超导量子处理器是实现实用量子计算算法的领先平台。虽然已成功演示了具有数百个量子比特的超导量子处理器，但其进一步扩展受到稀释制冷机物理尺寸和冷却能力的限制。通过构建量子网络来连接不同制冷机中的量子比特可突破这一限制，该方案需要微波-光学转换器来实现长距离低损耗信号传输。尽管已有多种设计方案和实验演示实现了高效率、低附加噪声的转换器，但独立制冷机间的相干光…

量子神经网络（QNNs）利用量子纠缠与叠加态实现大规模并行线性计算，为解决经典深度学习可扩展性瓶颈提供了潜在方案。然而其实用化部署面临两大关键挑战：固有非线性运算的缺失与贫瘠高原现象。该研究团队提出一种能同时解决这两个问题的量子卷积神经网络（QCNN）架构：通过幂级数的正交基展开引入非线性效应，并采用直接参数化酉矩阵而非堆叠多参数化量子门来缓解贫瘠高原…

该研究团队通过实验证明，在四用户量子网络中，三条基于纠缠的量子信道与运营商级经典光信道可在11.5公里空心嵌套无节点反谐振光纤中实现共存。实验同时实现： 1）四条经典信道以800Gbps总速率传输 2）三条量子信道均在C波段工作（波长间隔1.2纳米） 3）共存总功率为-3dBm 研究人员在四节点全连接量子网络中建立了量子密钥分发系统，贝尔态保真度最高达…

该研究团队提出“置换型量子门”新范式。这类量子门包含输入量子比特、候选量子比特和输出量子比特，其核心机制是通过对候选量子比特进行特殊制备，使得输入量子比特的状态变化能诱导产生目标输出态。最终，电路将延续由候选量子比特（而非原始输入量子比特）构建的输出量子比特，故得名“置换型门”。研究人员展示了基于自旋量子比特和中性原子量子比特实现的置换型X门与CNOT…

随着量子计算的发展，对称密码学面临量子攻击的新挑战。这类攻击通常分为两类模型：Q1（经典查询）和Q2（量子叠加查询）。在此背景下，该研究团队针对具有不同查询能力的量子敌手，对FBC算法进行了全面的安全性分析。在Q2模型中，研究人员首先为FBC-F和FBC-KF结构设计了4轮多项式时间量子区分器，随后实施了r轮（r>6）的量子密钥恢复攻击。该攻击需…

随着量子计算、量子传感和安全量子通信协议的发展，全球范围内对量子信息网络（QIN）的研发需求变得至关重要。卫星在突破地面限制、实现远距离互联方面发挥着不可替代的作用。本文探讨了卫星参与部署这类新型网络的多种可能方式——从融入网络架构到其面临的技术挑战。

设备无关量子密钥分发（DI QKD）通过消除对量子设备的信任需求，提供了无与伦比的密码学安全性，但由于基本速率限制，长期以来无法实现远距离应用。该研究团队首次提出两种全光子方案，利用自发参量下转换（SPDC）光源的预示纠缠分发，实现了远距离DI QKD的实验可行方案。两种方案均实现密钥速率与信道透射率ηt平方根的标度关系，匹配双场协议优势而非传统QKD…

在构建全球量子密钥分发（QKD）网络的进程中，基于地球静止轨道卫星不受信节点提供的服务，相较于可信节点方案具有覆盖范围广、可持续运行及安全性增强等优势。尽管此前研究已探讨过基于纠缠的协议在此场景下的应用，但该方案需要地面与太空均配备大口径望远镜。该工作重点分析了两种特别适配此场景的高损信道抗性协议——双场（TF）和模式配对（MP）QKD的性能。通过结合…

量子计算是现代科学的核心挑战之一。光晶格中的中性原子已成为领先的计算平台，其中碰撞门为量子逻辑提供了稳定的实现机制。然而，既往实验将超冷碰撞视为动态微调过程，这掩盖了实现本征稳健操作所必需的量子几何与统计特性。该研究团队提出并通过实验证明了一种纯几何双量子比特交换门——通过动态光晶格中费米子原子量子比特双粒子态的瞬态占据实现。这些双粒子态的存在与费米子…

该研究探索并评估了中性原子量子计算机中的噪声与串扰问题。中性原子量子计算机是实现类比哈密顿模拟的理想平台，这类模拟通过依赖时间演化的哈密顿序列来建模大尺度系统动力学，在优化问题、物理研究和分子动力学领域具有独特优势。然而，在共位或多租户环境中并行运行多个模拟时，噪声与串扰会显著制约其实施可行性。 该工作系统分析了模拟过程中噪声的时变特性，并探究空间共位…