量子コンピューティング · 2026年10月10日(土)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

arXiv quant-ph · physics.optics

Partial-coherence weak measurement of polarization qubits with a temporal pointer: theory and experiment

説明部分コヒーレンスの時間ポインタによる偏光量子ビットの弱測定:理論と実験

要約本論文は、時間ポインタを用いて偏光量子ビットを弱測定し、弱値を特徴づける手法を扱い、ポインタが部分的にしかコヒーレントでない場合も検討している。著者らは、ポアンカレ球の主軸まわりの回転に対応する三つの軌跡について、事後選択された時間シフトの閉形式を導出した。この式は単一のパラメータν(ポインタの可視度)により、非コヒーレント極限と理想的なコヒーレント極限を補間する。実験では、一部の軌跡の弱値は相干性に依存せず、別の軌跡は不コヒーレンスに敏感で単一パラメータモデルでよく説明されることが示された。

Shane P. Gervais, Lambert Giner

arXiv quant-ph

A complete classification of operator controllability for closed three-level quantum systems driven by a single control

説明単一制御で駆動される閉じた三準位量子系の演算子可制御性の完全分類

要約本論文は、単一のコヒーレント制御で駆動される有限次元の閉じた量子系の演算子可制御性を研究している。著者は、制御可能なエネルギー準位シフトを加えても系の可制御性が保たれる十分条件と、満たされると動的リー代数がsu(N)を含み系が演算子可制御になる基底要素条件という、二つの一般的なリー代数の結果を証明している。既知の可制御性条件と組み合わせ、自由ハミルトニアンと相互作用ハミルトニアンの行列要素によって、すべての三準位量子系の演算子可制御性の完全な分類を与え、各場合の必要十分条件を示している。

Sergey Kuznetsov, Alexander Pechen

arXiv cond-mat.mtrl-sci · quant-ph

Spiral Edge States in Topological 2D Sb2Te3 Crystals

説明トポロジカル二次元Sb2Te3結晶におけるらせん状エッジ状態

要約本研究は、双晶およびらせん状の二次元Sb2Te3トポロジカル絶縁体結晶のエッジ状態の伝導特性を調べたものです。らせん状で結び目を持つ二本のエッジ伝導チャネルに沿って空間的に連続したエッジ状態が存在し、両チャネルはトポロジカル欠陥で接続されていることを示しました。電子エネルギー損失分光、磁気力顕微鏡、キャリア輸送測定を組み合わせ、らせん構造において0.155 eVの特徴的な励起を確認しました。これはバンドギャップ内の二つの孤立した状態に関係し、結晶のエッジに局在しています。

Timothy Carlson, Daniel Lazega, Scott McGuire ほか

arXiv quant-ph

Entanglement generation from degeneracy breaking of superradiant Liouvillian steady states by local operations

説明局所操作による超放射リウヴィリアン定常状態の縮退破れからの量子もつれ生成

要約本論文は超放射における多体量子もつれを扱う。通常は有害とされる非コヒーレントな局所過程を導入すると、発光体間に高い水準のもつれが生じうることを示す。縮退非エルミート摂動論を用い、少数の発光体から熱力学極限までの定常状態の縮退破れを解析する。ポンピングが支配的な領域では、布居が最大にもつれた最小擬スピン状態、すなわち多発光体一重項状態に集まると報告している。

Adam Burgess, Erik M. Gauger

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Classical Communication Helps Single-Shot Quantum Compression

説明古典通信が一回限りの量子圧縮を助ける

要約本論文は、自由な古典通信を許した場合に一回限りの量子圧縮で必要な量子資源が減るかを検討している。任意の固定誤差で、補助なしでは圧縮コストを任意に大きくできる情報源が存在する一方、古典通信があれば1量子ビットで足りることを示す。独立同分布の情報源では両者の1次から3次の漸近項は一致し、非格子スペクトルの場合は1ブロックあたり漸近的に log2(e)−1 ビットの節約になるとされる。

Omri Farber, Gilad Gour

arXiv quant-ph

Avoiding Defects within Heavy-Hexagon Architecture

説明重六角格子アーキテクチャにおける欠陥回避

要約超伝導量子プロセッサで量子ビットの製造や校正の不備により生じる欠陥に対し、接続性が2から3と低い重六角格子アーキテクチャ向けの欠陥回避手法を提案しています。従来の四回の測定サイクルに対し、本手法は二回のサイクルで超安定化子を構成する全ゲージ演算子の測定を完了します。IBMの量子ハードウェアで実験を行い、欠陥を回避すると論理XおよびZエラーの1サイクルあたりの論理エラー率がいずれも約10%低下することを確認しました。

