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RSS订阅原创 启动报名！第七届·2025 MindSpore量子计算黑客松全国大赛，以赛启智，逐梦量子前沿！
第七届·2025 MindSpore量子计算黑客松全国大赛”火热来袭！热身赛、量子组合优化、量子误差缓解、量子启发算法赛道已发布赛题。无论您是初学小白，还是技术达人，参赛即有收获！诚邀报名参赛，勇攀量子世界的高峰，挑战黑客松年度总冠军，赢取属于你的荣誉和机遇！
2025-03-27 17:00:29
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原创 量子计算论文精讲《利用量子绝热捷径设计量子线路探索费米-哈伯德模型基态》
探索多体量子系统的基态性质通常依赖于绝热过程、精确对角化、量子退火以及绝热量子计算等方法。其中绝热捷径技术通过反绝热驱动抑制能量激发，加速绝热演化，提供了一种高效的解决方案。受此启发，本文开发了一种结合反绝热驱动的变分量子算法，并将其与数字化绝热算法进行了系统比较。该算法基于门操作的量子电路实现，用于研究蜂窝晶格 Fermi-Hubbard 模型的基态，并成功扩展至包含最多26个量子比特的系统。研究结果表明，基于反绝热驱动的参数化方法在性能上显著优于传统的哈密顿量变分方法，尤其在较大规模系统和更复杂量子电路
2025-01-02 15:57:23
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原创 量子计算论文精讲《基于变分量子算法求解电磁波导问题》
从结构上，波导器件是一个中空的管状结构，电磁波在管道中不断受到管壁的反射，进而沿着管道的方向高效传播。其中，传输微波的波导器件在无线通信领域有着广阔的应用，包括微波通信系统中的信号传输和分配，雷达系统中雷达天线和信号处理，微波天线的设计和制造，提高天线的性能和效率，微波滤波器和微波耦合器等。文中求解的是长方形的波导（Waveguide）中的电磁场分布，具体的波导结构如图2.1所示，其中，z轴是电磁波的传播方向，波导的磁导率记为𝜇，介电常数记为𝜖。波导模式的截断频率，验证了方法求解二维波导问题的有效性。
2024-12-31 16:53:32
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原创 量子计算论文精讲《QAOA-in-QAOA: 在小型量子设备上求解大规模 MaxCut 问题》
这次要分享的文章提出了 QAOA-in-QAOA 算法, 它通过把大规模的问题分解成多个小规模问题，使得我们可以在小型量子设备上求解大规模的组合优化问题。
2024-12-31 16:50:42
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原创 量子计算论文精讲《面向下一代无线Polar码的量子退火解码》
同时，作者还提出了一种全量子Polar码解码器硬件QPD-HW，为Polar码的解码任务量身定制了QA比特拓扑连接，该拓扑是稀疏的，可随码率和块长度的变化而变化，预计可实现 500Gbps 级别的解码吞吐量，可以支撑未来6G无线潜在解码任务。同时，作者还提出了一种全量子Polar码解码器硬件QPD-HW，为Polar码的解码任务量身定制了QA比特拓扑连接，该拓扑是稀疏的，可随码率和块长度的变化而变化，预计可实现500Gbps级别的解码吞吐量，可以支撑未来6G无线潜在解码任务。2bit编码线路如下，
2024-12-31 16:47:21
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原创 量子计算论文精讲《自适应动力学去耦技术提升量子线路保真度》
量子算法的性能收到量子硬件错误的影响非常大，处理量子逻辑门和量子测量误差影响外，量子比特处于闲置状态也受到cross talk等影响，为了减少空闲错误，本文结合动力学去耦的特性，提出了一个量子线路级别的误差消除技术。
2024-12-31 16:44:27
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原创 量子计算论文精讲《Quantum advantage with shallow circuits》
文章证明了在2D隐藏线性函数问题中，常数深度的量子线路比其对应的经典线路更强大，由有限输入数目的经典门组成的经典概率线路，以较高概率求解该问题必须有log(n)深度。而使用量子线路可以使用常数深度，由单双比特门组成的线路确定地求解。
2024-12-31 16:40:43
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原创 量子计算论文精讲《量子退火启发算法在粒子轨迹重建中的应用》
