量子コンピューティング · 2026年10月31日(土)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Secret-shared teleportation of a two-qudit gate with a deferred recipient

説明遅延選択された受信者による二量子ディット・ゲートの秘密分散テレポーテーション

要約この論文は、二つの量子ディット(qudit)に対する纏れゲートを適用する能力を、複数の候補ノードに事前に秘密分散する方法を提案している。提供者はベル対の半分を暗号化して各候補ノードに配り、後で鍵を解放すると、選ばれた一つのノードだけがユーザーのデータに対して正確な非局所ゲートを実行できる。論文は、候補ノードの数未満の結託では情報が得られないと述べている。

Tanay Roy

★★★★☆ 注目
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Time-optimal quantum dynamics under fixed-norm generators

説明固定ノルム生成子のもとでの時間最適量子ダイナミクス

要約本論文は、固定された酉不変ノルムをもつ線形生成子で支配される量子系のダイナミクスを研究している。この広いクラスの発展に対して、ある状態を別の状態へ変換する普遍的な時間最適生成子を導出し、純粋状態変換のための時間最適な非エルミート・ハミルトニアンを与えている。さらに、この結果を用いて、リンドブラッド方程式および非エルミート・ハミルトニアンで支配される混合状態の発展に対する量子速度限界を導いている。

注目点固定ユニタリ不変ノルムの生成元の下で普遍的な時間最適生成元と量子速度限界を導き、GL(n,C)の測地距離を用いて任意次元・混合状態に適用する。

Oskar A. Pro\'sniak, Karol \.Zyczkowski

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Weighted hypergraph states as a resource for quantum metrology

説明重み付きハイパーグラフ状態を用いた量子計測の資源

要約本論文は、重み付きハイパーグラフ状態という量子状態のクラスを研究し、グラフの位相構造によって特徴づけられ計測性能が向上する部分クラスを特定している。量子フィッシャー情報とDicke状態基底による新たな表現を用いた解析により、これらの部分クラスは広い範囲の辺の重みにおいて、可分状態および標準的な重み付きグラフ状態の基準を上回ることが示されている。N=4の場合を詳しく扱い、任意のN量子ビットに対する解析式も与えている。さらに、高次の超辺を加えることで、より高い局所位相緩和ノイズの下でも量子的優位性を保てることが示されている。

B. J. Alexander, M. S. Tame

★★★★☆ 注目
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Persistence of Unitary Almost Mathieu Operator Gaps Ten Dry Martinis, Five on the Rim

説明ユニタリ almost Mathieu 作用素のスペクトルギャップの持続性:十のドライマティーニ、縁に五つ

要約本論文は、ユニタリ almost Mathieu 作用素(unitary almost Mathieu operator)について、すべての無理数振動数と結合定数(0<λ1,λ2≤1)のもとで、どのギャップラベルが開いたスペクトルギャップとして実現されるかを厳密に決定する。両方の結合定数が1未満であれば、臨界の場合(λ1=λ2)を含め、許容されるすべてのギャップラベルが開いたギャップで実現される。少なくとも一方の結合定数が1に等しい場合、奇数の巻き数ラベルの二つのリフトはいずれも開いたギャップで実現されるが、偶数の巻き数ラベルはすべて潰れる。証明は定量的なほぼ可約性、Aubry 双対性、およびギャップ高さの単調性原理を組み合わせている。

注目点ユニタリ近似Mathieu作用素について、全ての無理数周波数と結合定数で開いたスペクトルギャップのラベルを厳密に特定したと作者は報告し、臨界の場合も含むとする。

Dan S. Borgnia, Matthew Faust, and Long Li

★★★★☆ 注目
arXiv q-fin.CP · cs.NA · math.NA

Functional Tensor Trains for High-Order Greeks and Exposure Tails of Multi-Asset Structured Products