Hansol Kim, Younghun Kwon

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Clifford Invariants and Three-Copy Quantum Tests

説明クリフォード不変量と3コピー量子テスト(量子系の対称性を利用した検査手法の解析)

要約本論文は、n個のqutrit(3準位量子系、n≥2)上のクリフォード表現の三乗テンソル冪を明示的に扱い、クリフォード平均後の3コピーテンソルを4つの実パラメータに帰着させます。これらのパラメータは、入力のスペクトルモーメントと立方不変量で表されます。また、純粋状態の場合、安定化状態の保真度の境界、3-デザインの判定条件、ならびに安定化状態検査や未知の可観測量の検査に必要なコピー数と問い合わせ数の上界が示されています。

Xingya Fan, Yongzhi Luan

arXiv quant-ph

Reducing Trust Cost in Quantum Application Development Using AI

説明AIを使って量子アプリケーション開発の信頼コストを下げる

要約本論文は、生成AIと形式検証を組み合わせて量子アプリケーションを開発する方法を提案しています。生成された量子回路が目的の計算を正しく実現しているかを人が確認する負担を「信頼コスト」とみなし、その低減を狙います。実装は数学的仕様、量子回路、両者の一致を示す対応定理とその証明の三つに分けられ、人は仕様と定理の記述を確認し、証明は機械的検査に任せます。具体例として、確率的粒子系の時間発展の実装とその結果が示されています。

Katsuhiro Endo

arXiv quant-ph

Scalability and performance metrics for boson sampling devices

説明ボソンサンプリング装置のスケーラビリティと性能指標

要約本論文は、線形光学プラットフォーム上のボソンサンプリング(boson sampling)システムについて、光子損失、モードミスマッチ、入力状態誤差といった実験条件下でのスケーラビリティの理論的上限を検討している。位相空間準確率分布関数の非負性条件を用いて解析を行い、装置の利用可能な容量を測る「ボソンサンプリングスコア」と、プラットフォーム間比較のための「ボソンサンプリング体積」の2つの指標を提案している。

Dong-Gil Im, Chung-Hyun Lee, Joonsuk Huh ほか

arXiv quant-ph

Exploring Dynamical Quantum Phase Transitions via the Dynamical Phase Accumulated at an Equilibrium Critical Point

説明平衡臨界点で蓄積される動力学的位相を通じた動力学的量子相転移の探究

要約本論文は、平衡臨界点で有限の待機時間を挟む二段階線形クエンチによって生じる動力学的量子相転移を研究している。待機段階では待機時間に依存する動力学的位相が蓄積され、それは臨界スペクトル構造を直接反映する。横磁場イジングチェーンにおいて、この蓄積位相により相転移の臨界構造は単一臨界モード領域から複数臨界モード領域へと変化し、両領域の境界が解析的・数値的に求められている。

Han-Chuan Kou, Peng Li, Zhi-Han Zhang ほか

arXiv quant-ph · cs.DC · math.OC

Entanglement-Capability-Aware Finite-Bond Circuit Cutting for Distributed Quantum Computing

説明分散量子計算のための、もつれ能力を考慮した有限ボンド回路カッティング(回路を分割して計算を分担する手法の改良)

要約本論文は、単一プロセッサの容量を超える量子計算を複数の部品に分けて実行するための回路カッティング手法SACEを提案しています。もつれ能力の代理指標と実装コストを用いて分割案を絞り込み、有限ボンド次元のMPSシミュレーションで最も誤差の小さい候補を選びます。小規模な回路の実験では、準確率分解のオーバーヘッドや再構成精度の改善が報告されています。

Weidong Liu, Qingqing Jiang, Yufu Liu ほか

arXiv quant-ph

Sample-Size Scalability and Representation Sensitivity of Quantum Machine Learning Models for Higgs Boson Event Classification

説明ヒッグス粒子事象分類のための量子機械学習モデル:サンプル数スケーラビリティと表現感度の研究

要約本論文は、ATLASヒッグス機械学習チャレンジのシミュレーション事象を用いて、量子サポートベクターマシン(QSVM)と変分量子分類器(VQC)によるヒッグス粒子の信号と背景の識別性能を検討している。訓練サンプル数は250から4000までの範囲で変化させ、主成分分析(PCA)とオートエンコーダによる次元削減表現の影響も調べている。結果として、訓練サンプル数が多い場合にはQSVMがVQCより優れたが、最良の古典的分類器には及ばなかったとされている。

