量子コンピューティング · 2026年10月9日(金)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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QTN-RQNN: Quantum Tensor Network-Based Recurrent Quantum Neural Network

説明QTN-RQNN:量子テンソルネットワークに基づく再帰型量子ニューラルネットワーク(近term量子デバイスでの故障診断向け)

要約本論文は、テンソルネットワークに着想を得た最近傍相互作用と再帰的量子処理を統合したQTN-RQNNモデルを提案し、クラス平衡化のためにQSMOTEを組み込んでいます。四つの異種故障診断データセットで、QNN、QTN-QNN、RQNNと比較したところ、量子回路構造を複雑にしても分類性能が一律に向上するわけではないことが示されました。SPIDではRQNNのF1スコアが0.3077から0.4516に改善しています。また、RQNNと比べて1サンプルあたりの二量子ビットゲート数は32から24へと25%削減され、四量子ビットの要件は増えていません。

Amit S. Patel, Himanshu R. Patel, Bikash K. Behera ほか

arXiv quant-ph · physics.optics

Judd-Ofelt analysis and coherent spectroscopy of europium-based molecular complexes for quantum information applications

説明ユウロピウム系分子錯体のJudd-Ofelt解析とコヒーレント分光:量子情報応用に向けて

要約本論文は、Eu3+を中心とする12種類の分子錯体について、約580 nmのコヒーレント遷移5D0→7F0に焦点を当てて光学特性を系統的に評価したものです。Judd-Ofelt解析により配位子場環境と局所点群対称性を調べ、より低い対称性(C1、C2)ほど分岐比が高くなり、一部の錯体では1%を超えることを示しています。錯体5-Euでは4.2 Kにおける光学コヒーレンス時間が2.3 μsと測定され、報告されている最良の分子系に匹敵するとされています。

Nicholas Lester Jobbitt, Sascha Weis, Timo Schweizer ほか

★★★★☆ 注目
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Finite-Size Limits of Adaptive Pauli Prediction

説明適応的パウリ予測の有限サイズ下限

要約本論文は、先行結果に応じて選ばれた問いに量子データで信頼して答えられるかを検討しています。n量子ビット上でM回の適応的パウリ予測を行うには、固定精度のもとでΩ(√min{n,M})個のコピーが必要であることを証明しています。既知の上界により、M≤nの場合にはこの下限は tight になります。したがって、n回の適応的予測にはΘ(√n)個のコピーが必要ですが、固定リストであればO(log n)個で済みます。

注目点適応的Pauli予測がΩ(√min{n,M})個のコピーを要することを示し、既知の上界と一致させ、固定リストの対数的コストと明確に区別した。

Luofei Wang, Boyu Liu, Zihe Wang ほか

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Electric-dipole-induced nuclear electric resonance in silicon

説明シリコン中の電気双極子誘起核電気共鳴:電場で燐核スピンを操作する理論提案

要約本論文は、シリコン中のリン原子核スピンを電場で操作する方式、電気双極子誘起核電気共鳴(EDNER)を理論的に提案している。超微細相互作用と磁場勾配を利用し、電子スピンと電荷の自由度を結合させることで、従来の核磁気共鳴(NMR)より速い操作が可能とされる。特定の動作点では核スピンの準位分裂が電気ノイズの影響を受けにくくなり、長いコヒーレンス時間と高忠実度の操作が期待できると述べている。

Jiyun Su, Shihang Zhang, Peihao Huang

arXiv quant-ph

Operational signatures of exceptional quantum channels

説明例外量子チャネルの操作的な特徴づけ

要約例外点は通常、非エルミート・ハミルトニアンやリウヴィリアン生成子の退化した欠陥として導入される。本論文は、ハミルトニアンやマスター方程式に頼らず、完全正値トレース保存量子チャネルを基本的な力学対象とする例外点の操作的理論を提示する。チャネルの非自明なジョルダン鎖を通じて例外チャネルを定義し、位数mのジョルダン・ブロックが最大次数m-1の離散的な多項式指数項を生むことを示す。これにより、例外点の物理が実験で直接測定できる確率データと結びつけられる。

Paulo A. Brand\~ao

arXiv quant-ph · cond-mat.dis-nn · physics.comp-ph

Encoding Matters: A Qubit-Efficient Reformulation for Quantum Resilient Routing

説明符号化の仕方が重要:量子ルーティングのための少量子ビット再定式化手法

要約この論文は、物流やルーティング問題を構造を考慮した符号化削減によって、より少ない量子ビットで量子コンピュータに写像する手法を提案しています。二重リンク故障下での遅延耐性ルーティングをベンチマーク問題として示し、簡約化した定式化により、元の最適化課題を保ったまま量子ビット数と回路の複雑さを大きく減らせることを示しています。同じイオントラップ型量子コンピュータで簡約モデルを実行すると、成功確率が100倍に改善されたと報告されています。

Emanuele G. Dalla Torre, Bat-El Friedman, Daniel Porat

arXiv quant-ph

Genuine multipartite nonlocality detection in graph states

説明グラフ状態における真の多体非局所性の検出

要約本論文は、グラフ状態における真の多体非局所性(GMNL)を検出できる2種類の多体ベル不等式を提案している。第1の種類では必要な相関子の数が当事者数に比例して線形に増加し、第2の種類では相関子の数を増やす代わりにGMNL検出のノイズ耐性を高めている。両方の不等式はグラフ状態および用いられた測定の自己検証に使用できる。

Owidiusz Makuta, Flavio Baccari, Remigiusz Augusiak

★★★★☆ 注目
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Entanglement Catalysis Beyond the Asymptotic Rate

説明漸近レートを超えるエンタングルメント触媒

要約本論文は、有限サイズでのエンタングルメント濃縮における収率の低下を、エンタングルメント触媒で緩和できるかを調べたものである。触媒とは変換を助ける補助状態であり、変換後も正確に損なわれず返却されるものを指す。著者らは、触媒が主要項の漸近収率を高めることはできないが、有限サイズでのスケーリングを変えることを示す。非一様なシュミット係数をもつすべての二部純粋状態について、収率の最適な二次補正を厳密に求め、触媒によりこの有限サイズの不利益が完全に克服されることを示している。

注目点触媒が有限サイズの二次補正によるペナルティを完全に打ち消すことを示し、非一様シュミット係数の全純粋状態で最適二次補正を厳密に決定しており、理論的寄与は大きい。

Alexander Streltsov

arXiv quant-ph

Decoder- and Noise-Aware Optimization Framework for Clifford-Deformed Quantum Error-Correcting Codes

説明量子誤り訂正符号のClifford変形に対する、デコーダとノイズを考慮した最適化フレームワーク

要約量子誤り訂正符号の安定化子を変形するClifford変形(CD)を、資源を増やさずに論理誤り率を下げる手法として扱い、その最適化手法を提案する論文です。著者らは、最適なCDが回路レベルのノイズモデルとデコーダに強く依存することを示し、回路・ノイズ・デコーダをブラックボックスとして扱う探索アルゴリズムEBBI(進化ベースの最良腕識別)を導入しています。回転表面符号での評価では、距離3でランダム探索より少ない試行回数で最適なCDを見つけ、新たなB-XZZX符号を発見しています。

Julius Rye B{\o}nnelykke, Benjamin Joecker, Peter Krogstrup ほか

arXiv quant-ph

Correlation-Based Measurement of Entanglement in Rank-2 Mixed States

説明ランク2混合状態における相関測定に基づくエンタングルメントの評価

要約本論文は、ランク2の混合状態において、相関測定によってエンタングルメントの大きさを評価する手法を扱っています。対象となる二次元部分空間を物理ヒルベルト空間に埋め込まれた論理量子ビットとみなし、二量子ビット系とN量子ビット系に対する閉形式の(一般化された)コンカレンスを導出しています。IBM Quantum FakeKingston のノイズモデルを用いたシミュレーションでは、読み出し誤差緩和とゼロノイズ外挿を併用し、最大10量子ビットまで解析結果と一致することが示されています。

M. I. Samar, V. M. Tkachuk

arXiv hep-th · gr-qc · hep-ph

Holographic Krylov complexity in confining backgrounds: particle, string, and frames

