量子コンピューティング · 2026年10月15日(木)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

arXiv quant-ph

Thermal activation of photon catalysis in difference-intensity Mach-Zehnder interferometry with squeezed thermal light

説明熱雑音下の光子触媒による差強度マッハ・ツェンダー干渉計の位相推定の向上

要約本論文は、圧縮熱光を資源とし、差強度検出を用いたマッハ・ツェンダー干渉計における位相推定を研究している。光子減算・付加・触媒という3種類の非ガウス操作を比較し、位相感度を評価する。単一光子触媒は熱占有数がおよそ0.2を超えると有効になり、成功確率で重み付けすると全熱光範囲で最も優れた操作となる。量子フィッシャー情報量の計算から、熱雑音が位相情報を高めることが示され、損失下での頑健性も検証されている。

Kirtpreet Singh, Arvind

arXiv quant-ph

Quantum control of solid state qubits via Reinforcement Learning

説明強化学習による固体量子ビットの量子制御

要約本論文は、NISQ時代の量子デバイスのパルスレベル制御に向けて、モデルフリー強化学習を用いた量子制御戦略の設計を検討しています。対象は、スピンバス中のNV核スピンを間接的に制御して状態準備とゲート設計を行う難しい設定で、スピンバスは磁性不純物と浴内相互作用を含む一般化クラスター相関展開でモデル化されています。著者らは、観測が限られ、ノイズを含むまばらな報酬の環境で強化学習エージェントの性能をシミュレーションにより分析し、他の先端的なブラックボックス最適化手法と比較しています。

Dennis Herb, Mirko Rossini, Sabine W\"olk ほか

arXiv math.CO · quant-ph

A complete classification of perfect state transfer in Grover walks on abelian Cayley graphs

説明アーベル群上のケイリーグラフにおけるGroverウォークの完全状態転送の完全分類

要約本論文は、有限アーベル群上の連結ケイリーグラフのうち、Groverウォーク(Grover walk)で完全状態転送(perfect state transfer)を示すものを完全に分類しています。まず、任意の有限群上で完全状態転送を示すケイリーグラフの次数は1、2、4のいずれかであることを示します。次数4の場合は、位数2の元hを用いてS={a,-a,a+h,-a+h}と表され、かつ4が|Γ|/2を割り切らないことが必要十分条件であることを証明しています。次数1と2の場合と合わせて、該当するすべての(Γ,S)を明示的に決定しています。

Koushik Bhakta, Bikash Bhattacharjya

arXiv gr-qc · hep-ex · hep-ph

Minimal-length kinematics of coherent light and a proposed two-color vacuum chronoscopy

説明コヒーレント光の最小長運動学と二色真空クロノスコピー実験の提案

要約この論文は、最小測定長(一般化不確定性原理)の枠組みで、コヒーレント光パルスの群速度を検討している。多モードのコヒーレントパルスの巨視的な群速度は、中心波長における単一光子のGUP速度に古典的ガウシアンビーム因子を掛けたものに等しく、パルスの全エネルギーには依存しないことを示している。そのうえで、短パルス拍ワット級レーザーとその高次高調波発生を用いた二色真空クロノスコピー実験を提案し、ビームウエスト半径を変えることで、プランクスケールの運動学的シフトと古典的な回折遅延を分離する方法を述べている。

Zhi-Wei Wang, Saurya Das, Samuel L. Braunstein

arXiv hep-lat · hep-ph · quant-ph

Jianmu-Q: Bridging Quantum Field Theory and Quantum Hardware with AI Agents

説明Jianmu-Q:AIエージェントで量子場の理論と量子ハードウェアを結ぶ

要約本論文は、量子場の理論を自然言語で記述したものから量子シミュレーションのワークフローを生成する、マルチエージェント枠組みJianmu-Qを提案している。理論の定式化、格子離散化、量子ビットへの写像、回路設計をそれぞれ専門のエージェントが担当し、物理的整合性の検査と独立した数値計算で検証を行う。三つの理論、すなわち(1+1)次元のNambu–Jona-Lasinio模型とSchwinger模型、および(2+1)次元のZ2ゲージ理論で評価された。ノイズのない量子回路シミュレーションの結果は、独立した厳密対角化およびテンソルネットワークの結果に収束し、一部の回路はIBMの量子ハードウェア上で実行された。

Xiaolin Wang, Xingyu Guo, Jinyang Li ほか

arXiv quant-ph

ZZ-Free bSWAP Gates under Strong Driving in Far-Detuned Fixed-Frequency Transmons

説明遠くデチューニングされた固定周波数トランスモンにおける強駆動下のZZフリーbSWAPゲート

要約本論文は、固定周波数超伝導プロセッサにおいて遠くデチューニングされた条件下で、単一の強い駆動によって大きなXX-YY相互作用を生じさせ、弱い第二のトーンで付随するZZ位相を調整する方式を示している。これにより150ナノ秒の√bSWAPゲートを実現し、基底状態から最大もつれ状態を直接準備できるとしている。同じ量子ビット対・同じ駆動強度の条件では、SWAP操作がクロス共鳴より33%短く、IRB忠実度も高いと報告している。

Akinori Machino, Kazuhisa Ogawa, Yuto Ikegai ほか

arXiv quant-ph

Synergistic charging of a quantum battery via Dzyaloshinskii-Moriya interaction and non-Markovian noise

説明Dzyaloshinskii-Moriya相互作用と非マルコフ雑音による量子電池の相乗的充電

要約本論文は、独立した局所的な縦方向ランダム電信雑音のもとで、二つのスピンからなる量子電池にDzyaloshinskii-Moriya(DM)結合を加えた場合の効果を調べています。厳密なBurshtein-Kubo方程式を用いた解析では、DM結合を伴う低速切替え方式が、初期充電段階で超加法的な過渡的有効エルゴトロピー増加と、ほぼ最大のエルゴトロピーをもたらすことが示されています。Isingモデルでは、増強効果はDM強度に対して非単調で、中程度の結合で最適に近い性能が得られます。

Si-Yu Zhang, Meng-Long Song, Hai-Tao Dong ほか

arXiv quant-ph

Opinion bubbles in the quantum Buridan's ass problem

説明量子版ビュリダンのロバ問題における意見バブル

要約本論文は、ノード間の遷移が量子力学に従う相互接続ネットワークを対象とする量子版ビュリダンのロバ問題を扱う。初期に占有された結合ノードの集合を一つの「意見バブル」とみなし、それとネットワークの残り部分との間の遷移を考察して、意見の変化の量子的類似として捉える。その結果、量子干渉が力学において重要な役割を果たし、ノードとその結合の対称性も鍵となることが示される。古典的なロバの逆説で対称性が優柔不断を生むのとは異なり、量子の場合はより豊かな力学が現れる。

Leonid Chaichenets, Jaroslav Novotn\'y, Igor Jex ほか

arXiv quant-ph

Looking Beyond Visibility: Resolving the Temporal Structure of Continuous-Wave Four-Photon Hong-Ou-Mandel Interference

説明可視度を超えて:連続波四光子 Hong-Ou-Mandel 干渉の時間構造を解明

要約本論文は連続波による四光子 Hong-Ou-Mandel 干渉を扱う。マイクロリング共振器で長いコヒーレンス時間を持つ光子対を生成し、超高速時間分解検出で四つの光子の到着時刻を記録する。相対遅延をトリガー検出基準の三次元同時計数ヒストグラムに対応づけ、通常は捨てられる到着時刻の相関を保持し、後処理で同時計数窓を最適化して可視度と計数率のトレードオフを調整できることを示す。

Sabine H\"aussler, Meritxell Cabrejo-Ponce, Ana Maria Torres ほか

arXiv quant-ph

Selected Stabilizer Subspaces for Compact Many-Body Wave Functions

説明コンパクトな多体波動関数のための選択安定化子部分空間法

要約選択配置間相互作用(SCI)は、疎で反復的に選ばれた配置の集合上でハミルトニアンを変分的に対角化して高精度な多体解を得る手法ですが、対象状態の配置の広がりが大きいとコンパクト性を失うことがあります。本論文は、完全に古典的でSCIに着想を得た選択安定化子相互作用(SSI)を提案します。これは、系統的に拡張可能な選択安定化子状態の集合が張る非直交部分空間を反復的に構成する方法です。横磁場イジングモデル、XXZハイゼンベルクモデル、Hubbardモデルで、厳密対角化および同等のSCI手法と比較したところ、スピン模型では安定化子表現による圧縮が特に強く、系のサイズが大きいほど優位性が増すことが示されました。

Maria-Andreea Filip, George H. Booth

arXiv quant-ph

Hybrid Quantum-Classical Optimization for Emergency-Priority Traffic Signal Control