Shiksha Bhardwaj, Ankhi Roy

arXiv quant-ph

Fast continuous ion transport through X-junctions with low motional excitation for QCCD architectures

説明QCCDアーキテクチャ向けの低い運動励起で高速に動くXジャンクションイオン輸送

要約本論文は、イオントラップ量子計算におけるXジャンクション(90度ターン)でのイオン輸送波形の設計手法を提案している。多重RF擬ポテンシャルチャネル、多次元の断熱ショートカット動力学、拘束付きDC電圧最適化を組み合わせる。実験では単一の171Yb+イオンを5マイクロ秒で平均14.6 m/sの速度で90度ターンを通過させ、50回連続往復後も等価コヒーレントフォノン数は0.001未満に保たれた。システムレベルの評価では、単一実行サイクルの中央値時間が約30%短縮され、輸送に費やされる時間の割合は約70%から55%に下がった。

Jie Xiao, Zhao Wang, Chenghong Zhu ほか

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Harmonic Reduction of Spin-Coupled Grover Walks on Hypercubes via Quantum Bernoulli Noises

説明量子ベルヌーイノイズによる超立方体上のスピン結合Groverウォークの調和的簡約

要約本論文は量子ベルヌーイノイズの枠組みで、超立方体上のスピン結合Groverウォークを扱う。中心ハミング層から生成される、偶奇性に依存する調和部分空間を特定し、偶数次元では不動点部分空間を、奇数次元では調和部分空間上で明示的な8次元の簡約力学を与える。対称群の表現論を用いて対応する同型構造を特徴づけ、簡約スペクトルを決定する。さらに明示的な長時間確率挙動を導き、得られる状態は超立方体の漸近的に無視できる割合を占めながらも、その全ハミング直径を張りうることを示す。

Ce Wang

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Quantum-Fisher-information-aware optimization yields a quantum reservoir advantage over tuned classical reservoirs

説明量子フィッシャー情報量を用いた最適化により、調整済み古典リザーバーに対する量子リザーバーの優位性を示す研究

要約本論文は、量子フィッシャー情報量(QFI)を指標として量子リザーバーコンピュータの量子パラメータを最適化すると、同等の読み出しコストの古典リザーバーより優れることを示しています。Mackey-Glass時系列予測では、駆動型Jaynes-Cummingsリザーバー(原子1~3個)が、訓練重み4~30個のすべての規模で調整済みエコーステート・ネットワークを上回り、ホールドアウト誤差を25~69%低減しました。グリッド探索とベイズ探索の後、QFI認識段階でさらに誤差を29~51%減らしています。

注目点量子フィッシャー情報で量子リザーバを最適化し、調整済み古典リザーバと多規模で比較して誤差優位と理論的上界を示しており、新規性と証拠は比較的十分である。

Phi Hung Nguyen, Daniel Soh

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Quadrature-detected zero-to-ultralow-field nuclear magnetic resonance

説明直交検出によるゼロ〜超低磁場核磁気共鳴(QD ZULF NMR)

要約本論文は、2つの直交する原子光ポンピング磁力計で試料の振動する磁化成分を別々に検出し、直交信号として合成する直交検出型ゼロ〜超低磁場NMRを提案している。これにより実験系に対する共鳴周波数の正負を区別でき、磁気回転比の符号を決定できる。単軸検出と比べてピーク密度と重なりも減り、核スイッチのダイナミクスについてより多くの情報が得られるとしている。熱偏極した[13C]-ギ酸と[13C]-メタノールのJスペクトルを示し、信号を記述する理論枠組みも提供している。

Anne M. Fabricant, Florin Teleanu, Adam Ortmeier ほか

arXiv quant-ph

Hyperpolarization-enabled cooperative molecular magnetic amplification

説明超偏極分子による協調的磁気増幅:超偏極分子を調整可能な能動的磁性媒体として用い、弱い磁場を狭帯域で増幅する研究。

要約研究者はSABRE(可逆交換による信号増幅)のパラ水素超偏極技術を用い、液体状態の分子中でスカラー結合した核スピンをゼロ磁場下でも非平衡のスピン秩序を保つ、周波数選択的な利得媒体として機能させた。集団的に生じる磁場をスピンへフィードバックすることで磁化率を約80まで高め、閾値付近で3.37 Hzの20 pT弱磁場を約4倍に増幅した。

