量子コンピューティング · 2026年10月17日(土)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

★★★★☆ 注目
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Efficient Quantum Algorithm for Mixed-State Quantum Geometry

説明混合状態量子幾何のための効率的な量子アルゴリズム(混合状態の量子幾何を効率よく計算する量子アルゴリズムの提案)

要約本論文は、混合状態の量子幾何(量子フィッシャー情報行列と量子幾何テンソル)を計算するための新しい量子アルゴリズムの枠組みを提案している。密度行列の半正定値構造と指数収束するガウス・ラゲールの求積法を利用し、対称対数微分を積分ベースで効率的に構成する。複雑度解析により資源効率を示し、有界なスペクトルギャップの仮定の下で完全なQFIMとQGTのブロック符号化を構成している。

注目点Gauss-Laguerre求積と密度行列の正定値構造を結びつけ、SLDを効率的に構成し厳密な計算量解析を与えており、新規性が高い。

Chenyang Wang, Qi Zhao, Xiao Yuan ほか

arXiv quant-ph

Collective Strong Quantum Mpemba Effect in Accelerated Quantum Detectors

説明加速量子検出器における集団型強量子Mpemba効果

要約本論文は、一様に加速された複数の量子検出器がミンコフスキー真空に集団的に結合することで、平衡から遠い初期状態が近い状態より速く緩和する強量子Mpemba効果を示すことを報告しています。この効果は、両反射セクターの布居数が主要な集団動力学によって保存されること、および有限間隔での弱いセクター間遷移が遅い緩和モードを生むことに由来します。また、同じ機構が共通の熱場に結合した検出器にも拡張されることが述べられています。

G. D. de Moraes Neto, Richard Q. Matos, Norton G. de Almeida

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall

Concatenated continuous-drive protection of exchange-based spin-qubit gates

説明交換相互作用型スピン量子ビットゲインの連結連続駆動による保護

要約本論文は、グローバルマイクロ波駆動の位相変調で実装される連結連続駆動(CCD)を、二重ドレスト・スピン量子ビット間の交換相互作用に基づくSWAPおよび√SWAP操作へ拡張したものである。従来の連続ドレッシングと比べ、CCDは準静的な同相デチューニング誤差に対して強い保護を保ちつつ、Rabi周波数誤差および量子ビット間のRabi周波数不一致に対する頑健性を大きく改善することが示されている。さらに、量子ビット周波数揺らぎの空間相関が門忠実度に強く影響し、正の相関はCCDの保護効果を高めると報告されている。

Takuma Kuno, Takeru Utsugi, Andrew J. Ramsay ほか

arXiv quant-ph

Ergotropy of nonequilibrium steady states beyond the full secular approximation

説明完全セキュラー近似を超えた非平衡定常状態のエルゴトロピー

要約本論文は、交換結合された二つの量子ビットがそれぞれ独立した熱浴に接続された系の非平衡定常状態(NESS)におけるエルゴトロピー、すなわち循環的ユニタリ操作で取り出せる最大仕事を研究している。完全セキュラー近似を超えたBloch-Redfield主方程式を用いている。同じ周波数の量子ビットでは、NESSのエルゴトロピーは全て干渉性によるもので、平衡近傍では温度差の二乗に比例して増大する。周波数が異なる場合には非干渉性のエルゴトロピーが現れ、その活性化の厳密な解析的条件も示されている。

Xing-Xing Hu, Hui-Yu Yang, Kun Zhang ほか

arXiv math.OC · quant-ph

Comment on "The polarization hierarchy for polynomial optimization over convex bodies, with applications to nonnegative matrix rank"

説明凸体上の多項式最適化における分極階層に関する論文へのコメント

要約本稿は、Plávala、Ligthart、Gross による凸体上の多項式最適化の分極階層(polarization hierarchy)について、実行可能性と収束性の主張を再検討しています。原論文の仮定だけでは、実行可能性の特徴づけと分極制約付き階層の収束が保証されないことを反例で示しています。より強い代数的条件の下で修正された結果を示し、欠けていた緊密性の議論も補っています。

Julius A. Zeiss

arXiv quant-ph · cs.CC

Exact Quantum Query Complexity of the Five-Bit Symmetric Boolean Function Exact⁵₃,4

説明5ビット対称ブール関数 EXACT^5_{3,4} の厳密量子クエリ複雑度

要約本論文は、入力のハミング重みが3または4のとき出力1となるブール関数 EXACT^5_{3,4} の厳密量子クエリ複雑度を研究し、それが4であることを証明している。著者らは固定された有理双対証明書を構成し、3回以下のクエリによる厳密なアルゴリズムを排除した。上界は既知の7ビット関数の4クエリアルゴリズムとパディング還元により得ている。さらに同じ証明書から、3回以下のクエリを使うすべてのアルゴリズムの最悪誤差に対する正の下界が得られ、これは以前の数値研究で報告された1に近い成功確率と両立する。

