量子コンピューティング · 2026年10月26日(月)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Quantum state revivals, time quasicrystals, and entanglement steering in a Fibonacci-driven central-spin model

説明フィボナッチ駆動の中心スピンモデルにおける量子状態の回帰・時間準結晶・もつれの制御

要約本論文は、乱れのないフィボナッチ駆動の中心スピンモデルで、完全な回帰と時間準結晶(TQC)を実現する方法を検討している。解析的には、相互作用強度λを2mπに調整すると、ストロボスコピック時刻で中心スピンと衛星スピンの間にもつれが生じないことを示す。さらに、Clifford点では衛星スピンの磁化が完全な準周期振動を示し、その状態から Bell-cat 状態やスピン cat 状態が生成されることを述べ、これらがハイゼンベルク限界の計測に利用できる可能性を指摘している。

Anushka Agrawal, Adithya A. Vasista, Tanay Nag ほか

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Geometric aspects of fault tolerance

説明耐障害性の幾何学的側面に関する研究

要約本論文は、耐障害性(フォールトトレランス)を三つの幾何学的観点から検討している。作業者は作用素代数の言葉で耐障害性のファイバー束の枠組みを構成し、Knill-Laflamme条件の一般化がこの枠組みの上の平坦な接続を導くことを示す。また、GKP符号についてこの枠組みを展開し、各偏極型のモジュライ空間が正則化された分布空間の有限次元部分空間のグラスマン多様体へ滑らかに埋め込まれることを示す。さらに、ヤコビアンに対応するGKP符号が、ガウス状態の符号空間への射影によって得られる魔法状態を与えることを説明し、その一例としてCCZ型の魔法状態を挙げている。

Jonathan Conrad

arXiv quant-ph

Fast and accurate rare-event simulation by Markov chain Monte Carlo for general quantum codes

説明一般量子符号に対するマルコフ連鎖モンテカルロによる稀事象の高速かつ高精度シミュレーション

要約本論文は、直接モンテカルロでは計算が困難な極めて低い誤り率領域で、量子誤り訂正符号の論理誤り率を推定する手法を扱っています。単一ビット反転の提案が一部の符号で局所に閉じ込められて推定が偏る問題に対し、局所的に平衡した単一ビット反転提案とクラスター交換の移動を組み合わせた新しいカーネルを提案しています。十二の符号での比較では、単一ビット反転が閉じ込められる場合でも参照値と一致し、一部の符号では桁違いに高速で、最も低い誤り率では直接モンテカルロより四桁以上速い結果が示されています。

Junichi Haruna, Kotaro Murakami

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Benchmarking quantum-annealing-based approaches for factory layout planning

説明量子アニーリングによる工場レイアウト計画手法のベンチマーク

要約本論文は、量子アニーリング(QA)を用いた工場レイアウト計画の四つの手法(反復型二値二次モデル、ハイブリッド離散二次モデル、ハイブリッド制約付き二次モデル、ハイブリッド非線形モデル)を比較評価したものです。遺伝的アルゴリズム、粒子群最適化、ハイブリッド禁忌探索・焼きなまし法と、14の配置事例で比較しています。QA手法は解の質で競争力があり、計算時間を最大94.51%削減しました。反復型二値二次モデルは78.6%の事例で最良の解を得ています。

Xiangqian Wu, Philipp Schworm, Marcel Wagner ほか

arXiv quant-ph

Electron-photon entanglement in real space from quantum electrodynamics

説明量子電磁力学に基づく実空間での電子-光子もつれ

要約本論文は、電子とそれが散乱する光子の間のもつれを、実空間および時間で分解して調べたものである。導波路中の一次元モデル原子について、光子数を一個までに切り詰めた結合方程式を数値的に解いている。全体のもつれは主に過渡的で、パルス中にピークに達し、その後減少する。

Ivan P. Christov

arXiv quant-ph

Multistability and Critical Frustrated Superradiance in Open Anisotropic Quantum Rabi Trimer

説明開放型異方性量子Rabi三量体における多安定性と臨界的フラストレーション超放射

要約本論文は、開放型異方性量子Rabi三量体の非平衡定常状態を研究し、準古典と量子力学の両手法を組み合わせて相図を描いている。負の光子ホッピングでも正の場合でも受けフラストレーション超放射相が安定化しうること、また通常超放射相と同相にそれぞれ独立した散逸閾値があることを示している。両相とも散逸が臨界値を超えると抑制される。

Ya-Ping Ni, Yi-Ge Wu, Jie-Qiao Liao ほか

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Population Capacity and the Geometry of Thermomajorization

説明母集団容量と熱的マジョリゼーションの幾何学

要約本論文は、熱的操作のもとでの準古典状態間の変換可能性を扱う。熱的操作が各エネルギー準位の集合に集中させられる最大の母集団を「母集団容量」として定義し、これが劣モジュラ順位関数をなし、その基多面体が熱的に到達可能な母集団領域と一致することを示す。これに基づき、厳密な変換の判定法と近似変換における最適なトレース距離誤差を導いている。

