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)。

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Reconstructing hidden observables via quantum snapshot thermometry

説明量子スナップショット温度計測による隠れた観測量の再構成

要約射影スナップショットは量子シミュレータで一般的な読み出し手法だが、測定基底で対角的な観測量しか直接には測れない。本研究は、局所平衡化と独立に較正された平衡状態方程式を用いて、通常は見えない保存密度分布を明らかにする方法を示す。数値計算により、エネルギー前線や拡散係数を復元し、スピン輸送とエネルギー拡散を区別できることが示されている。

Jie Ren, Andrew Hallam, Luheng Zhao ほか

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Renormalization for Robust Memory without Synchronization

説明同期化なしで頑健な記憶を実現する繰り込み:独立した局所更新がどのように情報を安定させるか

要約本論文は、各サイトが独立したランダムな時刻に更新される場合でも、局所的な誤り訂正規則が協調して古典情報を保持できることを示す時空間繰り込みの枠組みを提案している。安定な界面の幾何学と欠陥伝播の抑制が大規模で信頼できる消去につながる十分条件を与え、非同期のR挤压符号の安定性を証明するとともに、二次元と三次元の頑健な過程を導入している。どちらの符号化相も、ノイズが一方の相を優先する場合でも、十分に弱いノイズのもとで持続する。

Shashwat Chakraborty, Jong Yeon Lee

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Comparison of entangling strategies for unitary synthesis

説明ユニタリ合成のためのエンタングリング戦略の比較

要約本論文は、イオントラップ量子コンピュータにおいて多量子ビットゲートを用いる際のトレードオフを調べたものです。アプリケーションに依存しないベンチマークとして酉行列合成(ユニタリ合成)を用い、ネイティブなMølmer–Sørensen多量子ビットゲートから構成されるゲートセットの性能を比較しています。また、そのようなゲートセットを評価するためのツールを開発し、多量子ビットゲートが有利になるための具体的なハードウェア要件を特定しています。

Jonas Wunder, Hendrik Weimer, Ricardo Costa de Almeida

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Entanglement diagnostics of stochastic-resetting steady states: theory and measurement on superconducting qubits

説明確率的リセット定常状態のエンタングルメント診断:超伝導量子ビットでの理論と測定

要約横磁場イジング鎖において確率的リセットによって生じる非平衡定常状態のエンタングルメントを研究し、2量子ビットの解析解と最大12量子ビット鎖の厳密計算を示している。IBMの超伝導プロセッサでの測定では、リセット前後で平均したエントロピーがパラメータを用いない無雑音予測にほぼ一致し、並行度の多くは予測を下回った。両エントロピーの差(Jensenギャップ)は、部分系が直近のリセット以降の時間について保持するHolevo情報に等しく、この情報は鎖長とともに増加する。

Jakob Murauer, Sabine Tornow, Manas Kulkarni ほか

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Locality in Dissipative Ground-State Preparation

説明散逸的基底状態生成における局所性の研究:局所的な散逸で局所ハミルトニアンの基底状態を作れるか

要約本論文は、自由フェルミオンのハミルトニアンの基底状態を局所的な散逸によって生成できるかを検討する。線形ジャンプ演算子をもつ二次のリンドブラッド演算子を用い、フーリエ対応によって空間的局所性と運動量空間の解析性を結びつけ、指数的局所な線形ジャンプ演算子の存在に関する完全なスペクトル判定条件を導いている。符号が変わるフェルミ準位の交差は、指数的局所な線形ジャンプ演算子による基底状態生成を排除することが示され、高次元ではさらに別の障害が生じることも述べられている。

Qicheng Tang, Ruhanshi Barad, Xueda Wen

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Left-Handed Transmission Lines for the Dynamical Casimir Effect

説明動的カシミール効果のための左手系伝送線路

要約本論文は、直列コンデンサと並列インダクタで構成された左手系超伝導伝送線路を扱い、その終端は磁束変調されたSQUIDとされています。著者らは量子ハミルトニアンを導出し、同じ素子からなる右手系線路および長い共面導波路と比較しています。同じ素子を用いた場合、左手系線路の結合は交差ポンプ周波数を超えると右手系を上回り、生成された粒子を目的のモードに保持できると述べられています。

Valentin E. Salari, Fernando C. Lombardo, and Paula I. Villar

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Optimal Diamond Distance Estimation for Unitary Channels