Guoliang Xu, Haoran Zhang, Mengfan Wu ほか

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Logical-Space Theory of Ordered-Statistics Decoding for Quantum LDPC Codes

説明量子LDPC符号のための順序統計復号の論理空間理論

要約本論文は、量子誤り訂正の正しさの基準(訂正が誤りの論理クラスに一致するか)と、順序統計復号(OSD)の候補リスト探索を結びつけ、ランクkの論理シグネチャ写像によってその関係を記述します。最小コストのリスト復号について、論理誤り率が「クラス欠落」と「誤った選択」の2つの失敗に分解されることを示しています。[[144,12,12]]符号での実験では、論理カバレッジを考慮した候補が、候補数の多い従来の候補より良い結果を示しました。

注目点論理クラスの被覆と代表選択の失敗を分離する枠組みを提案し、gross符号で対応のある検定により候補リスト設計の差を示しており、新規性と根拠は十分。

Yun Shang

arXiv quant-ph

Local response theory of multiparameter sudden-quench quantum Otto engines

説明多パラメータ瞬時クエンチ量子オットーエンジンの局所応答理論

要約本論文は、多パラメータ量子オットーエンジンにおいて、多次元制御空間内で正確な出力仕事の二次近似を最大化する小さなクエンチベクトルを選ぶための局所応答理論を提案している。局所二次仕事を熱バイアス利得と二次応答コストに分解し、両者の競合が最適なクエンチベクトルを決めることを示す。二準位作業媒体と有限の相互作用をもつXYZスピン鎖で理論を例示し、瞬時クエンチ設計に用いる実用的な局所判定基準を提供している。

Dehua Liu, Yihang Cai, Biao Xiong ほか

arXiv quant-ph · physics.optics

Quantum-Correlation-Based Multi-Emitter Localization in Information-Limited Regimes via Learned Inference

説明情報制約下での学習推論による量子相関ベースの多発光体局在化手法

要約この論文は、量子相関測定で亜波長間隔に並んだ複数の発光体について、個数と位置を同時に推定する問題を扱っています。複数のモデルを当てはめて最適なものを選ぶ従来手法に対し、多モーダルデータから個数と位置を学習推論で直接求める方法を提案しています。原文によれば、この方法は個数の判定精度と位置推定の精度を向上させ、光子数が少ない場合や背景が強い場合に特に効果が大きいとされています。高密度に標識された試料での実時間生物イメージングや単一粒子追跡への応用が期待されると述べています。

Sanket K. Tripathy, Simeon I. Bogdanov

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el · physics.app-ph

Certifying Nonlocal Spin Quantum Entanglement from Local Tunneling Spectra

説明局所トンネル分光から非局所スピン量子もつれを認証する

要約本論文は、コヒーレント制御や絶対強度の校正を必要とせず、局所トンネル分光だけでスピン間の量子もつれを認証できることを示す。厳密なスピン和則と全スピン保存則を用いて、二つの局所スペクトルから集団的もつれ証人の下限を導く。基板との結合や装置の広がり・雑音も扱い、結果は所定の信頼水準で成り立つ。

Payman Kazemikhah, Ruolun Zhang, Xiangyu Luo ほか

arXiv quant-ph · cs.LG

Margin-Based Generalization for Quantum Machine Learning with Classical Data Encoding

説明古典データ符号化を用いる量子機械学習のマージンに基づく汎化解析

要約本論文は、古典データを量子状態へ符号化してから処理する量子機械学習の汎化性能を研究しています。固定符号化と学習可能な符号化の両方に対し、マージンに基づく汎化枠組みを構築し、学習可能な符号化には符号化パラメータ数に依存する追加項を導入しています。19,440回のシミュレーション学習の比較では、逆マージンに基づく指標が他の複雑度指標より良い結果を示したと報告しています。

Ju-Young Ryu, Tak Hur, Daniel K. Park

arXiv quant-ph · cs.LG

Prototype-Guided Optimization of Quantum Data Embeddings with Linear Cost

説明プロトタイプ誘導による線形コストの量子データ埋め込み最適化

要約本論文は、教師あり量子機械学習のための、プロトタイプ誘導型のデータ適応的量子埋め込み手法を提案している。従来のサンプル間の忠実度計算(コストは O(B²))に代わり、クラスのプロトタイプ同士の分離度とサンプルからプロトタイプへの緊密さを用いて、O(B) 回の忠実度評価で済む目的関数を構成する。5つのベンチマークデータセット(最大20量子ビット)で、量子カーネルSVMと同程度の性能を保ちながら計算コストを削減したと報告している。

