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采用 ZX 演算的多控制相位门合成应用于中性原子硬件
量子电路合成描述了将任意酉操作转换为固定通用门集的门序列的过程，该门集通常由给定硬件平台的原生操作定义。大多数当前合成算法旨在合成一组单量子比特旋转和一个额外的纠缠双量子比特门，例如 CX、CZ 或 Mølmer-Sørensen 门。然而，随着中性原子硬件的出现及其对两个以上量子比特门的原生支持，针对这些新门集量身定制的合成方法变得必要。在这项工作中，我们提出了一种使用 ZX 演算合成（多）控制相位门的方法。通过将量子电路表示为图形状的 ZX 图，可以利用对角门的独特图形结构来识别某些量子电路中固有存在的多控制相位门，即使原始电路中没有明确定义。我们在各种基准电路上评估了该方法，并将它们与标准 Qiskit 综合进行比较，比较了其在具有多控制门原生支持的中性原子硬件上的电路执行时间。我们的结果显示了当前最先进硬件的可能优势，并代表了第一个支持任意大小多控制相位门的精确综合算法。
分子旋转矩矩形的嵌入式量子纠正和受控的相位门
量子计算技术的最新进展已导致嘈杂的中间量子量子计算机（NISQ 1）的实现，其性能出色。2–8但是，NISQ设备只是迈向实现量表的通用量子计算机的一半。这不可避免地需要支撑量子校正（QEC）的逻辑单元，9一个目标，其成就超出原理级别的成就似乎与当前的技术能力相距甚远。的确，基于多量表编码的标准QEC代码会大大增加物理量子和操作的数量，从而使对这种平台的控制非常苛刻。在这里，我们基于利用罪恶的多级对象来编码受错误保护的逻辑量子的基础，采用不同的方法。10
离子阱量子计算中光学跃迁的几何相位门
量子计算中最重要的、最困难的实验工作之一是实现近乎完美的两量子比特门操作。目前，人们认为大约 10 −4 的门错误概率足够低，可以实现所谓的高效容错量子计算 1、2。囚禁离子串是实现量子计算机最有希望的候选对象之一。用离子量子门实验实现的最低门不真实性仍然在 3% 左右 3。这种几何相位门的主要限制来自自发辐射和磁场涨落 3、4。离子阱量子计算可以用两种替代的量子比特编码来实现：超精细基态量子比特和通过光跃迁连接的量子比特态。对于超精细量子比特，门操作由偶极跃迁介导的拉曼耦合执行。参考文献 3 使用了基于这种超精细跃迁的编码。然而，在这样的设置下，将自发散射降低到所需的容错水平以下是很有挑战性的 5,6 ，因为需要大量的激光功率。最近，针对超精细量子比特 7 ，提出了在四极跃迁中使用拉曼过程。然而，这种策略需要高激光功率来实现短门时间。在这里，我们提出了在光学跃迁上使用 z 型几何相位门来克服 3 实现中存在的一些限制。例如，使用光学四极跃迁可以充分降低自发辐射事件的可能性。同时还表明，磁场不敏感状态可用于 z