9\9e47a201487ac8d577a433e59d46a95e1ddb647d.webp)
arxiv：2310.20680v1 [Quant-ph] 2023年10月31日
量子电池是用于存储能量的量子系统，以稍后由外部代理以工作形式提取以执行某些任务。在这里，我们通过通过反谐波拉曼构型获得的反杰伊斯卡明斯相互作用介导的碰撞模型来研究混合量子电池的充电。电池由两个不同的组件组成：固定的无限尺寸单量子系统（例如谐波振荡器）和小尺寸的流（例如Qutrits）。充电协议包括在外部能源的作用下，一次将谐波振荡器与流的每个元素与流的每个元素相互作用，而目标是分析谐波振荡器和QUTRIT的充电如何受流的相关性能的影响。
介绍量子系统、测量和量子位！
5 乘积空间和 2 个量子比特 15 5.1 纠缠. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 5.4 受控非门 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 23 5.10 密集编码。通过发送一个量子比特并共享一个贝尔对来发送两个经典比特. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
高维量子计算
[1] d 级系统中的增强容错量子计算，ET Campbell，Phys. Rev. Lett. 113，230501 (2014)。[2] 使用量子 Reed-Muller 码在所有素数维度中进行魔法状态蒸馏，ET Campbell 等人，Phys. Rev. X 2，041021 (2012)。[3] 来自绝对最大纠缠态的最佳量子纠错码，Z. Raissi 等人，J. Phys. A: Math. Theor. 51 075301 (2018) [4] 通过 qutrits 对量子电路进行渐近改进，P. Gokhale 等人，ISCA '19，554–566 (2019)。 [5] 大约瑟夫森结量子比特中的拉比振荡，JM Martinis 等人，Phys. Rev. Lett. 89, 117901 (2002)。
介绍量子系统、测量和量子位！
5 乘积空间和 2 个量子比特 37 5.1 纠缠. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5.4 受控非门 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 45 5.10 利用纠缠态进行量子密钥分发 . ...
对量子秘密共享中三级统一操作的定量安全分析而无需纠缠
量子秘密共享（QSS）协议没有纠缠，从而表现出很高的安全性，该协议由于量子力学的特征而显示出很高的安全性。但是，根据定量安全性分析，比较此类协议的安全性仍然是一个挑战。基于我们先前使用单量子器和两级统一操作的协议的安全分析工作，本文考虑了具有单个Qutrits和三级统一操作的QSS协议。在我们提出的贝尔州攻击下，根据不同三级单一操作的定量安全分析在一步和两步的情况下分别提供。最后，为设计和实施此类QSS协议得出重要结论。该方法和结果也可能有助于分析基于单一操作的其他高级量子密码学方案的安全性。
可编程超导处理器上的二元量子算法
使用量子三级系统或量子三元组作为基本单位来处理量子信息是当代基于量子比特的架构的替代方案，具有提供显著计算优势的潜力。我们利用两个 transmon 的第三能量本征态展示了一个完全可编程的二元组量子处理器。我们开发了一个参数耦合器，以在九维希尔伯特空间中实现出色的连接性，从而实现二元组门的高效实现。我们通过实现 Deutsch-Jozsa、Bernstein-Vazirani 和 Grover 搜索等几种算法来描述我们的处理器。我们的硬件高效协议使我们能够证明 Grover 放大的两个阶段可以提高具有量子优势的非结构化搜索的成功率。我们的研究结果为使用 transmon 作为通用量子计算机的构建块来构建完全可编程的三元量子处理器铺平了道路。
纯退相干量子系统的动态重构
摘要 本文介绍了纯退相干条件下的三元组和纠缠量子比特的有效量子态断层扫描方案。我们实现了通过相位衰减通道发送的开放系统的动态状态重建方法，该方法提出于：Czerwinski 和 Jamiolkowski Open Syst. Inf. Dyn. 23, 1650019 ( 2016 )。在本文中，我们证明在四个不同时刻测量的两个不同可观测量足以重建三元组的初始密度矩阵，其演化由相位衰减通道给出。此外，我们推广了该方法以确定纠缠量子比特的量子断层扫描标准。最后，我们证明了关于纯退相干条件下的三元组量子态断层扫描所需可观测量数量的两个普遍定理。我们相信动态状态重建方案为量子断层扫描带来了进步和新颖性，因为它们利用了海森堡表示并允许在时间域中定义测量。