Jingyan Xu, Raphael Kircher, Min Jiang ほか

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Exponential Quantum Advantage in Stationary Signal Sensing

説明定常信号センシングにおける指数的量子優位性:もつれを使うと、局所的な無もつれ方式より指数関数的に短い時間で信号の時間統計を学習できることを示す研究。

要約本論文は、量子もつれを用いて定常な古典信号の時間統計を学習する方法を検討しています。二モード圧縮プローブと局所ベル測定を用いたもつれ支援方式を提案し、対数的な圧縮と多項式的な光子数の下で、逆多項式精度を多項式時間で達成できることを示しています。また、補助モードを使わない局所的方式では、窓ごとの時間モード数に対して取得時間が指数関数的に増大することを証明しています。

注目点エンタングルメント支援方式が局所的な非エンタングル方式に対し取得時間で指数的優位を示し、対応する下界も与えており、理論的貢献が際立つ。

Sojeong Park, Changhun Oh

arXiv quant-ph

The GHZ Game in Black and White

説明白黒のGHZゲーム:実数形式で三者の非局所性を示す

要約本論文は、標準的な実数値のmisty状態形式のみを用いても三者がGHZゲームに勝てることを示し、そのためには各当事者が一個ではなく二個のボールを持つ必要があり、合計六個になると論じています。著者は、複素数を一つの量子ビットで「タグ付け」することは一般に可能だが、GHZゲームのような非局所性の証明では全当事者がアクセスできる単一の共通タグ用量子ビットは情報の受け渡しに使われうるため使えず、代わりに各自が局所的にのみアクセスする三個のボールに置き換える必要があると述べています。

Terry Rudolph, Tony Newton, Dan-Adrian German

arXiv cond-mat.stat-mech · quant-ph

Competitive scaling of small-subsystem-optimization heuristics for LABS

説明LABS問題に対する小部分系最適化ヒューリスティクスの競争的スケーリング(低自己相関二値系列問題の解法)

要約低自己相関二値系列(LABS)問題は、エネルギー地形が非常に起伏に富む組合せ最適化問題です。本論文は、残りの系から切り離された n 個のスピンからなる小さな部分系を反復的に最適化する手法を提案し、大域的最適解に到達できることを示しています。n=4 の場合、N=[27,60] の範囲で時間計算量は O(1.333^N) となり、全体の N 個のスピンを直接最適化する既存の古典・量子手法と競争力があります。

Ginger E. Lau, Adil A. Gangat

arXiv nucl-th · quant-ph

Separating entanglement at emission from femtoscopic correlations

説明放出時のエンタングルメントとフェムトスコピック相関の分離

要約本論文は、放出された粒子対のスピン・エンタングルメントと、特定の相対運動量で選ばれた粒子対のそれとの関係を、フェムトスコピック相関がどのように変えるかを調べたものです。スピン1/2の2粒子について、放出時の状態が分離可能であっても、運動量で選んだ後のスピン状態はエンタングルしうることを示しています。また、運動量に依存する分離可能性の判定条件を導出し、全同Λハイペロンの対を例に、低い相対運動量では量子統計と終状態相互作用が一重項と三重項に異なる影響を与えることを論じています。

Isaac Vida\~na

arXiv quant-ph

Quantum Signal Processing Phase Factorization via Logarithmic Derivatives

説明対数微分による量子信号処理の位相因子分解法

要約量子信号処理で必要となる位相因子の計算を効率化する手法を提案している。既存の安定な分解法はProny法に依存しているが、本論文では関連多項式の対数微分を用いてこれを置き換えている。その傅里葉係数から単位円内の根の冪和を直接得て、ニュートン=ジラールの恒等式で根を求めずに多項式係数を復元する。計算量はO(d log² d)で、ハミルトニアンシミュレーションなどの数値実験で誤差は約10⁻¹²と報告されている。

Christopher Peng

arXiv quant-ph

Below-threshold execution of fault-tolerant ripple-carry addition on a trapped-ion quantum computer

