量子コンピューティング · 2026年10月30日(金)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

RSS で購読
arXiv quant-ph

Structural Bottlenecks in QAOA Mixer Design: Transport and Causal Reach

説明QAOAミキサー設計の構造的ボトルネック:遷移と因果的到達範囲

要約本論文は、量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)におけるミキサーの設計を扱い、浅い回路に現れる二つの構造的ボトルネック、すなわち配置空間での確率の遷移と、有限の深さでの因果的到達範囲を論じている。MaxCut問題では、問題グラフに沿った二体相互作用を横磁場ミキサーに加えた構成を検討し、同じ深さで標準のXミキサーより近似比が改善することを数値的に示している。

Jasjyot Singh Gulati, Tharrmashastha SAPV

arXiv cond-mat.mes-hall · cond-mat.mtrl-sci · physics.comp-ph

Electric field control of anisotropic spin traffic between spin-filtering and magnon-scattering in a layered antiferromagnet

説明層状反強磁性体におけるスピンフィルタリングとマグノン散乱の間の異方的スピン輸送の電界制御

要約本論文は、層状A型反強磁性半導体CrSBrを用いたデュアルゲート電界効果トランジスタを研究している。測定の結果、磁気抵抗比の符号と大きさはキャリア濃度よりも変位場によって主に決まることが示された。著者らは第一原理計算と有効スピン回路モデルでこの現象を説明し、変位場がCrSBrのスピン輸送を制御する有効な電気的パラメータであると述べている。

Mohamed Soliman, Jaime Garrido Aldea, Davy Borowski ほか

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

Micromagnetic Lagrangian and Hamiltonian Normal-Mode Formulation of Cavity Magnon-Photon Interactions

説明キャビティ内マグノン-フォトン相互作用の微視的磁化ラグランジアンとハミルトニアンによる正規モード定式化

要約本論文は、線形化されたマクスウェル方程式とランダウ-リフシッツ方程式から出発し、共振キャビティ内でのマグノンと光子の相互作用を研究している。電気ベクトルポテンシャルと相互作用ラグランジアンを導入し、非結合の磁気系・電磁気系の固有モードで展開する。さらにFaddeev-Jackiw法によりハミルトニアン形式を導き、一般化ボゴリューボフ変換で系を対角化している。垂直磁化されたYIG円盤を矩形マイクロ波キャビティに置いた例では、キャビティモードと複数の静磁モードの混成や、導体壁近傍での周波数シフトが示されている。

Claudio Serpico, Marco Lembo, Giovanni Miano

arXiv quant-ph

Fault-Tolerant Heisenberg-Limited Quantum Metrology with Bosonic Probes

説明ボソン探針を用いた耐故障ハイゼンベルク限界量子計測

要約本論文は、ボソン探針を用いて位相緩和ノイズの下で変位を推定する耐故障量子センシング手法を提案している。平均光子数の制約の下で最適な誤り訂正符号を構成し、回路レベルのビット反転ノイズでは距離dの符号が論理誤りをp^((d+1)/2)のオーダーまで抑制することを示す。さらに、非耐故障手法がハイゼンベルク・スケーリングを維持できるのは約γ_A^(-1)の時間に限られるのに対し、提案手法は約γ_A^(-(d+1)/2)の探測時間にわたりフィッシャー情報がNT²に比例することを示している。

Daniel G. Li, Lorc\'an O Conlon, Yu-Xin Wang ほか

arXiv physics.chem-ph · quant-ph

Characterizing Reaction Types through Linear Free-Energy Relationships in Cavities

説明キャビティ内の線形自由エネルギー関係による反応タイプの分類

要約本論文は、非経験的線形自由エネルギー関係を光学キャビティ内で変化する反応に拡張し、単純な応答交差則によって決まる四つの反応タイプに分類できることを示している。反応は、キャビティの調整に関係なく従来型のBell-Evans-Polanyi(BEP)挙動または逆説的なOpposite-BEP挙動を示すか、キャビティ周波数の変化に応じて両者を切り替える。この枠組みはShin-Metiuモデルと四つの分子反応で検証され、その複雑さは永久双極子と分極率の応答の競合に還元できるとされる。

Jillian G. Hoffstadt, Davis M. Welakuh, Norah M. Hoffmann

arXiv quant-ph

Quantum Computing through Computational Imaging: Representations, Measurement, and Inference

説明計算イメージングによる量子計算:表現・測定・推論

要約本論文は計算イメージングとエンジニアリングの読者を対象に、量子状態の表現方法、測定、復号がどの情報を得られるかを決めることを論じています。振幅符号化と完全な候補ラベル付け符号化を区別し、複素位相干渉の下での未知位相推論を扱います。さらに、結合振幅の行列化による特異値分解と純粋状態の絡み合いの関係を示し、四ピクセルのセグメンテーション例で量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)の一層が平均エネルギーを下げても、最適解の確率は必ずしも高くならないことを示しています。

