参数感知是所有学科中的重要环节，其应用涵盖从基础科学到医学的广泛领域。量子传感与计量学作为新兴交叉领域，融合了量子物理学、量子技术以及待测参数所属的专业学科。虽然设备微型化通常需要借助量子力学原理来理解和规划参数测量方案，但量子增强传感技术还能利用量子相干性、量子纠缠等标志性量子特性突破所谓的标准量子极限。本综述旨在整合两类体系中的量子传感概念：其一是…

随着光量子硬件成果不断涌现，连续变量量子计算的重要性日益凸显，但如何使其向物理学领域以外的学习者群体普及，却是一个重要却鲜少被攻克的挑战。与此同时，容错量子计算日益受到关注，使得量子纠错方案成为学界与工业界共同的研究焦点。该研究团队在本文中探讨了基于连续变量系统的广受采纳的量子纠错框架，并通过对Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP…

根据DiVincenzo准则所述，量子比特读取与重置是实现量子计算系统的关键环节。该研究团队提出了一种可扩展架构方案，采用专为超导量子比特设计的频率可调非线性Purcel滤波器。该架构兼具灵活读取和无条件重置功能，其读取协议通过可调滤波器动态调整读取谐振器的有效线宽，在测量阶段优化信噪比的同时抑制空闲时段的光子噪声。实验表明，即便在较小色散位移条件下，…

该研究团队提出了一种用于求解车辆路径问题（VRP）的双层分解策略，该策略采用量子近似优化算法（QAOA）。通过问题级分解将13节点（156量子比特）的VRP分割为更小的旅行商问题（TSP）实例，再经由电路级分解对每个TSP进行切割，使其能在近期量子设备上运行。该方法实现了电路深度最高降低95%、量子比特数减少96%、双量子比特门数量削减99.5%的效果…

纳米金刚石中的氮空位（NV）中心已成为生物医学成像应用中极具前景的量子传感平台，但单个颗粒的随机取向给大规模传感器校准带来了重大挑战。该研究团队展示了一种同时确定每个颗粒晶体学轴向与周围局部矢量磁场的新方法。具体而言，至少需要四个不同偏置场才能明确解算出颗粒取向和局部磁场信息。研究人员通过两类实验验证了该方法：（1）在已知晶体取向的块状金刚石中完成原理…

现有量子通信协议严重依赖经典认证机制进行消息来源验证，使其容易遭受利用经典信任假设的新型攻击。该研究团队提出了一种新型安全量子中继网络框架，完全摒弃经典认证机制。该方案利用预先分发的纠缠态图结构与非经典关联辅助解码技术，使指定节点无需广播任何密钥或握手信号即可独占式获取信息。该系统虽需经多跳中继节点路由消息，但确保任何不具备纠缠态配对的中间节点均无法访…

芯片级量子传感器最引人注目的特点在于其能在保持极高灵敏度的同时实现大规模批量生产。这要求原子气室实现高度集成化与晶圆级制造。本文描述了一种晶圆级原子气室的微加工新范式——该气室采用CMOS兼容的非磁性加热器和温度传感器进行功能化，并展示了多项创新应用。通过标准微纳加工技术，集成化气室实现了5毫米的超长光程，达到此前微加工气室的近四倍。在苛刻环境条件下（…

该研究团队探讨了如何用量子计算机模拟具有N≫1自由度的经典非线性耗散系统动力学问题。为使问题具有量子计算可行性，研究人员在运动方程和初始状态中引入了弱高斯噪声。核心成果是提出了一种端到端量子算法，可用于模拟满足特定稀疏性和无散度条件的非线性系统噪声动力学。在任意恒定非零噪声率下，该量子算法的时间复杂度与log(N)、演化时间、误差容限倒数、非线性与耗散…

量子计算机利用量子力学现象来执行传统计算机难以完成的特定问题计算。尽管作为通用机器，量子计算机预计不会完全取代经典计算机，而是与之互补形成混合系统。这使得将量子计算机集成到高性能计算（HPC）系统中成为一个日益重要的议题。该研究团队通过结构化文献综述对集成方向进行了系统梳理：采用方法论检索文献数据库并人工评估了107篇出版物，将其划分为七个类别以阐述各…

邻近搜索是一个计算密集型问题，通常既耗时又消耗内存。此类算法的主要问题在于缓存未命中导致的执行时间过长。该研究团队提出了一种基于固定半径邻近搜索问题（FRANS）的量子算法，该算法采用格罗弗算法的固定点版本。研究人员推导出一个高效量子电路，能以线性查询复杂度（与粒子数量N成正比）解决FRANS问题。该量子电路会返回固定半径范围内所有邻近粒子对及其距离的…