説明イオントラップ量子コンピュータ上での耐障害性リップルキャリー加算器の閾値以下での実行

要約研究チームは Quantinuum の Helios-1 イオントラップ量子コンピュータ上で、[[8,3,2]] と [[4,2,2]] の誤り検出符号に基づく汎用耐障害性量子計算アーキテクチャを実装し、最大5ビットの古典入力に対するリップルキャリー加算器回路を実行しました。作業量子ビットを非計算(アンコンピュート)する「アルゴリズム的チェック」と誤り検出符号を組み合わせた結果、バーストエラーのフィルタリング後、1ビット加算での論理失敗は1回のみで、推定論理失敗率は (6.0 ± 5.9) × 10⁻⁵ でした。同じハードウェアで符号化していない1ビット加算で観測された (3.5 ± 1.3) × 10⁻³ を下回ります。2ビットと3ビットの加算器にも改善が見られ、4ビットと5ビットの加算器は閾値をわずかに上回る結果でした。

Jacob S. Nelson, Andrew J. Landahl, and Andrew D. Baczewski

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Lifting an [n,k,d] Binary Linear Code to an [[n,k,d]] Quantum Stabilizer Code

説明二元線形符号 [n,k,d] を量子安定化符号 [[n,k,d]] へ持ち上げる研究

要約本論文は、コードワード安定化(CWS)フレームワークを用いて、任意の [n,k,d] 古典二元線形符号を [[n,k,d]] 量子安定化符号へ持ち上げられる条件を調べています。古典符号と Erdős-Rényi ランダムグラフ G(n,1/2) から作られるランダム CWS 符号を解析し、最小距離 d が保存される確率の下限を示します。その結果、同じ n,k,d を持つ量子符号を生むグラフの存在を保証する、Gilbert-Varshamov 型の条件が得られています。

Thamadathil Aswanth, Navin Kashyap

arXiv quant-ph

Compass in the Mirror: Quantum Backpropagation with the Hopf Ansatz

説明鏡の中の羅針盤:Hopf アンサッツによる量子バックプロパゲーション

要約本論文は Hopf アンサッツを用いて、量子変分状態の勾配を計算する方法を提案している。位相較正された制御反射と符号付きの葉の記録により、有限回の測定で勾配の全成分を得られるとしている。全体方式と層ごとのチェックポイント方式の実行回数の上界も示されている。

Ruge Lin, Ranyiliu Chen

arXiv hep-th · gr-qc · quant-ph

Semiclassical state on algebra of observables for de Sitter space and time reversal symmetry

説明de Sitter 空間の可観測量代数上の準古典状態と時間反転対称性

要約本論文は、de Sitter 静的パッチのホログラフィーにおいて、バルク量子場と観測者の動的時計を結合して得られるゲージ不変可観測量の代数を研究している。著者らは重い慣性をもつ時計状態を導入し、重い時計の極限でゲージ不変な修飾可観測量の多点相関関数が de Sitter 時空のバルク量子場相関関数を再現することを示す。さらに、両方向の時計を含む一般化された観測者ハミルトニアンと、時間反転対称性の代数的な実装についても論じている。

Muxin Han, Yichen Hu

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

Experimental observation of Higgs oscillations and their power-law decay across pairing regimes in a cavity QED quantum simulator

説明キャビティQEDによる量子シミュレータでの、ヒッグス振動と各対形成領域におけるべき乗則減衰の実験観測

要約本研究は、キャビティQED系で非縮退の87Rb原子を用い、フェルミ超流動体をアンダーソン擬スピンへの写像により模擬しています。クエンチ後、振幅(ヒッグス)集団モードに関連する秩序変数の過渡振動を観測しました。弱対形成領域では振動が指数|α|=0.65(8)のべき乗則で減衰し、強対形成領域ではより速く、|α|>1で減衰します。振動周波数は最小準粒子励起エネルギーで決まります。

Chitose Maruko, Haoqing Zhang, Eliot A. Bohr ほか

★★★★☆ 注目
arXiv math-ph · cond-mat.str-el · hep-th

Categorifying Quantum Spin Systems

説明量子スピン系の圏化:位相的 n-ネットによる局所性構造の同伦的枠組み

要約著者らは、n 次元空間の局所領域に結合的単位的代数を割り当てる位相的 n-ネットを用いて、格子理論の局所性構造を捉える同伦的枠組みを提案しています。この枠組みは高次モリタ圏として自然に圏化されます。さらに、(3+1) 次元量子スピン系の局所性を保つ対称性の群が、非退化組紐付き融合圏の完全ウィット群と同型であることを示し、Haah の問いに答えています。