説明緊急車両優先交通信号制御のためのハイブリッド量子・古典最適化手法

要約本論文は、3交差点の回廊において有限時間幅のQUBOモデルによる緊急車両優先信号制御の最適化を研究し、厳密QUBO解法、QAOA、CVaR-QAOA、量子機械学習ポリシー、定周期制御、最大圧力制御を比較しています。3つの交通需要条件と緊急優先重みの影響を検討しています。結果として、最適化ベースの制御手法はすべての需要条件で緊急車両の通行を確実に実現した一方、最大圧力制御は一般交通の遅延が小さいことが示されました。CVaR-QAOAは標準QAOAより厳密解に近い解を再現しました。

Silvie Ill\'esov\'a, Vojt\v{e}ch Nov\'ak

arXiv hep-th · cs.IT · hep-ph

One generation of the Standard Model as a quantum error-correcting code

説明標準模型の一世代を量子誤り訂正符号として捉える研究

要約本論文は、右巻きニュートリノを含む標準模型の一世代のフェルミオンが、異常キャンセルに関連する五つのビットによって表せることを示しています。異常キャンセルは、魔法状態蒸留の背後にある量子誤り訂正符号であるトライオーソゴナル符号の定義的性質と一致すると論じています。右巻きニュートリノを除くと、すべての素数pについて[[15,1,3]]_p符号が得られ、p=2の場合はBravyi-Kitaev符号に当たります。量子トリットに対しては、距離3の最短のトライオーソゴナル符号として唯一のものになるとされています。

Shiroman Prakash, K. L. Ramya

arXiv quant-ph

Superconducting circuits host two-level systems with lifetimes exceeding one second

説明寿命が1秒を超える2準位系が超伝導回路に存在することを示した研究

要約本論文は、フラックス可変トランスモン量子ビットを用いた広帯域量子ジャンプ相関分光により、量子ビットより桁違いに長く存続する微視的自由度を同定しています。ポンプ・プローブ測定から、その固有寿命が1秒を超えることが示されました。量子ビットとの結合は数キロヘルツ程度と弱く、標準トンネル模型で記述される位置的欠陥と整合的ですが、磁性スピン不純物や捕獲された準粒子などの他の起源も排除されていません。

Mathieu F\'echant, Phillip Lenhard, Nicolas Gosling ほか

arXiv quant-ph

Three-axis Active Magnetic Compensation with Spatial Feedforward Matrix Decoupling and Hysteresis PI Regulation for Suppressing Zeeman Decoherence of Cold Atom Quantum Memories

説明冷却原子量子メモリのゼーマン・デコヒーレンス抑制のための三軸アクティブ磁気補償

要約冷却原子量子メモリは、ゼーマン・デコヒーレンスを抑えるために、ほぼゼロの磁場環境(残留磁場1マイクロテスラ未満)を必要とします。本論文は、空間フィードフォワード行列による干渉分離とヒステリシス付きPI制御を組み合わせた三軸補償方式を提案し、硬件実験、長時間安定性試験、磁場マッピングで検証しています。714.4秒の定常保持段階では、中心点の残留磁場の平均値は0.112マイクロテスラ、最大値は0.224マイクロテスラでした。

Ya Li, Xiao-Long Zou, Xiang-Yao Liang ほか

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Hankel Submatrices with Bounded Word Length: Dimension Tradeoffs in Probabilistic and Quantum Automata

説明語長が有界なHankel部分行列:確率オートマトンと量子オートマトンにおける次元のトレードオフ

要約前置語と後置語の長さがTで抑えられるとき、d点の確率的実現およびd次元ヒルベルト空間上の量子線形実現が生成する、周辺値固定の正方Hankel部分行列の最大辺長を特徴づけた。量子モデル(CPTP実現)では対数辺長がΘ(min{d²,T})、確率オートマトンではΘ(min{d,T})となることを示した。偽受理許容度がゼロの場合、4つのモデルクラスすべてでΘ(min{ln d,T})となる。有界語Hankel表における次元と語長の鋭いトレードオフを与える結果である。

注目点有界語長のHankel部分行列の規模について確率・量子オートマトンの次元と語長のトレードオフを厳密なΘ階で与え、証明は完全だが影響範囲は限定的。

Yixin Zhao

arXiv quant-ph · math.OC

Quantum-compatible Riemannian conjugate gradient for ground-state preparation

説明基底状態の準備に向けた量子実装可能なリーマン共役勾配法

要約本論文は、リーマン共役勾配法を量子コンピュータで実装できる形に改めた量子共役勾配降下法(QCGD)を提案し、最急降下方向と過去の探索方向の情報を組み合わせます。数値実験では、基準手法であるDB-QITEより反復ごとの収束が速い一方、更新ごとの回路深度は増えることが示されています。

Andres Arcia-Lopez, Marek Gluza, Yudai Suzuki ほか

arXiv quant-ph · cs.LG

Same Spectrum, Harder First-Order Training: Phase-Locking in Single- versus Multi-Qubit Re-Uploading Circuits

説明同じスペクトル、一次訓練はより難しい:単一量子ビットと複数量子ビットの再アップロード回路における位相ロック

要約本論文は、同じ符号化予算を持つ単一量子ビットの直列再アップロード回路と二量子ビットの対照回路を比較する。直列回路では、すべてのパラメータが各入力で状態を同じ複素方向に動かす「位相ロック」が生じ、接線方向は最大2E+2個に制限されると論証している。実験では、直列回路は対照回路より最適解に到達する実行回数が少なかった。

Michael Poppel, David Bucher, Maximilian Zorn ほか

arXiv quant-ph

Local finite rate semi device independent randomness expansion from quantum contextuality

説明量子文脈性に基づく局所的有限レート半デバイス非依存乱数拡張

要約この論文は量子乱数拡張を扱い、二者が非通信で貝ル非局所相関を共有する必要はなく、局所的な一方の当事者の文脈的相関だけで半デバイス非依存の方法が成立することを示している。任意のNサイクル非文脈性不等式に適用できる雛形プロトコルを提案し、有限統計の下での拡張レートを導出している。また、非理想的な統計(完全な可換性や完全な再現性を満たさないもの)も扱い、近年の抜け穴のない検証実験を本手法で安全な乱数拡張に改変できるとしている。

Dhananjoy Ghosh, Nandana J, Jaskaran Singh

arXiv cond-mat.str-el · cond-mat.quant-gas · quant-ph

Probing Deconfined Quantum Criticality Point on a Digital Quantum Computer

説明デジタル量子コンピュータで脱閉じ込め量子臨界点を調べる

要約本論文は、ランダウ・ギンツブルグ・ウィルソン枠組みを超える、z偏極強磁性相と価標固体相の間の脱閉じ込め量子臨界点(DQCP)を一次元スピン鎖で調べたものです。超伝導量子プロセッサ上で、補助量子ビット投影による量子虚時間発展で基底状態を準備し、テンソルネットワーク最適化で浅い量子回路に圧縮しています。ハードウェアで得た序数の交点から転移点を決め、有限サイズ外挿は大規模数値計算による熱力学極限の値に近いと報告しています。

Mrinal Kanti Giri, Pinaki Sengupta

arXiv quant-ph

Remote Gottesman-Kitaev-Preskill Entanglement Generation between Trapped Ions

説明捕捉イオン間のリモート Gottesman-Kitaev-Preskill 量子もつれ生成

要約本論文は、離れて配置された捕捉イオン間でリモート量子もつれを生成する、ヘラルド方式のプロトコルを提案しています。量子ビットとして、イオンの運動モードに符号化された GKP 量子ビットを用い、イオンの内部電子状態を放出光子と結びつけて光ネットワークに接続します。論文は論理ベル対の忠実度を数値的に解析し、現実的な条件下で95%を超えると報告しています。

Haruki Aoki, Kazufumi Tanji, Shohei Kiryu ほか

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech · math-ph

Operator-Space Entanglement Entropy in Random Fermionic Gaussian Dynamics

説明ランダムなフェルミオン型ガウス力学における演算子空間エンタングルメントエントロピー

要約本論文は、ブラウン SYK$_2$ モデルで表されるランダムなガウス力学のもとで時間発展する初期積演算子について、フォン・ノイマン型の演算子空間エンタングルメントエントロピー(OSEE)を調べている。ドメインウォール融解問題への写像を利用し、熱力学極限における時間依存の二分割 OSEE の厳密な表式を導出し、後期に現れるガウス型 Page 曲線を解析的に特徴づけている。さらに、ハイゼンベルク描像における非ガウス性の指標と OSEE との関係の可能性についても論じている。