説明閉じ込め背景における全ホログラフィックKrylov複雑性:粒子・弦・フレーム

要約本論文は、ボトムアップ型ホログラフィックQCDモデルの閉じ込め相におけるホログラフィックKrylov複雑性を調べ、Krylov複雑性の成長率と粒子や弦などのプローブのバルク内での固有径方向運動量との対応関係を用いている。無視界の二つの背景では、粒子の複雑性の振る舞いが異なり、変形AdSソリトンでは周期振動し、変形熱AdSでは後期に指数関数的に増大する。弦フレームでは両背景とも振動を示し、二つの幾何の振る舞いはより近いことが示される。

Jasper Nongmaithem, Deepak Kumar Kar, Ayush Kumar ほか

arXiv quant-ph

Construction of isoscattering non-isospectral quantum graphs using the concept of a germ graph

説明ジャームグラフの概念を用いた等散乱・非等スペクトル量子グラフの構成

要約本論文は、近年提案されたジャームグラフ(germ graph)の概念を用いて、散逸を示す等散乱・非等スペクトルのグラフ族を構成している。既存の等散乱・非等スペクトルグラフ(二重ループのグラフと三重ループのグラフ)を「アタッチメント」としてジャームグラフの異なる接触頂点に接続し、新たに二つのグラフを得ている。オイラー標数によって非等スペクトル性を検証し、一ポート散乱行列を数値計算して等散乱性を調べている。

Omer Farooq, Micha{\l} {\L}awniczak, and Leszek Sirko

arXiv quant-ph

Finite Quantum Engineering Thermodynamics

説明有限量子工学熱力学:有限の量子作動媒体を少数の測定可能な量で記述する手法

要約本論文は、正確なエネルギー計算と校正された巨視的予測を分けて扱う、タスク基準の手法を提案する。演算子の幾何学によって、測定記録が何を決定し、どの程度の不確かさが残るかを示す。さらに、動的観測量を直接測定する方法と、同じ粗い記録を過去に測定する方法を比べ、測定コストとあわせて表現を選ぶ。Bose–Hubbard 模型の例では、連続的な運転領域と未知の微視的軌道で検証されたコンパクトな応答表が得られている。駆動 Ising 鎖の例では、履歴を使う方法が必ずしも安価ではないことが示されている。

Borhan Ahmadi

arXiv quant-ph · cs.LG · math.RT

Harmonic analysis and circuit approximation of Sobolev functions on quantum input spaces

説明量子入力空間上のソボレフ関数の調和解析と回路近似

要約本論文は、量子状態を表す複素単位球面と複素射影空間、および量子ユニタリ操作を表す特殊ユニタリ群と射影ユニタリ群上で定義されたソボレフ関数を扱う。コンパクト群とコンパクト等質空間上の調和解析を用い、既約表現とラプラス・ベルトラミ作用素によって、対応するピーター・ワイル分解とソボレフ空間を特徴づけている。スペクトル切断と有限深さの量子回路近似を組み合わせ、ソロヴェイ・キタエフの定理を援用して、スペクトル切断誤差と回路近似誤差を分離した定量的な近似速度を示している。

Philipp Schmocker

arXiv quant-ph · cond-mat.supr-con

Modelling Josephson Junctions with Boundary Conditions: Towards High-Fidelity Models for Superconducting Qubits

説明境界条件によるジョセフソン接合のモデル化:高精度な超伝導量子ビットモデルに向けて

要約本論文は、一次元ループ上を運動する荷電粒子と、結合強度λと位相差δで特徴づけられる自己共役な境界条件を用いて、ジョセフソン接合を純粋に量子力学的に記述する手法を提案している。単一接合のループについてスペクトル問題を解き、基底状態の運動量期待値が厳密にIc(δ,λ)sinδと因数分解されることを示す。さらに透過性の高い接合では、sinδ則からのずれが予測されるとしている。

Luis Bueno Blanco, Juan Manuel P\'erez-Pardo

arXiv quant-ph · nlin.CD

Quantum extreme learning for forecasting experimental chaotic electronic circuits

説明混沌電子回路の実験データを予測するための量子極端学習

要約本論文は、量子リザーバー計算の特殊ケースである量子極端学習(quantum extreme learning)を用いて連続時間信号を予測する手法を提案している。著者らは混沌的な電子回路から四種類の連続信号を実験的に取得し、局所的な山と谷を抽出する方法と、自己相関の時間スケールで一様にサンプリングする方法の二通りで離散化を検討した。その結果、模擬信号と実験信号の双方で高い予測精度が得られ、適度なデコヒーレンスに対しても頑健であることが示された。

Mohammad Sharifian, Qingyu Li, Chiranjib Mukhopadhyay ほか

arXiv quant-ph

Wideband microwave resonator for NV center vector magnetometry

説明NV中心ベクトル磁気測定のための広帯域マイクロ波共振器

要約本論文は、ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心の4つの向きを約100 MHzの範囲で効率よく駆動できる平面マイクロ波共振器を提案している。マイクロ波入力0.5 W、レーザー出力250 mWで、ベクトル磁場の測定を可能にする。この共振器を用いて小型ベクトル磁力計を製作・評価し、感度は約1.2 nT/√Hzであった。著者らは、これがダイヤモンド磁力計の記録的感度ではないとしつつ、小型の手持ち型磁力計という独自の用途を持つと述べている。

S.V. Bolshedvorskii, E.A. Koreshin, V.V. Soshenko ほか

arXiv quant-ph

Hamiltonian-Dependent Compressibility and Physical Preservation in Approximate Quantum Compilation using Tensor Networks

説明テンソルネットワークを用いた近似量子コンパイルにおける、ハミルトニアン依存の圧縮性と物理特性の保存

要約本論文は、テンソルネットワークによる近似量子コンパイル(AQCtensor)を、Néel状態で初期化した80量子ビットの一次元異方性XYZハイゼンベルグ鎖に適用して調べたものです。交換異方性と外部磁場の向きによって圧縮性能が系統的に変化し、その変化は二次のTrotter誤差に関連する入れ子の交換子指標や、目標状態のMPS結合次元と関連することが示されています。80量子ビットの量子ハードウェア実験では、10回の繰り返しを5回に圧縮しつつ目標状態忠実度0.995474を維持し、全回路深さを45.9%、2量子ビットゲート数を47.6%削減しました。

Dohyun Kim, Namshik Han

arXiv quant-ph

System-Design Optimization of a Single-Transmitter, Single-Fiber QKD-based ITS Communication Link

説明単一送信機・単一光ファイバーによるQKDベースのITS通信リンクのシステム設計最適化

要約本論文は、1本の光ファイバー上で送信機を共有し、連続変数量子鍵配送(CV-QKD)信号と古典信号を同時に伝送して、重複する光学ハードウェアを減らす方法を検討しています。著者らは、鍵生成と古典伝送が共同で支える速度として安全通信速度(SCR)を定義し、25 kmのモデルで分離リンクと比較しています。共有構成のSCRは12.079 Mbps、分離構成の参照値は12.095 Mbpsで、送信機と光ファイバーの数はそれぞれ2本から1本に削減されています。また、受信機の帯域幅を増やすことも速度向上に有効であると示されています。

Shivang Srivastava, Guillaume Ricard, Yves Jaou\"en ほか

★★★★☆ 注目
arXiv math.FA · quant-ph

Second quantization and compactness of induced Gaussian quantum Markov semigroups

説明誘導ガウス量子マルコフ半群の二次量子化とコンパクト性

要約有限モードのガウス量子マルコフ半群が忠実な正規不変状態のもとで誘導するヒルベルト・シュミット半群のコンパクト性を調べ、その特徴づけを与えます。各sエンベディングに対するユニタリな二次量子化表現を用いて、ある正の時刻でのコンパクト性、コンパクトレゾルベント、ドリフト安定性、正規不変状態の一意性が同値であることを示します。さらに、トレースノルムとヒルベルト・シュミットノルムの厳密な公式、生成子のスペクトルなどを導き、コンパクト性にはスペクトルギャップが不要であること、不変状態が一意でない場合はスペクトルギャップがあってもコンパクト性が従わないことを例で示します。