説明多資産構造化商品の高次グリークスと曝露テールのための関数テンソル列車法

要約本論文は、最悪銘柄連動の自動償還型ノートに対し、区分多項式の関数テンソル列車(hp-FTT)で後退的な価格付け漸化式を解く手法を提案しています。一度の求解で任意の現物価格におけるすべての次数のグリークスと、将来の潜在エクスポージャーの分位点を、モンテカルロ法の抽出ノイズなしに得られるとしています。三〜五資産・月次観測の契約での比較では、1%精度ではデルタはモンテカルロ法が安く、三次のグリークスはhp-FTTが安く、0.1%精度では検証したすべてのグリークスでhp-FTTが安いと報告しています。

注目点区分多項式テンソル列車で後退価格再帰を解き、バリア事象を厳密に扱う。高次グリークスを一度の解法で求め、3〜5資産で数値的にモンテカルロと比較したと報告。

Javier Lopez-Piqueres, Atithi Acharya, Yue Sun ほか

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall

Topologically Protected Edge States in a Single Flux Qubit

説明単一磁束量子ビットにおけるトポロジカルに保護されたエッジ状態

要約本論文は、インダクタで分路された超伝導磁束量子ビットからなる単純な回路で、トポロジカルなエッジ状態を実現できることを示している。回路の低エネルギー動力学を拡張されたSu-Schrieffer-Heeger(SSH)鎖に解析的に写像し、その対応を完全な超伝導回路の数値シミュレーションで確認した。数値計算では、キラル点近傍のエッジ状態が、電荷ノイズのようなキラル対称性を満たす摂動に対してトポロジカルに保護されることが示された。

Pablo Perez-Fernandez, Manuel Pino

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Charge Pumping Leptogenesis from the Symmetric Mass Generation Phase on a Four-Leg Ladder Lattice

説明四本足ラダー格子上の対称質量生成相からの電荷ポンピングとレプトジェネシスの研究

要約本論文は、四本足ラダー格子上の手征フェルミオン模型(3-4-5-0 模型)を密度行列繰り込み群法で数値シミュレーションし、片側の境界に六フェルミオン相互作用を加えたときの量子化電荷ポンピングを調べている。弱結合と強結合では境界に無ギャップモードが残り、中間結合では境界が完全にギャップを持つ対称質量生成相になる。どの境界相でも磁束量子あたりのポンピング電荷は同じ値であった。標準模型の位相的レプトジェネシスとの類比も提案されている。

Runze Chi, Meng Zeng, Tao Xiang ほか

★★★★★ 注目
arXiv quant-ph · cs.DS · math.OC

The Quartic Gap Between Quantum and Dequantized Algorithms for Linear Algebra Is Tight

説明量子アルゴリズムと脱量子化アルゴリズムの線形代数における四次の差は厳密であることの証明

要約本論文は、量子ランダムアクセスメモリ経由で行列にアクセスする量子線形代数アルゴリズムと、サンプリングおよびクエリアクセスを持つ古典的な脱量子化アルゴリズムを扱います。固定された条件数と精度の下で、量子アルゴリズムは O~(ρ) 回、最良の脱量子化アルゴリズムは O~(ρ⁴) 回のクエリを用い、ρ は正規化されたフロベニウスノルムです。著者らは最悪の場合にこの四次の差が対数因子を除いて厳密であることを示しています。

注目点量子アルゴリズムと脱量子化古典アルゴリズムの間の四次の差が紧界であることを示し、多数の線形代数タスクに及ぶ下界を構成した点が新しい。

Shouvanik Chakrabarti, Dylan Herman, Junhyung Lyle Kim ほか

arXiv quant-ph

Benchmarking Single-Photon Sources for Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution

説明測定装置非依存量子鍵配送における単一光子源の性能ベンチマーク比較

要約本論文は、弱コヒーレントパルスを用いる方式と量子ドット単一光子源を用いる方式の測定装置非依存量子鍵配送を比較している。両光源にデコイ状態解析を適用した結果、平均光子数が中程度でも、量子ドット方式は全伝送距離にわたり、各距離で平均光子数を最適化した弱コヒーレントパルス方式を上回った。さらに、Hong-Ou-Mandel干渉の可視度による光子の不完全な区別不可能性を取り入れ、両光源が理想からわずかに外れた場合にも敏感であり、達成可能な鍵レートと最大伝送距離に大きく影響することを示している。