在预处理中，会对所有相邻的hits进行生成triplet的尝试，同时会对所生成triplet的质量进行评估，筛除掉明显不合理的连线。如图1所示，对撞机中的高速粒子在运动过程中会在一系列的探测器（黑线）上留下hits信号（绿点），而如何把这些离散的hits用曲线连接起来形成完整的轨迹即是轨迹重构需要解决的问题。目前主流的解决方案是卡尔曼滤波算法，它通过结合预测模型和实际观测值，递归地提供对系统状态的最佳估计，从而有效地减少测量误差并平滑轨迹，从一系列含有噪声的测量数据中估计出物体的真实轨迹。
2024-12-31 16:36:19
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原创 量子计算论文精讲《量子无监督图像处理》
不仅如此，SLIQ还在有标签数据集的分类任务中展现了强劲的竞争力，进一步验证了其方法的普适性和潜力，为未来量子计算在大规模数据分析和模式识别中的应用提供了新的可能。克服这些困难需要创新的量子电路设计和新的算法范式，以充分利用量子计算的优势，同时适应当前量子硬件的限制。SLIQ模型进一步通过在VQC的每一层中显式地纠缠两个输入的特征来利用量子计算系统中的纠缠效应，这有助于减少希尔伯特空间中相应特征之间的距离，确保了来自不同输入的交织特征被嵌入到学习电路的所有物理量子比特中，以便在测量量子比特中捕获纠缠效应。
2024-12-31 16:32:34
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原创 量子计算论文精讲《里德堡原子的多样性与量子计算潜力》
对于碱金属来说，最简单的单量子比特门的实现方法就是利用微波来控制基态上的 |0〉 和 |1〉 来做演化，这种方法存在的主要问题就是难以控制单个量子比特，因此只能够用来做全局的单量子比特门。两量子比特门的实现需要借助里德堡态来实现，在碱金属中，通常使用双光子激发来控制|1〉 和c的演化，这需要借助中间态 |e〉，在双光子激发的过程中，需要精心设计失谐量和相应的脉冲偏振来使得最后的效果最好。从原理上来说，由于碱金属原子的最外层只有一个电子，因此能级结构较为简单，因此可以用来作为量子计算系 统的基础原子。
2024-12-31 15:50:22
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原创 量子计算论文精讲《量子线路自编码器》
量子自编码器是一种量子神经网络模型，用于压缩存储在量子态中的信息。然而，在新兴的量子信息技术中，许多任务都需要处理存储在量子线路中的信息。本文将介绍处理蕴含在量子线路中的信息的量子线路自编码器。量子电路是经典自编码器和量子自编码器的思想的推广。作者构造了一个完整的量子线路自编码器协议，并设计了一个变分量子算法来实现该协议。此外，作者还从理论上分析了该模型，推导了无损压缩的条件，并给出了其重构保真度的上下界。最后，作者将量子线路自编码器应用于三个量子信息处理任务，结果表明该算法可能适用于量子电路的其他信息处理
2024-12-31 15:46:36
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原创 量子计算论文精讲《Sampling Boltzmann states with quantum algorithms》
Fig1（来源：Phys. Rev. A 109, 062421）Fig2（来源：Phys. Rev. A 109, 062421）欢迎大家订阅“量子计算HiQ”，查看更多论文分享和学术活动信息。
2024-12-31 14:38:37
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原创 量子计算论文精讲《Ising机的可能实现方式——基于超导电路光机械腔的拓扑晶格》
光机械腔（Optomechanic Cavity)是一种通过辐射压将光与机械振子耦合的器件，目前已支持片上集成和光纤远距离互联，是演示新奇量子物理现象和实现量子精密测量的有力平台。本文将介绍该领域的一篇重要工作，作者分别构建了一维链和二维蜂窝结构的光机械芯片，实现了Su-Schrieffer-Heeger模型和应变石墨烯模型，并能对模式作直接测量。我们相信该技术与量子退火/量子启发式算法结合，可以为集成光机械系统用于先进计算提供启发。
2024-12-31 14:30:31
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转载 量子计算论文精讲《高阈值、低冗余的容错量子内存：双变量自行车码》
本文是qLDPC第一篇登上Nature的理论文章，且以数值计算为主，反应了基于qLDPC码的高编码率量子纠错码对实现容错量子计算的重要性。本期将对这篇文章进行图文解读，学习qLDPC的整体脉络和前沿进展。
2024-12-31 11:49:18
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转载 量子计算论文精讲《量子退火中的误差缓解》