注目点コンパクト性、コンパクト预解式、ドリフト安定性、不変状態の一意性の同値性を示し、厳密なトレースノルム公式を与える理論的進展であるが、応用範囲は限定的である。

Zheng Li

arXiv quant-ph

A General Method for Extending Isoscattering Non-Isospectral Quantum Graphs

説明等散乱・非等スペクトルな量子グラフを拡張する一般的手法

要約本論文は、等散乱で非等スペクトルな量子グラフを拡張するための一般的な手法を提示している。全長は同じでトポロジーが異なる二つのグラフ Γ1 と Γ2 を例に取り、両者の散乱行列は同一だが、固有値とオイラー標数は異なることを示す。次に両グラフに同じスターグラフを接続し、Titchmarsh-Weyl M 関数の形式を用いて、拡張後のグラフも等散乱で非等スペクトルであることを証明している。

Omer Farooq, Michal Lawniczak, and Leszek Sirko

arXiv quant-ph

Circuit Design Problems in Binary Polynomial Quantum Optimization

説明二値多項式量子最適化における回路設計問題:与えられた多項式形式に対して最も浅い量子回路を設計する方法を研究し、量子計算の深さの負担を減らすことを目指す。

要約近距離量子コンピュータで組合せ最適化問題を解く際、次数の高い二値多項式形式は、ハードウェア上で回路の深さの増大を招きます。本論文は、最も浅い量子回路を求める問題を古典的な二値線形問題として定式化し、その一変種が NP 完全であることを証明しています。さらに、スケーラブルな発見的手法 Tempura と、より高速な二値線形問題の定式化を提案し、既存手法よりはるかに短い回路が得られること、Tempura の実行時間は既存手法とおおむね同程度であることを示しています。

Dylan Laplace Mermoud, Dimitri Watel, Sourour Elloumi ほか

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el

Zak Phase Quantization without Global Symmetry through Destructive Interference

説明全体対称性なしでのZak位相の量子化:破壊的干渉による保護

要約本論文は、全体対称性が破れた場合でも一次元バンドのZak位相が厳密に量子化されたままかどうかを検討する。局所的な支持対称性と破壊的干渉に基づく機構を提案し、対称性を破る自由度がトポロジカルな母体系と結合することで、関連するブロッホ状態がそこへ漏れ出さないことを示す。反転対称性を破った最小モデルと鏡映対称性を破ったアームチェア型ナノリボンで、量子化されたπのZak位相と境界局在状態が残ることを確認している。破壊的干渉条件から外れる摂動は位相を連続的に非量子化させるが、有限の範囲ではほぼπの位相と境界応答が維持されうる。

Geonwoo Hwang, Jun-Won Rhim

arXiv cond-mat.mes-hall · cond-mat.mtrl-sci · cond-mat.quant-gas

Theory of exciton-exciton interactions with nontrivial electronic bands

説明非自明な電子バンドを持つ励起子同士の相互作用の理論

要約この論文は、任意の一粒子ハミルトニアンをもつ半導体系における励起子同士の相互作用の微視的理論を提示しており、著者らの以前の研究を拡張したものです。新しい理論は励起子の複合的な性質を考慮し、バンドトポロジー、量子幾何、モアレ効果が重要な結晶性半導体系に適用できます。量子計量が非自明な平坦バンドの単純な系での結果も示され、量子幾何がない場合と比べて双励起子スペクトルが大きく異なることが示されています。

L. Maisel Licer\'an, H.T.C. Stoof

arXiv quant-ph · cond-mat.dis-nn · cond-mat.stat-mech

Percolation of Data Constraints and Reorganization of Boolean Function States in Parity Learning

説明パリティ学習におけるデータ制約のパーコレーションとブール関数状態の再編成

要約本論文は、学習が進み未見のパリティデータが増えるにつれて、ニューラルネットワークが学習した関数をどのように再編成するかを研究します。モデルの全データに対する出力の符号表を正規化された状態とみなし、逆部分系純度から有効なシュミット階数を評価します。少量のデータ追加ではスペクトルが広がり、大量の追加では目標モードに再集中することを示しています。

Han Ma

arXiv quant-ph · cs.NA · math.NA

Block encoding of semiseparable matrices via their generators

説明生成子を用いた準可分行列のブロック符号化

要約本論文は、準可分行列の二つの生成子から直接そのブロック符号化を構成する明示的な量子回路を提案する。N=2^n の N×N 行列に対し、回路は 2n+2 個の補助量子ビットを用い、深さは O(polylog N) である。実現されるのは (2√N, 2n+2, 2√2 ε) ブロック符号化で、ε は生成子を読み込む状態準備ルーチンの精度によって決まる。回路は巡回シフト、スワップ、アダマールゲートから構成される。

Giacomo Antonioli, Gianna M. Del Corso, Roel Van Beeumen

arXiv quant-ph · cs.LG

Verifiable Sampling for Delegated Generative Quantum Machine Learning

説明委任型生成量子機械学習のための検証可能なサンプリング

要約本論文は、遠隔の量子サーバー上で量子生成モデルの推論を行う際に、入力を秘匿したまま結果を検証できるブラインド型かつ検証可能なサンプリングプロトコルを提案しています。秘匿性は Universal Blind Quantum Computing から引き継ぎ、検証性はトラップ化方式によって実現しています。訓練段階についても、以前提案された検証可能な委任型変分量子アルゴリズムの拡張を論じています。悪意あるサーバーに対しても、受理・中止の判定に加えて、生成サンプルのうち破損したものの割合を推定できます。

Matteo Inajetovic, Anna Pappa, Petros Wallden

arXiv math.NT · quant-ph

Real Fiducial Vectors Only Exist in Dimensions dequiv 3 pmod4

説明実数のフィデューシャルベクトルは次元 d≡3 (mod 4) にのみ存在する

要約本論文は、実数型 Weyl-Heisenberg フィデューシャルベクトル(fiducial vector)の次元と座標体に対する制約を調べます。主な結果は、このようなベクトルは次元 d≡3 (mod 4) の場合にのみ存在しうるというものです。さらに、座標体が全実数体、有理数体の奇数次または偶数次拡大、実二次体、円分体の極大実部分体である場合に可能な次元を絞り込み、特定の条件下で奇数次数体上の非存在を示しています。

Igor Van Loo, Fr\'ed\'erique Oggier

arXiv quant-ph

Continuous-wave AC magnetometry up to hundreds of megahertz using nitrogen-vacancy centers under a strong transverse magnetic field

説明強い横磁場下での窒素空孔中心を用いた数百MHzまでの連続波交流磁気測定

要約本論文は、ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心を用い、高出力パルスマイクロ波を必要としない連続波光検出磁気共鳴(CW-ODMR)により交流磁場を測定する手法を述べています。NV軸に直交する強い静磁場を印加し、電子スピン準位を高周波磁場と共鳴結合させます。14.4〜632 MHzの周波数可変検出を実証し、感度は14.4 MHzで0.558 μT/Hz^0.5、632 MHzで24.4 μT/Hz^0.5でした。

Ryusei Okaniwa, Rui Suzuki, Yuichiro Matsuzaki ほか

arXiv quant-ph

Pulsed control of an entanglement-breaking index: thermal valleys, a certified valve, and its open-close asymmetry

説明エンタングルメント破壊指数のパルス制御:熱的バレー、認証済みバルブ、およびその開閉の非対称性

要約本論文は、熱的量子ビット衝突ループにおけるチャネルのエンタングルメント破壊指数を調べ、偏極の特定区間で指数が低下する「熱的バレー」を見出している。偏極を脈動的に変化させることで制御し、参照ターゲットでは8ラウンドの中心パルスによってエンタングルメントが回復すると報告している。スイッチを閉じるには開くより多くの21〜35ラウンドが必要で、その原因は局所速度ではなく、エンタングルメントの余裕と応答の違いにあるとしている。

Eran Kopel

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Temporal-Access Resource Theory for Continuous Process Tensors

説明連続プロセステンソルの時間アクセス資源理論(量子過程が時間的制御のもとで論理タスクをどれだけ守れるかを定量化する枠組み)

