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一种提高量子线路保真度的转换方法

量子电子学报 2024年第1期41卷 161-169页

作者：牛义仁管致锦李海峰陆俊宇南通大学信息科学技术学院江苏南通226019

在实际量子计算中,量子比特和量子操作表现出不同的品质特性,从而影响量子计算结果的保真度。而量子受控非门(CNOT门)错误率在品质特性中占据主要地位。提出了一种既能满足连通约束又能提高保真度的量子线路转换方法,该方法先通过Floyd... 详细信息

在实际量子计算中,量子比特和量子操作表现出不同的品质特性,从而影响量子计算结果的保真度。而量子受控非门(CNOT门)错误率在品质特性中占据主要地位。提出了一种既能满足连通约束又能提高保真度的量子线路转换方法,该方法先通过Floyd算法找出量子位移动路径,基于该路径上存在的一个或多个双量子比特门执行的成功率,构建启发式函数,以此来选择线路中高保真度的交换方式。多个基准测试实验结果表明,与IBM Qiskit工具包中的SabreSwap和StochasticSwap算法相比,本工作所提方法在量子线路保真度方面分别提高了39.29%和36.06%。

关键词：量子信息量子线路保真度线路转换 CNOT错误率

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一种提高量子线路保真度的映射方法

太赫兹科学与电子信息学报 2024年第1期22卷 96-104页

作者：牛义仁管致锦马天宏金圣翔南通大学信息科学与技术学院江苏南通226019

由噪声导致的双量子比特门操作错误是可逆的量子线路执行结果保真度下降的重要原因。提出一种将量子线路映射至含噪声量子计算设备的策略,提高量子线路在量子计算设备上的执行成功率。该策略给出一种寻找近邻路径方法,用于在量子比特不... 详细信息

由噪声导致的双量子比特门操作错误是可逆的量子线路执行结果保真度下降的重要原因。提出一种将量子线路映射至含噪声量子计算设备的策略,提高量子线路在量子计算设备上的执行成功率。该策略给出一种寻找近邻路径方法,用于在量子比特不是全连通的量子计算设备上找出2个量子比特的近邻路径;由于在近邻路径上任意2个近邻量子比特的噪声一般不同,基于近邻路径上的双量子比特门执行成功率构建启发式函数,估算前瞻窗口内的线路保真度,并根据该代价函数选择保真度最高的近邻方式。通过测试多个Benchmarks,实验结果表明,与Qiskit工具包中SabreSwap和BasicSwap算法相比,本文所提策略的量子线路保真度平均提高65.67%和71.60%。该方法可以提高量子线路保真度。

关键词：量子线路映射量子计算设备保真度可逆

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超导量子计算门操作及其保真度测定的基本理论

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物理与工程 2024年第3期34卷 100-108页

作者：宿非凡杨钊华邓永和中国电子信息产业集团长城实验室天津先进技术研究院合肥国家实验室中国科学院物理研究所湖南工程学院

对于已有的超导量子比特器件，在进行系统标定之后构建相应的高保真度门操作是实现量子计算的关键步骤。作为“物理前沿介绍——超导量子计算”系列的第五篇，本文系统讨论通过微波脉冲构建超导量子比特门操作的物理图景以及基本方法，... 详细信息

对于已有的超导量子比特器件，在进行系统标定之后构建相应的高保真度门操作是实现量子计算的关键步骤。作为“物理前沿介绍——超导量子计算”系列的第五篇，本文系统讨论通过微波脉冲构建超导量子比特门操作的物理图景以及基本方法，给出了一套单比特门操作的构建流程，并对门操作保真度的测定以及优化发展作延伸讨论。本文旨在帮助广大高校物理专业教师、高年级本科生、研究生以及对超导量子计算感兴趣的理工科背景读者系统了解超导量子比特门构建与门操作保真度测量与优化的整个基本过程。

关键词：超导量子比特门操作保真度

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弱测量理论对三能级量子态共享的保真度分析

北京工业大学学报 2023年第6期49卷 609-620页

作者：胡文文周日贵南昌航空大学信息工程学院南昌330063 上海海事大学信息工程学院上海201306

量子态共享是量子密码学研究中的一个重要分支,而纠缠态分发是实现量子态共享方案的必要手段.噪声环境会导致量子纠缠态产生退相干,从而降低量子态共享方案的性能甚至出现失败的情况.基于三能级量子系统下三方量子态共享方案,研究了振... 详细信息