注目点熱的多数化を劣モジュラー順位関数と基多面体として再定式化し、厳密・近似変換を統一的に特徴づけている。理論的境界は明確だが、影響は量子熱力学の一分野にとどまる。

F. Meroi, C. Massri, M. Losada ほか

arXiv quant-ph

Multimode continuous-variable quantum key distribution with CMOS-compatible photonic-electronic integration

説明CMOS互換のフォトニクス・エレクトロニクス集積による多モード連続変数量子鍵配送

要約本論文は、偏光多重化を二モードの例として用いる、CMOS互換のフォトニクス・エレクトロニクス集積型多モード連続変数量子鍵配送アーキテクチャを提案している。シリコンフォトニクスの送信・受信チップが二つの偏光モードを並列に準備・検出し、受信器は28nm CMOSトランスインピーダンスアンプと統合され、両チャネルでショットノイズ余裕は20dBを超える。さらに、モード間クロストークを考慮した多モードの安全性解析を行っている。10kmの敷設光ファイバでの平均有限サイズ鍵レートの推定値は6.69 Mbit/sで、単一モード解析より12%高い。

Yiming Bian, Sarah Bastiaens, Saeed Hakimi ほか

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

Multipartite dynamics beyond bipartite entanglement equilibration

説明二者間エンタングルメントの平衡化を超える多者間ダイナミクス

要約本論文は、量子熱化においてエンタングルメントが平衡に達した後も、多者間相関構造が変化し続けるかを調べています。固定された三分割の完全なシュミットスペクトルは定常になる一方、局所ユニタリ不変量で区別される多者間相関は進化し続けることを示しています。この現象は自己双対キックドアイジング系の有限の時間窓内と、Haar乱数回路で漸近的に現れると報告されています。さらに量子誤り訂正符号を用いて、多者間ダイナミクスの時間スケールを独立に調整できることも示しています。

Yan Liu, Ya-Wen Sun, Ren-Jie Ying ほか

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Sublinear thermal state and ground state preparation for free fermions via system-bath interaction

説明自由フェルミオンの劣線形な熱状態・基底状態の準備:系と浴の相互作用による手法

要約本論文は、系のサイズに比例して大きくなる浴との局所相互作用を用いて、自由フェルミオンの熱状態と基底状態を準備する方法を研究しています。逆温度と単粒子バンド幅を固定した条件で、熱状態の準備は総シミュレーション時間 Õ(√N/ε) でトレースノルム誤差 ε を達成します。ギャップのある系の基底状態準備は polylog(N/ε) の時間で済みます。さらに、検討した浴プロトコル内での熱状態準備の下界も示されています。

注目点系の大きさに比例する浴を用いて自由フェルミオンの次線形シミュレーション時間を実現し、線形障壁を破る。理論的な下界解析が根拠。

Zhiyan Ding, Lin Lin, Ke Wang

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

Amorphization-Depth-Dependent Bismuth Redistribution and Activation in Silicon for Quantum Devices

説明硅中のビスマス再分布と活性化に対する非晶質化深さの影響(量子デバイス向け)

要約20 keVのBiイオンを、Siへ直接注入する場合と、Siを事前非晶質化してから注入する場合で比較した研究である。両経路で形成される非晶質層の深さは、それぞれ約47 nmと177±15 nmである。650 ℃で300秒アニールした後、置換型Biの割合は91±2%と89±4%で近いが、ホール測定による電気的活性化率は約60%と約90%であった。非晶質化の深さと再成長の形態が、置換型の取り込みだけでなくBiの再分布や電気的活性化にも影響することが示されている。

Youcef A. Bioud, Simon-Jean Michel, Sebastien Francoeur ほか

arXiv math-ph · cs.NA · math.MP

Measurement-dependent reduction of open dynamics in the quantum phase estimation algorithm: the visible subspace and the damped Fejér kernel

説明量子位相推定における開放系動力学の測定依存的な縮約:可視部分空間と減衰Fejér核

要約本論文は、量子位相推定(QPE)アルゴリズムにおいて、計数レジスタの開放系動力学のもとで出力確率分布全体を予測するのに十分な、最小の可観測量空間を研究している。著者らはKrylov縮約理論を用い、完全フーリエ測定についてこの空間の構造を明示的に求めている。可視部分空間の次元に関する厳密な公式と上下限を示し、近似縮約の誤差評価法も扱っている。数値計算により、各表示の整合性と非Toeplitz摂動下での誤差の振る舞いを検証している。

Marina O. Gordeichuk, Oleg M. Kiselev

arXiv quant-ph

Spectral fingerprint recognition of mobile signals via Rydberg atomic sensors

説明リュードベリ原子センサーによるモバイル信号のスペクトル指紋認識

要約本論文は、リュードベリ電磁誘起透明化分光法と深層学習を組み合わせた、移動体通信信号を識別する量子高周波センシングの枠組みを提案しています。セルラー音声通話、Wi-Fi、5Gの3種類の無線信号を測定してスペクトル指紋データセットを構築し、畳み込みニューラルネットワークで分類しています。また、スペクトルのずれに対応するための段階的ファインチューニングと、動的な無線環境でのリアルタイム監視も示されています。