要約本論文は、時間分解された制御のもとで量子過程がどの程度論理タスクを保護できるかを、連続プロセステンソルの固定タスク資源理論として定式化している。同じエンドポイントチャネルを持つ二つの量子プロセスが、固定パルス予算の下で異なる最適誤差を示すことを理論的に示している。さらに、制御の不完全性に対する実装上の境界や、ランダム化コンパイルの応用も論じられている。

注目点連続プロセステンソルの固定タスク資源理論を提案し、端点チャネルでは区別できない過程を厳密な基準と誤差界で示す点が新しい。

He Wang

arXiv quant-ph

A robust digital receiver architecture for continuous-variable quantum key distribution

説明連続変数量子鍵配送向けのロバストなデジタル受信機アーキテクチャ

要約本論文は、連続変数量子鍵配送で用いられるデジタルダウンコンバージョン受信機の量子セキュリティ上の問題を検討し、周波数折り返し効果によりイメージ周波数の情報がベースバンド信号に混入することを指摘しています。著者らは、デュアルパスのデジタルヘテロダイン受信機に基づく演算子再構成検出方式を提案し、デジタル領域で両光路の出力を非等重み付けで組み合わせてイメージ周波数成分を打ち消します。実験により提案構造の実現可能性が確認され、42 km で 11.4 Mbps の性能が報告されています。

Lu Fan, Xuesong Xu, Miao Yu ほか

arXiv cond-mat.mtrl-sci · physics.app-ph · quant-ph

Evolution and breakdown of chiral anomaly in Weyl semiconductor tellurium

説明ワイル半導体テルルにおけるカイラル異常の変化と破綻

要約本研究はドープしたテルルを用い、フェルミ準位と磁場で大きく調整できる巨大な負の縦磁気抵抗を示しました。フェルミ準位をワイル点に近づけると負の磁気抵抗が顕著に増強され、常温まで持続します。極低温の極限量子領域では磁気抵抗が負から正へ反転し、電子間相互作用に駆動される場誘起相転移の可能性が示唆されています。

Zhifeng Xue, Jiaji Zhao, Yi Ji ほか

arXiv quant-ph · physics.optics

All-optical deconvolution via quantum cross-correlation spectroscopy with bright twin beams

説明明るいツインビームを用いた量子相互相関分光による全光学的デコンボリューション

要約本論文は量子相互相関分光(QCCS)を提案し、コヒーレント反ストークスラマン散乱において、巨視的ツインビームを用いて装置応答による畳み込みの限界を回避する手法を示す。相関増強された和周波発生チャネルと500フェムト秒の時間窓による非相関背景の差し引きにより、75 cm^-1の探査帯域に隠れた8 cm^-1および15 cm^-1の狭いラマン帯を、数値的デコンボリューションなしで取り出すことに成功している。

Yujiro Eto

arXiv quant-ph

Error Mitigation by Zero-Noise Extrapolation (ZNE) in Indirect-Control System

説明間接制御システムにおけるゼロノイズ外挿(ZNE)による誤差緩和

要約本論文は、間接制御型量子計算の枠組みで、変分量子固有値ソルバー(VQE)にゼロノイズ外挿(ZNE)という誤差緩和手法を適用する可能性を検討しています。この枠組みでは操作が系のハミルトニアンによる連続時間発展に強く依存するため、一般的なユニタリ折り畳みによるノイズ増幅の実装が難しいという課題を扱います。著者らは間接制御の制約をわずかに緩和し、一次元XYスピン鎖の対称性を利用したZNEベースの誤差緩和戦略を提案しています。

Arijit Das, Masaki Owari

arXiv quant-ph

Quantum-Circuit Residuals for Receptor Functional Potency Prediction: Predictive Gains and Quadratic Structure

説明受容体機能的効力予測のための量子回路残差:予測の向上と二次構造

要約本論文は、GLP-1RのcAMP関連pEC50を主要タスクとし、古典的な分子エンコーダ、線形ベース・ヘッド、浅い量子回路残差ヘッドを共同で学習させています。ランダム分割と構造群分割で評価し、ADRB2およびMC4Rにも拡張しています。GLP-1Rの構造群分割では、量子残差モデルが対応するベースモデルより平均絶対誤差を減らしました。パラメータ数を揃えた実直交対照でも同程度の性能が得られ、一部の利得は構造化された二次特徴相互作用に関係する可能性が示されています。

Chenyan Jia, Yaping Ma, Yuen Wang ほか

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

When irrelevance governs: dissipation-regression scaling in open quantum criticality

説明無関係な項が支配するとき:開いた量子臨界性における散逸回帰スケーリング

要約本論文は、有限温度環境と結合した開放系における量子相転移の実時間ダイナミクスを、Schwinger-Keldysh形式を用いて研究している。臨界的な実時間発展のコヒーレンス支配領域では、素朴には無関係とみなされる散逸結合が、最も長い時間スケールを決定することを示す。これにより導入される散逸回帰スケーリングは、近年の数値研究で観測された異常なKibble-Zurekスケーリングと緩和を再現する。

Fan Zhong

arXiv hep-th · hep-ph · quant-ph

Distinguishing Flat and Warped Extra Dimensions with Unruh-DeWitt Detectors

説明Unruh-DeWitt 検出器による平坦型と歪曲型の余剰次元の区別

要約本論文は、二準位の Unruh-DeWitt 検出器が余剰次元模型のバルク・スカラー場の Kaluza-Klein 質量モードと相互作用する際の応答を調べている。ADD の枠組みにおける大きな平坦な余剰次元と、Randall-Sundrum の歪曲した余剰次元の二つの模型を比較し、計算を六次元の二重コンパクト化時空にまで拡張している。検出器の応答は KK 質量スペクトルの間隔と検出器の分解能によって決まり、二つの幾何の応答の形は明確に異なるため、この枠組みで平坦型と歪曲型を定性的に区別できるとしている。

Ashmita Das, Anjana Krishnan, Soumitra Sengupta

arXiv quant-ph · physics.optics

Quantum Information-Theoretic Analysis of Optical Fiber Sensing via Stimulated Brillouin Scattering

説明誘導ブリルアン散乱による光ファイバセンシングの量子情報理論的解析

要約本論文は、誘導ブリルアン散乱(SBS)を用いた光ファイバの分布型センシングを、入力プローブが量子状態であるという仮定のもとで研究している。線形化された光-音響ハミルトニアンから短い光ファイバ区間の入出力関係を導き、各区間を単一モードのボソニック・ガウス通信路としてモデル化している。通用的なSBS依存パラメータについて量子フィッシャー情報量を計算し、さらに適応的手法を提案している。この枠組みは光ファイバへの盗聴検出に応用されている。

Kiran Adhikari, Janis N\"otzel

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Quantum-assisted rendezvous on hypercubes: a quantum Bernoulli noise approach

説明超立方体上の量子支援ランデブー:量子ベルヌーイノイズによるアプローチ

要約本論文は、d次元超立方体上で量子ウォーク枠組みを用いた二エージェントの平衡ランデブー問題を扱う。両エージェントは同じハミング距離を移動し、共通の中点で出会う。投影t球分解により有限次元での量子的達成条件を特徴づけ、最適な有限次元戦略に対する剛性定理を示す。最近傍更新では量子優位が生じうる一方、高次の更新ではハミング球の幾何構造により無信号値の厳密な有限次元達成が不可能であることを明らかにしている。

Ce Wang

★★★★☆ 注目
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An Instability of the Quantum Markov Length

説明量子マルコフ長の不安定性について

要約本論文は、量子多体状態のマルコフ長が弱い局所チャネルのもとで一般には安定でないことを示し、その不安定性は純粋な直積状態でも既に生じると述べています。一次元フェルミオン鎖において、最近接ガウス型チャネルからなる微調整された深さ2の回路により、真空状態が条件付き相互情報量の減衰が代数的でマルコフ長が無限大となる状態へ写像されることを示しています。チャネルは恒等変換に任意に近くてもよいとされています。さらに、階数が不足する約化密度演算子を一つでも持つ並進不変状態では同様の不安定性が起こり得るとしており、マルコフ長に基づく混合状態の相等価性の定義に課題を投げかけています。