量子态共享是量子密码学研究中的一个重要分支,而纠缠态分发是实现量子态共享方案的必要手段.噪声环境会导致量子纠缠态产生退相干,从而降低量子态共享方案的性能甚至出现失败的情况.基于三能级量子系统下三方量子态共享方案,研究了振幅阻尼信道在4种不同配置下量子态共享的保真度问题.为提升共享量子态的保真度,采用量子弱测量方法对振幅阻尼噪声信道中纠缠态的分发进行保护,得到在量子弱测量方法辅助下振幅阻尼信道中量子态共享的保真度.最后,以特定形式的量子态为例,分析了在4种不同配置的振幅阻尼信道中量子弱测量方法对共享量子态保真度的改善效果.通过仿真实验表明,量子弱测量方法只对振幅阻尼信道中2种不同配置下的量子态共享保真度有改善作用,而对其他2种配置下量子态共享的保真度没有明显的改善效果,甚至会产生相反的效果.

关键词：量子态共享振幅阻尼纠缠态退相干量子弱测量保真度

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保真度及其在针灸临床研究中的应用与思考

中国针灸 2023年第7期43卷 813-817页

作者：施兰君岗卫娟田紫煜胡晓艺焦睿珉修文萃胡翔昱明恬妤景向红中国中医科学院针灸研究所北京100700

保真度是衡量干预措施在实施过程中实施程度的指标,是对干预措施完成程度的监测和质量评价,对于提高干预实施程度及厘清影响干预实施的因素具有重要作用。本文旨在介绍保真度的内涵与意义、测量、控制、应用现状,以及在针灸临床研究应... 详细信息

保真度是衡量干预措施在实施过程中实施程度的指标,是对干预措施完成程度的监测和质量评价,对于提高干预实施程度及厘清影响干预实施的因素具有重要作用。本文旨在介绍保真度的内涵与意义、测量、控制、应用现状,以及在针灸临床研究应用现状和对今后研究的启示;同时,依据现有保真度评价工具制定方法,结合针灸临床研究特点,初步拟定保真度评价框架。将保真度引入针灸临床研究,将提高临床研究中针灸实施质量和依从性,增加临床研究结果的可信度和有效性,促进将针灸经验转化为易于学习和推广的治疗方案。

关键词：保真度针灸临床研究

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构造不变子空间计算光子克隆的保真度

河北大学学报（自然科学版） 2022年第5期42卷 468-473页

作者：孙晋串武汉大学物理科学与技术学院湖北武汉430072

研究了双模辐射场和几个三能级原子的相互作用,计算了光子克隆的平均保真度随时间的变化,对数值计算过程进行了简化.在对量子态的演化进行数值计算中,一般是在整个Hilbert空间进行计算.如果系统的空间维度很大,则数值计算需要处理大量... 详细信息

研究了双模辐射场和几个三能级原子的相互作用,计算了光子克隆的平均保真度随时间的变化,对数值计算过程进行了简化.在对量子态的演化进行数值计算中,一般是在整个Hilbert空间进行计算.如果系统的空间维度很大,则数值计算需要处理大量的数据,花费大量的计算时间,有时候可以根据系统的特殊物理性质简化数值计算.如果在整个Hilbert空间找到每个量子态所在的不变子空间,对于每个量子态,在时间演化算符的作用下始终在自己的不变子空间内演化.不需要在全空间数值计算量子态的演化,而只需要在初态所在的子空间计算即可.通过比较分析得知,在数值计算少数三能级原子对光子的克隆时,在全空间计算量子态的演化需要处理的数据量比在各自子空间计算要大1个数量级.

关键词：量子克隆受激辐射保真度不变子空间

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增益因子对量子隐形传态保真度的影响

量子光学学报 2023年第4期29卷 11-17页

作者：闫林波张建生董敏姚远西安工业大学基础学院陕西西安710021

连续变量量子远程传态在构建连续变量量子计算以及量子信息网络中发挥着重要作用。在实际的通信过程中,由于周围环境的干扰,量子纠缠通常会和周围的环境发生相互作用,从而导致纠缠度减弱,进而影响量子信息的正确传送,导致隐形传态保真... 详细信息

连续变量量子远程传态在构建连续变量量子计算以及量子信息网络中发挥着重要作用。在实际的通信过程中,由于周围环境的干扰,量子纠缠通常会和周围的环境发生相互作用,从而导致纠缠度减弱,进而影响量子信息的正确传送,导致隐形传态保真度的降低。实用的通信系统,不是简简单单地从一个点到另一个点,而是一个复杂的网络。因此利用多组份的纠缠态光场建立复杂的量子网络是必需的。本文利用四组份GHZ纠缠态光场来构建量子隐形传态网络,得出该网络系统下传送量子态的保真度公式,并仿真出不同压缩参数下增益因子对保真度的影响关系曲线,仿真结果表示:每一个确定的压缩参数都有一个最大保真度值,对于确定的压缩参数r,保真度随着增益因子的增大呈现先增大后减小的趋势。压缩参数r越大,量子态恢复的保真度越好。当增益因子取值不合适时,即使压缩参数比较大,其保真度也无法达到较高要求。