Seokhoon Jeong, Daniel K. Park

arXiv quant-ph

EntangledEdge: A Distributed System for Orbital Quantum Sensing and Learning

説明EntangledEdge:軌道量子センシングと学習のための分散システム

要約本論文は、軌道上の量子センシングと学習をエンドツーエンドで統合する初のシステムアーキテクチャ EntangledEdge(エンタングルド・エッジ)を提案しています。量子データプレーンと古典制御プレーンから構成されます。各イベントを、チャネルに適合したモデル群へ振り分け、ラベルなしで検出しきい値を調整し、ハードウェアの忠実度に基づいて地上局間の結果を集約します。実量子プロセッサと模擬的な軌道-地上リンクを組み合わせたハイブリッド試作機で衛星テレメトリを評価し、高品質な推論、イベントごとの有界なコスト、量子プロセッサの利用率向上、艦隊規模に応じた拡張性を報告しています。

Mohammad Abrarul Hasanat, Amit Samanta, Jason Ludmir ほか

arXiv quant-ph · cs.PF

FTWeave: Composing Logical Execution, Real-Time Decoding, and Magic-State Supply in Tightly Integrated Quantum-Classical Systems

説明FTWeave:密結合の量子古典システムにおける論理実行・リアルタイム復号・魔法状態供給のシステムレベルシミュレータ

要約本論文は、量子古典システムのアーキテクチャ探索のためのシステムレベルシミュレータFTWeaveを提案します。OpenQASMやStimなど複数の回路入力を受け付け、単一のイベントタイムラインでアプリケーションの進行、資源の占有、誤り耐性による保護を同時にモデル化します。資源を結合して評価すると、魔法状態工厂や復号器ワーカーの増設の効果が近似モデルと異なること、また復号器サービスのばらつきが一部の符号マッピングの実行時間を大きく延ばすことが示されています。

Panayiotis Christou, Shuwen Kan, Ying Mao

arXiv quant-ph

Quantum-Classical Iterative Refinement for the Pressure-Poisson Equation on NISQ Hardware

説明NISQ量子ハードウェア上の圧力ポアソン方程式に対する量子-古典反復精緻化法

要約本論文は、非圧縮ナビエ・ストークス射影法における圧力ポアソン方程式を、量子-古典ハイブリッドの反復精緻化によって解く手法を提案している。正規化残差を繰り返し量子的に解き、各量子方向を物理残差への最小二乗フィットでスケーリングすることで、量子求解の誤差が誤差下限ではなく収縮因子として作用するようにしている。IBMおよびIonQの量子プロセッサでの実験では、相対残差が10^-7未満に収束したと報告されており、著者らはこれが量子ハードウェア上で得られた初の収束した圧力解であるとしている。

Doyeol "David" Ahn (1, 2), Byeongyong Park (3) ほか

arXiv quant-ph

Generalized Svetlichny Inequalities as a Cross-Platform Benchmark for Quantum Processors

説明量子プロセッサの横断的ベンチマークとしての一般化Svetlichny不等式

要約本論文は、一般化Svetlichny不等式の破れに基づくクロスプラットフォーム・ベンチマーク手法を提案し、量子プロセッサの多体量子性能を評価する。3台のプロセッサ(イオントラップ型2台と超伝導型1台)で、同一のGHZ状態回路を2~10量子ビットに対して用いて検証している。その結果、イオントラップ型は10量子ビットまで破れを維持し、超伝導型は補正なしでは6量子ビット超で失われたが、読み出し誤差緩和により8量子ビットまで回復した。

Andr\'es Camilo Granda Arango, Giuseppe Sergioli, Luigi Iapichino ほか

arXiv quant-ph

Optimal robust single-qubit gates in superconducting quantum processors

説明超伝導量子プロセッサにおける最適なロバスト単一量子ビットゲート

要約本論文は、周波数のずれや波形の不均一性に同時に耐え、計算部分空間外へのリークも抑制する、エネルギー最適な単一量子ビットゲート制御パルスを提案しています。最適化したパルス包絡と適応制御方式を組み合わせ、超伝導量子プロセッサ上で実験的に実証しました。90ナノ秒のゲート時間で、Xゲートの忠実度は99.9%超、Hadamard型ゲートは99.6%超を達成しています。Xゲートは駆動振幅の変動が20%まで、量子ビットの離調が4 MHzまででも99.5%超を維持し、従来のガウシアンパルスより桁違いに高い堅牢性を示しました。

Tangyou Huang, Anuj Aggarwal, Jingjun Zhu ほか

arXiv physics.atom-ph · quant-ph

Symmetry and Quantum Interference in the Attosecond Domain

説明アト秒領域における対称性と量子干渉のレビュー

要約アト秒スケールにおける対称性と量子干渉の相互作用を、主に一電子および二電子の光電子運動量分布を通じて検討したレビューです。整形されたレーザー場が動的対称性をどのように制御するか、また量子軌道法が運動量空間の構造を電離・伝播・再散乱の経路と結びつける仕組みが紹介されています。標的の性質(束縛ポテンシャル、軌道対称性、パリティ)がこの対応関係に与える影響や、非古典的光状態がもたらす追加の制御自由度にも触れています。

