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单光子的量子比特量子计算
构建一个能够生成任意输入状态并执行通用幺正门操作 (UUGO) 的量子计算设备是量子信息科学领域的一个重要目标。然而，目前只有少数基于特定输入状态和精心设计的信息处理器的特殊量子计算被报道。在这里，我们展示了一种灵活的双量子比特量子计算方案，利用单个光子的偏振和空间模式。介绍了自由空间光学中的双量子比特 UUGO 以及由可分离状态和纠缠态组成的任意纯输入状态。量子态层析成像和过程层析成像用于表征输出状态和我们考虑的门操作的保真度。除了演示之外，我们相信我们的工作还丰富了用于量子信息研究的体光学技术，并可广泛应用于其他基础研究。
半导体量子处理器中的量子比特读出
量子比特读出是量子计算机中需要在单个量子比特上实现的三个基本量子操作之一，它具有一量子比特门和二量子比特门。获得具有合理保真度的量子计算结果至关重要。它对于容错量子计算和量子纠错 (QEC) 协议也至关重要，因为它允许见证和追溯计算流程中发生的错误 [1]。在半导体量子电路中，要求量子比特读出保真度高于 99%，速度低于每发一微秒，以保证 QEC 效率并确保具有竞争力的计算运行时间。此外，为了在运行算法时调整测量性能 [4]，需要进行重复 [2] 或量子非破坏性测量 [3]。自旋读出操作的关键性能系数是保真度（或检测效率）、速度（必须快于弛豫时间 T1）以及能够执行读出所需的基本组件数量（储存器、量子点等）。直接测量量子点中捕获的单个电子自旋产生的磁场是一项非常具有挑战性的任务，2000 年初的一项“绝技”实验已经证明了这一点 [5]。除了复杂性之外，它还相当慢（ms），与量子计算不兼容。在半导体中，自旋读出是通过将自旋转换为电荷信息来执行的，并在接近 µs 的时间尺度上探测电子的电荷特性。
用宝石尖晶石探索一个新量子
“这一发现突出了诸如尖晶石之类的材料的令人难以置信的潜力，这些材料长期以来一直以其美学品质而闻名，但现在揭示了深刻的科学能力，” Liew Family教授兼芝加哥大学分子工程学院的Liew Family教授兼研究副院长David Awschalom教授说。
量子增强望远镜的最佳量子电路
经典的长基线干涉法已成为确定恒星距离或成像光源的一种广泛接受的方法[1，2]。中心思想是测量两个或多个望远镜在两个或多个望远镜上的星光的连贯性，然后使用van cittert – zernike定理[3，4]来提取有关源的信息。这导致了许多显着的进步，包括使用射频望远镜[5，6]对黑洞进行第一次观察，外部角度直径估计[7]和PULSAR正确的运动测量[8]。但是，在光学频率中，这种经典干涉技术的基本限制，例如量子射击噪声[9]和通过长基线传输过程中的恒星光子损失。量子增强的望远镜旨在通过采用量子信息理论的概念来克服这些困难[10]，其中一些已在实验中实施，包括长距离纠缠的分散分布[11，12]，量子逻辑门，量子逻辑[13，14]和量子备忘录[13，14]，以及量子备忘录[15，16]。因此，使用这些量子资源设计干涉测量值变得有吸引力。量子中继器的发展[17，18]促使非本地设置的外观实现纠缠量子状态的可靠，长距离分布。在量子增强望远镜的几种空间非本地方案中探索了长距离纠缠作为资源的假设[19-21]。for弱一对望远镜的空间局部方案不允许将望远镜在望远镜位置之间物理地将望远镜收集的光进行物理合并或分布纠缠的量子状态。
使用Qubit Resets