关键词：量子隐形传态多组份增益因子保真度纠缠态光场

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二维和多维量子隐形传态保真度的理论研究

二维和多维量子隐形传态保真度的理论研究

作者：王嘉瑜西安建筑科技大学

学位级别：硕士

量子信息学是量子力学、信息学、计算机科学和数学等学科交叉形成的一门新兴学科。由于量子信息在存储、传输和操作等方面具有独特性质,使得信息的安全性、运算能力和存储能力等都有了质的飞跃。量子隐形传态是量子通信的一个重要方面,... 详细信息

量子信息学是量子力学、信息学、计算机科学和数学等学科交叉形成的一门新兴学科。由于量子信息在存储、传输和操作等方面具有独特性质,使得信息的安全性、运算能力和存储能力等都有了质的飞跃。量子隐形传态是量子通信的一个重要方面,国内外科研团队在该领域取得了多项重大研究成果。量子隐形传态是依靠量子纠缠资源,实现任意距离的未知量子态传输的技术。近年来多维量子隐形传态由于具有更大的信道容量和更强的抗噪声能力,因而成为新的研究热点和难点问题,包括对物理体系的选择,传输方案的优化,保真度的考量等。本文首先介绍了量子隐形传态领域及保真度的国内外研究进展并阐述了量子隐形传态的相关概念,然后对单体二维体系量子隐形传态及两体三维体系量子隐形传态进行了方案构建和理论分析。主要工作和结论如下:(1)研究单体二维量子隐形传态。首先对单体二维最大纠缠态传输方案进行构建,发送者利用复合系统量子态完成对持有粒子的量子测量并将测量结果发送至接收者,接收者依据测量结果选择幺正变换对量子态进行重构,完成量子态的传输。然后将方案扩展到一般纠缠态量子隐形传态,这也是单体二维量子隐形传态的普适方案。最后对发送态和重构态之间的保真度展开了分析,结果表明,发送粒子为最大纠缠态和一般纠缠态时,保真度都为1。(2)研究两体三维量子隐形传态。基于两个量子信道,首先提出了两体三维最大纠缠态的传输方案。发送者利用广义三维Bell基进行量子测量,并将测量结果发送至接收者,接收者依据测量结果合理选择幺正变换进行操作,完成对目标量子态的重构,然后将方案扩展到两体三维量子隐形传态的普适方案。最后对两种方案的保真度展开了计算,结果表明重构态和发送态之间的保真度关系为1。本文研究了单体二维和两体三维量子隐形传态方案及保真度,方案中建立的量子信道以及接收者采取的重构操作,为多维量子隐形传态研究提供了方法借鉴。

关键词：多维量子隐形传态量子纠缠幺正变换保真度

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振幅阻尼信道量子隐形传态保真度恢复机理

物理学报 2015年第1期64卷 24-32页

作者：杨光廉保旺聂敏西北工业大学电子信息学院通信工程系西安710072 西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121

在振幅阻尼信道上进行量子隐形传态的过程中,量子Bell纠缠态将发生退相干,导致隐形传态质量下降甚至通信失败.为克服该影响,本文提出了一种Bell纠缠态补偿方法.在估计振幅阻尼信道参数的基础上,将对纠缠态的补偿分为纠缠退相干发生之前... 详细信息

在振幅阻尼信道上进行量子隐形传态的过程中,量子Bell纠缠态将发生退相干,导致隐形传态质量下降甚至通信失败.为克服该影响,本文提出了一种Bell纠缠态补偿方法.在估计振幅阻尼信道参数的基础上,将对纠缠态的补偿分为纠缠退相干发生之前的预补偿以及经历量子振幅阻尼信道之后的匹配补偿两部分.前者在纠缠源处进行,后者在两个量子通信用户处进行,预补偿及匹配补偿参数与信道特性参数相关.纠缠补偿完成后,再进行隐形传态.理论推导与性能分析结果表明,相比于不进行纠缠补偿及仅在发生退相干之后进行的纠缠补偿,本方法能够获得更高的隐形传态保真度,适当调整补偿参数,可使保真度接近于1,对克服纠缠退相干带来的隐形传态质量下降问题具有一定的意义.

关键词：隐形传态振幅阻尼纠缠补偿保真度