C. Figueira de Morisson Faria, S. Hashim, J. Rivera-Dean ほか

arXiv quant-ph

Nonlocality as a Benchmarking Tool for Quantum Processors

説明量子プロセッサのベンチマークツールとしての非局所性

要約本論文は、真の多体非局所性を検証するSvetlichny不等式の破れに基づく量子プロセッサのベンチマーク手法を提案している。Mermin不等式との比較を行い、超伝導方式のGarnetとイオントラップ方式のMarmotの二つの量子処理装置で、3〜5量子ビットの複数の回路群を同一条件下で検証した。その結果、この種の検証は量子デバイス全体の性能を評価し、校正や最適化を導く有効な手段になることが示された。

Andr\'es Camilo Granda Arango, Carla Sophie Rieger, Carlo Cuccu ほか

arXiv quant-ph

Concurrent Entanglement Purification Scheduling in Dynamic Quantum Networks

説明動的量子ネットワークにおける並行エンタングルメント精製スケジューリング

要約本論文は、時間スロット制の量子ネットワークにおいて、リンク容量と量子メモリを競合する複数の並行リクエストに対するエンタングルメント精製のスケジューリングを研究しています。各リクエストは信頼性向上のため複数の並列経路で処理される場合があります。著者らは、スケジュール可能なリクエスト数を最大化する混合整数線形計画法(MILP)スケジューラと、DQN、PPO、SACに基づく強化学習スケジューラを提案しています。シミュレーションでは、強化学習スケジューラが最も高い成功率を示した一方、ベル対の消費は多く、一部のリクエストは延期されました。MILPは多くのシナリオで最も高い公平性と最も少ないベル対消費を示しました。

Gongyu Ni, Lester Ho

arXiv hep-ph · hep-lat · hep-th

Electric Flux as a Criterion for String Breaking and Schwinger Pair Production

説明弦の切断とシュウィンガー対生成の基準としての電気フラックス

要約本論文は、中点の電場がフラックス単位の半分まで低下した状態を弦の切断と定義している。質量を持つシュウィンガー模型において、真空の観測量と中間子質量のみを入力として、無傷の弦とスクリーニングされた配位のエネルギー収支からこの分離を予測する。数値計算により、半フラックス点が二つの配位の等しい重みに対応することが観察され、それによって纏絡エントロピーのピークが説明される。さらに、弦とθ真空の纏絡スペクトルの関連も扱われ、受限ボルツマンマシンによる波動関数の構成も示される。

Sebastian Grieninger

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Probing wetting and solidification dynamics of neon thin films with a high-T_c superconducting circuit

説明高温超伝導回路で探るネオン薄膜の濡れと凝固のダイナミクス

要約研究者は高温超伝導体YBCOで作製したマルチモード共振器を用い、三重点付近のネオン薄膜を監視した。この共振器は液相が存在する温度でも超伝導状態を保つ。液相では、約20 nmで飽和する均一な濡れ、厚い膜の排液、自発的な厚さの振動が観察された。また、凝固後の固体膜の厚さは約1桁の範囲で変化し、ネオンの追加により共振器のQ値が約2倍に上昇したが、誘電損失は限界要因ではないとされた。

Brennan Dizdar, Yueheng Shi, David I. Schuster ほか

arXiv quant-ph

Trajectree - A quantum trajectory-based quantum circuit simulator

説明Trajectree:量子軌道ベースの量子回路シミュレータ

要約本論文は、量子軌道に基づく量子回路シミュレータ Trajectree を提案します。部分的に実行した軌道を保存する方式により、ノイズを含む広く深い量子回路を効率よくシミュレートし、大量のモンテカルロサンプルを生成できます。標準的なノイズ回路のベンチマークでは、Cirq パッケージの Google QSim より五倍以上速いと報告されています。さらに、光学バックエンドを用いて CHSH ベル試験、エンタングルメント交換、光学 CNOT ゲートの三つの光学実験を模擬しています。

Ansh Singal, Allen Zang, Jordan Thomas ほか

arXiv math.NA · cs.NA · quant-ph

Reusable QUBO-Derived Block-Schur Inverse Factors for Fixed-Operator Finite-Difference PDE Solvers

説明固定演算子の有限差分PDEソルバー向け、再利用可能なQUBO由来ブロックSchur逆因子

要約本論文は、行列は固定で右辺だけが変わる偏微分方程式の線形系に対し、オフラインとオンラインを組み合わせた枠組みを提案している。離散化演算子を小さな結合ブロックに分け、ブロックSchur補行列で縮約する。二次制約なし二値最適化(QUBO)はオフラインで再利用可能な局所逆因子を作るためだけに使われ、復号・保存後は通常の古典的ブロック求解に用いられる。最適化問題の規模は全空間格子の次元ではなく局所ブロックサイズと数値精度で決まり、有限差分問題での検証や量子最適化ハードウェア上での局所最適化の実行も扱っている。