George Kourousias, Sergio Carrato, Roberto Pugliese ほか

arXiv quant-ph

Rapid mixing for Gibbs samplers for quantum spin systems with all-to-all interactions

説明全結合量子スピン系のギブス・サンプラーにおける高速混合性

要約本論文は、全結合系を含む任意の相互作用グラフ上の二体量子ハミルトニアンについて、KMS詳細釣り合いを満たすリンドブラッド・ダイナミクスによるギブス状態の生成を研究している。古典的なドブルシン条件の量子版に基づき、局所摂動が系全体へ及ぼす影響を扱う。次数1の量子ワッサースタイン距離を用いて摂動の伝播を評価し、サイトあたりの最大総相互作用強度で制御される高温領域で縮小評価を導く。混合時間は系のサイズと誤差許容量の逆数に対して対数的になる。

Nicola Bertoni, Giacomo De Palma

arXiv quant-ph · cs.IT · math-ph

Quantum communication: a discrimination approach

説明量子通信:状態識別によるアプローチ

要約本論文は、ノイズのある量子通信路を介して補助なしで量子通信を行うための状態識別ベースの手法を提案している。エンタングルメント回復と状態識別の間の操作的双対性に着目し、Petz回復写像から構成される明示的な復号器を備えたエンタングルメント生成符号を構築している。得られる誤り上界はあらゆる通信路使用回数で成り立ち、Petz-Rényi相干情報(コヒーレント情報)で表される。積状態の情報源については、速度がコヒーレント情報を下回る範囲で誤りが指数関数的に減少する。

Hao-Chung Cheng

arXiv quant-ph

Subsystem Spacetime Code

説明サブシステム時空間符号:量子誤り訂正符号の枠組みでClifford回路の耐故障距離を解析する

要約本論文は、サブシステム時空間符号を構成し、それを用いてClifford回路の距離を特徴づけている。その規格群は瞬時安定化群のマスキング性質を用いて明示的に構成・分類でき、回路に対して無害な故障のみからなることが示されている。また、動的符号で距離が失われる箇所の特定や、小さな部品から回路を組み合わせたときの故障距離の変化の解析にも用いられる。

Esther Xiaozhen Fu, Aranya Chakraborty, Daniel Gottesman

arXiv cond-mat.quant-gas · quant-ph

Multidimensional revival dynamics in a bosonic many-body system

説明ボソン多体系におけるマルチ次元の再帰(リバイバル)動力学:対称2サイト Bose-Hubbard モデルで局在状態の崩壊と再現を調べる研究

要約本論文は、対称2サイト Bose-Hubbard モデル(Bose-Hubbard model)における量子干渉現象を調べています。片方のサイトに準備したコヒーレント初期状態から出発し、強い自己トラッピング領域での動力学を扱っています。期待値、コヒーレンス、自己相関関数における再現挙動を導出し、もつれの振る舞いも示しています。さらに、半古典理論によってこれらの新しい現象を理解でき、数値計算と良く一致すると述べています。

Denis Ullmo (1), Steven Tomsovic (1, 2) ほか

★★★★☆ 注目
arXiv math-ph · cond-mat.other · math.MP

Local determination of low-energy states in gapped fermion systems with weak long-range interactions

説明弱い長距離相互作用を持つギャップ付きフェルミオン系における低エネルギー状態の局所的決定

要約本論文は、スペクトルギャップを持つ自由ハミルトニアンに十分弱い偶数体相互作用を加えて得られる、ギャップ付きフェルミオン系のバルク(無限体積)を扱う。有限または無限の領域Uの内部で別の相互作用がバルク相互作用と一致する場合、そのエネルギー範囲[0,3g/4]内の低エネルギー状態の局所期待値が、Uの内部深くでバルク基底状態に近いことを示す。誤差はUの補集合までの距離とともに減衰する。これより、バルク相互作用の一意な代数的基底状態などが導かれる。

注目点弱い長距離相互作用を持つギャップ付きフェルミオン系で低エネルギー状態の定量的局所決定を示し、一意な代数的基底状態などの帰結を導く。

Stefan Teufel

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

High-Fidelity Universal Quantum Gates in a Cryogenic Atom Array

説明極低温の原子配列における高忠実度の汎用量子ゲート

要約本研究は、極低温環境にあるセシウム133原子配列で汎用量子ゲートの組を実現したものです。1量子ビットゲートの忠実度は99.970(2)%、未補正の2量子ビット絡み合いゲートの忠実度は99.76(8)%で、室温での主要な実装と同等の水準です。絡み合いゲートは基底状態とリュードベリP状態の間の直接的な単一光子結合を用いています。