注目点弱い局所チャネルの下でマルコフ長が不安定であることを示し、フェルミオン鎖での代数的減衰の明示的構成と平行移動不変状態への一般化を与え、混合状態の相分類定義に疑問を投げかける。

David C. Newsom, Michael Levin

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Classification of bipartite observables II: NIP observables and the Todorcevic trichotomy

説明二部可観測量の分類 II:NIP可観測量とTodorcevicの三分法

要約量子情報にモデル理論を導入する三部作の第2論文です。シェラーの独立性性質(NIP)を持たない可観測量を扱い、その理想化された応答が第一Baire類に属することを示します。Rosenthal コンパクトに関するTodorcevicの三分法により、そのような可観測量は三つのクラスに分けられ、各クラスに物理的な順序が含まれます。横磁場イジングモデルでは、自発磁化によって磁化の族が安定か第二クラスに属するかが決まります。

Eduardo Due\~nez, Jos\'e Iovino

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Improved classical optimization of fermionic Hamiltonians beyond Gaussian states

説明ガウス状態を超えるフェルミオン・ハミルトニアンの古典最適化の改良

要約本論文は、n モードの無トレース四次フェルミオン・ハミルトニアン H の最大固有値 λ_max を近似する、多項式時間の確率的古典アルゴリズムを提案する。このアルゴリズムは、エネルギーが少なくとも λ_max/O(√n) となる状態を出力し、その状態はフェルミオンガウス状態、またはFock基底で多項式的にスパースな状態である。鍵となるのは、ガウス状態の最大エネルギーと √(2^{-n}Tr(H²)) によって λ_max を上から抑える新しい上界である。

Ojas Parekh

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Comment on "Landau Levels and Riemann Zeros"

説明「ランダウ準位とリーマンゼロ点」論文へのコメント

要約本論文は、Sierra と Townsend の論文「ランダウ準位とリーマンゼロ点」に対するコメントである。著者らは、その論文が用いた近似のもとで任意のランダウ準位の固有関数を構成し、2つの境界での漸近挙動を導いた。その結果、任意の固定準位について境界条件は最低ランダウ準位と同じで、エネルギーに依存しない位相のみが異なるため、ln E項は現れないとしている。また原論文の半古典的式に含まれる ln E項は、最低ランダウ準位の滑らかな計数関数の一次のずれであると指摘している。

Mi-Ra Hwang, Eylee Jung, MuSeong Kim ほか

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Trainable Quantum-Native Language Models: Dissipative Memory, Capacity Limits, and Hardware Validation

説明学習可能な量子ネイティブ言語モデル:散逸型メモリ、容量の限界、ハードウェア検証

要約本論文は、隠れ状態が小さな量子レジスタであり、遷移が学習されたトークン条件付き量子チャネルで、次のバイト確率をボルン則による測定から直接得る、バイト単位の自己回帰言語モデルを研究している。学習可能な散逸とトークン条件付きゲーティングを導入すると、1トークンを超える有用な記憶が得られた。キー・バリュー想起実験では、記憶量子ビット数に依存した閾値が見られた。モデルは古典計算で模擬可能で、古典的n-gramベースラインより大幅に劣り、計算量子優位性は主張していない。

Deniz Yunus G\"o\u{g}\"u\c{s}

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Analog quantum simulation of Shastry-Sutherland Ising materials

説明Shastry-Sutherland系イジング材料のアナログ量子シミュレーション:リュードベリ原子配列で量子ゆらぎが受けた磁性体の相図を再編する様子を調べる

要約本研究は、プログラム可能なリュードベリ原子配列を用いて、Shastry-Sutherland格子上の横磁場・縦磁場イジング模型を実現し、TmB4やErB4などの物質を模擬しています。密度行列繰り込み群による計算で量子相図を描き、110個を超える原子の配列で対応する特徴を実験的に調べました。有限の横磁場では古典極限に存在しない2/5充填プラトーと量子ダイマー領域が現れ、実験結果は計算相図と定性的に一致しています。

Vahagn Mkhitaryan, Milan Kornja\v{c}a, Mao Lin ほか

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Coset Lifted Product Codes: Constructing Quantum LDPC Codes from Non-Normal Subgroup Actions

説明剰余類持ち上げ積符号:非正規部分群の作用による量子LDPC符号の構成

要約本論文は、リフト積符号のプロトグラフ構造と、剰余類への作用を組み合わせた量子LDPC符号である剰余類持ち上げ積(CLP)符号を提案している。部分群は正規である必要がない。奇数位数の群については、既約表現にわたるハイパーグラフ積の次元の和として次元の明示式を与えている。14,843組の群と部分群の組を探索し、既発表の最良値Q=kd²/nを上回る符号を得たと報告している(例:[[360,20,20]])。

Rajendra Prasad Rajpurohit, V. Lalitha, Shayan Srinivasa Garani

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Lieb-Robinson bounds for irreversible dynamics via adaptive Dyson expansion

説明適応的Dyson展開による非可逆ダイナミクスのLieb-Robinson境界

要約本論文は、有限体積および無限体積の量子スピン系について、時間依存かつ非可逆なダイナミクスの広いクラスを研究している。Heisenberg時間発展による交換子を自己回避的な集合の経路で展開する、単純で柔軟な手法を示す。この適応的Dyson展開は逆向きの時間発展を必要としないため、非可逆ダイナミクスにも適用できる。さらに、その展開からLieb-Robinson境界が直接導かれることを論じる。得られた境界は、生成子におけるハミルトニアンや散逸的な在位項に依存しないという特徴を持つ。

Carla Rubiliani, Marius Wesle, Tom Wessel

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An elementary approach to the Szegő theorems

説明Szegő 定理の初等的な導出法

要約本論文は、並進不変作用素を有限領域に制限して得られる行列式の漸近挙動を記述する Szegő 定理と Fisher-Hartwig 公式を扱います。著者は、強い Szegő 補正が境界からの漏れ、すなわち行列指数の経路が有限区間を出てから戻ることに由来するという初等的な描像を提示しています。単一の境界が補正の半分を寄与すること、有限レンジ行列に対する厳密な導出、数値例も含まれています。

Israel Klich, Ravisankar Rajagopal

arXiv quant-ph

Fast computational primitives for La-cross qLDPC codes

説明La-cross量子LDPC符号の高速計算プリミティブ

要約本論文はLa-cross超グラフ積符号に対する計算プリミティブの完全なセットを構築する。その部分クラスについて、種自己同型と折り畳み横断ゲートが、Pauli補正を除いて論理Clifford群全体を生成することを示す。さらに、すべてのランク1論理演算子がD個の互いに素な物理表現を持つことを証明し、並列ゲージングと論理測定の時空トレードオフを可能にする。また、外部で準備された資源状態を選択した論理量子ビットに注入するための、アドレス可能な表面符号インターフェースも構築している。

Andrea Di Fini, Tom Hartweg, Laura Pecorari ほか

★★★★☆ 注目
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A Catalytic Algorithm for Transposing Unknown Qutrit Unitaries with Tight Query Bounds

説明未知の3準位ユニタリ演算子を転置する触媒アルゴリズムと厳密な照会回数の下限

要約本論文は、順方向の照会のみを用いて未知の3準位ユニタリ演算子U(SU(3)に属する)を転置・逆変換する、厳密で決定的な量子回路を構成する。著者らは、厳密な転置と逆変換にそれぞれ少なくとも d+1 回と d²−1 回の処理照会が必要であることを証明し、2つの触媒型3準位アルゴリズムがそれぞれの下限を達成することを示している。

注目点未知ユニタリの精密な転置・逆変換を触媒付きで実現し、一致する厳密なクエリ下界を証明しており理論的に有意だが、応用範囲は狭い。

Yu-Ao Chen

arXiv quant-ph

Latent Symmetry in Quantum Zeno Dynamics

説明量子ゼノ動力学における潜在対称性:幾何学的に非等価なゼノ部分空間の間に成り立つ厳密な関係の研究

要約本論文は、連続的な量子非破壊測定の下で、系が測定によって選ばれた量子ゼノ部分空間に拘束される動力学を扱っています。結合したマイクロ波共振器からなる回路QED網を構成し、幾何学的に非等価な2つの共振器が網の潜在対称性によって厳密に入れ替わることを示しています。この潜在対称性により、2つの局在化に対応するゼノ部分空間は、逃避および滞留の統計が同一になります。強い測定の下では滞留時間は測定強度に比例して増大し、理想的なゼノ極限で発散することが報告されています。

