Téléportation d'Énergie Quantique (QET)

La première QET au monde à température nulle avec des qubits supraconducteurs

Diapositives de présentation de la téléportation d'énergie quantique

Présentation

Ce dépôt fournit des implémentations complètes de circuits quantiques pour démontrer la téléportation d'énergie quantique sur les systèmes IBM Quantum.

Le code peut être exécuté en deux modes :

Simulation locale — exécutez les circuits sur un simulateur classique sans compte IBM Quantum.
Matériel quantique réel — exécutez l'expérience sur des appareils IBM Quantum avec un compte IBM Quantum et un jeton API.

Le flux de travail par défaut est conçu pour être accessible : aucune identification IBM Quantum n'est requise pour la simulation locale, et les notebooks sont écrits de manière à ce que la construction du circuit, la procédure de mesure et la logique d’estimation de l’énergie puissent être inspectées étape par étape.

Contenu de ce dépôt

Ce projet accompagne la démonstration expérimentale rapportée dans :

K. Ikeda,

« Démonstration de la téléportation d'énergie quantique sur matériel quantique supraconducteur, »

Physical Review Applied 20, 024051 (2023).

DOI : 10.1103/PhysRevApplied.20.024051

arXiv : 2301.02666

Le dépôt comprend :

Un notebook complet pour la démonstration originale de QET.
Des workflows de simulateur local pour exécution sur ordinateur portable.
Des workflows d'exécution sur matériel IBM Quantum.
Une mise à jour 2025 utilisant des workflows modernes Qiskit Runtime.
Des démonstrations de réduction d'erreur utilisant M3, découplage dynamique et Pauli twirling.
Des diapositives et documentation pour comprendre la physique et la mise en œuvre.

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Points forts

Téléportation d'énergie quantique sur matériel IBM Quantum
Aucun compte IBM Quantum requis pour l'exécution par défaut du simulateur
Implémentation au niveau circuit de la mesure d'Alice et de l'opération conditionnelle de Bob
Estimation de l'injection et de l'extraction d'énergie
Notebooks mis à jour en 2025 avec techniques modernes de réduction d'erreur
Compatible avec Qiskit 1.4.0 dans les notebooks de mise à jour 2025
Notebooks pédagogiques pour démonstrations d'information quantique et de matériel quantique

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Démarrage rapide

Cloner le dépôt :

git clone https://github.com/IKEDAKAZUKI/Quantum-Energy-Teleportation.git
cd Quantum-Energy-Teleportation

Créer et activer un environnement Python :

python -m venv .venv
source .venv/bin/activate

Pour Windows :

.venv\Scripts\activate

Installez les paquets recommandés :

pip install qiskit==1.4.0 qiskit-aer qiskit-ibm-runtime mthree numpy matplotlib jupyter

Lancer Jupyter :

jupyter notebook

Ensuite, ouvrez :

Quantum_Energy_Teleportation.ipynb

Exécution sur un simulateur local

La démonstration par défaut peut être exécutée sur un simulateur classique. Ce mode ne nécessite pas de compte IBM Quantum ni de jeton API.

Point de départ recommandé :

Quantum_Energy_Teleportation.ipynb

Ce carnet explique le protocole QET de base, incluant :

Préparation de l'état fondamental.
Mesure locale d'Alice.
Opération conditionnelle de Bob.
Estimation de l'énergie injectée et téléportée.

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Exécution sur le matériel IBM Quantum

Pour exécuter l'expérience sur un véritable appareil IBM Quantum :

Créez ou connectez-vous à votre compte IBM Quantum :

https://www.ibm.com/quantum

Obtenez votre jeton API IBM Quantum.

Remplacez le jeton fictif dans le carnet ou le script concerné :

"My_API_Token"

avec votre propre jeton.

Important : ne jamais committer votre vrai jeton API dans un dépôt GitHub public.

Pour une utilisation en production, stockez le jeton dans une variable d’environnement ou un fichier de configuration local exclu par .gitignore.

Dernière mise à jour 2025

Le répertoire Dernière mise à jour 2025 contient une implémentation mise à jour utilisant les workflows récents de Qiskit et les techniques d’atténuation des erreurs.

Latest update 2025/
├── QET.py
├── QET_Experiment_Estimator.ipynb
└── QET_Experiment_M3_Error_Mitigation.ipynb

Techniques incluses

Exécution basée sur l'estimateur
Atténuation des mesures M3
Découplage dynamique
Tournage de Pauli
Flux de travail Qiskit Runtime
Test sur backend factice

Carnets recommandés :

La mise à jour 2025 a été testée avec :

Qiskit 1.4.0

Repository structure

.
├── Quantum_Energy_Teleportation.ipynb
├── Latest update 2025/
│   ├── QET.py
│   ├── QET_Experiment_Estimator.ipynb
│   └── QET_Experiment_M3_Error_Mitigation.ipynb
├── PRApplied.pdf
├── QET slides.gif
├── QET slides.pdf
├── CITATION.cff
├── LICENSE
└── README.md

Documentation et diapositives

Documentation supplémentaire :

K. Ikeda,

« Jeux quantiques et économie via la téléportation »

6 mars 2025.

SSRN : https://ssrn.com/abstract=5168193

Diapositives :

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Références

Article expérimental principal

K. Ikeda, « Démonstration de la téléportation d'énergie quantique sur du matériel quantique supraconducteur », Physical Review Applied 20, 024051 (2023). DOI : 10.1103/PhysRevApplied.20.024051 arXiv : 2301.02666

IBM Quantum

Site web IBM Quantum : https://www.ibm.com/quantum

Citation

Si vous utilisez ce dépôt dans vos recherches, veuillez citer :

@article{PhysRevApplied.20.024051,
  title = {Demonstration of Quantum Energy Teleportation on Superconducting Quantum Hardware},
  author = {Ikeda, Kazuki},
  journal = {Phys. Rev. Appl.},
  volume = {20},
  issue = {2},
  pages = {024051},
  numpages = {12},
  year = {2023},
  month = {Aug},
  publisher = {American Physical Society},
  doi = {10.1103/PhysRevApplied.20.024051},
  url = {https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevApplied.20.024051}
}

Vous pouvez également utiliser le fichier CITATION.cff inclus.

Licence

Ce projet est publié sous la Licence MIT.

Financement

Ce travail a été soutenu par le Département de l'Énergie des États-Unis, Bureau des Sciences, Centres nationaux de recherche en science de l'information quantique, Centre de co-conception pour l'avantage quantique (C2QA) sous le contrat n° DESC0012704.

Téléportation d'énergie quantique · IBM Quantum · Qiskit · Atténuation des erreurs

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