説明ユニタリチャネル間のダイアモンド距離の最適推定

要約本論文は、二つの未知のd次元ユニタリチャネル間のダイアモンド距離を加法誤差εで推定する量子アルゴリズムを提案している。ユニタリチャネルとその逆の利用回数はO(√d/ε)である。この問い合わせ複雑性は、Jeonらによる下界(npj Quantum Inf., 2026)と一致するため最適であるとされている。

Jinge Bao, Qisheng Wang

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Exceptional Points as Witnesses of Non-Gaussian Noise

説明例外点を非ガウス雑音の指標として用いる研究

要約量子デバイスの減衰応答に現れる例外点(EP)が、パワースペクトルだけでは区別できない非ガウス雑音の統計的特徴を示しうることを論じている。著者らは、パワースペクトルを保ったまま、同一で独立な雑音源で退相干環境を記述する理論モデルを導入した。較正された単一源モデルのもとで、測定された応答から得られる最大のEP次数により雑音源の数が決まり、合成雑音の高次統計量が予測されるとしている。

Aritra Ghosh, Subhashish Banerjee, M. Bhattacharya

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Algebraic theory of abelian fractons and beyond

説明アーベル型フラクトンの代数理論とその拡張

要約本論文は、アーベル型のギャップ付きフラクトン秩序と位相相において、融合・移動度・統計を扱う代数理論を構築し、制限された移動度と空間的に広がった励起を持つ系へ、アーベル型アニオンの代数的記述を一般化するものです。融合と移動度を符号化する組紐融合複体(BFC)を導入し、その同値類として組紐融合理論(BFT)を定義しています。非縮退な理論については相互統計と遠隔検出を論じ、唯一の無限空間基底状態を仮定して、励起-検出原理が非縮退性と同値であることを証明しています。

Wilbur Shirley, Evan Wickenden, Bowen Yang ほか

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Optimal detuning and gate time for strongly driven single-qubit gates beyond the rotating-wave approximation

説明回転波近似を超える強駆動単一量子ビットゲートの最適デチューニングとゲート時間

要約本論文は、回転波近似(RWA)を超える強い駆動下での単一量子ビットゲートの忠実度低下を調べています。駆動周波数の逆数について二次までの有効マグナス・テイラーハミルトニアンを用い、誤差を解析しています。振幅に依存するブロッホ・ザイクert型の周波数シフトで駆動周波数を補正し、操作時間を再スケールすることで、修正されたパラメータによりRWAのゲート条件が回復することを示しています。シュレーディンガー方程式の数値解により、この補正でゲートの非忠実度が数桁下がり、利用可能な振幅の範囲が広がることが示されています。

Alejandro D. Bendersky, Sergio S. Gomez, Rodolfo H. Romero

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Probing fluctuations in photon emission statistics of spin injected quantum dots with time dependent electronic excitation

説明スピン注入量子ドットの光子放出統計の揺らぎを時間依存の電気励起で調べる研究

要約本論文は、スピン注入により電気的に駆動されるInGaAs/GaAs量子ドット集合体を扱い、外部励起レーザーなしで円偏光単一光子を放出できることを示す。四検出器の時間タグ付き干渉計で光子数統計を測定した結果、二光子統計がパルス内の複数の時刻で顕著に揺らぐことが分かった。注入層を消磁するとこの揺らぎは消え、多光子放出の動態と注入キャリアのスピン偏極との関係が示されている。

Chiran Wijesundara, Vincent Iglesias-Cardinale, Yuan Lu ほか

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Toric codes all the way down: decoupling translation-invariant topological CSS codes in higher dimensions

説明入れ子になったトーリック符号:高次元の並進不変トポロジカルCSS符号の分離

要約本論文は、3次元以上の空間におけるトポロジカルCSS量子符号を扱う。この符号は耐障害性量子計算に有用である。著者らは、超格子へ粗視化した後に並進が各層で自明に作用し、層間の結合が消えるとき、符号を有限深さの局所Clifford回路で高次トーリック符号の積層へ分離できることを示す。さらにSUM門とSWAP門からなる分離回路を構成する明示的アルゴリズムを与えている。

Mingxin He, Yifei Wang, Hao Song ほか

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Collaborative AI agents for autonomous experimental research with solid-state quantum spins

説明固体量子スピンの自律的実験研究のための協調型AIエージェント

要約大規模言語モデルに基づくAIエージェントが互いの研究を評価し、調査の中止や方向転換を行う自律型研究室を提案する論文です。ダイヤモンド中の量子スピンのアンサンブルを対象に、マイクロ波パルス列への応答を予測するために必要な最小限の校正設定数を導出し、計算による検証と実験設計を行いました。初回の実験は理論予測と一致しましたが、参照測定で信号がドリフトしていることが判明したため、エージェントは結果を非決定的と判断し、合否基準を緩めずに測定手順を改訂しました。改訂後の実験は基準を満たし、理論予測を支持しました。

El Mustapha Mansouri, Eikichi Kimura, Masato Koga ほか

★★★★☆ 注目
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Classical communication over quantum channels: does entanglement help in nature?