Pablo Bayona-Pena, Elena Gramellini, Lorenzo Piroli

arXiv cs.SE · quant-ph

Realization Divergence in Multi-Provider Quantum Computing: A Pre-Registered Study of What Survives Measurement

説明マルチプロバイダー量子計算における実現の乖離:測定で何が残るかを検証した事前登録型研究

要約本論文は、同一のソース回路がコンパイラ、トランスパイラ、ベンダーのサービスを経て実行される際、書かれたコードと実際の動作との間にどの程度の差が生じるかを、「実現の乖離(realization divergence)」として測定しています。3社の4デバイスでのハードウェア実験を行い、事前登録した予測と、明示的に区別された探索的分析・修正を組み合わせています。配置方針によって2量子ビット演算のオーバーヘッドや実行時の乖離が変わり、デバイスによっては順序が逆転することが示されています。また、結果は指標の重み付けやデバイス世代に依存するとしています。

Jouni Peltonen, Vlad Stirbu, Tommi Mikkonen

arXiv quant-ph

Size-Dependent High-Order Harmonic Generation from Linear Carbon-Chain Molecules in Linearly Polarized Laser Fields

説明直線状炭素鎖分子の直線偏光レーザー場における鎖長依存の高次高調波発生

要約本研究は、直線状炭素鎖分子C2H2、C6H2、C10H2に800nmの直線偏光レーザーを照射した際の高次高調波発生を、実時間時間依存密度汎関数理論で数値解析したものです。各分子のKeldysh参数が等しくなるようレーザー強度を調整し、分子サイズの影響のみを取り出しています。鎖が長いほど高調波収量が増し、カットオフ領域も広がる傾向が示され、C10H2はC2H2より平坦部の高調波が大幅に強くなりました。時間周波数解析と電荷密度の時間発展から、この増強は電子の加速距離の拡大と、特に末端炭素原子付近での多中心再衝突確率の増加によると説明されています。

Yifan Kang, Yang Yang, Yingtan Li ほか

arXiv physics.chem-ph · quant-ph

Correlation between normal character and Raman intensities of isotopologues of carbon dioxide

説明二酸化炭素同位体分子の正規性と ラマン強度の相関

要約本論文は、室温における二酸化炭素同位体分子の主要なバンドのラマン強度が、同位体系列全体でどのように変化するかを調べたものです。平均分極率面を三次項まで計算する、線形三原子分子のラマン強度シミュレーション手法を提案し、安定な12種すべてに適用しています。正規性の程度と、ラマン遷移強度、平均分極率微分、変分ラマンシフト誤差との相関を初めて示し、同位体濃縮試料の実験スペクトルと理論計算で検証しています。

Eduardo Su\'arez, Christian Ostertag-Henning, Miguel Carvajal ほか

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall · cond-mat.stat-mech

Quantum instanton approach to metastable collective spin systems: Numerical implementation and applications

説明準安定集団スピン系に対する量子インスタントン法:数値実装と応用

要約本論文は、駆動散逸型の集団スピン系で複数の長寿命準安定状態の間に生じるまれな切り替えを研究している。著者は配置法と打ち切り法を組み合わせて量子インスタントン枠組みの数値計算を実装し、集団散逸を持つLipkin-Meshkov-Glick模型と、集団および局所散逸を持つ協同共鳴蛍光模型に適用した。定常磁化、一次の散逸相転移点、緩和率の指数スケーリングを予測しており、その結果は量子マスター方程式の計算と一致している。

Maciej Chudak, Massimiliano Esposito, Krzysztof Ptaszynski

arXiv cs.LG · cs.CL · quant-ph

Diffusion Language Models as Open Quantum Systems

説明拡散言語モデルを開放量子系として捉える研究

要約本論文は、拡散言語モデルの連続時間における順方向・逆方向のダイナミクスを、環境と相互作用する量子系を扱う開放量子系の枠組みに組み込めることを示します。これに基づき、文の状態の重ね合わせ(SoP、SoT)による生成と、既生成トークンを修正する量子着想の再マスキング(QIR)を提案しています。事前学習済みモデルを用いた実験では、重ね合わせによる生成が最終測定で選ばれなかった条件情報を保持できること、また適切な段階で適用したQIRが大規模言語モデルによる評価で文章品質を向上させることが報告されています。

Akinori Tanaka, Yukinao Akamatsu, Takuki Tomita ほか

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Theory of Dispersion and Exchange Interactions Subjected to Surface Roughness in Application to Signal Transmission through a Nanoswitch

説明表面粗さを考慮した分散力・交換相互作用の理論と、ナノスイッチを介した信号伝送への応用

要約本論文は、二つの動作モードを切り替える抵抗型ナノスイッチについて、静電力、弾性力、分散力(ファンデルワールス力およびカシミール力)、交換斥力を表面粗さを含めて計算する理論モデルを提示している。カンチレバー先端と基板の間の平衡最近接距離は駆動電圧の関数として求められ、電圧のオンオフ時にプルインを起こさず循環的に動作することが示される。また、トンネル電流を求め、搬送波と情報信号の振幅差を大きくすることで低周波情報信号の振幅歪みを十分小さくできることを明らかにしている。

Galina L. Klimchitskaya, Alexander S. Korotkov, Vera V. Loboda ほか

arXiv cond-mat.dis-nn · cond-mat.str-el · quant-ph

Finite-size geometric crossover toward fragmentation of the potential energy shell in the quantum random energy model

説明量子ランダムエネルギー模型におけるポテンシャルエネルギーシェルの断片化に向かう有限サイズ幾何学的クロスオーバー

要約本論文は、量子ランダムエネルギー模型(QREM)において、エネルギー分散によって定義されるポテンシャルエネルギーシェルのフock空間超立方体上での連結性を調べています。横磁場を変えると、このエネルギーで選ばれた部分グラフは、完全連結と断片化の間で有限サイズの幾何学的クロスオーバーを示します。また、シェルの連結性と、参加エントロピーから得られる固有状態の有限サイズフラクタル次元との相関も観測されています。

Ishita Modak, Vatsana Tiwari, Soumya Bera

arXiv physics.atom-ph · quant-ph

Fast, parallel, three-dimensional rearrangement of atom arrays using superpositions of elementary holograms

説明基本ホログラムの重ね合わせによる原子配列の高速・並列な三次元再配列

要約本論文は、確率的に装填された中性原子を目標位置へ移動させ、欠陥のない配列を作るための高速かつ並列な三次元再配列手法を提案している。各光トラップに必要な複素場を解析的に足し合わせてホログラムを計算し、移動中は位相を線形に変化させる。トラップ位置は格子点に縛られない連続変数として扱われ、高い位置決め精度が得られる。単一のGPUで中間ホログラム1枚を0.284ミリ秒で計算でき、空間光変調器の更新時間0.696ミリ秒より短いと報告されている。256サイトに87Rb原子を装填し、約20ミリ秒で100原子の配列を組み上げ、原子ごとの生存確率は99.31(12)%、温度上昇は9(3)マイクロケルビンであった。また、原子を軸方向に移動させて異なる面間で輸送できることも示されている。

D. J. Hoare, P. Dunniece, J. Rodewald ほか

arXiv quant-ph

Driving the cooling process of a quantum system via classical noise

説明古典ノイズを用いて量子系の冷却過程を促進する

要約本論文は、量子系の冷却(凍結)過程にマルコフ型の古典ノイズが与える影響を研究している。特定の仮定の下では、初期状態が高温の方が早く冷えるムペンバ効果(Mpemba effect)などの異常な熱化現象が起こりうると述べている。論文は、凍結過程中のマルコフ型古典ノイズが絶対零度の熱平衡状態への接近を加速しうることを示しており、この結果は直感に反するものである。

B. Militello, A. Napoli

arXiv quant-ph

Practical Fidelity Estimation for Noisy Quantum Devices Using Direct and Survival-Probability-Based Protocols

説明ノイズのある量子デバイス向けの忠実度推定:直接法と生存確率法

要約本論文は、完全な量子状態トモグラフィーを行わずに忠実度を推定する二つの手法を提案し、ノイズのある中規模量子デバイスへの適用性を示します。一つ目は直接忠実度推定(DFE)で、重要度サンプリングされたパウリ測定から忠実度を推定します。二つ目は生存確率に基づく手法で、ノイズのある時間発展とその近似逆operationの測定可能なモーメントから忠実度を再構成し、SPAM(state-preparation-and-measurement)誤差に対して本質的に頑健です。脱分極、位相緩和、振幅減衰のチャネルでの数値結果では、減衰を考慮した補正がDFEの測定ノイズに対する頑健性を高め、L2最適化された展開が高ノイズ領域で単純なテイラー切断を大きく上回ることが示されています。