量子计算在某些问题的解决效率上有着超越经典计算机的潜力，但目前的量子计算机比特数量较少，且含有一定噪声，如何减小噪声的影响，是一个非常有挑战性的问题。量子计算是一种新的计算范式，有些量子算法比如Shor大质因数分解算法等，被证明相比于已知最好的经典算法有指数级的加速，但这种算法需要理想的通用量子计算机才能运行。不发生变化，通过测量多个 λ 下算符A的期望值，并且外推回 λ→0 的情况，即可得到A在无噪声下的理想值。表示作用在环境上的对应项，也可以将其替换为某个数字，用于表示量子退火机上的控制误差。
2024-12-31 11:41:02
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转载 量子计算论文精讲《将张量网络和图演算用于开放量子系统》
与封闭的量子系统相比，开放的量子系统的演化不再需要是幺正的。通常，开放量子系统的演化被称为量子操作或量子信道，对于离散的时间间隔，它在数学上由完全正映射（CP-map）描述。本次介绍的文章描述了⼀个⽤于完全正映射的图形演算，并在此过程中使⽤张量⽹络的语⾔回顾了开放量⼦系统的理论和量⼦信息理论的其他基本原语。这里提出的方法将开放量子系统的理论投入到张量网络的框架中，该框架配备了图形表示和推理张量序列收缩的方法。因此，在狄拉克符号中，张量的索引数量是我们所说的张量分量的阶。表示，相对于标准基。
2024-12-31 11:31:46
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转载 量子计算论文精讲《哈密顿量约化：QUBO问题预处理》
量子退火将优化问题编码为哈密顿量，使得在NISQ量子平台上求解真实世界的问题成为可能。为了在现有规模有限的量子计算硬件上实施更大规模量子计算实例，一种可行的方案是对哈密顿量进行约化、等效分解和确定部分构型。本文发展了不可分离群（non-separable group）理论，在此基础上提出FastHare算法，用于QUBO问题的预处理，在效果上比D-wave采用的roof-duality有了明显提升。
2024-12-31 10:57:45
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原创 线上实习offer，2024昇思MindSpore Quantum开源实习任务已发布，欢迎报名！
线上实习offer，2024昇思MindSpore Quantum开源实习任务已发布，欢迎报名！
2024-05-08 20:28:09
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原创 第六届·2024 MindSpore 量子计算黑客松正式开启报名，以赛促学，勇攀量子世界的高峰！
本次大赛由量子信息网络产业联盟主办，昇思MindSpore Quantum社区承办，多所高校和单位联合举办。开发者将全面体验全新一代通用量子计算框架MindSpore Quantum。全新的竞赛体验，卓越的算法性能，活跃的开源社区！诚邀您报名参赛，勇攀量子世界的高峰！
2024-04-09 11:50:35
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原创 量子计算论文精讲 | 黑盒优化算法：交叉熵QUBO和高阶因子分解机
黑盒优化指的是一些没有具体数学表达的优化问题，一种解决方案是引入代理模型去近似目标黑盒函数。通常假定代理模型是一个二阶或高阶交叉特征模型（形式与QUBO、HUBO相同）则可以使用量子算法求解。因子分解机(FMs)是一种监督学习方法，可以用于代理模型中特征系数的训练。本文将介绍利用交叉熵改进的因子分解机量子退火算法，以及高阶因子分解机对黑盒优化算法的可能改进。。
2024-03-24 19:50:56
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原创 量子计算论文精讲 | Reconfigurable atom arrays and quantum supremacy
图1（来源：Nature 626.7997 (2024): 58-65）图2（来源：Nature 626.7997 (2024): 58-65）图3（来源：Nature 626.7997 (2024): 58-65）图4（来源：Nature 626.7997 (2024): 58-65）图5（来源：Nature 626.7997 (2024): 58-65）欢迎大家订阅“量子计算HiQ”，查看更多论文分享和学术活动信息。图8（来源：arXiv：2402.03211）
2024-03-24 19:47:46
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原创 量子计算论文精讲 | 量子经典混合的SAT问题算法
布尔可满足性问题(SAT)由多子句合取范式表示，是一类重要的(NP完全问题，在人工智能、图着色、电路分析等领域发挥着重要作用。量子退火是一种很有前途的求解复杂SAT问题的方法，它利用量子纠缠的并行性，将SAT变量嵌入到量子比特中。然而，较长的嵌入时间导致当前基于量子退火的方法在硬件上的实现效率低、可扩展性差。本期分享介绍了HyQSAT，一种将量子退火与经典的3-SAT问题的端到端加速。实验结果表明，HyQSAT算法能够有效支持超出现有问答算法能力的更大规模3-SAT问题，与经典的CDCL算法相比，DWave