Stefano Longhi

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Optimal linear-optical interferometers for unitary t-designs in a multi-photon Fock space

説明多光子フォック空間におけるユニタリt設計のための最適な線形光学干渉計

要約本論文は、プログラマブルな線形光学干渉計上で、多光子フォック空間にユニタリt設計を構成する方法を研究している。フレームポテンシャルを最適化目標として、汎用線形光学に必要なものよりはるかに少ない制御可能パラメータで近似ユニタリ1設計と2設計を実現するアーキテクチャを見出した。数値的証拠によれば、ユニタリ1設計に必要なパラメータ数はモード数dに対して経験的に2dのスケールで増加する。

Robert A. Grinshtein, Ivan V. Dyakonov, Stanislav S. Straupe

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Dissipative Majorana Chain---Anomalies and Non-Invertible Symmetries

説明散逸マヨラナ鎖:アノマリーと非可逆対称性

要約本論文は、リンドブラッド動力学で記述される散逸マヨラナ鎖の対称性とアノマリーを研究している。リンドブラディアンを二重化ヒルベルト空間上の非エルミート演算子として表し、弱フェルミオン・パリティ欠陥の有無で対称性代数を比較して、偶数長と奇数長それぞれについてアノマリーを診断している。さらに格子模型と二重化マヨラナ共形場理論の対応を確立し、格子ボゾン化によって非可逆なKramers–Wannier対称性を持つIsing型リンドブラディアンや双対欠陥を導いている。

Hung-Hsuan Teh, Tokiro Numasawa

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Error correction and quantum information spreading on sparse random graphs

説明疎なランダムグラフ上の量子誤り訂正と量子情報の拡散

要約本論文は、規則的なユークリッド格子以外のグラフ構造上に量子誤り訂正符号を構成する問題を扱い、グラフラプラシアンの低エネルギースペクトルから定義されるスペクトル次元 d_s が、量子情報の拡散と符号性能を結びつける普遍的パラメータであることを示す。スペクトル次元を調整可能な2種類の疎なグラフ構造上で、Floquet ランダム Clifford 回路を用いて検証している。さらに、局所的な面積則から遍歴的な体積則への幾何学起因のエンタングルメント相転移も報告されている。

Giovanni Cemin, Marin Bukov, Andrea Solfanelli

arXiv quant-ph · cond-mat.quant-gas · physics.atom-ph

Correlated Pair Creation with Positive- and Negative-Frequency Oscillators in a Trapped-Ion Quantum Simulator

説明イオントラップ量子シミュレータにおける正負周波数振動子の相関ペア生成

要約本論文は、囚われたイオンのスピン・ボソン量子シミュレータにおいて、スピン依存力によってボソン運動モードの有効周波数の符号を制御する方法を研究している。二つのモードの周波数の符号を同符号から異符号に変えると、支配的な共鳴過程が励起交換から相関ペア生成に変わる。分散領域では二モード・パラメトリック増幅器として働き、スクイージングや二者間運動エンタングルメントを生成する。さらにスピンの重ね合わせや後選択により、三者間エンタングルメントや非ガウス型エンタングル状態も生成できると述べている。

Visal So, Mingjian Zhu, Han Pu ほか

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Frustrated Topological Orbital Magnetism

説明フラストレーテッド・トポロジカル軌道磁性:三次元の幾何学的フラストレーションとアハロノフ・ボーム磁束の相互作用による半金属基底状態

要約本論文は、三次元系における幾何学的フラストレーションとアハロノフ・ボーム磁束の相互作用を研究し、古典スピンアイスのスピン配列に類似した、軌道磁気双極子・四極子およびフェロトロイダル秩序を持つトポロジカル半金属基底状態を示している。非可換トポロジカル節線に支えられた基底状態のトロイダル化が、測定可能な電流誘起ホール現象を引き起こすと論じている。さらに、2-in-2-outおよび3-in-1-outの軌道電流パターンがワイル節点電荷および異方的な線形・非線形ホール効果に対応することを示し、候補物質での実験的検証のための特徴も提案している。

Sergio Garrido Bourkhaeva, Claudio Castelnovo, Wojciech J. Jankowski

arXiv quant-ph · hep-ex

TLS loss in superconducting resonators on epitaxial hBN thin films

説明エピタキシャル六方晶窒化ホウ素薄膜上の超伝導共振器における二準位系損失の研究

要約本論文は、サファイア基板上に分子線エピタキシーで成長させた数層のエピタキシャル六方晶窒化ホウ素(hBN)上にニオブ共振器を作製し、hBNを含まない対照試料と比較したものです。高周波測定により、hBNを含む共振器は低い誘電損失を維持し、低電力時の内部損失正接は約10^-6であることが示されました。著者らは、この手法が固体量子系におけるフォノン媒介の相関誤差の抑制につながる可能性を示しています。

J. Christiansen-Salameh, D.J. Temples, R. Linehan ほか

arXiv quant-ph

Engineering Ergodicity-Breaking and Stable Emergent Conservation Laws in a Generic Quantum Many-body System Under Strong Periodic Drive

説明強い周期駆動下での一般的な量子多体系における遍歴性の破れと安定な創発保存則の工学的実現

要約本論文は周期駆動を受ける量子多体系を扱い、駆動が十分強い場合に遍歴性(エルゴード性)が破れ、動的凍結(DF)が起こりうることを論じています。著者は強駆動下で遍歴性が破れる条件を示し、正確な局所工学によって動的凍結を安定化する方法を提案しています。さらに、この局所工学によってFloquet有効ハミルトニアンが非局所から準局所に変わることも示しています。

Sagnik Chaudhuri, Anirban Das, Asmi Haldar ほか

arXiv quant-ph · cond-mat.quant-gas

Exact solutions of non-Markovian dissipative Ising models

説明非マルコフ散逸イジングモデルの厳密解:損失のあるボソンモードと結合したスピン系で、マルコフ散逸を含む厳密に解ける多体量子系の研究

要約本論文は、損失のあるボソンモードに結合したスピンからなる多体量子系を扱い、ボソンモードを介してイジング型相互作用が生じる系において、非マルコフ動力学とマルコフ散逸が同時に存在する場合を研究している。著者らは厳密な確率的表現を用い、多体動力学を個々のスピンの時間発展に分解することで、ボソンを断熱消去せずに厳密なスピン観測量と相関を得ている。スピン圧縮の例では、達成可能な圧縮度と最適な準備時間の両方が、非マルコフ動力学とマルコフ散逸の相互作用に強く依存することが示されている。

Mohammad Maghrebi

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

On PPT entanglement distillation

説明PPT量子もつれ蒸留に関する論文

要約本論文は、部分転置共役のもとで完全正値性を保つ操作(PPT通路)によるもつれ蒸留を、誤差が漸近的にゼロへ近づくが非ゼロである標準的な量子シャノン理論の枠組みで研究している。測定相対エントロピーに類する量によるPPT蒸留可能もつれの正則化公式と、2種類の単一文字の逆定理を示している。その応用として、PPT蒸留可能もつれが正則化Rains限界より厳密に小さくなりうることを示し、公開問題を解決している。

注目点PPT蒸留可能エンタングルメントの正則化公式と2種類の単一文字逆定理を示し、既知の公開問題を解決、厳密な証明と数値例で裏付けている。

Ludovico Lami

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Entanglement entropy and magic of ZX-diagrams

説明ZX図式の エンタングルメント・エントロピーと魔法(非スタビライザー性)

要約本論文は、量子計算の図式表現であるZX計算(ZX-calculus)から、エンタングルメントと非スタビライザー性(魔法資源)を直接効率よく推定する方法を示している。フローを用いて、グラフ状態の骨格と非Clifford泡利ゲートを分離する正規形を抽出し、二部エンタングルメント・エントロピーの加法的な上界と下界を得る。さらに冗長な非Clifford寄与を除去・統合する前処理で境界を狭め、対数スタビライザー拡がりの上界も与える。ランダムユニタリ回路、監視付き回路、トロッター化ハミルトニアン発展とClifford層を組み合わせた回路での評価では、大規模な場合にも境界が有用であることが示されている。

