量子能量传送 (QET)

世界上首个基于超导量子比特的零温度QET

量子能量传送概览幻灯片

概览

本仓库提供了完整的量子电路实现，用于在IBM量子系统上演示量子能量传送。

代码可在两种模式下运行：

本地模拟 — 在经典模拟器上运行电路，无需IBM量子账户。
真实量子硬件 — 使用IBM量子账户和API令牌，在IBM量子设备上执行实验。

默认工作流程设计为易于使用：本地模拟无需IBM量子凭证，且笔记本编写使电路构建、测量过程和能量估计逻辑可以逐步检查。

本仓库包含内容

本项目配合以下实验演示论文：

K. Ikeda,

“在超导量子硬件上演示量子能量传送，”

物理评论应用 20, 024051 (2023).

DOI: 10.1103/PhysRevApplied.20.024051

arXiv: 2301.02666

该仓库包括：

原始量子能量传输（QET）演示的完整笔记本。
可在笔记本电脑上执行的本地模拟器工作流。
IBM 量子硬件执行工作流。
使用现代 Qiskit Runtime 工作流的 2025 年更新。
使用 M3、动态解耦 和 泡利旋转 的误差缓解演示。
理解物理学和实现的幻灯片及文档。

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亮点

IBM 量子硬件上的量子能量传输
默认模拟器运行无需 IBM 量子账户
Alice 测量和 Bob 条件操作的电路级实现
能量注入和能量提取估算
2025 年更新笔记本，采用现代误差缓解技术
2025 年更新笔记本兼容 Qiskit 1.4.0
面向量子信息和量子硬件演示的教育笔记本

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快速开始

克隆该仓库：

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

创建并激活一个 Python 环境：

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

对于 Windows：

.venv\Scripts\activate

安装推荐的软件包：

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

启动 Jupyter：

jupyter notebook

然后打开：

Quantum_Energy_Teleportation.ipynb

在本地模拟器上运行

默认演示可以在经典模拟器上执行。此模式不需要IBM Quantum账号或API令牌。

推荐起点：

Quantum_Energy_Teleportation.ipynb

This notebook walks through the basic QET protocol, including:

准备基态。
爱丽丝的局部测量。
鲍勃的条件操作。
注入和传送能量的估计。

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在 IBM 量子硬件上运行

要在真实的 IBM 量子设备上运行实验：

创建或登录您的 IBM 量子账户：

https://www.ibm.com/quantum

获取您的 IBM 量子 API 令牌。

在相关笔记本或脚本中替换占位符令牌：

"My_API_Token"

使用您自己的令牌。

重要提示： 切勿将真实的 API 令牌提交到公共 GitHub 仓库中。

在生产环境中，请将令牌存储在环境变量或通过 .gitignore 排除的本地配置文件中。

2025 最新更新

Latest update 2025 目录包含使用最新 Qiskit 工作流程和误差缓解技术的更新实现。

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

包含的技术

基于估计器的执行
M3测量缓解
动力学解耦
保利旋转
Qiskit Runtime 工作流
伪后端测试

推荐笔记本：

2025年更新已在以下环境测试：

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

文档与幻灯片

附加文档：

K. Ikeda,

“通过量子隐形传态的量子博弈与经济学”

2025年3月6日。

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

幻灯片：

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参考文献

主要实验论文

K. Ikeda, “在超导量子硬件上演示量子能量隐形传输，” Physical Review Applied 20, 024051 (2023). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.20.024051 arXiv: 2301.02666

IBM 量子

IBM Quantum 网站： https://www.ibm.com/quantum

引用

如果您在研究中使用本仓库，请引用：

@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}
}

您也可以使用附带的 CITATION.cff 文件。

许可证

本项目遵循 MIT 许可证发布。

资金支持

本工作由美国能源部科学办公室国家量子信息科学研究中心量子优势协同设计中心（C2QA）支持，合同编号 DESC0012704。

量子能量瞬移 · IBM 量子 · Qiskit · 误差缓解

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