Arash Fath Lipaei, \"Ozg\"ur E. M\"ustecapl{\i}o\u{g}lu, \"Ozlem Salehi ほか

★★★★☆ 注目
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Translation-Invariant Pure States with Exotic Half-Chain Factors

説明奇妙な半鎖因子を持つ並進不変純粋状態

要約本論文は、一次元格子上で、半鎖のフォン・ノイマン代数が型II∞または型IIIλ(0<λ≤1)の超有限因子となる並進不変の純粋準自由フェルミオン状態を構成する。Jordan-Wigner-Araki変換によって、同じ半鎖因子を持つ並進不変のスピン鎖状態も得られ、半鎖因子が必ずしも型Iや型IIIに限らないことを示す。さらに、有限個のフレーバーと指数的に減衰する跳び移りを持つゲージ不変な二次ハミルトニアンの基底状態について、面積則と型Iの半鎖因子を持つか、対数的なエントロピー増大と型III1の因子を持つかの二分法を証明している。

注目点半鎖因子がII∞型またはIIIλ型となる並進不変純粋状態を構成し、二次ハミルトニアン基底状態の二分性を証明。エントロピー則と因子型の対応を覆す。

Ruizhi Liu, Jinmin Yi

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Gate-defined quantum dot and charge noise analysis in a Forksheet transistor

説明Forksheetトランジスタにおけるゲート定義量子ドットと電荷ノイズ解析

要約本研究は14nm nMOS Forksheetトランジスタを10mKまでの極低温で評価したものです。低温でもトランジスタとして動作し特性が向上すること、また単一電子領域に調整可能なゲート定義量子ドットを形成できることを示しています。量子ドット領域で1Hzにおける平均電荷ノイズ振幅は約10μeV/√Hz、最小値は3.3μeV/√Hzと測定されました。

Dominic Leclerc, Claude Rohrbacher, Alexis Morel ほか

arXiv quant-ph

Performance of a Hot Rb Vapour-Based Portable Quantum Memory

説明ホットRb蒸気を用いた可搬型量子メモリの性能評価

要約本論文は、温かいRb原子蒸気に基づく市販の量子メモリ(QMem)の性能を調べたものです。制御しやすい複数の蒸気温度において、コヒーレンス時間、絶対効率、信号対雑音比、ビット誤り率を測定しています。得られた指標は、現行の光通信プロトコルで用いられている基準と同じ条件で比較されています。

Kenneth Gregory, Konrad Socha, Khaled Mnaymneh ほか

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Trapped-ion quantum simulation of (1+1)D SU(2) lattice gauge theory via loop-string-hadron formulation

説明イオントラップ量子コンピュータによる1+1次元SU(2)格子ゲージ理論のシミュレーション(ループ・ストリング・ハドロン定式化)

要約本研究は、Quantinuum社のイオントラップ量子コンピュータH2を用いて、フェルミオンを1種類含む1+1次元SU(2)格子ゲージ理論の量子シミュレーションを行ったものです。ループ・ストリング・ハドロン(LSH)定式化を採用し、ゲージ場のボソン自由度と物質のフェルミオン自由度の両方を量子ビットで表現しています。さらに、SU(2)量子シミュレーションで一般的なj_max=1/2の打ち切りを超え、j=1の電場フラックス sector を扱っています。現代の量子ハードウェアが、このような複雑な格子ゲージ理論を扱い、期待されるTrotter化された時間発展を再現できることを示しています。

Toshiaki Kaji, Jesse R. Stryker, Yutaro Iiyama ほか

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Quantum error correction well below the color code threshold

説明カラーコードの閾値を大きく下回る量子誤り訂正

要約本論文は、Quantinuum の Helios イオントラップ量子プロセッサ上で、距離 3、5、7 の三角カラーコードによる閾値以下での動作を実証している。論理誤り率は最低で約 5×10⁻⁶ に達し、符号距離が一段増えるごとに誤りが抑制係数 Λ ≈ 12 で減少する。さらに、d=3、5 のカラーコードに符号化した Clifford 二量子ビットのランダム化ベンチマーキング回路や、各種デコーダ(ニューラルネットワーク系を含む)の比較結果も報告されている。

注目点Heliosイオントラップ上で色彩符号を閾値以下で動作させ、符号距離ごとに論理誤り率がΛ≈12で抑制されることを示し、実時間ニューラル復号も実証しており、実験的証拠は強い。

Ali Lavasani, Adam P. Reed, Joan M. Dreiling ほか

arXiv quant-ph

Demonstration of Logical Error Suppression in a Surface Code Memory on a Cloud-Accessible IBM Superconducting Processor