Janka Memmen, Yvonne Lasars, Tobias Heindel ほか

arXiv quant-ph · cs.LG

Empirical Evaluation of Quantum Kernel Methods for Classification: A Comparative Study with Classical Kernels

説明量子カーネル法と古典カーネル法の分類性能に関する比較実証研究

要約本論文は、統一された管理された実験プロトコルの下で、分類タスクにおける量子カーネル法と古典カーネル法の性能を比較する。研究では、古典カーネルのγと同じ探索予算で帯域幅を調整し、各分割ごとにカーネルを再計算し、コストをハードウェア回路評価回数で数えている。324セルの因子計画と4つの標準データセットで検証した結果、特徴写像の帯域幅調整の影響が量子と古典の差よりはるかに大きいことが示された。調整済みの量子カーネルは、4つの実データセットすべてで調整済みRBFカーネルと統計的に区別できなかった。

Ronak Bhalgami

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Logical Bell Inequalities for Marginal Wigner Negativity

説明周辺ヴィグナー負性に関する論理ベル不等式

要約本論文は、縮約量子状態のヴィグナー関数によって破れの度合いが決まる論理ベル不等式を構成する。奇素数次元の量子ビットについて、任意の非空かつ真の部分系の各位相空間点が一つの不等式を定め、対応するGrossヴィグナー値が負のときに破れる。これにより、縮約状態が複合系について保証する文脈性を定量化できる。完全なWeyl測定の枠組みにおける文脈的割合の下界も示され、その下界を等号で達成する積状態の族も与えられる。

Sanchit Srivastava, Selman Ipek, Cihan Okay ほか

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Resource efficient Sample Based Quantum Simulation through Fragmentation and Virtual Partitioning of QPU

説明断片化と QPU 仮想分割による資源効率の良いサンプルベース量子シミュレーション

要約本論文は、大きな分子問題を断片に分割し、QPU の仮想領域で並列実行し、半量子ビットのアンザッツで回路深さを減らす FMO-QVM-HCI-HSQD フレームワークを提案している。ibm_marrakesh と ibm_boston で水三量体と carmofur_Mpro 複合体(最大 52 量子ビット)を用いて検証し、回路深さ、QPU 時間、サンプリングされる行列式部分空間の割合の点で既存手法より優れた結果を示している。

R. Pradeep, Anurag Chaudhary, Ashish Kumar Patra ほか

arXiv cond-mat.str-el · quant-ph

Solvable coupled cluster states in d=∞ with prescribed momentum distribution

説明次元無限大で指定された運動量分布をもつ解ける結合クラスター状態

要約本論文は、結合クラスター(coupled cluster)波動関数と動的平均場理論(DMFT)の結びつきを示している。超立方格子の無限次元極限では、結合クラスター状態の静的期待値を閉じた形で厳密に求められることが示される。また任意の運動量分布が、厳密で唯一の基底状態をもつ親ハミルトニアンによって実現できることを示し、Mott転移近傍の強結合領域で結合クラスター二重項理論が破綻することを明らかにしている。

Izak Snyman, Serge Florens

arXiv quant-ph · gr-qc

No generalised contextuality from the vacuum

説明真空からは一般化された文脈性は生じない

要約本論文は、特定の条件下では、Spekkens が導入した一般化された文脈性が量子場の真空から生じないことを示す。もともと非文脈的な量子ビット(qudit)の状態は、量子場と相互作用するだけでは文脈的にならない。著者はこれを二つの場合で検証している。一つは相互作用の結合定数のべきで時間発展演算子を展開する摂動論的手法、もう一つは自由検出器ハミルトニアンのスペクトルにおけるエネルギー差がゼロに近づく極限である。

Ruben Campos Delgado, Selman Ipek

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GENIE: learned quantum circuits as embedding impurity solvers, and why compactness, not correlation strength, decides when they work