注目点量子スピン系の局所性保存対称性群を非退化ブレイド融合圏のWitt群と同一視し、Haahの問いに答える強い理論的結果である。

Matthew Yu

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph · cond-mat.str-el

An entangling Hubbard quasiparticle collider on a digital quantum processor

説明デジタル量子プロセッサ上のもつれを生むハバード準粒子衝突器

要約本研究はIBMのibm_boston量子プロセッサ上で、フェルミ・ハバードモデルの準粒子散乱実験を実現した。42量子ビットに符号化した半充填の21サイト鎖で、ダブロンとホロンを衝突させている。測定された透過確率は自由パラメータなしでベーテ仮定の散乱行列と一致した。さらに衝突は透過成分と反射成分を重ね合わせてもつれを生み、その程度を粒子数の揺らぎから推定している。対照実験として二つのダブロンの衝突では、これらの特徴は現れなかった。

注目点Hubbard準粒子の透過確率を量子ハードウェア上で初めて測定し、自由パラメータなしでBethe-ansatz散乱行列と一致させ、粒子数揺らぎで影響を評価。

Chan Bin Bark, Hanbyul Kim, Yoonil Koo ほか

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

A Warped Born Rule Turns an Observer into a Maxwell's Demon

説明歪んだボルン則が観測者をマクスウェルの悪魔に変える:反復観測下の量子気体における確率バイアスの研究

要約本論文は、標準のボルン則を指数bで歪めた規則に置き換え、保存粒子数の多体量子系で繰り返し局所的な粒子観測を行った場合の帰結を調べる。b>1では気体はほぼ凍結した配置に集まり、観測が閉じた系からエントロピーを取り出すように見える。b<1では長波長の揺らぎが消え、超一様(hyperuniform)な気体が生じる。一次元量子気体で両相を解析的に導き、行列積状態による数値シミュレーションで裏付けている。

Olumakinde Ogunnaike

arXiv quant-ph

A scalable sample-based quantum diagonalization solver for general Pauli-sum Hamiltonians

説明一般的な Pauli 和ハミルトニアン向けのスケーラブルな標本量子対角化ソルバー

要約本論文は、標本量子対角化(SQD)で用いる、スケーラブルな基底状態ソルバーを提示している。JAX API 上に構築され、GPU 環境や多数の GPU を備えた高性能計算施設での実行を想定している。最大 2^30 次元の部分空間での対角化が可能で、汎用固有値ソルバーと SQD 専用の行列-ベクトル演算の二つの主要コンポーネントを詳述している。簡単な物理モデルを用いて、GPU メモリに対する効率性を示し、多 GPU 環境での良好な強スケーリングも観測されたと述べている。

Yutaro Iiyama

★★★★★ 注目
arXiv quant-ph · cs.CC

Quantum Query Complexity of Maximum Degree and its Generalizations

説明最大次数問題の量子クエリ計算量とその一般化

要約本論文は、いくつかの基本的なグラフ問題の量子クエリ計算量を研究する。n頂点トーナメントで最大出次数の頂点を見つけるには Θ(n^{3/2}) の厳密な下界が必要であることを示し、同じ証明手法で無向グラフの最大次数頂点の探索も Θ(n^{3/2}) であると直接証明している。さらに、一方の側の大きさが k の最大 (k,n-k) カット問題に対する O(n^{2-1/(k+1)}) の量子アルゴリズムを与え、k 頂点クリーク衝突問題への帰着により、k≥3 で指数が 3/2 より厳密に大きい無条件の下界を得ている。

注目点最大出次数と最大次数の量子クエリ計算量の厳密なΘ(n^{3/2})下界を示し、公開予想を解決。厳密な証明と新しい下界を与える。

Amin Shiraz Gilani, Nikhil S. Mande, Subhasree Patro ほか

arXiv quant-ph

Maximally antiflat fixed-particle-number fermionic states

説明固定粒子数フェルミオン状態における最大反平坦性

要約本論文は、純粋な粒子数保存フェルミオン状態の最大反平坦性(antiflatness)、すなわち共分散行列を基準として非ガウス構造を測る極端な場合を研究している。固定粒子数のもとで最大一次反平坦性は一体約化密度行列が完全に平坦であることと同値であることを示し、存在分類と構成法を与えている。さらに共分散の水準を超える四点相関を扱い、二体約化密度行列の純度問題として定式化した上で、連結四次構造の上界を示している。

Rahul Gupta, Arya Haghighian, James D. Whitfield

arXiv quant-ph

An Annealing-based Quantum Neural Network with Discrete Wavelet Transforms for Enhanced Air Pollution Nowcasting