Yi-Ming Yin, Ming-Yao Cui, Ling-Yu Du ほか

arXiv quant-ph

Quantum-Classical Framework for the Joint Optimization of Bidirectional EV Charging and Trip Assignment

説明双方向EV充電と走行割当を同時最適化する量子-古典ハイブリッド枠組み

要約本論文は、双方向(V2G)充電を用いる電気自動車車両群について、充電スケジュールと走行割当を同時に最適化する手法を扱います。量子-古典ハイブリッドのBenders分解枠組みを提案し、実行可能性カットの代わりに補助量子ビットをほぼ必要としない論理ベースの衝突カットを導入しています。また、約束行列の密度を削減する疎な再帰型SoC定式化を提示しています。著者らは、少ない補助量子ビットでMILPの最適解を再現できたことを示し、小規模な事例をIBMの量子ハードウェア上で実行して概念実証を行ったとしています。

Mustafa Musab, Sebastian Schmitt, Markus Wappler ほか

arXiv gr-qc · hep-th · quant-ph

Bargmann-invariant witness of the graviton commutator

説明グラビトン交換子のバルグマン不変量による検出

要約本論文は、二つの物質波干渉計のバルグマン不変量の位相が、分岐ごとに確定した古典的重力場では再現できない量子重力の特徴となりうると提案している。線形化重力に線形結合する物質について、干渉のコヒーレンス因子は、保存的なニュートン位相、グラビトン状態の特性汎関数、交換子位相の三つに厳密に因数分解される。Wigner正のグラビトン状態では前二者は古典的に再現可能であるため、デコヒーレンスだけでは重力の量子化を証明できない。バルグマン位相は、グラビトン状態やニュートン相互作用に依存しない交換子部分を取り出す。重力についてこの輻射反作用効果は実験の到達範囲より六十桁小さいが、イオントラップによる類似系では桁の1程度で検証できるとされている。

Hiroki Matsui

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

A Control Line Multiplexing Framework for Scalable Quantum Computing

説明スケーラブルな量子計算に向けた制御線多重化フレームワーク

要約本論文は、多色マイクロ波パルスとバンドパスフィルタを用いて全てのゲート操作を周波数分割多重化し、必要な制御線の数を1〜2桁削減できる、周期的に拡張可能なハイブリッド多重化フレームワークを提案している。1:4の実証実験では、並列FDM CZゲートの平均誤差は(6.4±0.2)×10⁻³、並列FDM XY(π/2)ゲートの平均誤差は(10.6±0.2)×10⁻⁴であり、多重化に起因する統計的に有意な性能低下は見られなかったと報告されている。

注目点全マイクロ波の周波数分割多重化ゲート制御枠組みを提案し、2量子ビットゲートの欠落部分を補う。1:4実証で並列CZ・XYゲートを示すが、規模は小さい。

Dayu Li, Naibin Zhou, Zhiyuan Chen ほか

arXiv quant-ph

Basis-set error bounds for first-quantised quantum simulation of chemistry

説明化学の第一量子化量子シミュレーションにおける基底関数系誤差の理論的上限

要約本論文は、基底サイズNに対する電子構造の量子シミュレーションにおける誤差を厳密に解析しています。平面波および空間グリッド基底では、基底状態エネルギーの誤差がO(N^{-1})で減少することを示しています。時間発展については、滑らかにした粒子位置などの観測量の誤差がO(N^{-5/3}+tN^{-1})で評価されることが示されています。

Dominic W. Berry, Arkin Tikku, Sophia Simon ほか

arXiv astro-ph.GA · quant-ph

Photometric Redshift Estimation with Hybrid Quantum Neural Network

説明ハイブリッド量子ニューラルネットワークによる測光赤方偏移の推定

要約本論文は、ハイブリッド量子ニューラルネットワーク(HQNN)を用いて銀河の測光赤方偏移を推定する研究です。データは光学から近赤外までを網羅する二つの観測サーベイ、KiDS(Kilo-Degree Survey)とVIKING(VISTA Kilo-Degree Infrared Galaxy)から構築されています。結果は古典的ニューラルネットワークと比較され、HQNNは高い統計的忠実度で参照値を再現し、R²とMSEは誤差範囲内で一致しつつ古典モデルより良い数値を示したと報告されています。

Giuseppe Sarracino, Vincenzo Fabrizio Cardone, Irene Graziotti ほか

arXiv quant-ph

Quantized-resonance description of a quantum emitter dynamics in a lossy multimode cavity

説明損失のある多モード共振器内の量子エミッタ動力学の量子化共鳴による記述

要約本論文は、一次元の損失のある共振器内の原子の動力学を扱い、複数の共鳴場モードと同時に結合する多モード空洞量子電磁力学の状況に注目しています。著者らは、Weitzelら(2026)が提案した共鳴量子化の枠組みを用いてシミュレーションを行っています。その結果、原子の動力学の主要な特徴を捉えるために必要な最小モード数は結合強度とともに増加し、多モード効果により原子の動力学が位置に強く依存することが示されています。