説明量子通信路上の古典通信:自然界では量子もつれは役立つのか?

要約本論文は、量子通信路を独立に複数回用いる際に符号語をもつれ合わせることで古典通信のレートを向上できるかを検討しています。著者らはSchur重み付きブロックエントロピー不等式を提案し、多準位振幅減衰通信路、一般化位相緩和通信路、減衰-位相緩和通信路を含む位相共変通信路では量子もつれによる優位性がないことを示しています。また、すべての量子ビット通信路についても同じ結論が得られることを併せて示しています。

注目点Schur重み付きブロックエントロピー不等式を提案し、位相共変チャネルに対して絡み合いの優位性がないことを示す。量子ビットチャネルの既知結果も再現している。

Peixue Wu

★★★★★ 注目
arXiv quant-ph · cs.CC

What Can Be Computed with Indefinite Causal Structure?

説明不定因果構造で何が計算できるか:因果順序が固定されないとき量子計算は強力になるかを研究。

要約本論文は、Oreshkovらが提案した過程行列の枠組みで、量子操作が固定された全体順序なしに接続できる場合を検討している。著者らは二つの設定で多項式時間アルゴリズムを示した。一般の過程行列では、NPに属するすべての問題を解けること、またその過程は純化の公準を満たし生成されるチャネルはユニタリであることが示されている。過程行列を純粋状態に限ると、唯一シンク向き付け問題を多項式時間で解けることが示されている。唯一シンク向き付け問題に量子多項式時間アルゴリズムがないと仮定すると、不定因果順序はユニタリ性を保ったままBQPを超える計算能力を与えうるという。

注目点プロセス行列の枠組みで、固定因果順序を持たない計算がBQPを超える能力を持つことを示し、純粋なプロセス行列でunique-sink orientationを多項式時間で解く。

Omri Shmueli

★★★★☆ 注目
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On the Quantum Chromatic Gap II

説明量子彩色ギャップ II:擬似テレパシーの強い形についての証明

要約本論文は、第一著者が SODA'26 で提示した予想を確認している。Khot の d 対 1 ゲームについて、古典値を任意に小さくできつつ、有限次元の共有エンタングルメントによる完全な量子戦略が存在するラベル被覆ゲームの存在を示す。その結果、量子彩色数が 3 で古典彩色数を任意に大きくできるグラフが存在する。これは Brassard、Cleve、Tapp の研究以来、量子彩色ギャップに関する初の改善である。

注目点量子色数が3で古典色数が任意に大きいグラフ族を構成し、Brassardらの指数的な色ギャップを改善したと報告。

Lorenzo Ciardo, Antoine Mottet

★★★★☆ 注目
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Algebraic strong-to-weak symmetry breaking and partial decodability in the surface code

説明表面符号における代数的な強-弱対称性の破れと部分的な復号可能性

要約本論文は、コヒーレントノイズが量子情報の回復や混合状態の秩序に特異な相を生むことを調べています。Wegner双対性で結ばれた三角格子上の表面符号と、強対称な非可換ノイズを受けるZ2常磁性体の2つの系を扱い、回転角の増大が部分的に復号可能な臨界相や代数的なZ2強-弱対称性破れの相へ転移させることを示します。弱結合SO(n)非線形シグマ模型のレプリカ極限n→1を用い、臨界相の普遍的な指標を解析的に導出し、大規模数値計算で確認しています。

注目点表面符号の誤り訂正と強-弱対称性破れをWegner双対で結び、代数的SWSSB相を提案。普遍的べき則と復号忠実度を導き、大規模数値計算で検証したと報告。

Stephen W. Yan, Yimu Bao, Sagar Vijay

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Grow, Compress, and Perturb: A Hybrid Quantum-Classical Pathway to Scalable Quantum Chemistry on Quantum Computers