Ahmed Aman, Kaustav Chatterjee, Younes Javanmard ほか

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Time-optimal robust quantum control for partially known errors

説明部分的に既知の誤差に対する時間最適なロバスト量子制御

要約この論文は、誤差の種類は既知で強さだけが未知の場合に、その種類に属する静的誤差を一次の近似で全て打ち消す制御の最短時間を研究している。時間に依存しないハミルトニアンでそれが可能になるのは、その種類の全誤差が共通基底で対角成分ゼロを持つ場合に限られ、その基底でエネルギー準位を等間隔に並べると一周期で実現できる。未知のエネルギーシフトや二つの部分系の局所誤差などの種類では、この定常制御が最適であることが示されている。完全に未知の誤差には時間依存制御が必要で、誤差の種類が分かると最短時間は √(d²+1) 倍短くなる。

注目点部分的に既知の誤差クラスに対する時間最適なロバスト制御の厳密な下界を示し、定数制御が多くのクラスで最適であることを証明した点が新しく、分野に有用である。

Lloren\c{c} Balada Gaggioli

arXiv quant-ph · cs.LG

Reducing the Cost of Qudit State Preparation by Learning a Sparse Structure for SNAP Gates

説明SNAPゲートの疎な構造を学習して量子qudit状態生成のコストを下げる研究

要約本論文は、SNAP-変位シーケンスを用いてボソニックquditの量子状態を作る問題を扱います。著者らは微分可能なマスクによって、必要な位相とその値を同時に学習する手法を提案しています。スパース性ペナルティと温度アニーリングにより、不要な位相を取り除きます。フーリエ状態とHaar乱択状態で、全パラメータ化や事前定義の疎な構成と比較した結果、忠実度と資源のトレードオフで競争力があるか改善が見られるものの、その優位性は目標状態とqudit次元によって異なると報告されています。

Marco Pennazio, Leonardo Ignazio Pagliochini, Riccardo Pellini ほか

arXiv quant-ph

Finite-Frequency Boson-Number Bounds Across the Quantum Rabi Transition

説明有限周波数における量子 Rabi 転移をまたぐボソン数の上下限

要約本論文は、二準位系とボソンモードが結合し、反回転項を含む基礎的な量子光学モデルである量子 Rabi モデルを扱う。有限の周波数比の下で、基底状態エネルギーとボソン占有数が量子相転移をまたぐ際の厳密な上下限を導出し、亜臨界・臨界・超臨界の各領域を特徴づけている。厳密な数値対角化により、導出された界の鋭さが示され、得られた不等式はイオントラップ量子シミュレータで検証可能な予測を与える。

Razmik G. Unanyan, Michael Fleischhauer, and Nikolay V. Vitanov

arXiv gr-qc · astro-ph.CO · hep-th

How do late-time photons "record" primordial curvature perturbations?

説明後期の光子はどのように原始曲率摂動を「記録」するのか?

要約本論文は、インフレーション宇宙論における原始量子ゆらぎと観測から推定される古典的宇宙史との間のギャップを扱う。量子情報理論の物理的記録の概念を用い、「宇宙古典分岐(CCB)」という枠組みを提案し、後期の異なる物質成分が同一の原始的構成に対して両立する記録を保持する仕組みを説明する。本文は参考文献で展開された枠組みの概要である。

Tomotaka Kuroda, Fumiya Sano, Yusuke Yamada

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Limits of adaptive two-way linear postprocessing in six-state quantum key distribution

説明6状態量子鍵配送における適応型双方向線形後処理の限界

要約本論文は、6状態量子鍵配送プロトコルにおいて、双方向の古典通信と適応型線形後処理がどこまで有効かを検討している。著者らは、プロトコルと整合する集団攻撃を構成し、広いクラスの線形後処理を打ち破れることを示している。その結論として、盗聴者がアリスの生鍵の任意の線形関数を回復する最適確率は、ボブ以上となるため、線形最終鍵について信頼性のある合意と秘匿性は両立しない。

注目点単一の互換的集団攻撃を構成し、六状態プロトコルにおける適応的線形後処理の限界を証明しており、理論的主張は強い。

Toyohiro Tsurumaru

arXiv quant-ph

Periodic conditional measurements on a photonic chip

説明フォトニックチップ上の周期的条件付き測定:測定の反作用で量子状態と検出統計を制御する研究

要約本論文は、コヒーレントな時間発展が局所測定によって繰り返し中断される周期的条件付き測定を研究している。明るいモードと暗いモードのスペクトル記述により、非検出軌道に沿った事後選択後の最終状態と検出事象の統計を統一的に扱う。三次元フォトニックチップで、トポロジカルなコーナー状態の保護や励起状態のシェルビングなどのオンデマンド状態生成を実証し、一次元格子で検出確率の転移を観測している。

Xuan Chen, Ruo-Yu Yin, Xiao-Wen Shang ほか

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall · physics.optics

Casimir forces on suspended thin dielectric membranes covered with graphene

説明グラフェンを被覆した吊り下げ薄膜間のカシミール力の研究

要約本論文は、グラフェンで覆われた吊り下げ式の薄い誘電体膜に働くカシミール力を、理論と実験の両面から調べたものである。グラフェン下の固体基板を薄い誘電体膜に置き換えると、カシミール力の強い温度依存性が部分的に回復すると示された。約500 nmの間隔では、温度を10 Kから294 Kに上げた場合、圧力の変化は酸化ケイ素で最大54%、窒化ケイ素で40%と予測されている。窒化ケイ素膜での室温測定による力の勾配は理論と整合したが、温度依存性は分解できなかった。

Tze Ue Ngai, Zuocheng Zhang, Q. Zhang ほか

arXiv quant-ph

Accurate gap control of 3D-integrated superconducting quantum circuits using asymmetric indium architecture and multi-angle flip-chip bonding

説明非対称インジウム構造と多角度フリップチップ接合による三次元集積超伝導量子回路のギャップ精密制御

要約本論文は、超伝導量子プロセッサの三次元集積に用いるフリップチップ接合技術を扱う。制御チップ側の20μm厚インジウムバンプと量子ビットチップ側の200nm薄膜インジウムパッドを組み合わせた非対称構造に、多角度圧着を併用して系統的な傾きを抑えている。集積したトランスモン量子ビットのT1は(159±14)μs、T2,echoは(294±42)μsで、平面素子と同程度とされる。接合後の平均傾きは(20±12)μradに低減された。

L. Richard, N. Bruckmoser, J. Feigl ほか

arXiv quant-ph

Crossovers between Time-Bin and Energy-Time Entanglement in Homodyned Resonance Fluorescence

説明位相同期レーザーを用いた共鳴蛍光のホモダイン検出における時間ビン・エネルギー時間もつれの交差

要約本論文は、位相同期レーザー場と二準位エミッタの共鳴蛍光をホモダイン検出して生じる光子もつれを、理論的に調べたものである。弱励起の下で相対的なレーザー場振幅を増やすと、時間ビンもつれからエネルギー時間もつれへ、さらに時間ビンもつれへと交差的に変化する。振幅が一致する付近ではエネルギー時間もつれの領域が現れ、そこでは破壊的干渉により単一光子成分が抑えられる。もつれはFranson干渉計におけるCHSHベル不等式の破れによって特徴づけられている。

Zi-Qi Zeng, Jian Wang, Bang Wu ほか

arXiv quant-ph

Optimising multipartite entanglement manipulation in quantum networks

説明量子ネットワークにおける多者間エンタングルメント操作の最適化

要約本論文は、量子ネットワーク内で多者間エンタングルメント(GME)を操作し、遠隔にあるノード同士の間で利用可能な多者間エンタングルメントを確立する方法を検討しています。ネットワーク操作を膨張、縮小、精製という三つの基本操作に分類する一般的な枠組みを提示し、それらを組み合わせて多者間量子リピーターのプロトコルを構成できることを示しています。Dür-Cirac-Tarrach状態のネットワークを例に、達成可能な端対端のGMEとアクセス可能なエンタングルメントの種類を示しています。

Shashank Shekhar, David Elkouss, Siddhartha Santra

arXiv hep-th · gr-qc · quant-ph

Dilaton-Axion Wormhole Partition Function Away from the BPS Endpoint

説明BPS端点から離れたアクシオン・ディラトン・ワームホールの分配関数

要約本論文は、荷電アクシオン・ワームホールのBPS端点付近における両境界での応答について、有限半径での最初の補正を求めている。アクシオン・ディラトン系で厳密な径方向マッチングを行い、二次近似が制御されうる範囲と角方向の共鳴を調べている。さらにBPS端点を記述するキラル・ガウス系で逆応答を平均している。

Soo-Jong Rey

★★★★★ 注目
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Parallel Repetition for Entangled Games via Conditional Relative Entropy