説明クラウド利用可能なIBM超伝導プロセッサ上での表面符号メモリにおける論理誤り抑制の実証

要約本論文は、クラウド経由で利用できるIBM Nighthawk r2超伝導プロセッサ上で回転表面符号メモリを調べたものです。短時間読み出し、測定とリセットの統合、補助ビット読み出し中のデータビットへのXXエコーを組み合わせて回路を最適化し、標準的な方式と比べて、ラウンドあたりの中央値の論理誤り率をX基底で3.8倍、Z基底で1.4倍低減しました。また、距離の拡大効果が弱まることや長期的な相関が残ることも報告されています。

Shuwen Kan, Aaron Hoyt, Sean Garner ほか

arXiv quant-ph · cs.LG

Task-aligned spectral inductive biases in parameterized quantum circuits

説明パラメータ化量子回路におけるタスク整合的なスペクトル帰納バイアス

要約本論文は、サンプルごとに変化する信号と、タスクで定められた固定のスペクトル照会の二つを入力とするデータ再アップロード量子回路を研究している。照会を符号化すると、既存の信号周波数の組み合わせ方を調整することで、新たなサンプル依存情報を加えずに、信号に対する回路の仮説クラスを変えられることを示す。合成開口レーダーに着想を得た分類課題や小規模なスペクトル課題では、タスクに整合した照会が、パラメータ数を揃えつつ照会が一致しないか欠けた回路よりも、限られたデータでの学習で優れていた。

Felix Frohnert, Adri\'an P\'erez-Salinas, Sebastian Lange ほか

arXiv quant-ph

Leveraging verifiable structure in quantum circuits to find more efficient compilations with agentic AI

説明検証可能な構造を活用し、エージェント型AIでより効率的な量子回路コンパイルを探す研究

要約量子回路の重要なサブルーチンを、可逆な古典論理・位相操作・測定ベースの非計算などで構成し、古典入力に対して効率よくシミュレーションできるようにする手法を論じています。ファズテストにより、入力分布に適切な仮定を置けば近似回路合成を検証できるとしています。応用として1/√x の計算、Reed-Solomon 符号の復号、量子ルックアップテーブルとGivens回転を挙げ、AIによるコンパイル最適化を促すKaggleコンペの構想も述べています。

Tanuj Khattar, Nicholas C. Rubin, Craig Gidney ほか

arXiv quant-ph · cs.LG · cs.NI

Quality-of-Transmission Estimation in Quantum Networks: Compute, Simulate, or Learn?

説明量子ネットワークにおける伝送品質推定:計算・シミュレーション・学習のどれを選ぶか

要約本論文は、量子ネットワークの制御プレーンがルーティングや割り当てを行う際に、経路上で得られるエンタングルメントの忠実度をどう推定するかを検討しています。光ネットワークの伝送品質(QoT)推定の経験を参考に、解析的計算、シミュレーション、学習による代理モデルという三つの方法の枠組みを提案し、シミュレーションによる概念実証を示しています。単純な条件では解析で足りる場合があり、確率的なメモリ効果が大きい場合はシミュレーションが必要で、軽量な学習モデルは低い実行コストでシミュレーション結果に近い値を得られるとしています。

Anis Bekri, Amar Abane, Van Sy Mai ほか

arXiv cond-mat.str-el · cond-mat.mes-hall · cond-mat.quant-gas

Anyonic Neural Network Wavefunctions

説明エニオン神経網波動関数:ニューラルネットワークによる無相互作用アーベル・エニオン気体の変分計算

要約本論文は、無相互作用のアーベル・エニオン気体を対象に、エニオン統計に由来する非解析的な短距離挙動を厳密に組み込めるニューラルネットワーク構造「AnyNet」を提案しています。N=4では厳密対角化と良く一致し、中間統計ではN=16まで、ほぼフェルミオン的なエニオンではN=20まで計算され、後者は摂動論の結果と0.4%以内の差に収まります。調和トラップ中のエニオンや、不純物への束縛モデルとしてのエニオン原子も扱われています。

Andres Perez Fadon, Pok Man Tam, Leyna Shackleton

★★★★☆ 注目
arXiv physics.ins-det · cond-mat.supr-con · quant-ph

Experimental Demonstration of a Balanced Travelling Wave Parametric Amplifier

説明バランス型進行波パラメトリック増幅器の実験的実証

要約本論文は、2台の動的インダクタンス進行波パラメトリック増幅器(TWPA)と2つの180°ハイブリッドカプラを組み合わせたバランス型超伝導増幅器構成を実験的に検証したものです。信号、ポンプ、アイドラーを空間的に分離することで、三波混合TWPAの瞬時イメージ除去帯域を2倍に広げます。ほぼ1オクターブの帯域で約20 dBの信号利得、-20 dB以下のポンプ除去、平均約-15 dBのイメージ除去を報告しています。