説明成長・圧縮・摂動:量子コンピュータでスケーラブルな量子化学を実現する量子‐古典ハイブリッド手法

要約本論文は、ハミルトニアンの勾配測定を必要としないVULCAN(分層変分量子固有値解法)フレームワークを提案し、量子コンピュータ上での電子構造計算を扱います。変分ダブルブラケットフロー方程式を用いて演算子を動的に生成し、層単位で追加する方式です。高性能エミュレーションにより最大32論理量子ビットまで検証され、水素鎖、BeH2、H2Oでは一括ADAPT-VQEの5〜20%の測定コストで化学精度に達したと報告されています。また、32量子ビットのC3H6では、GPU加速の確率的Epstein‐Nesbet摂動補正(ENPT2)を組み合わせて化学精度を達成したとしています。

Hugo D. Nogueira, Siwar Badreddine, Olivier Adjoua ほか

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Quasi-Phases of Quantum Matter

説明量子物質の準相:臨界点近傍で区別できるギャップ領域

要約本論文は「準相」という概念を提案し、臨界点近傍のギャップを持つ領域を指す。これらの領域は全体の相図では連結しているが、臨界理論の小さな摂動からアクセス可能なギャップ経路では連結していない。スピン鎖模型では、中心荷3/2と9/5の多臨界理論がこの現象を記述することが示されている。

Nick G. Jones, Paul Fendley, Nathanan Tantivasadakarn ほか

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On the gauge-invariant orbital angular momentum of vector optical vortices in the paraxial approximation and beyond

説明近軸近似およびそれを超えた領域におけるベクトル光渦のゲージ不変な軌道角運動量について

要約本論文は、スカラーおよびベクトル光渦のスピン角運動量と軌道角運動量を記述するためのゲージ不変な形式体系を提示している。横方向ベクトルポテンシャルの非局所性を一貫して取り入れることで生じる補正項によりゲージ不変性が回復し、全角運動量をスピン成分と軌道成分に分離できるようになる。多モードのベクトル渦場の角運動量を計算する方法を提案し、そのような光ビームの軌道角運動量が性質の異なる二つの成分を含むことを示す。さらに、この形式体系の適用限界についても検討している。

E. V. Maliutina, E. A. Vashukevich, V. A. Leonov ほか

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Using domain walls to benchmark fast quantum anneals

説明磁壁を用いた高速量子アニーリングのベンチマーク

要約本論文は、反平行の境界スピンを持つ受容的な一次元イジングスピン鎖の基底状態に現れる磁壁の分布を調べたものです。理想的な鎖では、量子の場合は正弦二乗分布、古典の場合は一様分布になると予想されます。ランダムな欠陥を持つ鎖では、実機で得られる分布はU字型になることが示されています。D-Waveの新しい高速アニール機能を用いた結果、コヒーレントな量子挙動に対応する正弦二乗分布が観測され、磁壁分布の裾の広がりをプラットフォームに依存しない指標として用いることが提案されています。

Shushmi Chowdhury, Asa Hopkins, Nick Chancellor ほか

★★★★☆ 注目
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Fast and accurate neural triage decoding of ultra-high-rate quantum LDPC codes

説明超高符号化率量子LDPC符号の高速かつ高精度なニューラルトリアージ復号

要約本論文は、シンドローム整合性を用いてニューラル計算を適応的に割り当てる「ニューラルトリアージ復号」の枠組みを提案します。局所的なニューラルメッセージパッシングネットワークが誤り訂正を素早く予測し、追加の反復で残留シンドローム違反を減らし、まれに起動される多様化段階が残りのショットに対する整合的な訂正を探索します。リフティッド積符号やKasai符号を含む、数百の論理量子ビットを符号化する超高符号化率量子LDPC符号で検証され、ほぼ最適なアルゴリズム復号器に匹敵する精度を保ちつつ、復号遅延を約1~2桁低減することが示されています。

注目点シンドローム整合性に基づき神経計算を適応的に割り当てる復号フレームワークを提案し、高レートqLDPC符号で最適に近い精度と大幅な遅延削減を報告している。

Hong-Ye Hu, Zhenlai Wang, Binzhao Luo ほか

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Lattice moments and quantum designs

説明格子モーメントと量子デザイン

要約本論文は、ユニモジュラーなGottesman-Kitaev-Preskill分布の集合が剛体型量子3-デザインを形成しないことを示し、この失敗を決定するレプリカ欠陥を定量化している。辛格子に対する二次モーメント公式を自己完結的な形で導き直すことで、この結論を確立している。

Jonathan Conrad, Kristian Holm

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Entropic Fluctuations in Quantum Statistical Mechanics: A Review