説明離散ウェーブレット変換を組み込んだアニーリングベース量子ニューラルネットワークによる大気汚染の短期予測

要約本論文は、変分量子回路と量子アニーリングを組み合わせた拡張可能なハイブリッド枠組みを提案し、英国の都市部データを用いて微小粒子状物質(PM2.5)の変動をモデル化しています。著者らは、生の高エントロピーな環境データにおいて、この量子ニューラルネットワークがMLPやLSTMなどの古典的ベースラインを上回ると報告しています。さらに172量子ビットまでスケールさせ、ウェーブレット分解と組み合わせることで良好な予測精度を得たとしています。

Otto Menegasso Pires, Andr\'e Saimon, Daniela Herrmann ほか

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph コードあり

Bicycle Race: small two-block codes on the Pareto frontier

説明Bicycle Race:パレート前線上の小規模な二ブロック符号

要約本論文は、群代数に基づく二ブロック量子LDPC符号を系統的に探索し、ノートパソコン上で最大320量子ビットの約1億個の符号を列挙しています。網羅的な探索により、いくつかの最適性に関する確定的な結論を示しています。見つかった符号(例:[[186,20,18]])を含め、全ての符号は公開データベースで利用できます。

注目点二ブロック群代码を体系的に網羅探索し、完全な最適性結論と新規の良い符号を示しており、小サイズ量子LDPC符号の理解を実質的に前進させている。

Gideon Lee

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

GPU-Based Parallel BP Decoding for Quantum LDPC Memory

説明量子LDPCメモリ向けGPU並列BPデコーディング

要約本論文は、振動誘導型の置信伝播(BP)デコーダBP-SFを、独立したシンドローム反転試行とともに拡張し、ウィンドウ処理およびストリーミング処理を導入しています。CUDAで実装され、[[144,12,12]]二変量自転車符号(物理誤り率p=0.002)の回路レベルシミュレーションでは、8チェーンのRelay-BP GPUベースラインに比べ、並列BP-SFが99.9パーセンタイルの呼び出し遅延を13.15倍削減しました。ウィンドウ版BP-SFは512ラウンドにわたり論理誤り率と1ラウンドあたりの計算時間をほぼ一定に保ち、一括デコーディングに比べ17.1倍の高速化を達成しています。

Ming Wang, Yanbo Zhao, Ang Li ほか

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

No advantage from classical assistance for energy-constrained bosonic dephasing channels

説明エネルギー制約付きボソン位相緩和チャネルにおける古典的補助の利得なし

要約本論文は、平均光子数制約の下で単一モードのボソン位相緩和チャネルの四つの容量が一致することを証明しています。対象は、補助なしの量子容量と私的容量、そして双方向の古典補助を伴う量子容量と私的容量です。当事者はチャネル使用の間に古典メッセージを交換し、それまでの結果に基づいて後続の入力を選べます。制約の各有限値について、この共通の値は、制約を満たすFock対角入力状態上で最適化されたコヒーレント情報に等しくなります。

注目点単一モード玻色子デコヒーレンス通路の4つの容量がエネルギー制約下で一致することを厳密に示し、理論上の大きな前進だが影響は限定的。

Amir Arqand, Graeme Smith

arXiv quant-ph

Enhanced analogue quantum computation with a logically-encoded XX gadget

説明論理符号化されたXXガジェットによるアナログ量子計算の強化

要約本論文は、単一体のXおよびZ場と、超伝導量子アニーリング装置で利用しやすい二体ZZ相互作用だけで二体XX相互作用を正確に生成する「トラスガジェット(truss gadget)」を提案している。著者らはイオントラップ型量子プロセッサ上で、目標とするXXハミルトニアンのダイナミクスを再現することにより、この構成を実験的に検証した。さらに超伝導量子アニーラ上の重み付き最大独立集合問題の例題に適用し、XX相互作用のない実装と比べて基底状態に近い状態を見つける確率が約千倍向上したと経験的に報告している。

Robert J. Banks, Natasha Feinstein, Roopayan Ghosh ほか

arXiv quant-ph · cs.AR · cs.ET

A Hardware-Native Trapped-Ion Hybrid Qudit-Oscillator Instruction Set

説明ハードウェアネイティブなトラップドイオン型ハイブリッドqudit-振動子命令セット

要約本論文は、イオン数を増やさずにイオン内部の多準位構造を活用して計算空間を広げる、トラップドイオン向けのハードウェアネイティブなハイブリッドqudit-振動子命令セットを提案しています。単一のquditと複数の振動モードについて、3種類の原生操作群で汎用性が成り立つことを示し、イオン間のもつれ操作を加えると複数quditのレジスタに拡張できると述べています。オープンソースのフレームワークHybridLaneで実装され、三つの発色団複合体の振電ダイナミクスを例に、40Ca+ qudit プロセッサの逐次タイミングモデルで1 Trotterステップが約10倍速いと見積もられ、公表済みの参照結果との平均RMSEは約1.1%とされています。