注目点著者らは極低温の中性原子配列で汎用量子ゲート集合を実演し、直接単光子結合のリュードベリ状態を用いた二量子ビットゲートで、単一ビット99.970(2)%、二量子ビット99.76(8)%の忠実度を報告している。

Junlan Jin, Donghyuk Seo, Yue Shi ほか

arXiv quant-ph · nucl-th

QDMin: Coherent Quantum Minimum Finding for Nuclear Deformation Landscapes

説明QDMin:原子核変形エネルギー地形のためのコヒーレント量子最小値探索

要約本論文は、原子核集団座標のエネルギー地形の極小点を探索するQDMin(量子変形最小値探索)手法を提案している。パラメータ化されたハミルトニアン族を、コヒーレントな集団座標レジスタとオンデマンドの基底エネルギー閾値オラクルを用いて探索する。簡略化したペアリング加多極子モデルに実装し、四点計算および4×4の四重極-八重極場の計算を行っている。

Abhishek, P. Arumugam

arXiv cond-mat.mes-hall · math-ph · math.MP

Transport in spinful non-Hermitian gauge lattices

説明スピンを含む非エルミート・ゲージ格子における輸送

要約本論文は、一次元の非エルミート強結合格子にスピンと行列値のアーベル/非アーベルゲージ結合を導入し、一般化転送行列法で解析したものである。アーベル極限では各スピン成分が分離して厳密な結果が得られ、非アーベル場では非可換な結合行列によりスピン成分が混ざり合う。その結果、スピン混成のレーザー発振や相干完全吸収、方向依存の無反射輸送などが示される。

Hamed Ghaemi-Dizicheh, Shahram Dehdashti, Janis N\"otzel

★★★★★ 注目
arXiv math-ph · cond-mat.other · math.MP

Bulk gap stability and spectral flow for fermions with weak long-range interactions

説明弱い長距離相互作用をもつフェルミオン系のバルクギャップ安定性とスペクトル流

要約本論文は、弱い長距離多体相互作用が自由フェルミオン系のバルクギャップを保存することを証明し、自由基底状態を相互作用系の基底状態へ運ぶ準局所的なスペクトル流を構成する。多項式減衰の条件の下で、基底状態とギャップの下界を与えている。

注目点弱い長距離相互作用下でのバルク・ギャップ安定性と準局所スペクトルフローを厳密に構成し、多項式減衰の十分条件を与えた。

Stefan Teufel

arXiv quant-ph

Bounds for General (r,δ)-Quantum Locally Recoverable Codes

説明一般の(r,δ)量子局所回復可能符号の上界

要約本論文は、純粋性や安定化子構造を仮定せず、回復ブロックが任意に重なる一般の(r,δ)量子局所回復可能符号(qLRC)を研究する。一般の量子部分空間に対するSingleton型の上界を導出し、整数最適化により上界をさらに引き締める剰余補正を示す。また、既存の純粋符号のパラメータ界を任意の純粋量子部分空間へ拡張し、これらの界を達成する三つの符号族を分析している。

Shuowei Ma, Fei Shi

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

Three-dimensional QCA that are not stably circuits

説明安定化回路ではない三次元QCA

要約論文は、Haah、およびSun・Yang・Wang・Tantivasadakarn・Chenによる三次元カイラル Z_p Clifford 量子セルオートマトンが、奇素数 p ごとに、任意の補助自由度とのテンソル積や並進との合成の後でも有限深さ量子回路ではないことを証明している。従来こうした結論はClifford範疇内でのみ知られていた。その帰結として、安定化回路と並進を法とした三次元QCAの群は有限生成ではない。

注目点新しい不変量を導入し、3次元QCAが安定化回路でないことを示す。Clifford圏を超える結果だが、一部は未証明の予想である。

Bowen Yang

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Stabilizing fluctuating Cooper pairs with a terahertz resonator

説明テラヘルツ共振器で揺らぐクーパー対を安定化する研究

要約本論文は、メソスコピックな無秩序二次元超伝導体とサブ波長テラヘルツ共振器の結合について平衡状態の理論を構築し、試料中の超伝導位相揺らぎと共振器の電磁揺らぎの相互作用に注目している。共振器を集中定数回路としてモデル化し、結合が超伝導転移温度Tcを抑制するのではなく上昇させることを示している。試料がPearl長より小さい場合、BKT転移付近の位相揺らぎがこの上昇をさらに強めると述べている。1µm×1µm、厚さ8nmの無秩序薄膜を例とすると、位相揺らぎを無視した場合の0.1%に対し、Tcの相対的上昇は約1%と見積もられている。

Frieder Lindel, Jonathan B. Curtis, J\'er\^ome Faist ほか