Lucas Weitzel

arXiv quant-ph · gr-qc

Complete characterization of internal-external entanglement trade-offs in two-mode Gaussian states

説明二モード・ガウス状態における内部・外部エンタングルメントのトレードオフの完全な特徴付け

要約本論文は、局所シンプレクティック固有値を固定した非対称二モード・ガウス状態について、内部エンタングルメント(二つのモード間のネガティビティ)と外部エンタングルメント(ガウス純化をまたぐネガティビティ)の間の厳密なトレードオフを特徴付けます。数値サンプリングで得た到達可能領域の境界構造を解析的に決定し、その区間内のすべての点が物理的な共分散行列に対応することを示して、内部エンタングルメントの鋭い上下限を与えます。さらに、飽和した単婚型の不等式を導出し、対称状態の極限を回復しています。

Yasusada Nambu

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

External-field-modified entropic exchange in confined quantum systems: static versus time-dependent electric fields

説明閉じ込められた量子系における外部電場による修正エントロピー交換:静的電場と時間依存電場の比較

要約本論文は、外部電場が空間的に閉じ込められた原子の情報量をどのように変えるかを概観し、一様な静的電場と単色の時間依存レーザー場に対する応答を比較している。解析には位置空間と運動量空間のシャノンエントロピーの和 ST が用いられ、参照系として閉じ込められた水素原子(CHA)と球形箱中の粒子(PISB)が扱われている。基底状態の分極率などの数値が示され、両系のエントロピー応答の違いが述べられている。

Vinod Prasad

arXiv quant-ph

Comparing classical and quantum QUBO solvers: optimality, trajectory diagnostics, and limits of solver selection

説明古典型と量子型のQUBOソルバーの比較:最適性、軌道診断、ソルバー選択の限界

要約本論文は、古典的手法、テンソルネットワーク、固定スケジュールの量子手法を、10のファミリーに属する180のベンチマーク問題(変数14〜48個)および最大128変数の既知最適解つき合成問題で比較しています。主ベンチマークでは分枝切除ソルバーが全参照エネルギーに一致しましたが、最適解をランダムなビット列に移すと、n=48で10個中4個しか見つからず、最適性を証明できた例はありませんでした。一方、パラレル・テンパリングは試行したすべての実行で全最適解に到達しました。診断手法からはソルバー選択の検証済みルールは得られず、線形ランプ型QAOAは古典手法に対する解質の改善を示しませんでした。

Gerhard Hellstern, Cedric Schacht, Martin Zaefferer

arXiv quant-ph

Multinomial shot sampling for quantum circuits

説明量子回路のための多項式ショットサンプリング:測定カウントをより速く生成する手法

要約古典計算機で量子回路をシミュレートする際、最終状態からショット(測定結果)を抽出する工程は一般的ですが、コストがかかります。本論文では、測定カウントを多項分布から直接生成し、条件付き二項試行の列に分解し、BTPEアルゴリズムにより各試行を期待定数時間で実行する方法を提案します。これによりサンプリングコストはショット数Sに依存しなくなります。最大20量子ビット・10^6ショットの条件で、Qiskitのサンプリングプリミティブと比較したところ、全設定で高速であり、統計的にも参照実装と区別できない結果が得られたと報告されています。

Ijaz Ahamed Mohammad, Daniel Nagaj, Martin Plesch

★★★★☆ 注目
arXiv quant-ph

Self-Correcting 3D Surface Code with Growing Local Dimension

説明局所次元が系統サイズとともに増加する自己訂正型3次元表面符号

要約本論文は、局所次元 q がシステムサイズとともに増加する Z_q 上の自己訂正型3次元表面符号を構成する。通常の3次元表面符号の局所的な幾何構造と安定化子の台集合を保ち、安定化子の Pauli のべきのみを変更している。臨界温度以下かつ q=Θ(N) の場合、両誤りセクターの記憶時間が少なくとも exp[Ω(N^{1/3})] で増大することを証明し、数値結果もこれを裏付けている。

注目点局所次元をシステム規模とともに増大させた自己修正3D表面符号を構成し、記憶時間の指数的増大を証明し数値結果で裏付けた。

Jinkang Guo

arXiv quant-ph · cs.AI

From Single Spins to Ensembles: A Calibrated Symbolic Regression Pipeline for NV Spectroscopy

説明単一スピンからアンサンブルへ:NV分光のための校正付き記号回帰パイプライン

要約本論文は、単一のNV中心の光検出磁気共鳴スペクトルから演算子項を選び係数を当てはめ、その個別スペクトル応答を明示的な重みで組み合わせてアンサンブルモデルを作る記号回帰パイプラインを提案する。共鳴シフト、局所的な乱れ、配向、光学応答を校正し、ゼロ磁場の保持周波数で正規化フォトルミネッセンスの二乗平均平方根誤差を0.008835から0.003872へ低減し、未補正の組み合わせに比べ56.2%改善した。