説明条件付き相対エントロピーによる量子もつれゲームの並列反復定理

要約本論文は、量子条件付き相対エントロピーを用いて、有限二人量子もつれゲームの三次の並列反復上界を証明しています。もつれ値が1-ε(ε<1)のゲームのn回並列反復の値は、Lを答えの集合の大きさの対数の最大値(1以上)として、exp[-Ω(ε³n/L)]以下となります。また、少なくとも1-ε+δの割合で勝つ確率がexp[-Ω(δ⁵n/(ε²L))]以下であるという閾値上界も示されています。この結果は、Songによる既存の三次の速度を再現するものです。

注目点量子条件相対エントロピーを用い、有限2人量子もつれゲームの立方並列反復上界を与え、Songの結果を回復しつつ閾値上界も示す。証明は厳密。

Rahul Jain

arXiv quant-ph · cs.AI

When do quantum views help? Complementary classical-quantum representations in multi-view fusion

説明量子ビューはいつ役立つか:多視点融合における相補的な古典・量子表現

要約本論文は、完全な古典入力に模擬量子特徴を加えたうえで、連結と注意機構によって統合する古典・量子多視点融合フレームワークを提案しています。受控実験により、古典表現と量子表現が相補的な予測情報を持つ場合に融合が予測を改善することを検証しています。一方で、古典的な置換・マスキング対照も競争力があり、一部のデータセットでは古典ベースラインが優れています。

Azadeh Alavi, Fatemeh Kouchmeshki, Hossein Akhoundi ほか

arXiv quant-ph

Stitched surface codes: planar concatenation through GHZ corridors

説明GHZ回廊による平面連結で縫い合わせた表面符号:量子メモリ向け耐故障アーキテクチャ

要約本論文は、距離tの回転表面符号パッチ4つを[[4,2,2]]外側符号と連結し、正方格子上で2つの論理量子ビットを符号距離2tで符号化する耐故障量子メモリ構成を提案します。外側符号のスタビライザーは、隣接パッチ間の狭い回廊を通じて配置された検証済みGHZ補助量子ビットにより、格子手術なしで測定されます。また、105量子ビットの超導体プロセッサで実験を行い、符号距離を4から6に上げることで、ブロック論理誤り率が1.52倍低下したと報告しています。

Mohamed A. Shalby, Alexandre Bourassa, Amir Karamlou ほか

arXiv cs.LG · math.ST · quant-ph

Regret Lower Bound for Online Learning of Quantum States with Logarithmic Loss, with Applications to Quantum State Tomography and Confidence Sequences for Matrix Means

説明対数損失による量子状態のオンライン学習の後悔下界、および量子状態トモグラフィと行列平均の信頼列への応用

要約本論文は、オンラインポートフォリオ選択の量子版にあたる対数損失での量子状態のオンライン学習を扱い、測定結果から未知の量子状態を推定する量子状態トモグラフィへの応用を論じている。著者らは後悔の下界を示し、指数重み法およびTseng et al.(2025)のアルゴリズムの次元に対する多項式依存性が最適であることを明らかにした。この証明から、サンプル数の多対数因子を除き最適な量子状態トモグラフィのアルゴリズムと、行列値確率変数の平均に対する信頼列の構成法が導かれ、数値実験では既存手法と競合する結果が示された。

Yen-Huan Li, Wei-Fu Tseng

arXiv cond-mat.quant-gas · nucl-th · quant-ph

Localized states of the non-Hermitian Schrödinger equation with a complex 1/r² potential: from Efimov states to bipolarons

説明複素 1/r² ポテンシャルをもつ非エルミート・シュレーディンガー方程式の局在状態:Efimov 状態から両極化子まで

要約本論文は、エルミート系の少数体物理と非エルミート系の多体物理を結ぶ、複素 1/r² ポテンシャルの非エルミート・シュレーディンガー方程式を研究する。実数の引力ポテンシャルは Efimov 束縛状態を、純虚数のポテンシャルは遠距離での二つの重い極化子間の媒質誘起相互作用を記述する。方程式を解析的に解き、数値計算および WKB 法の結果と比較している。虚部を大きくすると、Efimov 束縛状態のエネルギーは虚部をもち複素平面上で反時計回りに回転する。純虚数ポテンシャルに近づくと励起状態が順に消え、基底状態は短距離に局在する両極化子状態へ滑らかにつながる。

Kyoka Tsunoda, Kazuki Yamamoto, Shimpei Endo

arXiv gr-qc · astro-ph.IM · physics.ins-det

Displacement-noise-free gravitational-wave detector using quantum tomography of photon orbital angular momentum states

説明光子の軌道角運動量状態の量子トモグラフィーを用いた、変位雑音のない重力波検出器

要約本論文は、重力波が光子の軌道角運動量(OAM)状態間の遷移を誘起する性質を利用し、腕長差を測定せずOAM空間から情報を取り出す手法を提案しています。著者らは単一のV字型検出器で、周波数、伝播方向、偏光振幅、初期位相など七つの波動パラメータを量子状態トモグラフィーにより求められるとしています。散粒雑音限界の感度は1.6×10⁻²⁰ Hz⁻¹/²と見積もられ、0.1〜10 Hzの中間周波数帯を覆うと述べられています。

Haorong Wu, Xilong Fan, and Lixiang Chen

arXiv physics.chem-ph · quant-ph

Data-Driven Optimization of Seminumerical Exchange for SIMD CPUs

説明SIMD CPU 向け準数値交換積分の、データ駆動型最適化

要約本論文は、sn-LinK 法(Laqua ら、2020)に基づく準数値交換アルゴリズム SNK を提案し、SIMD ベクトル命令を備えたマルチコア CPU 向けに最適化して、量子化学プログラム Q-Chem に実装したものです。Boys 関数と三中心一電子積分カーネルのベクトル化とメモリ管理の手法を示し、SymPy で記号的に生成して C++ コードとして出力しています。100~500 原子、2000~10000 基底関数の系では、従来の四中心二電子交換計算に比べて 1~2 桁の高速化が報告されています。小さな分子では occ-RI-K 法と比較し、約 50~100 原子を超えると SNK が大きく上回るとされています。

Jesse DiCenso, Henryk Laqua, Martin Head-Gordon

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Multiplicative Semidefinite Programming Upper Bounds on Quantum No-Signalling-Assisted Zero-Error Capacity

説明量子無信号補助ゼロ誤り容量に対する乗法的半正定値計画法の上界

要約本論文は、量子無信号相関を補助とする量子通路のゼロ誤り通信と厳密なシミュレーションを研究している。テンソル積のもとで厳密に乗法的な半正定値計画パラメータ Γ(K) を導入し、ゼロ誤り容量に対応する Θ_NS の上界を与える。この上界は既知の半正定値計画による上界の中で最も緊密である。また、シミュレーション下界 Σ⁻(K) も乗法的であることを示し、漸近的シミュレーションコスト S_0,NS(K) の二通りの表現が一般には成り立たないことを明らかにした。古典-量子通路については、出力次元に依存する鋭い界を得ている。

Xin Li, Yinan Li

arXiv quant-ph

Agent-assisted experimental strategy transfer across quantum processors

説明エージェント支援による複数量子プロセッサ間の実験戦略移転

要約本論文は、三量子ビット核磁気共鳴(NMR)量子プロセッサで実験を行うための、エージェント支援型の実験戦略を提示している。ある一台で開発した戦略を、他の四台に順次適用した。エージェントは実験結果の評価、後続測定の選択、手順の調整を担い、オペレーターは装置の準備と物理的な作業を担当する。共通課題として三量子ビットのGrover状態生成を用い、四台すべてで標識状態が支配的な出力が得られた。再構成された固有状態の標識状態布居は0.910から0.959の範囲で、理想値0.945からの相対偏差は3.8%未満であった。

Shi-Yao Hou, Zipeng Wu, Chao Zhang ほか

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Singular wave functions and quantum collapse in inverse-power potentials

説明逆冪ポテンシャルにおける特異波動関数と量子崩壊

要約本論文はシュレーディンガー方程式の枠組みで、逆冪ポテンシャル U(r)=-U0/(2r^n) により生じる量子崩壊を調べる。対応する定常波動関数は r→0 で無限回の空間振動を示し、崩壊が存在する場合は基底状態が欠ける。著者らは連続スペクトルに対応する波動関数の r→0 における漸近形と、適切な条件下で得られるいくつかの厳密解を示す。正則化として、中心から有限の距離で切り詰めたポテンシャルも検討され、そこでは振動回数が有限となり、基底状態が再び現れ、束縛状態のスペクトルは離散的になる。