2024-03-24 19:44:43
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原创 量子计算论文精讲 | 平均场近似量子启发优化算法
量子近似最优化算法（QAOA）被认为是能应用在早期量子计算机上比较有效的算法之一。本文在QAOA的基础上发展了一种利用经典自旋的动力学方程取代QAOA量子演化的新型量子启发式算法——平均场近似优化算法（mean-field AOA）。通过引入基于自旋相干态的路径积分表示并考虑高斯型的量子涨落，对平均场轨迹附件的量子涨落进行了动力学计算，给出了平均场AOA算法的有效性分析。
2024-03-24 19:40:13
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原创 量子计算论文精讲 | 图编辑距离近似解探究
图表示能非常好的反映对象的属性与对象之间的关系，被广泛的应用在模式识别领域，而图匹配方法，作为实现图高效查询的重要方法之一被广泛的应用于生物信息学，图像分类，计算机网络等等领域。而图编辑距离（Graph Edit Distance，GED）是非常重要的图匹配问题，有良好得到容错率且可以应用于大量的图匹配相关领域之上。由于精确解GED问题的指数难度，越来越多的近似图编辑距离算法希望通过更快的时间来得到尽可能接近精确的图编辑距离。
2024-03-24 19:36:43
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原创 量子计算论文精讲 | SCIP求解MINLP问题
本次主要介绍两篇文章，第一篇主要关注SCIP中的基本算法、求解框架、设计原则。第二篇主要介绍SCIP在求解MINLP问题中如何处理非线性部分。
2024-03-24 19:31:11
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原创 量子计算论文精讲 | NISQ量子计算机上的整数因子分解
Shor算法揭示了通用量子计算机在整数因子分解问题上的高效性，极大的推动了量子计算领域的发展。然而，当前的量子计算机仍在含噪声中规模量子计算机（Noisy-Intermediate-Scale Quantum, NISQ）阶段，尚不能支持实用规模的Shor算法。近日，来自清华大学龙桂鲁教授团队的一篇论文基于密码学泰斗Schnorr的工作在超导量子计算机上分解了48位整数，对NISQ量子计算机破解RSA密码的潜力作乐观估计，引起了学界广泛的讨论和一定的争议。
2024-03-24 19:25:22
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原创 量子计算论文精讲 | 量子神经网络的通用近似定理
本次介绍的文章从不同的角度论述了量子神经网络的通用近似定理，即多项式逼近和傅里叶级数逼近，但可以注意到，核心仍然是通过子系统的重复映射，以及联合全局的测量，或纠缠的非局部测量来得到非线性的输出结果。同时，值得注意的是，量子神经网络的发展仍处于起步阶段，量子神经网络的实际应用，以及量子神经网络在解决经典问题以及量子问题上是否具有量子优势，都是需要继续探索的问题。同时，作者提出，可以通过或并行或串行的方式线性地扩展频谱的范围，并且，如果考虑并行的次数和串行的次数一致的话，两者对应的傅里叶级数的频谱是一致的。
2024-02-25 21:40:47
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原创 量子计算论文精讲 | 在变分量子算法中的利用对称性
而15层的Hardware efficient ansatz在量子资源（这里指双量子比特门的数量）的占用上和conserving ansatz相同，但所需的经典资源（指变分参数的数量乘以收敛所需的优化步数）要多得多。目前已有的激发态制备方案对于量子资源的要求的较高。对于变分量子算法的开发目的是在没有量子纠错的前提下，通过使用相对较短的量子电路来利用量子计算机的计算能力解决对于经典计算机来说较难的问题。因此，在实际应用中，在对称化操作中获得的门操作精简和变分电路的表达性减弱，这两者之间的取舍始终要进行考量。
2024-02-25 21:36:09
1078
原创 量子计算论文精讲 | 使用稀疏Ising机训练深度玻尔兹曼网络
通常，如果层是完全连接的，则任何给定的两个节点之间的图距离都是常数, 但对于稀疏图来说却不是这样的, 所以visible、hideen和label p-bits的位置就显得格外重要了。论文系统地研究了硬件感知网络拓扑的混合时间，并表明模型的分类精度不受算法的计算可操作性的限制，而是受在本工作中能够使用的中等大小的FPGA的限制。本次会议将介绍基于P-bit的Ising机在训练深度生成式神经网络方面的新应用，使用稀疏、异步和高度并行的Ising机，在混合概率-经典计算设置中训练深度波尔兹曼网络。