Evan Zhang, Zhenghang Zhi, Zewei Wang ほか

arXiv quant-ph

Charge-Coupled Device-Based Arbitrary Waveform Generation for Qubit Control

説明量子ビット制御のための電荷結合素子(CCD)ベース任意波形生成

要約本論文は、量子ビット制御に用いる電荷結合素子(CCD)ベースの任意波形生成アーキテクチャを提案している。波形のサンプルはCCDチャネルに電荷パケットとして蓄えられ、順次クロックされて電圧サンプルとして出力される。複数のチャネルを並列かつ時間インターリーブで動作させて高い実効サンプリングレートを得て、生成されたベースバンド波形をマイクロ波周波数へアップコンバートして量子操作を駆動する。波形情報を連続的に生成・伝送するマイクロ波信号ではなく蓄積電荷として表現することで、スケーラブルな量子制御システムにおける極低温配線の密度低減と熱負荷の低減につながるとしている。

Shinichi Morisaka, Ryutaro Ohira

★★★★★ 注目
arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Membership in the cone of quantum states over time is NP-hard

説明「時間を含む量子状態」の錐への所属判定が NP 困難であることの証明

要約本論文は、状態とチャネルを組み合わせた「時間を含む状態」が生成する凸錐を扱い、その所属判定が NP 困難であることを示します。二部分離可能錐がこの錐の露出面として線形に埋め込まれることを利用し、分離可能性判定の NP 困難性から帰着させています。また一定の次元条件のもとで、この錐は有限の半正定値表現を持たないことも述べられています。

注目点可分錐を露出面として埋め込み、時間発展量子状態錐の所属判定がNP困難であることと有限半正定値表現が存在しないことを厳密に示し、理論的前進が明確である。

Matt Hoogsteder-Riera

arXiv quant-ph

Heisenberg-Scaling Quantum Metrology of Electron-Photon Coupling via Multi-Electron PINEM

説明多電子PINEMによる電子‐光子結合のハイゼンベルク限界量子計測

要約本論文は、多電子光子誘起近接場電子顕微鏡(PINEM)における結合強度推定の精度限界を調べ、量子フィッシャー情報が電子数の二乗に比例して増加することを示している。圧縮光による探測と光学ホモダイン検出を組み合わせた方式を提案し、電子間に非ゼロの相互コヒーレンスがあれば電子数についてハイゼンベルクスケーリングが得られるとしている。さらに電子準備の不完全さによる位相雑音の影響を解析し、補助光学モードで雑音を条件付きで抑制する方法を示している。

Zihang Zou, Feng-Xiao Sun, Yunquan Liu ほか

arXiv quant-ph

Modulation and protection of entanglement in a two-qubit system via two interacting oscillator control

説明二つの相互作用する発振器による二量子ビット間エンタングルメントの制御と保護

要約本論文は、二つの補助調和発振器の間に設計された相互作用によって、二量子ビットのエンタングルメントを制御し保護する方法を検討している。特性関数表現を用いて複合系のダイナミクスを解析的に求め、エンタングルメントの復活、抑制、減衰といった動的な振る舞いを調べている。さらに熱散逸の影響も検討され、想定された散逸条件下では適切な発振器結合によって大きなエンタングルメントを保持できることが示されている。

Pablo Carlos L\'opez V\'azquez, Andr\'es Garc\'ia, Josu\'e Romero

arXiv cs.SE · quant-ph

Large Language Models for Quantum Code Translation: An Exploratory Study

説明大規模言語モデルによる量子コード変換:探索的研究

要約量子ソフトウェア開発は、量子力学的な意味論と分断された各種SDK(ソフトウェア開発キット)によって困難を抱えており、SDK間のコード変換と実行が複雑になっています。本論文では、高水準の量子SDK間で実行可能なプログラムを変換するためのLLM(大規模言語モデル)ベースの手法を提案し、量子の意味論と量子エコシステムのバージョン進化に対応した変換ワークフローを設計しています。43タスクで4種類のLLM構成を予備評価し、QiskitプログラムをPennyLaneとQ#へ変換したところ、ゼロショットのPass@1は最大72.33%に達し、ワンショットプロンプティングによってさらに効果が向上しました。

Xiyuan Li, Yuechen Li, Jianjun Zhao

arXiv quant-ph

A General Framework for Leggett--Garg Violation in Neutrino Oscillations and Matter Effects

説明ニュートリノ振動と物質効果におけるレゲット=ガーグ不等式の破れの一般的枠組み

要約本論文は二味ニュートリノ振動の四時刻量 K4 を、非侵襲測定ではなく擬密度行列を用いた静的条件下で検討します。Horodecki 型の判定法を時間的パウリ相関テンソルに適用して分析しています。定密度物質中の味測定について K4 を明示的に評価し、選ばれたパラメータでは MSW 共鳴付近で物質中と真空中の差が顕著であることを示しています。

M. M. Ettefaghi, H. Hajipour

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Helicity-Selective Electron-Phonon Coupling Between PT-Partner States in 2H-bilayer MoS₂