Hidetsugu Sakaguchi, Boris Malomed

arXiv quant-ph · cs.ET

Reducing QUBO Complexity in Drone Delivery Through Classical Feasibility Preprocessing

説明古典的な実行可能性前処理によるドローン配送のQUBO複雑性低減

要約本論文は、ドローン配送のミッション選択問題を扱い、積載量やエネルギー制約を満たさないミッションを古典的な前処理で除外してから、QUBOモデルで解く手法を検討しています。合成データの実験では、厳密列挙と焼きなまし法がMILPの最適解と一致する結果を示し、QAOAは実行可能性が低く小規模な事例に限られました。前処理によりQUBO変数は平均29.60%減少し、焼きなまし法の実行時間は31.26%短縮されました。

Silvie Ill\'esov\'a, Vojt\v{e}ch Nov\'ak, Martin Beseda

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el

monoprop: Scaling Pauli and Majorana propagation via Anticommutation Indices

説明monoprop:反可換インデックスによるパウリ・マヨラナ演算子伝播のスケーリング

要約本論文は、フェルミオンおよび量子ビット基底向けのオープンソースで大規模並列な演算子伝播フレームワーク monoprop を提案している。中核は、ゲートと反可換な項を素早く検索できる「反可換インデックス」であり、ゲートごとの計算時間が O(K/N) で増加するとされる。8192 コアで 9.5×10^10 個の項を追跡したと報告し、エネルギー再推定やパラメータ勾配のための代理グラフ手法も紹介している。

Aaron Miller

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Classification of quantum states through conserved operators

説明保存演算子による量子状態の分類

要約本論文は、与えられた変換の集合によって量子状態が互いに変換できるかを判定するため、保存演算子(COs)に基づく分類の枠組みを提案している。これらの演算子は量子共分散行列の核から得られることが示され、その個数や一般的な上限も与えられている。さらに、多量子ビットのSLOCCに適用され、4、5、6量子ビットについて分類の結果が示されている。

注目点保存演算子に基づく一般的分類枠組みを提示し上界を証明、4量子ビットSLOCCを29型に細分化し5・6量子ビットまで分類しており新規性が高い。

Federico Petrovich, R. Rossignoli, M. Cerezo

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Semiclassical Analysis of Wave Dynamics via Wigner Transforms: Applications to the Quantum Harmonic, Anharmonic, and Dirac Oscillator

説明Wigner変換による波動力学の半古典解析:量子調和振動子・非調和振動子・ディラック振動子への応用

要約本修士論文は、単一バンドおよび多バンド系における波動力学の半古典解析を教育的に紹介するものです。量子調和振動子、量子非調和振動子(単一バンド)、ディラック振動子(二バンド)を対象に、Wigner関数の半古典発展が波束の中心と変形をどのように近似するかを示し、Sundaram-Niu形式との比較や半古典近似の妥当性条件を検討しています。

August Burg

arXiv cond-mat.quant-gas · cond-mat.stat-mech · hep-th

Casimir Sign Reversal from Finite-Range Bogoliubov Fluctuations

説明有限レンジのBogoliubov揺らぎによるカシミール符号反転:三次元ボース流体の零温度カシミール効果の研究

要約本論文は、Bogoliubov分散関係に有限レンジ補正を含む三次元ボース流体の零温度でのカシミール効果を研究している。普遍的な音響項(L^-3に比例)に加え、長距離展開には非普遍的なL^-5補正が現れ、音響項と競合しうることが示される。ロトン軟化に近い安定領域では頑健な符号変化が生じるとされ、その非線形力則は駆動されたナノ機械共振器の周波数応答によって測定できる可能性が議論されている。

Fabrizio Canfora, Pablo Pais, Luigi Rosa

★★★★☆ 注目
arXiv physics.atom-ph · quant-ph

A Rydberg atom array coupled to a high-cooperativity optical cavity

説明高協同性光共振器に結合したリュードベルク原子アレイ

要約本論文は、リュードベルク状態による原子間相互作用の制御と、共振器による原子-光相互作用の制御を組み合わせた研究である。リュードベルク・ツイーザーアレイを高協同性の光共振器に結合し、共振器長の駆動によって生じる電場を抑制して、リュードベルク状態のコヒーレンスを保ったまま実験を行った。さらに、Purcell増強蛍光による7.5マイクロ秒での直接読み出しと、リュードベルク-リュードベルク相互作用による共振器モードへの集団的な光散乱の制御を実証した。

注目点Rydberg原子配列と高協同性光共振器を結合し、共振器増強読み出しとブロッケード制御による集団散乱を実証。新規性と実験証拠は高く、影響は量子シミュレーション分野に限られる。

Tai Xiang, Yue-Hui Lu, Tsai-Chen Lee ほか

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A tutorial on quantum scattering theory and coupled-channel calculations of bimolecular collisions

説明量子散乱理論と二分子衝突の結合チャネル計算に関するチュートリアル

要約本論文は、量子散乱問題をディラック記法で定式化し、数値計算の実用的な枠組みを構築する方法を解説するチュートリアルです。正しい漸近挙動を持つ結合チャネル表示を導出し、定常波動関数を求めるためにNumerov法を導入して、散乱実験で測定される断面積を計算します。単一チャネル散乱から始め、基底状態の原子と二原子分子の実際の衝突へと説明を進めています。

Karl P. Horn, Christiane P. Koch

arXiv quant-ph · math.CO

Perfect and peak state transfer on IBM quantum hardware

説明IBM量子ハードウェア上の完全状態転送とピーク状態転送

要約研究者らは、IBMの156量子ビット超伝導プロセッサ Heron(ibm_kingston)上で、誤り訂正や誤り緩和を用いずに連続時間量子ウォークを実行した。実験は超立方体やハミング重み付きパス、X_n族のグラフ上での完全またはピーク状態転送を対象とし、SWAPゲートによる状態移動と比較している。

Priscilla Awuah, Krystal Guo

arXiv quant-ph

Entanglement of superpositions in zero-energy subspace: insights from stabilizer theory

説明ゼロエネルギー部分空間における重ね合わせ状態のもつれ:安定化子理論からの知見

要約本論文は、もつれたダイマーから構成される零エネルギー厳密固有状態の重ね合わせを、多くのスピンハミルトニアンのクラスについて調べています。これらの重ね合わせは、個々の状態は単純でも、もつれの性質が大きく異なりうるとしています。周期的境界条件を持つ幾何学的局所スピン1/2鎖について、安定化子理論と多項式的手法を用いて張る部分空間を特徴づけ、鎖の二つの半分の間の最小もつれエントロピーを求めています。単一の局所パウリ相互作用と非可換な並進から生成されるハミルトニアンでは、この最小値は固定された相互作用範囲で体積則に従うことが示されています。

Konstantin Antipin, Richik Sengupta

arXiv quant-ph

Syndrome-Resolved Decoding of Qubit Readout Errors

説明量子ビット読み出しエラーのシンドローム分解型デコード手法

要約本論文は、繰り返し閾値化された二値読み出しデータを、チャネルごとに分解された誤差予算へ変換する読み出しエラーデコーダ(RED)を提案しています。制御された誤差注入によって、デコーダの各チャネルに対する応答を検証しています。fluxoniumとtransmonの両方の量子ビット、および異なるリーク寿命の条件でRED を実証しています。REDは、非計算状態を専用に判別することなく、読み出し性能を制限している誤差チャネルを特定できます。

Han Zheng, Vladimir Pe\v{s}i\'c, Nikolay Gusarov ほか

★★★★☆ 注目
arXiv hep-ph · hep-th · quant-ph

Collective Organization of String Fragmentation

説明弦の断片化における集団的組織化

要約本論文は、リアルタイムのテンソルネットワークシミュレーションを用いて質量のあるシュウィンガー模型を調べ、コヒーレントな閉じ込め弦がハドロン物質へ再編成される仕組みを扱う。中間質量領域では、電場確率分布の時間発展の99%を超える部分が単一の集団モードで支配され、その減衰は親弦の生存確率と一致する。抽出された生存則は、Lund世界面積則(Lund world-sheet area law)によるガウス依存性と同じ形を示す。

注目点リアルタイムのテンソルネットワーク模擬により、弦の断片化を支配する単一の集団モードを示し、Lund面積則を微視的に支持する。証拠は堅実だが影響は分野内に限られる。

Romuald A. Janik, Maciej A. Nowak, Marek M. Rams ほか

arXiv quant-ph

Sparse-QITE: Discovering Compact Generators for Quantum Imaginary-Time Evolution via Regularization Methods