Masoud Hakimi Heris, Yuan Liu, Frank Mueller

arXiv cs.LG · cs.CL · quant-ph

QTestBench: A Test Framework for Evaluating LLM-Generated Quantum Code

説明QTestBench:大規模言語モデルが生成した量子コードのテストを評価するフレームワーク

要約本論文は、大規模言語モデルが量子プログラム向けに生成したテストスイートの質を評価するフレームワーク「QTestBench」を提案している。モデルは構文・意味・振る舞いのテストを生成し、その判定を独立したベンチマーク検査器のラベルと比較する。QHackとQiskit HumanEvalの課題での実験では、テストはほぼ実行可能だが、正しい実装と誤った実装を区別する能力は低く、実行可能性だけでは品質を過大評価すると報告している。

Meriem Terki, Nouhaila Innan, Minghao Shao ほか

arXiv quant-ph · cs.LG

Diversity-Aware Ensemble of Quantum-Classical Models via Combinatorial Fusion

説明組合せ融合による量子・古典モデルの多様性考慮型アンサンブル

要約本論文は、変分量子回路の構造的多様性をモデル融合に利用して予測精度を高められるかを検討しています。著者らは組合せ融合分析(CFA)を用い、29個の構造の異なる古典モデルと量子回路から多様性を考慮して組み合わせを選びました。4つの二値分類ベンチマークで、量子・古典ハイブリッド融合は各データセットで最良の単一モデルを上回り、精度は最大6.03%向上したと報告しています。

Jingyan Xu, Yuanhong Wu, Samuel Yen-Chi Chen ほか

arXiv cond-mat.stat-mech · quant-ph

Replica Transition at Measurement-Altered Ising Criticality

説明測定により変化するイジング臨界点におけるレプリカ転移

要約本論文は、監視されたイジング臨界鎖において、測定後のアンサンブルを研究している。Born平均に対応する物理的に重要なレプリカ極限Q→1において、レプリカ化された測定後状態のアンサンブル自体が相転移を起こし、標準的なレプリカ法の適用を妨げることを示している。境界共形場理論を用いてこの転移の機構を説明し、これまで数値的にしか知られていなかった測定記録のシャノンエントロピーにおける普遍的なO(1)定数を解析的に計算している。

Kabir Khanna, Sara Murciano, Romain Vasseur

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Locality-Preparation Time Tradeoffs in Dissipative Quantum Systems

説明散逸量子系統における局所性と準備時間のトレードオフ:散逸の空間的範囲が多体量子状態の準備時間をどう制約するかを、Kitaev鎖を例に臨界域と有ギャップ域で比較した論文です。

要約本論文は、開放系の定常状態として量子多体状態を準備する際、散逸の空間的局所性が準備時間をどのように制約するかを調べています。二次フェルミオン系について局所性と準備時間の厳密な関係を導き、目標状態を保ったまま散逸ダイナミクスの局所性を最適化する構成法を示しています。Kitaev鎖に適用した結果、臨界域と有ギャップ域で権衡が大きく異なることが示されました。臨界点ではジャンプ演算子の代数的な裾を抑えると準備時間が系のサイズとともに代数的に増加し、自明相およびトポロジカル有ギャップ相では指数関数的に局在した散逸が可能で、熱力学極限でも有限の準備時間となります。

Philipp Westhoff, Sara Murciano, Mattia Moroder

arXiv quant-ph · math.QA

Dynamical Lie Algebras for Fixed-Gate Quantum Ansätze

説明固定ゲート量子アンザッツのための力学リー代数

要約本論文は、ノイズのある中規模量子(NISQ)時代の変分量子アルゴリズムの中心的な枠組みであるパラメータ化量子回路を扱います。この枠組みは量子シミュレーション、組合せ最適化、量子機械学習に応用されています。著者らは、パラメータ化ゲートと非パラメータ化の entangling ゲートを組み合わせた量子回路に対応する力学リー代数を計算する新しい手法を提案しています。その目的は、近年の代数的結果を、実際に量子機械学習で使われる回路構造へ拡張することです。

Orlane Zang, Daniel Juteau, Tony Quertier ほか