説明2H二層MoS₂におけるPT対称パートナー状態間のヘリシティ選択的電子-フォノン結合の研究

要約本論文は2H二層MoS₂の手性フォノンを理論および計算により検討し、パリティ時間反転(PT)対称性が手性フォノンと、PT縮退した電子二重項との相互作用にどのように影響するかを調べています。PTは一重項フォノンの手性を抑制する一方で、手性フォノン二重項は擬スピンに似た仕組みでPTパートナーの電子状態とヘリシティ的に相互作用しうることが示されています。著者らはPTとC₃の両対称性を組み合わせて選択則を解析し、手性フォノンがPT系における谷内電子状態の分解に利用できる可能性を示唆しています。

Fred Sun, Jia-An Yan

arXiv quant-ph

Measure of set coherence

説明集合コヒーレンスの測度

要約本論文は、量子状態の集合が同一の基底で同時に非コヒーレントになれないかどうかを表す「集合コヒーレンス」を研究している。著者らは集合コヒーレンス測度(SCM)の公理的枠組みを構築し、平均・最大・和の各ロバスト性に基づく測度がその公理を満たすかを検討した。さらに、対ごとの交換子に基づく測度群を提案し、最適近似量子ブロードキャストにおける意味づけも論じている。

Jiabo Panel, Yu Guo, Yuqin Wang

arXiv quant-ph

Quantum ordinal selection with two comparisons

説明2回の比較による量子順序選択

要約未知の厳密順序について、ノイズのないコヒーレントな two-by-two 比較を最大2回用いて、指定した順位しきい値内の対象を選ぶ最適確率を研究しています。著者らは、比較に特化した半正定値計画モデルを作り、7個の対象での各しきい値と8個の対象での最小値選択について厳密な最適値を計算機支援証明で確定しています。さらに明示的なアルゴリズム族を構成し、その漸近的な成功率が制約なしの最適値との差が0.016%以内であること、またその相対差の極限が厳密に正であることを示しています。

Hongyu Wu

arXiv quant-ph

Target Detection with Asymmetric Gaussian Classical Correlation

説明非対称ガウス古典相関による目標検出

要約本論文は、熱状態をビームスプリッタに入射して生成されるガウス領域の二モード古典相関を調べ、一方のモードへの測定がもう一方に与える影響を明示的に分析して、古典相関と量子相関の区別を可能にします。信号モードとアイドラーモードで平均光子数が異なる非対称な古典相関において、古典相関状態が目標検出に有利であることを示しています。オン・オフ検出のもとでは、環境の熱的平均光子数が増えるほど、古典相関状態が量子相関状態を大きく上回ります。

Su-Yong Lee, Yonggi Jo, Jihwan Kim ほか

arXiv quant-ph · math.OC

Rank-one Factored Gradient Descent without Restricted Isometry: Application to Quantum Pure State Tomography on Multi-Qubits

説明制限等長性なしのランク1因子化勾配降下法:多量子ビット純粋状態トモグラフィーへの応用

要約本論文は、低ランク半正定値行列の復元に用いられる因子化勾配降下法を検討し、多量子ビット純粋状態のトモグラフィーに適用している。低重みのパウリ測定しか行えない場合には、収束保証に通常用いられる制限等長性(RIP)が成り立たないことを示す。そこで測定設定ごとに分割し、最大スライス全変分損失を導入して、大域的最適解が位相を除いて真の状態となることを論じ、四量子ビットで数値検証している。

Takahiro Kajisa

arXiv quant-ph

Neutrinos as Quantum Information Carriers? A Gap Analysis Against the DiVincenzo Criteria

説明ニュートリノは量子情報の担い手になり得るか?DiVincenzo 基準に照らしたギャップ分析

要約本論文は短いギャップ分析で、DiVincenzo が提唱した量子計算の 7 つの基準に照らして、ニュートリノを量子情報プラットフォームとして評価しています。既存文献をもとに、計算と通信の両面から各基準との差を比較しています。結論として、ニュートリノは忠実度と coherence は良好ですが、量子ビットの明確な定義と初期化、汎用ゲート、個別量子ビットの読み出し、静止状態と飛行状態の変換を欠くため、優れた飛行型の情報担体とみなすのが適切で、制御は非常に困難だとしています。

Ramanuj Awasthi

arXiv quant-ph

Quantum Anomaly Detection in network traffic using Variational Quantum Classifiers

説明変分量子分類器によるネットワークトラフィックの量子異常検知

要約本論文は、ネットワークトラフィックの異常検知における量子機械学習の可能性を検証し、4種類の変分量子分類器(VQC)構成を比較したものです。評価には合成のネットワークトラフィックデータセットが用いられました。より深い回路は精度が高い一方、学習条件に敏感であることが示されました。最も良い成績を収めたのはZFeatureMapとRealAmplitudesを組み合わせ、ADAMで最適化したVQC-3です。サポートベクターマシンやランダムフォレストなどの古典的手法の方が、この合成データでは優れた結果を示しました。

Mir H M Ilham, Hardique Dasore, Abdulrahman Ababneh ほか

arXiv nlin.CD · quant-ph

Higher Order OTOCs in Chaotic Quantum Maps: Ruelle-Pollicott Resonances and Asymptotic Freeness