Marcin Szyniszewski, Razin A. Shaikh, Aleks Kissinger

arXiv quant-ph · cs.LG

Toward Joint Optimization of Circuit Depth and Training Data Size in Adaptively Grown Quantum Classifiers

説明適応的に成長する量子分類器における回路深さと学習データ量の同時最適化に向けて

要約本研究は、適応的に成長させる量子分類器において、回路の複雑さと学習データ量の間に予測可能な法則が成り立つかを検討しています。著者らはQ-FLAIRのゲート単位の成長機構を再実装し、784画素のMNIST(3対5)分類で五つの学習データ規模を用いて実験しました。その結果、回路規模と精度はデータ量に対して単調ではなく、シード間のばらつきが傾向とほぼ同程度であることが分かりました。汎化ギャップは15回中14回でCaro他の上界を超えませんでしたが、上界の値との相関は弱い(r=0.12)ものでした。

Saeefa Rubaiyet Nowmi, Md Mahmuduzzaman Kamol, Mohammad Saidur Rahman

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Local polarization control of optical tweezer arrays

説明光ピンセットアレイの局所偏光制御

要約本論文は、空間光変調器の局所複屈折の可変性を利用して、光ピンセットアレイの各サイトを独立に線偏光回転させる手法を示している。88Srの原子アレイに適用し、813 nmの光ピンセットが狭い遷移に与える差分光シフトを均一化して、マジック角条件下でのサイドバンド冷却を可能にしている。さらに、異なる偏光ゾーン間で原子を高い生存率とコヒーレンスを保ったまま動的に輸送できることを示し、偏光ノイズの評価と原子遷移周波数を基準とした閉ループ安定化(ミリラジアンレベルの安定性)も実証している。

Xiangkai Sun, Richard Bing-Shiun Tsai, Andrew Winnicki ほか

arXiv quant-ph

Measure Now, Mitigate Later: Virtual Error Cancellation for Logical Quantum Circuits

説明先に測定、後で緩和:論理量子回路のための仮想誤差キャンセル

要約本論文は、初期の耐故障量子計算に残る訂正不能な論理誤差を扱い、シンドロームの記録のみを用いて古典的な後処理で行う仮想誤差キャンセル(virtual error cancellation)を提案しています。ノイズの事前学習や回路の変更は不要とされています。距離7の回転表面符号の数値シミュレーションでは、低遅延デコーダと高性能デコーダを組み合わせた方式で、サンプル数の増加とともに誤差が減少し、復号後の論理誤り率に対して三桁以上の抑制が可能だと報告されています。

Oles Shtanko, Saswata Roy, Shashwat Kumar ほか

arXiv quant-ph

How long is a photon?

説明光子の「長さ」はどれほどか――相対論と量子論の時間記述の矛盾を扱う論文

要約光子は固有時がゼロの零測地線(ヌル区間)に沿って進むため、放出と吸収の点は特異な事象と見なせます。一方、放出と吸収の過程には有限の持続時間があり、それが光子のスペクトル内容を決めます。論文は、以前に提案された量子波動関数の伝播モデルを用い、双対空間上の再帰的フーリエ変換によって光子のライフサイクルを記述することで、この時間記述の矛盾を解消できると主張します。著者は、このモデルが量子力学と相対性理論を両立させる枠組みとして有望であり、改良版のクライン=ゴルドン方程式、あるいはシュレーディンガー方程式の相対論的に整合した代替案になり得ると提案しています。

Sky Nelson-Isaacs

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Energy-constrained two-way capacities of the pure-loss channel

説明エネルギー制約下における純損失チャネルの双方向容量

要約平均入力光子数に制約がある場合の純損失チャネルについて、双方向量子容量と双方向秘密鍵容量を決定した。透過率η、光子数予算Nに対し、両容量はg(N)−g((1−η)N)に等しい。ここでgは熱状態のエントロピーである。この結果は既知の二モード圧縮真空の逆コヒーレント情報レートと一致し、純損失チャネルの容量公式の最後の欠けた部分を埋めるものである。

注目点光子数制約下での純損失チャネルの双方向容量の厳密な式を示し、既知の逆コヒーレント情報率と一致することを証明して最後の空白を埋めた。

Alessandro Falco, Francesco Anna Mele, Ludovico Lami ほか

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Constructing Large and Structured Decoherence-Free Subspaces in Hybrid Quantum Systems

説明ハイブリッド量子系における大規模で構造化された非デコヒーレンス部分空間の構成

要約本論文は、量子物質と散逸ボソンモードを結合したハイブリッド量子系に基づき、非自明な構造を持つ大規模な非デコヒーレンス部分空間を構成する枠組みを提示します。散逸は長時間極限で物質のヌル状態を選び出し、それらが非デコヒーレンス部分空間を張ります。一次元の有向トンネリング演算子と損失のある光学キャビティを結合した例を扱い、その対称性がsl(2,C)代数に由来することを示しています。フェルミオンとボソンの両場合について、ヌル状態の性質を解析的・数値的に調べています。

Catalin-Mihai Halati, Tony Jin, Roderich Moessner

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Quantum Co-Design of Inhomogeneous Many-Body Neutrino Fast Flavor Transformation

説明高密度ニュートリノ高速フレーバー変換の多体量子シミュレーションにおける協調設計

要約本論文は、移流と有限距離相互作用を含む非一様なニュートリノ・ハミルトニアンをTEBD2量子回路に写像するQCNO量子シミュレーションコードを提案し、理想的な多体シミュレーション、ハードウェア実行、耐障害性を考慮した資源見積もりを同じ物理モデルで結び付けている。N=30で抑制された平均場的な横方向高速フレーバー不安定性の厳密な多体時間発展を再現し、N=50までの回路深さとT門コストを推定している。

Zoha Laraib, Sherwood Richers, Alessandro Baroni ほか

★★★★☆ 注目
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Quartic Certificates for Pure-State Tomography with Pauli Measurements

説明パウリ測定による純粋状態トモグラフィーの四次一意性判定条件

要約量子状態が純粋状態であると分かっている場合に、どのパウリ演算子の期待値を省略しても状態を一意に決定できるかを検討した論文です。省略されたパウリ演算子の実線形空間から四次の初等対称多項式を用いて、一意性の十分条件を導いています。3量子ビットの場合には条件が必要十分となり、省略された演算子が可換な場合は二種類の一意性が一致することを示しています。

注目点四次の基本対称多項式に基づく一意性判定基準を提示し、3量子ビットでUDPとUDAを厳密に特徴づける。理論的寄与は大きいが影響は量子状態トモグラフィの理論分野に限られる。

Hengjian Li, Baisong Sun, Bei Zeng

arXiv quant-ph · math.OC

Residual-Guided Global-Drive Design in Trapped-Ion Quantum Simulators

説明捕捉イオン量子シミュレータにおける残差誘導型グローバル駆動設計

要約本論文は、捕捉イオン量子シミュレータで任意の相互作用グラフを構成することの難しさに対し、残差誘導型の最適化手法を提案し、多トーン型グローバル駆動スペクトルを体系的に設計する。著者らによると、この手法ではレーザートーン数がシステム規模にほぼ線形に比例しつつ理論限界に収束し、長距離および従来困難だった短距離の結合トポロジーの両方を実現できる。さらに、残留運動励起へのペナルティを導入することで、位相空間軌道の不完全な閉じに起因する誤差を抑制する。

Yuanjing Zhang, Zewen Zhang

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Accessing electronic entanglement via photo-assisted two-electron tomography

説明光アシスト二電子トモグラフィーによる電子もつれの検出

要約本論文は、電子量子光学実験で通常測定される直流電流と時間平均電流相関から二電子コヒーレンスを再構成する、光アシスト二電子トモグラフィー手法を提案しています。高周波信号でエネルギーフィルターを駆動することで、電流ノイズ測定を用いずに単一電子のトモグラフィーが可能になります。さらに二つのチャネルに拡張して二電子Wigner分布を再構成し、クーロン結合した量子ホール・エッジチャネルに適用して相互作用によるエネルギーもつれを明らかにしています。