注目点平衡構成により3WM TWPAの像周波数縮退を解消し、約1オクターブ帯域で約20 dBの利得を実験的に示した点が子分野に有効な改良である。

Nikita Klimovich, Peter K. Day, Henry G. Leduc ほか

arXiv quant-ph

Operational Meaning of the Mandelstam-Tamm Time Scale in a Spin-1/2 Clock

説明スピン1/2時計におけるMandelstam-Tamm時間尺度の操作的意味

要約本論文は、自由歳差運動するスピンに関するGeorgievの解析を検討する。Georgievは、Mandelstam-Tamm量ΔTは時間演算子の分散ではなく、時計信号の極値付近での発散には物理的意味がないと結論づけた。著者らは、同じ射影σx読み出しについて、通常の動作点ではΔTが単一の二値結果に含まれる古典的フィッシャー情報の逆平方根に等しいことを示す。準最大コヒーレンスの極値での発散は、物理時間の無限の分散ではなく、選択された読み出しの局所感度の低下を表し、補完的なσy測定は依然として情報を持つ。

Jakub Rog

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Transport and thermalization under noncommuting localized constraints

説明非可換な局所保存制約下における輸送と熱化の研究

要約本論文は、空間的に局在する保存量が量子および古典の多体系における輸送と熱化に与える影響を調べたものです。可積分な量子Volterraモデル、その非可積分な古典極限、そして後者から導かれる2種類のセルオートマトンを扱っています。量子モデルではエネルギー輸送が弾道的であり、古典極限では拡散的で、拡散定数は制約が固定されているかどうかに依存しないことが示されています。セルオートマトンでは、局所制約は輸送には影響しないものの、局所エルゴード性を強く損なうことが示されています。

Amir Nesturov, Attila Tak\'acs, Lenart Zadnik

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Scaling of entanglement with distance between subsystems: detection of phase transitions in the t'-π-flux model

説明部分系間の距離に伴うエンタングルメントのスケーリング:t'-π フラックス模型における相転移の検出

要約本論文は、小さなクラスタ間の負値性(negativity)を距離ごとに測り、その一次または二次の対数微分に現れる鋭い特徴から相転移を検出する手法を提案している。大きな密度行列や大きな系サイズのスケーリングが使えない強相関電子模型を対象とする。例として t'-π フラックス Hubbard 模型を補助場量子モンテカルロ法で解析し、大距離での量子モンテカルロノイズを抑える方法も示している。この模型では、半金属から band 絶縁体、反強磁性 Mott 絶縁体への転移、および磁気的な秩序-無秩序転移の三種類が現れ、それぞれガウス、Gross-Neveu、O(3) Wilson-Fisher の普遍性クラスに属する。

Maksim Ulybyshev, Gerg\H{o} Ro\'osz, Gabriele Bellomia ほか

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Recursive Operator Localization and Spectral Gap Descent via the Geometry of Local Spectral Expansion

説明再帰的演算子局在化と局所スペクトル展開の幾何による spectral gap 降下法

要約本論文は、ヒルベルト空間間の線形写像で局所エネルギー問題を階層的に結びつける再帰的演算子局在化(ROL)の枠組みを提案します。重み付き単体複体で添字付けられた入れ子部分空間によりこの枠組みを実現し、リンク上の補助的な古典ランダムウォークのスペクトルギャップを用いて幾何学的評価を上位へ伝播させ、階層の底の局所スペクトルギャップから全体演算子のスペクトルギャップの上界を導きます。面上の重み付きスカラー関数に対しては、この分解が全分散の法則となり、局所リンクの展開から古典的なスペクトルギャップ上界を回復します。さらに正の二値スピン分布では条件付き影響が部分空間の重なりを表し、スペクトル独立性による既知のヒートバス型ギャップ上界が得られます。量子ギブズサンプリングへの応用も示唆されていますが、そのためにはモデル固有の幾何学的評価とエネルギー比較が必要です。

Ryu Hayakawa

arXiv quant-ph · cs.LG

Expressivity of IQP Feature-Map Quantum Kernels via Reproducing Kernel Hilbert Spaces

説明IQP特徴写像量子カーネルの表現力を再生核ヒルベルト空間から解析する研究

要約本論文は、量子カーネル法で用いられるIQP特徴写像について、対応する再生核ヒルベルト空間の生成関数をフーリエ表現として導出しています。その結果は、多項式変換された入力に対する三角関数の有限和として表されます。帯域幅のハイパーパラメータに応じて、局在型、多峰型、周期型の三つの表現様式が示されています。合成データを用いた分類と異常検知の実験では、これらの様式が古典的なガウスカーネルとの比較で再現されました。