説明カオス量子写像における高次OTOCとRuelle-Pollicott共鳴・漸近自由性

要約本論文は、量子写像における高次の時間外順序相関関数(OTOC)を研究しています。OTOCは情報のスクランブリングを測る指標で、カオスの診断に用いられます。数値計算によれば、中間時間領域では奇数次のOTOCは古典相関と同じ速度、すなわち最大のRuelle-Pollicott共鳴で減衰し、偶数次はその2倍の速さで減衰します。粗視化した超作用素で退相干を導入すると、減衰速度が次数に比例する関係が回復します。長時間では各高次OTOCが単一の自由キュムラントに支配され、その飽和値はヒルベルト空間の次元の逆数で減少します。

Nicol\'as G\'omez Brucks, Ignacio Garc\'ia-Mata, and Diego A. Wisniacki

arXiv quant-ph

Model-Uncertainty-Aware Digital Twins for Non-Markovian Quantum Repeater Memories

説明非マルコフ型量子リピータ記憶に対するモデル不確実性を考慮したデジタルツイン

要約本論文は、量子リピータの記憶に蓄えられたエンタングルメントの状態を推定する、物理制約付きデジタルツインQMemTwinを提案しています。複数の収縮型パッシブ状態空間モデルを較正し、有限サンプル補正付きAkaike重みで組み合わせ、時間的ホールドアウトデータが未対応のダイナミクスを示す場合は判定を保留します。原文中の結果数値はプレースホルダーのままです。

Muhammad Waqas Haseeb

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech · cs.CL

Wave Is All You Need: A Quantum Language Model Based on Fully Connected Quantum Boltzmann Machine

説明「Wave Is All You Need」:全結合量子ボルツマンマシンに基づく量子言語モデル

要約本論文は、全結合量子ボルツマンマシン(FC-QBM)に基づく自己注意機構を提案し、これを中核とする言語モデルFC-QBM-LMを構築している。8量子ビットのモデルを唐詩のコーパスで学習させ、量子層は44個のパラメータだけで位置符号化と自己注意の計算を実行する。ノイズのない環境で良好な収束を示し、複数のノイズレベルでも収束性能の99%以上を保持した。五言絶句の生成実験では、連想的・発散的思考などの能力が予備的に見られたと報告している。

Jun Liu

arXiv quant-ph

QQLink: A Declarative Framework for Multi-QPU Quantum Workflow Orchestration

説明QQLink:複数QPUの量子ワークフロー編成のための宣言型フレームワーク

要約本論文は、同一プログラム内でノード間の測定依存関係を記述し、ノード間の協調を自動的に導出するプログラミング・編成層QQLinkを提案しています。そのプランナーは無閉路の依存グラフを構築し、同じプログラムをシミュレータまたは分割された量子ハードウェア上の動的回路に変換して実行できます。7つのプロトコルワークフローで評価し、2台のIBM Heronプロセッサ上での実機実行も報告しています。一方で、ハードウェア実装の限界も示しており、物理的にネットワーク接続されたQPUでの実行は今後の課題です。

Vicente Leyton Ortega, Narasinga Rao Miniskar, Thomas Naughton ほか

arXiv quant-ph · cond-mat.mtrl-sci

Real-Time Correlation of Relaxation, Dephasing, and Two-level System Dynamics in Transmon Qubits

説明トランスモン量子ビットにおける緩和・位相緩和・二準位系ダイナミクスのリアルタイム相関

要約本論文は、トランスモン超伝導量子ビットの性能が時間とともに変動する問題を扱っています。緩和率と位相緩和率が同時に上昇し、数分から数時間続く現象(T1・T2 excursion)が観測されました。インターリーブ測定、ノイズ分光、二準位系(TLS)分光を組み合わせた結果、これらの現象は、周波数が拡散して量子ビット周波数と共鳴する、少数の強結合TLS欠陥によって引き起こされることがわかりました。この測定手法は、超伝導量子ビットの性能変動の原因となるノイズ源の理解に役立ちます。

Ambrose Yang, Alexander M. Young, Paal H. Prestegaard ほか

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Path integral control in the complex plane

説明複素平面における経路積分制御

要約経路積分制御は、状態軌道の重み付き平均として最適方策を計算する確率的最適制御の枠組みです。本研究では、円形複素ウィーナー過程を用いてこの手法を複素平面へ拡張し、制御とノイズが厳密に一致する条件のもとで測度変換を定義しています。確率的シュレーディンガー方程式に適用すると、異なる正の散逸率をもつ非エルミート型ジャンプ経路を一貫して扱え、交差エントロピー最適なフィードバック制御と開ループ制御の式が得られます。