M. Paulet, G. Rebora, M. Bienioszek ほか

arXiv quant-ph · cond-mat.mtrl-sci

Theory of the CH_S⁻ Defect in MoS₂ Confirming the Origin of the Quantum Emission

説明MoS$_2$中のCH$_\text{S}^-$欠陥の理論研究:量子発光の起源を確認

要約本論文は、単層MoS$_2$で約1.8 eVに現れる局在発光について、負に帯電したCH$_\text{S}^-$欠陥を理論的に系統調査したものです。単層、2種類の二層構造、MoS$_2$/hBNヘテロ構造の4つの環境を比較し、隣接層が電子・フォノン・光学特性に大きく影響することを示しています。MoS$_2$/hBNモデルはフォノンサイドバンドが弱く、光ルミネッセンスの線形が実験と良く一致すると報告されています。

Chanaprom Cholsuk, Tobias Vogl

arXiv math-ph · hep-th · math.MP

Multipartite entanglement spreads

説明多者間もつれの広がり:二者間の「エンタングルメントスペクトルが平坦か」を測る指標を多者系へ一般化し、超グラフテンソル状態を研究する論文。

要約本論文は、二者純粋状態のもつれの広がり量を三者以上の多者量子状態へ拡張し、局所操作のもとで単調となる指標の族を構成しています。三者の場合、超グラフテンソル(HT)状態はある無限族のもつれの広がり量を最小化する状態と一致することを示しています。さらに、より広い「スペクトル超グラフテンソル(SHT)状態」の族を導入し、HT状態がSHT状態の中の特定の広がり量の最小化点として一意に特徴づけられることを証明しています。また、SHT状態の局所ユニタリ変換による軌道を調べ、Haar乱択状態における若干の広がり量の大規模極限での期待値も計算しています。

Sylvain Carrozza, Johann Chevrier, Luca Lionni

arXiv quant-ph

Experimental generation of asymmetric keys from the parity structure of a two-photon six-qubit entangled state

説明二光子六量子ビット絡み合い状態のパリティ構造から非対称鍵を生成する実験

要約本論文は、二光子由来の六量子ビット光子絡み合い状態から公開鍵と秘密鍵を導出する非対称鍵生成方式を提案し、実験で実証したものです。Sagnacベースの第II種SPDC光源を用いて状態を生成し、Bell-CHSHパラメータ S = 2.798 ± 0.008 を報告しています。著者らは、計算困難性の仮定に基づく公開鍵暗号に対する物理ベースの代替案になるとしています。

Sanchari Chakraborti, Soumya Asokan, Sunita Khoth ほか

arXiv quant-ph

A quasiparticle-protected superconducting qubit

説明準粒子から保護された超伝導量子ビット

要約超伝導量子回路は高エネルギー放射線や光電場によって準粒子の影響を受けやすい。著者らはジョセフソン接合の外側までエネルギーギャップ工学を広げ、金・ニオブのグラウンド面と島、強くギャップ工学を施したアルミ接合を持つ磁束可変トランスモンを作製した。接合が同一とされる全アルミ製トランスモンと比べ、ニオブ製素子は過剰な緩和が現れるまでに一桁以上高い近赤外光パワーに耐えた。同じパワー範囲では準粒子による周波数シフトは確認できなかった。一方、緩和は保護される中でも、光パワーの増加に伴って位相緩和と状態準備・測定の誤りは増加した。

Trond Hjerpekj{\o}n Haug, Johan Kolvik, Joey Frey ほか

arXiv quant-ph · cs.NI

Secure Quantum Handshakes: Quantum Network Verification Via Simon's Algorithm

説明安全な量子ハンドシェイク:Simonのアルゴリズムによる量子ネットワーク客体検証

要約本論文は、量子ネットワークに接続するクライアントが実際に量子計算能力を持ち、堅牢なチャネルで接続しているかを確認するための、量子能力証明型ハンドシェイク(クライアント検証プロトコル)を提案しています。このプロトコルは、古典的ななりすまし装置、ノイズのある量子コンピュータ、およびノイズのある、または安全でないチャネル経由で接続する真の量子デバイスからネットワークを守ることを目的としています。著者らは消失、位相緩和、脱分極の3種類のノイズモデルによる数値シミュレーションで有効性を検証しています。

Reece Robertson, Sejal Patil, Sebastian Deffner

arXiv quant-ph

Autonomous Code Migration for Quantum Programming Languages: A Case Study with QED-C Benchmarks

説明量子プログラミング言語における自律的コード移行:QED-Cベンチマークを用いたケーススタディ

要約本論文は、自律型コーディングエージェントにQED-C応用指向ベンチマークをQiskitからCUDA-Qへ移植させた事例を扱います。3つの大規模言語モデルがそれぞれ13のベンチマーク手法を移植し、人間のエンジニアと比べて所要時間が大幅に短縮されました。一方で、エージェントは実装上の課題に直面すると近道をとり、正しい方向に導くには複数回の指示が必要でした。

W. Michael Brown, Thien Nguyen, Avimita Chatterjee ほか

arXiv quant-ph · math-ph · math.CO

Mutually unbiased bases: common states, completion, and extension obstructions

説明互いに不偏な基底:共通状態、補完、拡張の障害

要約本論文は、複数の互いに不偏な測定で一様な結果を与える純粋状態と、それらが別の測定基底を形成できるかを研究する。共通不偏状態、その正規直交補完、さらなる拡張を区別し、次元2mの位相変形フーリエ対に対して明示的な正規直交基底への補完を与える。次元6では、特定の条件下で与えられた互いに不偏な三つ組の強い非拡張性を証明する。ただし、互いに不偏な基底の大域的な最大数は決定されず、すべての三つ組の分類も行われていない。

Hao-Yu Sun

arXiv cs.LG · quant-ph

Large-Scale Benchmarking of Quantum Neural Network Configurations for Financial Time Series Forecasting

説明金融時系列予測における量子ニューラルネットワーク構成の大規模ベンチマーク

要約本論文は、ポンド/ドル為替レートを事例として、量子ニューラルネットワーク(QNN)の符号化方式、アンザッツ設計、量子ビット数、層数、コスト関数などの構成要素を大規模に比較評価したものです。グリッドサーチにより1,368の異なるモデル構成を検証しました。最良の構成はR²スコア0.985を達成し、古典的なBiLSTMベースラインを上回りました。またIQM Emerald実機での実行により、ゲート誤差とデコヒーレンスが実用化の大きな障壁であることが示されています。

Jack Waller, Xing Liang, Dimitrios Makris ほか

arXiv quant-ph

The Imaginary Component of the Weak Momentum: Spectral Vanishing and Gauge Invariance

説明弱運動量の虚部:スペクトル消失とゲージ不変性

要約本論文は複素弱運動量 p_Q=p_R+ip_I の虚部 p_I に対する厳密な関数解析的枠組みを確立している。H^1 空間の任意の波動関数(節集合を持つものを含む)について p_I の期待値が恒等的にゼロになることを示す。また、Bohm量子ポテンシャルは p_I のみから生じること、磁気最小結合の下でこの分解がゲージ不変であることも述べられている。

A. N. Khondker

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arXiv quant-ph

Nearly Optimal T-Count for Symmetry-Based Quantum State Purification

説明対称性に基づく量子状態浄化における、ほぼ最適な T ゲート数

要約量子状態浄化は、同じ未知の量子状態のノイズを含む複数のコピーを処理し、より忠実度の高い出力状態を得る手法です。本論文は対称射影浄化プロトコルを対象に、Clifford+T 回路で対称射影子をブロック符号化するのに約 Õ(n) 個の T ゲートで済む構成を示し、stabilizer nullity を用いて任意の実装には少なくとも 2n−2 個の T ゲートが必要であることを証明しています。両者により、非 Clifford 資源のコストが副本数に対してほぼ最適なスケールであることが示されています。

注目点対称射影浄化の非Clifford資源について近最適な上下界を与え、厳密な証明により分野の一部に影響を与える。

Jialiang Tang, Junhong Nie, Keming He ほか