説明Sparse-QITE:正則化により量子虚時間発展のコンパクトな生成子を見つける手法

要約量子虚時間発展(QITE)は基底状態の準備に用いられるが、局所性パラメータ D に応じてコストが急速に増大する。本論文では、生成子をよりコンパクトにする正則化手法 Sparse-QITE を提案し、量子操作の数を減らしてゲート数と深さの小さい回路を得る。一次元横磁場イジングモデルと反強磁性ハイゼンベルクモデルで評価したところ、高精度を保ったまま強い圧縮が得られ、大規模な一部のケースでは標準 QITE のゲート数の約 1% で済んだ。

Rafael G\'omez-Lurbe, Luca Ion, Alberto Acevedo ほか

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph · hep-th · math-ph

Infinite magic and the emergence of the continuum

説明無限の魔力と連続体の出現:格子系から相対論的場の理論が現れるために量子状態の非スタビライザー性(魔力)がどう関わるかを論じた論文です。

要約本論文は、超有限フォン・ノイマン代数の型分類と、非スタビライザー性(魔力、magic)という量子情報理論の資源との定量的関係を確立しています。格子上のスタビライザー系が定める局所代数は、中心分解においてIII型因子を含まないことが示されます。短距離秩序をもつスタビライザー系では、局所代数はI型またはII型の超有限因子のテンソル積と同型です。Araki、Woods、Powersの超有限因子では、極限因子がIII型であることと、局所最適化された最小相対エントロピー魔力が発散することが同値です。

注目点超有限von Neumann代数の型と非安定化性(マジック)との定量的関係を確立し、無限のマジックが連続体出現の必要条件であることを示す。

Leo Shaposhnik, Lorenzo Leone, Lennart Bittel ほか

★★★★★ 注目
arXiv quant-ph · math.CO

The Lovász number is not alone: a continuum of Rényi points in the entanglement-assisted spectrum of graphs

説明グラフの絡み合い支援スペクトルにはLovász数以外にも連続的なRényi点がある

要約本論文は、Liと Zuiddamが提案したグラフの絡み合い支援漸近スペクトルを扱う。著者らは、Lovász数以外にも、Rényi発散の次数を0から2まで補間して得られる一族の不変量がこのスペクトルに含まれることを示す。また、五角形グラフのHolevo容量に関するDuanとWinterの予想を証明し、彼らの不等式連鎖にある二つの未解決の環を解決している。

注目点新たなスペクトル点の連続族を構成し、Duan–Winter予想を解決。理論的に厳密だが、影響は図理論と量子情報の交差領域に限られる。

Nidhal Mghirbi, Seth Douglas

arXiv hep-th · cond-mat.stat-mech · quant-ph

The Magic Barrier: A Universal Feature of Quantum Thermalization

説明「マジック障壁」:量子熱化の普遍的な特徴

要約本論文は、ランダム行列ハミルトニアンによるユニタリ時間発展の下で、純粋な積状態から始まる量子熱化を調べたものです。エンタングルメントエントロピー、反平坦性、エンタングルメント容量、非局所トレース距離マジックの時間発展を解析的に求めています。これらの量の過渡的な極大値は、エンタングルメント成長速度が最大となる時刻と同じ特性時間スケールで現れることが示されています。

Jakob J. Minar, Andreas Sch\"afer, Leonhard Schmotzer ほか

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall · cond-mat.stat-mech

Standard and Bipolar Rectification in Tilted Periodically-Driven Quantum Systems

説明傾斜した周期駆動量子系における標準整流と双極整流

要約本論文は、外部浴に結合したフェルミオン系において、局所的な時間周期駆動で変調された傾斜ポテンシャルがあるときの粒子・エネルギー流の整流機構を研究している。浴間に化学的・熱的バイアスがなくても駆動によって粒子流とエネルギー流が生じ、Floquet準エネルギースペクトルで回避交差が起こる共鳴周波数で増強される。整流係数Rで順方向と逆方向のバイアス下の輸送の非対称性を定量化し、標準整流と双極整流の領域、およびその境界での完全整流を明らかにしている。粒子間相互作用があると双極整流が現れるパラメータ領域が広がり、Rは桁違いに増大しうるとされる。

Joaqu\'in Pe\~{n}uela-Parra, Juan Jos\'e Mendoza-Arenas

arXiv physics.hist-ph · quant-ph

Schrödinger's unpublished hidden-variable model in the 1944-45 debate over the "Collapse of Determinism"

説明シュレーディンガーによる1944~45年「決定論の崩壊」論争における未発表の隠れた変数モデル

要約本論文は、1940年代半ばに『ネイチャー』誌で交わされた、量子力学が決定論的な隠れた変数によって補完できるかどうかをめぐる論争を取り上げます。著者は、シュレーディンガーがこの論争への未発表の応答草稿を書いており、その中で明示的な隠れた変数モデルを示して、そうしたモデルが排除できないことを示していたと述べています。忘れられていたこの原稿の歴史的背景を再構成し、初めての翻字と分析を公開しています。また、この提案は決定論への彼の信念の証拠ではなく、原理の証明として理解すべきだとしています。

Flavio Del Santo

arXiv quant-ph · physics.chem-ph

A constructive solution to the n-representability problem

説明フェルミオン n 可表現性問題の構成的解法:重み付き平方和階層による二体ウィットネス構成と数値検証

要約本論文は、重み付き平方和階層の各レベルで二体ウィットネスの完全な族を構成する。半正定値グラム行列と、高次体の寄与をすべて打ち消す明示的な線形零空間制約を組み合わせている。三フェルミオン sector において対応する半正定値計画を解き、Richardson ハミルトニアンの厳密な基底状態エネルギーを数値的に再現している。さらに、完全な平方和生成代数を用いる場合、高次の粒子数乗数は不要であることを証明している。

Nicholas C. Rubin, A. Eugene DePrince III

arXiv quant-ph

Alternating Squeezing and Photon Subtraction for Optical Cat-State Generation

説明光キャット状態生成のための圧縮と光子減算の交互適用

要約本論文は、光学的なシュレーディンガーのキャット状態を生成するために、スクイージングと光子数減算を交互に行う方式を解析しています。単一の測定結果ではなく、所定の忠実度しきい値を満たすすべての光子数結果の総確率を同時に最適化する多分岐問題として定式化しています。圧縮資源と光子数分解能の制約を考慮すると、単純な光子減算と比べて忠実度と成功確率が改善することを示しています。

Johanna Conrad, Fabian Steinlechner, and Ren\'{e} Sondenheimer

arXiv quant-ph

Quantum prepare-and-measure scenarios: concepts and methods

説明量子準備・測定シナリオ:概念と手法

要約本論文は、送信者が量子系をいくつかの状態のひとつに準備し、受信者がそれを測定する通信モデルである量子準備・測定シナリオを基礎から解説するチュートリアルです。通信を制約・特徴づけるさまざまな枠組みを紹介し、量子情報に対する半デバイス非依存的アプローチに重点を置いています。また、これらのシナリオで実現可能な相関を特徴づけるための現代的な凸最適化手法も扱っています。

A. de Oliveira Junior, Santiago Zamora, Jonatan Bohr Brask ほか

arXiv cond-mat.quant-gas · quant-ph

Boundary-induced geometrical frustration in a square Rydberg-atom lattice

説明正方格子リュードベリ原子配列における境界誘起の幾何学的フラストレーション

要約本論文は、正方格子のリュードベリ原子配列において、格子サイズの偶奇性により生じる幾何学的欠陥を研究している。奇数サイズの格子では単一のストライプ状ドメインが選ばれ、偶数サイズでは四隅に非整合なドメインが生じ、中心から欠陥が伸びる状態になる。Aquila量子プロセッサ上で準備手順を検証し、テンソルネットワーク計算と比較している。

Marco Rigobello, Luka Pave\v{s}i\'{c}, Daniel Jaschke ほか

arXiv cond-mat.stat-mech · quant-ph

Long-lived local coherences at high temperature from frozen domain walls

説明高温で凍結ドメインウォールがもたらす長寿命の局所コヒーレンス

要約本論文は、スピン鎖における異なる電荷セクター間の局所コヒーレンスが高温でなぜ異常に長く持続するのかを研究している。量子群対称性から導かれるMazur境界を用い、局所性と「非アンダーシュート」仮定を併せることで、横方向スピン自己相関関数は高々代数的にしか減衰しないことを示す(C(t)≳1/t²)。XXZスピン鎖の大異方性極限・無限温度では明示的な減衰形も計算されている。

Sarang Gopalakrishnan, Romain Vasseur

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech · cond-mat.str-el

Surviving readout errors and incomplete postselection in monitored quantum circuits