Aar\'on Villanueva

★★★★☆ 注目
arXiv math-ph · math.MP · quant-ph

Rigorous Lower Bounds for Atomic and Ionic Ground-State Energies

説明原子・イオン基底状態エネルギーの厳密な下界

要約本論文は、すべての原子およびイオンの基底状態エネルギーに対する厳密な下界を計算する反復法を提案している。得られる下界の精度は、初期エネルギー推定値と束縛電子数の上界の質に依存する。その結果、電子数N、核電荷Z(0<Z≤N)の原子・イオンについてE(N,Z)≥-0.8710·N^{1/3}Z^2が示され、従来の最良定数を大きく改善している。さらに2≤N≤86の全原子について下界を計算し、既存の結果と比較している。

注目点原子・イオン基態エネルギーの厳密下界を反復法で与え、定数を1.1447から0.8710へ大きく改善し、既存結果と比較して裏付けている。

Michael Hofacker

arXiv cond-mat.str-el · quant-ph

Symmetry-resolved quasilocal entanglement as a key to Mott and pseudogap physics in plaquette CDMFT

説明対称性分解された準局所エンタングルメントによる、プラケットCDMFTにおけるMott・擬ギャップ物理の解明

要約本論文は、強相関フェルミ粒子系の内在的な量子資源を特定するため、パリティ超選択された二サイト・エンタングルメントを対称性で分解する手法を提案し、その指標としてフェルミ負性と相対エントロピー型エンタングルメントを用いる。この手法は純粋状態と混合状態の完全なエンタングルメントにも拡張される。著者らはHubbardモデルに適用し、まずダイマー、次にプラケットクラスター動的平均場理論(plaquette CDMFT)で、零温度における相互作用駆動および密度駆動のMott転移を追跡した。3つの対称性分解成分がそれぞれMott・擬ギャップ物理の異なる側面を捉えることを示している。

Gabriele Bellomia, Carlos Mejuto-Zaera, Massimo Capone ほか

arXiv quant-ph

Ancilla-free optimal quantum adder

説明補助量子ビットを使わない最適な量子加算器

要約本論文は、補助量子ビットを一切必要としない正確なn ビット量子加算器を構成しています。ゲート数はO(n)、深さはO(log n)です。回路はX、CNOT、Toffoliゲートのみを用い、全結合の接続性を仮定しており、古典的に可逆です。著者らは、ゲート数と回路の深さがいずれも漸近的に最適であると述べています。

Junhong Nie, Jialiang Tang, Xiaoming Sun ほか

arXiv quant-ph

Emergent Recursive Kernels in Quantum Reservoir Computing

説明量子リザーバー計算における創発的再帰カーネル

要約本論文は、入力結合と独立にサンプリングしたHaar ユニタリからなる固定の量子リザーバーを研究する。履歴長を固定した大次元極限において、このリザーバーに厳密な再帰カーネルが存在することを示し、各カーネル評価がリザーバー規模によらない線形のスカラー漸化式に帰着することを述べている。カーネル係数は時間順序外相関関数と結びつけられ、記憶保持や時間的相互作用の次数を調整することで異なる学習課題に合わせられることも示される。NARMA10ベンチマークでは、調整したカーネルが試験されたIsingおよびSYKリザーバーより低い予測誤差を達成した。

Ce Wang

arXiv quant-ph

Bosonic Loss Codes with Bounded Occupation

説明占有数に上限を設けたボソニック損失符号

要約本論文は、q個のボソニックモードにわたるFock状態符号を研究する。総励起数はN、各モードの励起数は最大B個に制限され、q はNに比例する。固定された上限Bと比率q/N>1/Bのすべてについて、最大δN個の光子損失を正確に訂正できる明示的な達成可能レートを示し、十分小さいδ>0に対して正であることを証明している。B=2、q=Nの場合、δ<0.1355で正のレートとなり、δ=0.1では約0.281となる。これは従来知られていた正確なqutrit符号の約0.275を上回る。

Avraham Kreindel, Aryeh Lev Zabokritskiy (Yohananov)

arXiv quant-ph

Pauli-ball discrepancy and stability of quantum codes

説明パウリ球の不一致度と量子符号の安定性

要約本論文は、すべての誤り半径について二次の不一致度を合計した「パウリ球不一致度」を提案し、量子符号のパウリ誤り像が希尔伯特空間をどれだけ一様に覆っているかを測る。特定のパラメータでは、この不一致度が明示的な基準値と非負の剰余の和として表され、その剰余を用いて誤りの上界や雑音に対する安定性を評価している。

Aryeh Lev Zabokritskiy "Yohananov"

★★★★★ 注目
arXiv quant-ph

Exact Identification of Quantum Correlations in the Minimal Bell Scenario

説明最小ベル・シナリオにおける量子相関の厳密な同定

要約本論文は、最小ベル・シナリオにおける量子相関の境界を調べ、計算可能な必要十分条件を提示している。相関が、極端な量子相関と古典相関の和に分解できるとき、そしてそのときに限り、その相関は量子的であるとする。また、各非局所的な露出点を含む極大面の構造も分類している。

注目点量子相関の境界を計算可能な必要十分条件で特徴づけ、量子優位のベル汎関数が一意の量子最大化子を持つことを証明し、長年の未解決問題に答える。

Liang-Liang Sun, Jie Wang, Sixia Yu