説明量子統計力学におけるエントロピー揺らぎ:レビュー

要約古典系の過渡状態(Evans-Searles)と定常状態(Gallavotti-Cohen)のゆらぎ定理を量子系へ拡張する複数の方法を、レビューし比較した論文です。近年の一連の研究で提案された手法を導入的に紹介し、代数的枠組みにおける二時点測定エントロピー生成に対する定常状態版の拡張も含みます。開放量子系を扱い、モジュラー理論との関係や量子版の正則エントロピー揺らぎ原理を論じています。

Tristan Benoist, Laurent Bruneau, Vojkan Jak\v{s}i\'c ほか

★★★★☆ 注目
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Static dipolar impurity in a Fermi gas

説明フェルミ気体中の静的双極子不純物

要約本論文は、フェルミ気体に浸された静的な双極子不純物を扱い、双極子相互作用が少数体散乱の性質とそこから生じるポーラロン物理をどのように形作るかを検討している。フミの定理を用いて異方的な位相差を基底状態エネルギーに直接結びつけ、汎関数行列式法により厳密な不純物スペクトルを計算している。得られたスペクトルは独立な偶波と奇波の寄与の畳み込みで表され、偶波と奇波の束縛状態が同時に占有される基底状態を示し、その間隔は双極子長によって調節可能である。

注目点フーミの定理と汎関数行列式法を異方的双極子不純物に適用し、二重占有基底状態と変分近似の破綻を示す。超低温極性分子で検証可能とする。

Eugen Dizer, Xin Chen, Richard Schmidt ほか

arXiv quant-ph

Quantum-Walk Inspired Spectral Metrics for Evaluating QAOA Mixers

説明量子ウォーク由来のスペクトル指標によるQAOAミキサー評価手法

要約量子ウォークの混合理論に着想を得て、QAOAミキサーのトポロジーを特徴づける2種類のスペクトル指標を提案している。一つはミキサーハミルトニアンの正規化された最小固有値間隔、もう一つはミキサーユニタリの長時間平均最小固有値間隔である。完全グラフ、超立方体、サイクル、平衡二次元トーラスについて厳密式と漸近的な上下界を導出した。ランダムな置換不変コスト関数では経験的な性能順序と概ね一致する一方、構造を持つ一次元・二次元イジング型QUBOでは順序が崩れ、ミキサーとコストの整合性が重要になりうることを示している。

Jasjyot Singh Gulati, Tharrmashastha SAPV

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Trajectory sharpening under quantum reference frame transformations

説明量子参照系変換による軌跡のシャープ化

要約本論文は、量子参照系変換と実験的現象との関係を検討している。符号付き質量をもつ自由粒子の簡単なモデルを用い、有効的な負質量参照との相関によって生じる軌跡のシャープ化が、負質量系の参照系への量子参照系変換として解釈できることを示す。また、量子参照系に不変なシャープネス指標を導入し、二つの異なる負質量参照系に対して軌跡を同時に任意に鋭くできないことを示す単婚関係を導いている。

Matteo Fadel, Giulia Gubitosi

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Process matrices on generalised theories

説明一般化された理論における過程行列

要約本論文は、不定因果順序を定義する過程行列の枠組みを、広いクラスの一般化された物理理論へ拡張するものである。古典プローブ上の自然性によって時空コンテキストを再公理化し、非文脈的な割り当てと、局所実験室内での凸性および粗視化との両立性を捉えている。さらに、抽象的な時空コンテキストが過程行列で表現できる理論を特徴づけ、古典論、量子論、Boxworld 型の理論において超写像と過程行列の視点が一致する条件を明らかにしている。

Matt Wilson, James Hefford, and Timoth\'ee Hoffreumon

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A universal gauge structure in the photon content of light-matter systems

説明光と物質系の光子成分に見られる普遍的なゲージ構造

要約単一モードの光-物質模型で物質のヒルベルト空間を切り詰めると、ゲージ変換によってスペクトルは不変に保たれる一方、基底状態の光子数はゲージに依存し、その意味は議論が続いている。本論文は、ゲージ変換が物質演算子Gと結合する場の変位として働く場合、基底状態の光子数がゲージパラメータλの二次多項式で表されることを示す。さらに、その最小値はすべてのゲージで不変であり、量子Rabi模型では基底状態エネルギーのみで決まるとしている。

Arka Dutta, Marcus Kollar

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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

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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

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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

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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

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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

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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
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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