Valeria Repetto, Stefano Melchionna, Romina D'Aurizio

arXiv hep-lat · hep-ph · quant-ph

Impact of Irrep Truncations on Quantum Simulations of QCD

説明量子シミュレーションにおけるQCDの既約表現切り捨ての影響

要約連続ゲージ群の格子ゲージ理論を量子計算でシミュレーションする際の基底と切り捨て方式の選び方を検討した論文である。著者らはSU(3)格子ゲージ理論の基底状態で、リンクが異なる既約表現にある相対確率を、ユークリッド・モンテカルロ法と弱結合格子摂動論により計算している。その結果は、連続極限付近で非可換ゲージ力学を正確に捉えるために必要な切り捨ての指針になるとされる。

Patrick Draper, Drishti Gupta

arXiv quant-ph

Delta-sigma noise shaping for low-resolution quantization in Gaussian-modulated continuous-variable quantum key distribution

説明ガウス変調連続変数量子鍵配送における低分解能量子化のためのデルタシグマ雑音整形

要約本論文は、連続変数量子鍵配送(CVQKD)の送信機で低ビット数のD/A変換を用いる際に、デジタルΔΣ変調による雑音整形を検討したものである。500 MBaud、20 kmの光ファイバを用いた系では、オーバーサンプリング比12の3ビット二次ΔΣ変調で推定漸近鍵生成レート46.38 Mbpsが得られ、一様量子化では正のレートが得られなかった。4ビットでは約50.11 Mbpsで、12ビット参照値の約97%に達する。また、パイロット信号と量子信号の三次相互変調による位相共役スペクトル複製の鍵レートへの影響も評価している。

Wenjun Fan, Zhenlin Zhao, Dawei Wang

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Partially isophase electro-magnetic configurations

説明部分等相電磁配置:一つの保存量子数の sector では力学的に区別できず、他の点では異なる場の配置族

要約変数分離した Schrödinger 方程式では、物理的に異なる無限次元の場の配置族が存在しうることを示す。これらは保存量子数で指定される一つの選ばれた sector では力学的に区別できないが、他の sector では異なる。著者はこれを部分的等相対称性と呼ぶ。主な例として、軸対称磁場背景(Fock–Darwin 振動子のスペクトル流、純磁気的等相族、二チャネル拡張)と、二次元電子ガス中の磁気障壁を扱う平板形状を取り上げ、逆スペクトル問題への影響と準古典的対応についても論じる。

Andrey M. Pupasov-Maksimov

arXiv quant-ph

Certifying information flow in multi-agent behaviours

説明多エージェントの振る舞いにおける情報フローの認証

要約本論文は、宣言された通信スケジュール(送信者、受信者、メッセージ集合、出力時刻の固定列と共有乱数)によって、複数エージェントのどの入出力振る舞いが生成できるかを検討する。スケジュールで許される決定的プロトコルは有限個なので、実現可能性判定は線形計画問題になる。明示的な操作的仮定の下で、実現可能な振る舞いのアフィン包は、各結合出力統計量が関係するエージェントに到達可能な入力だけに依存する、という等式で正確に記述されることを証明している。各事象に1つの二値メッセージがあればこのアフィン包に到達でき、メッセージ容量は実現可能な振る舞いを制限するが、どの等式にも現れない。

M. Haider Akbar, Onur Pusuluk, \"Ozg\"ur E. M\"ustecapl{\i}o\u{g}lu

arXiv quant-ph

Improving the estimation of spin-bath parameters via initial correlations and a two-qubit probe

説明初期相関と2量子ビットプローブによるスピン浴パラメータ推定の改善(スピン浴パラメータの推定精度を、初期相関と2量子ビットプローブで高める研究)

要約本論文は、2つの量子ビットのうち一方のみを測定する場合に、もう一方の量子ビットを加えることでスピン環境パラメータの推定が改善されるかを検討している。両ビットは中心スピン模型を通じて共通のスピン浴と結合する。初期の系と環境の相関がない場合、2ビットプローブは単一ビットと同じ振る舞いをする。初期相関を加えると、測定される量子ビットが環境の統計の変化を読み取り、結合強度と温度の量子フィッシャー情報が大きく向上することが示される。

Anila Khan, Huzaifa Amjad, Rizwan Abbas ほか

arXiv hep-th · quant-ph

Holographic two-point functions across a PT symmetry-breaking transition

説明PT対称性の破れ転移をまたぐホログラフィック2点関数

要約本論文は、非エルミートPT対称系で固有値と固有ベクトルが合流する例外点をもつホログラフィックモデルを扱う。双極子模型を変形し、2つのスケーリング次元を実数の組または共役複素数の組に分離させ、繰り込まれた2点関数を閉じた形で導出している。さらに有限温度のBTZブラックホールにおける準正規振動数と線形応答が、実数から複素数への転移を通じてオーバーダンピングからアンダーダンピングへ変化することを示す。

Zuo Wang, Liang He