2024-02-22 21:48:05
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原创 量子计算论文精讲 | 二维Isometric张量网络态
本次，将介绍一种新的量子态的表示方法，即Isometric TNS，该方法可以用于描述二维系统的量子态，并且具有计算上的优势；算法，TEBD的主要思路是，利用基于Trotter-Suzuki分解的退火算法，随机初始化的MPS态演化到基态，将该演化过程转换为张量网络收缩问题，并使用TEBD算法求解该收缩。如上图d所示，红色的部分只有内向箭头，因此，这就是TNS的一维“正交超曲面”，该方法的该方法的核心思想是找到一个序列操作来从左到右解开一条链的纠缠，这个序列中每个操作都是局部的并且是与维度N无关的。
2024-02-22 21:16:03
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原创 量子计算论文精讲 | 量子计算在实现容错之前的实用性证据
量子计算有望在很多特定任务上提供比经典计算更强的计算能力。然而，含噪量子计算机还不能实现完全容错，这也导致了对当前量子计算实用性的质疑。IBM近期的工作实现了在含噪的127个量子位处理器上的实验，并展示了超越经典计算的能力。这些实验结果得益于大规模超导处理器在相干性和校准方面的进步，以及在如此大设备上表征和控制噪声的能力。在强纠缠状态下，量子计算机提供了正确的结果，而主流的经典近似方法（如MPS和iso TNS）都失效了。这些实验都证明了近期量子计算机在处理实际问题上的能力。
2024-02-22 20:58:42
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原创 量子计算论文精讲 | 强化学习在量子控制上的应用与实现
其中前者在传统的方法中往往使用需要大量策略的闭环控制或通过对控制噪声的谱进行分析从而进行开环控制，而随着量子比特数的增加，这二者所消耗的资源都会快速增长，从而变得不再实用。该文章给出了强化学习在量子控制上的一个典型的过程，描述了通过强化学习来进行量子门实现的实验过程。谷歌的团队将这些优势应用在量子控制优化问题上，提出适合谷歌量子计算平台的一种兼顾量子门保真度、积累泄露误差、门时间以及控制边界条件的基于强化学习的量子控制算法，可以同时优化量子计算的速度和精准性，用于弥补泄露和随机控制错误带来的问题。
2024-02-20 22:00:27
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原创 量子计算论文精讲 | 量子深度学习中的图像压缩与分类
线路中共有三种作用不同的量子比特，分别编码像素点位置（pixel），像素点颜色（color），还有一个量子比特专门用于输出结果（readout）的测量。两种量子线路都是由XX门或ZZ门组成，每一个门都是双量子比特门，第一个量子比特为编码像素位置的比特，第二个量子比特为编码像素颜色的量子比特或者用于读取输出结果的量子比特。图3. 数字在不同的下采样分辨率下图像。量子神经网络层作用在初态上后，作者在读取比特上进行Z测量，得到经典的结果，并使用hinge loss作为损失函数，使用随机梯度下降法优化层中的参数。
2024-02-20 21:51:06
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原创 量子计算论文精讲 | 搭建量子神经网络分类器
幅度编码中，待训练数据进行归一化之后，以量子态幅度的形式输入到含参量子线路中，使用的比特数量与数据长度为对数关系。块编码中，训练数据作为参数，编码到ansatz的含参量子门中，需要的比特数与数据长度和线路深度相关。ansatz中分为参数层和纠缠层两部分，四种ansatz参数层选取一致，纠缠层分别由CZ、CNOT、两层CNOT、多体系统下的时间演化构建。下，不同的线路深度和ansatz对应的四种数据集的分类表现为下表，Ent1、Ent2、Ent3分别为前面提到三种纠缠线路(a)、(b)、(c)
2024-02-19 20:53:19
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原创 量子计算论文精讲 | 量子机器学习训练的Koopman加速
然而与经典机器学习不同的是，在量子计算中，梯度的获取依赖于测量，而测量是一个相对昂贵的计算开销，因此，我们希望通过不依赖梯度的方法来加速VQE算法的学习过程。Koopman Operator加速的过程不只适用于量子机器学习，对一般的迭代法也是适用的。在量子机器学习上做一次梯度下降，需要通过测量来得到相应的数值，代价比做一个真实的机器学习梯度下降的代价要大很多，而Koopman Operator的整个学习过程不需要用到梯度的信息，只用之前的参数序列，所以Koopman Operator的适用性比较强。
2024-02-19 20:32:00
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