在NISQ设备上解决更大问题的一种策略是利用电路宽度和电路深度之间的贸易。不幸的是，这种贸易仍然限制了可拖动的概率的大小，因为在噪声占主导地位之前，深度的增加通常是无法重现的。在这里，我们为避免这种交易的良好光谱范围降低了量子量算法。特别是，我们开发用于计算量子系统密度操作员的n th功率的轨迹，TR（ρN）（与n级n阶的rényi熵有关）使用的Qubits少于以前的效果算法，而在噪声系统中实现了较大的量子系统，该量子使用量较少，而在噪声范围内实现了相似的性能。我们的算法需要多个量子位独立于n，是先前算法的变体，其宽度与n，n a asymp-totic差异成正比。这些新算法中的关键成分是在计算过程中测量和重新定位Qubits集的能力，使我们能够重复使用Qubits并在不影响通常的噪声后果的情况下重复使用Qubits并折磨电路深度。我们还引入了电路深度的概念，作为适用于具有乘数重置电路的标准电路深度的一般化。此工具有助于实现我们的量子算法的噪声，并应有助于设计未来的算法。我们执行数值模拟，将我们的算法与原始变量进行比较，并在分配到噪声时表明它们的性能相似。此外，我们在霍尼韦尔系统模型H0上实验实现了我们的量子算法之一，估计了n的tr（ρn），而N的n算法（ρN）的n比以前的算法更大。
耗散超导量子比特中退相干引起的异常点
与环境相互作用的开放量子系统表现出由耗散和相干哈密顿量演化相结合描述的动力学。总之，这些效应由刘维尔超算子捕获。刘维尔（一般非厄米）的退化是异常点，当系统接近稳定状态时，它们与临界动力学有关。我们使用与工程环境耦合的超导传输电路来观察两种不同类型的刘维尔异常点，它们要么是由能量损失和退相干的相互作用引起的，要么纯粹是由于退相干引起的。通过实时动态调整刘维尔超算子，我们观察到非厄米性引起的手性状态转移。我们的研究从刘维尔异常点的角度激发了对开放量子系统动力学的新认识，使非厄米动力学能够应用于开放量子系统的理解和控制。
超导量子比特的非厄米动力学中的量子跳跃
耗散在自然界中普遍存在；例如原子核的放射性衰变和吸收介质中的波传播，耗散是这些系统与不同环境自由度耦合的结果。这些耗散系统可以用有效非厄米汉密尔顿量进行现象学描述，其中引入非厄米项来解释耗散。非厄米性导致复杂的能谱，其虚部量化系统中粒子或能量的损失。非厄米汉密尔顿量的简并性称为异常点 (EP)，其中特征值和相关的特征态合并 [1,2]。 EP的存在已在许多经典系统中得到证明[3-11]，并应用于激光模式管理[12-14]、增强传感[15-20]和拓扑模式传输[21-24]。
从测量相关的弹射中减少量子垃圾
工作流：为了减少量子弹出，我们首先执行并测量一批射击后的输出。使用关节输出分布，我们得出每个量子的边际分布。基于这些概率，我们在测量可能处于| 1⟩状态的量子位之前插入X门（也称为位流门）。重复此过程以进行后续迭代。
通过 MaxSAT 进行量子比特映射和路由 - cs.wisc.edu
摘要 — 近期量子计算机将在嘈杂的环境中运行，且无法进行纠错。近期量子计算的一个关键问题是将逻辑电路布置到量子比特之间连接有限的物理设备上。这被称为量子比特映射和路由 ( QMR ) 问题，是一个难以解决的组合问题。尽可能以最优方式解决 QMR 非常重要，以减少增加的噪声量，因为噪声可能会导致量子计算变得毫无用处。在本文中，我们提出了一种通过简化为最大可满足性 ( MAXSAT ) 来最优解决 QMR 问题的新方法。此外，我们提出了两个新颖的松弛思想，通过利用量子电路的结构来缩小 MAXSAT 约束的大小。我们彻底的实证评估表明：(1) 与最先进的最优 QMR 技术相比，我们的方法具有可扩展性（解决了 3 倍以上的基准问题，速度提高了 40 倍）；(2) 与最先进的启发式方法相比，成本显著降低（平均减少 ∼ 5 倍交换）；(3) 我们提出的约束放松的强大功能。索引术语 — 量子计算、量子比特映射
硅基量子比特技术：进展与未来前景
摘要：纳米制造技术领域的突破性进步使量子比特技术走在了量子计算的最前沿。由于硅 (Si) 在现有经典计算中具有无与伦比的坚实基础，它被认为是开发互补金属氧化物半导体兼容量子架构的有希望的候选者。这篇评论文章生动地描述了量子点中量子比特操作的底层物理。此外，本文概述了当前的最先进技术以及过去二十年来 Si 和相关异质结构中电荷和自旋量子比特领域取得的显著进展。重点介绍了 Si 基电荷和自旋量子比特技术领域迄今为止面临的挑战和取得的成就。本文还讨论了量子比特技术的未来前景以及全球为物理实现设想的量子设备而采取的措施。