説明読み出し誤差と不完全な事後選択がある監視付き量子回路における電荷シャープ化転移の頑健性

要約本論文は、読み出し誤差が監視付き量子回路の時間発展にどう影響するかを調べている。誤差により事後選択が不完全になり、軌道は真の記録ではなく誤りを含む記録に条件付けられる。U(1)対称回路において、有限の誤差率でも電荷シャープ化転移が残ることを示し、量子成分と古典成分への分解により、実験データから転移の位置を探す手法を提案している。

Murtaza Ali Mir, Teemu Ojanen, Ali G. Moghaddam

arXiv hep-th · gr-qc · quant-ph

Finite-cutoff geometry in double-scaled SYK: SYK deformations, branes and CMC-Krylov complexity

説明二重スケールSYKにおける有限カットオフ幾何:変形、ブレーンとCMC-Krylov複雑度

要約本論文は二重スケールSYK(DSSYK)模型に対する有限カットオフのホログラフィック記述を構築し、TT̄およびTT̄+Λ2変形の低次元類似物にあたるT²およびT²+Λ1変形を提案している。有限カットオフのサイン・ディラトン重力における虫食い穴状態と、対応する幾何を扱い、端点世界ブレーン(ETW brane)の寄与も取り入れている。さらに、定常平均曲率(CMC)スライスの有限カットオフ長さを評価し、それを境界理論における複雑度として解釈している。

Sergio E. Aguilar-Gutierrez

arXiv quant-ph

Quantum Partial Information Decompositions, an Operational Order on Ensembles, and Direct Quantifications of Objective Information

説明量子部分情報分解、アンサンブルの操作的順序、および客観的情報の直接的定量化

要約本論文は、古典的な部分情報分解(PID)の枠組みを多体量子系へ拡張し、Holevo量に対する二種類の量子部分情報分解(QPID)を構成している。一つは古典的な最小相互情報量に基づく単純な版、もう一つは量子アンサンブル間の相互変換可能性による操作的な偏順序に基づく版である。さらに拡張グラフ状態における客観的情報を、これらの分解を用いて直接定量化する応用例を示している。

Alexander Nico-Katz

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Logical CCZ state cultivation

説明論理CCZ状態のカルティベーション:耐障害性量子計算におけるToffoliゲート用の論理CCZ状態作成プロトコル

要約本論文は、双変量三輪車・自転車(BT/BB)符号上で論理CCZ状態を直接作成するエンドツーエンドのプロトコルを提案しています。CCZ状態はToffoliゲートの実装に用いられます。BT符号にネイティブなカップ積CCZゲートを用い、投影保存リフトによるBT符号とBB符号の論理結合を工夫した2つの新手法を加えています。作成されたCCZ状態は高符号距離のBBメモリへ転送され、デコーダによる事後選択で高忠実度の出力を得ます。中性原子ハードウェアを想定した回路レベルのノイズモデルでの数値シミュレーションでは、接受率21.94%で結合不忠実度1.84×10⁻⁵、接受率8.89%で4.10×10⁻⁷が報告されており、最小の工場では1つのCCZ状態あたりの時空間コストがTステート培養後にCCZへ変換する方式より低いと見積もられています。

注目点BT/BB符号上で論理CCZ状態を直接準備する方法を提案し、射影保存リフトと復号後選択を組み合わせる。精密シミュレーションで低い誤差と低コストを示す。

Yuta Hirasaki, and Jong Yeon Lee

arXiv quant-ph

Intermediate memory costs of quantum channel synthesis with a protected subsystem

説明保護されたサブシステムを持つ量子チャネル合成における中間メモリコスト

要約本論文は、量子メモリが一部のサブシステムを完全に保持しつつ、後の操作に必要な情報を破棄する場合に、チャネル合成へ必要な中間次元の総量を調べたものです。有限個の古典制御分岐族が厳密に合成可能となる条件を示し、すべての分岐を実装する単一のプロセッサを構成しています。さらに、厳密な合成と任意精度での近似を区別し、トリネ通信課題から作られた例で、出力脱分極のもとでは四次元の量子プログラムが厳密な合成を可能にすることを示しています。

Kai Liu, Deguang Han

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Quantum Work Statistics from Entanglement-Assisted Invariance

説明エンタングルメント支援不変性に基づく量子仕事統計

要約本論文は、量子仕事の測定方式である一回測定と二回測定を比較する。著者らは、一回測定方式がエンタングルメントの基本的対称性であるエンビアランス(envariance、エンタングルメント支援不変性)とより整合的であると示す。明示的な測定仮定を用いずに仕事統計を得られる一方、二回測定方式で同様の対応が成り立つのはハール測度ゼロの幺正変換の集合に限られるとしている。

Akira Sone, Akram Touil, Emery Doucet ほか

arXiv quant-ph

Petz Recovery through a Single Polar Transformation for Approximate Quantum Error Correction

説明単一の極変換による近似量子誤り訂正のためのPetz回復

要約本論文は、近似量子誤り訂正においてほぼ最適なPetz回復写像を、その回復等長写像の極分解構造を利用して、単一の量子特異値変換(QSVT)で実装する方法を扱っています。逆平方根による正規化の回路実装上の困難を避け、明示的なブロック符号化回路と、事後選択なしに近似Petz回復を実現する拡張回復等長写像を与えています。さらに、スペクトル重み付き損失に基づくダイヤモンド距離の上界と、Haar乱択符号化およびHayden-Preskillプロトコルにおける回路の深さと回復精度のトレードオフを示しています。

Hanzhang Zhao, Shenglong Xu

arXiv quant-ph · physics.atom-ph

Demonstration of a mobile ion-trap quantum device

説明移動型イオントラップ量子デバイスの実証

要約本論文は、線形RF(Paul)イオントラップに閉じ込めた数千個のイオンを数キロメートル輸送した、初の実験を報告している。輸送時間はそれぞれ15分と45分である。この結果は、移動中も動作できるイオントラップ量子デバイスの基盤を示し、研究施設間で特殊なイオンをPaulトラップで輸送する可能性を開くものである。

Sara Alfaro, Dipesh Bhanushali, Sankarshan Choudapurkar ほか

arXiv quant-ph

Quantum Spectral Estimation with Multiple Initial States: Improved Error and Cost Scaling

説明複数の初期状態を用いた量子スペクトル推定:誤差とコストのスケーリング改善

要約本論文は、複数の初期状態と一般化アダマールテストを用いて量子スペクトルおよび固有状態の性質を推定する手法を検討しており、QFAMES(固有値スペクトルの多重度の量子フィルタリングと解析)枠組みを発展させたものです。初期状態の組ごとに時間発展の時刻を独立にサンプリングする新手法を提案しています。記載された仮定の下では、統計誤差が採取コストを決める場合、固定精度での固有値と観測量の推定に必要な総ハミルトニアン・シミュレーションコストは、対数因子を除き初期状態の数に依存しないとされています。また、固有値推定についてハイゼンベルク極限のスケーリングを維持したまま、多重度の回復コストも削減するとしています。

Lingwei Zhang, Zhiyan Ding

arXiv cond-mat.quant-gas · cond-mat.supr-con · nucl-th

Universal enhancement of the pairing gap in a dilute Fermi superfluid

説明希薄なフェルミ超流体におけるペアリングギャップの普遍的増大

要約本論文は、零温度で引力的接触相互作用をもつ希薄フェルミ気体が、ギャップを持つフェルミオン励起を伴う超流体を形成する現象を扱っています。弱結合領域のギャップは、相互作用の強さと漸近的なGor'kov-Melik-Barkhudarovギャップについての級数展開として整理できることが示されています。低エネルギーの仮想準粒子による補正はギャップに比例し、その主要係数は他の既知の係数の約25倍に達するため、中間密度でのギャップが大きく増えます。定量的予測には系統的な補正が重要であることも示しています。

Silas R. Beane, Roland C. Farrell, Cameron P. Shotwell

★★★★☆ 注目
arXiv hep-th · math-ph · math.CO

Degeneracy graph determinants and higher-dimensional Young diagrams

説明縮退グラフ行列式と高次元ヤング図形:可換半単純環の単項式基に対する因子分解公式の証明

要約本論文は、Kempと Ramgoolamが提案した可換半単純代数の単項式基について、その行列式が固有値差のべき乗の積として因子分解される公式を、任意の生成元数に対して証明している。従来は予想にとどまっていた公式である。証明にはグラフ版のニュートン多項式を用い、層数に関する帰納法で進められる。また、行列式の指数がグラフの各節点に付随する高次元ヤング図形の重なり体積に対応することを示し、射影子から単項式基への明示的な再帰的逆行列も与えている。

注目点Kemp与Ramgoolamの退化グラフ行列式の因数分解予想を任意個数の生成元に対して証明し、理論的に重要だが適用範囲は狭い。

Sanjaye Ramgoolam, Micha{\l} Studzi\'nski