説明GENIE:埋め込み不純物ソルバーとしての学習型量子回路、および相関の強さではなくコンパクト性が成否を決める理由

要約本論文は、密度行列埋め込み理論(DMET)の不純物ソルバーとして、生成型 Transformer が採取回路を学習する GENIE を提案している。学習には量子的に選択された配置間相互作用エネルギーを用いる。N2、水素鎖、水、水素環の系で、同じ行列式数のもとで古典的選択配置間相互作用法および、サンプルベース量子対角化(SQD)と比較している。GENIE は最良の古典的選択法を上回るわけではなく、その失敗は相関の強さではなく、予算に対する波動関数のコンパクト性によって決まるとされる。

Awadhoot Vijay Loharkar, Arcesio Casta\~neda Medina

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Locality, Probability and the Relevance of History

説明局所性、確率、そして履歴の関連性:量子の非局所性と相対論の関係を論じる理論論文

要約この論文は、相対論的な因果制約を確率的理論へ一般化する方法を提案している。ある事象が起こる確率は、その直接の因果的過去における事象発生の確率によって関数的に決まるべきだとする。著者は、この制約はベルの局所因果律とは異なり、履歴が「無関係」であるという追加の仮定の下でのみそれを含意すると述べる。したがって、ベル不等式を破る量子現象は相対論や局所性、統計的独立性、実在論と必ずしも矛盾せず、履歴が関連性を持つことを示すとしている。

Sebastian Horvat

★★★★☆ 注目
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Lifting the mixed to the pure: quantum phases of matter from canonical purification

説明混合状態から純粋状態へ:正準純化による物質の量子相の理解

要約本論文は量子物質の相を扱う。純粋状態の相は有限深さの局所ユニタリ変換によって定義され、近年この概念は局所可逆チャネルで結ばれる混合状態へと拡張された。著者らは、混合状態間の局所可逆チャネルが、それぞれの正準純化の間の局所等距離写像へと持ち上げられることを示し、同じ相にある二つの混合状態の正準純化は同じ純粋状態の相に属することを明らかにした。さらに、この持ち上げ等距離写像の明示的な構成を与え、ビットフリップノイズ下のトーリック符号と、フェルミオン数ノイズ下のチャーン絶縁体の二つの例で結果を示している。

注目点新規性は、局所可逆チャネルが正準浄化間の局所等距写像に持ち上げられることを示し、その明示的構成をトーリック符号と陳絶縁体で検証した点にある。

Xiaoyang Huang, Shengqi Sang, Chong Wang ほか

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Focusing through coupled multimode fibers for miniaturized single-atom tweezer arrays

説明小型化された単一原子ツイーザーアレイのための結合マルチモードファイバーによる集光

要約本研究では、2×1マルチモードファイバー融着カプラーを用いて、遠位端面を共有する二つの独立した制御経路を実現しています。各経路で回折限界に近い光ツイーザーを形成し、二つの経路の間に小さな周波数オフセットを与えて干渉を抑制しています。さらに、ツイーザー間隔が入力結合の位置ずれに影響されにくいことを示しています。

Benjamin P. Maddox, Daniel K. Ruttley

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The Role of Electron-Nuclear Coupling on Chemical and Physical Processes

説明電子・核結合が化学・物理過程に果たす役割:ボルン・オッペンハイマー近似が破綻する場合に、電子と原子核の結合が化学・物理過程へ与える影響を論じる。

要約本論文は、ボルン・オッペンハイマー(BO)およびボルン・オッペンハイマー・黄(BOH)近似が電子と原子核の運動を記述する基礎であることを概説している。励起電子状態や電子状態間の結合が関わる場合、BO近似はしばしば破綻すると指摘する。断熱ポテンシャル面と非断熱結合項の役割も紹介し、縮退状態が形成する円錐交差付近で非断熱結合項が分子過程の対称性を崩し、観測量を質的に変えうることを説明している。

Soumya Mukherjee, Satrajit Adhikari

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Control-Noise Trade-offs in Industrially Integrated ²⁸Si/SiGe Spin-1/2 Qubits

説明産業集積型²⁸Si/SiGeスピン1/2量子ビットにおける制御とノイズのトレードオフ

要約本論文は、インテルの300mmプロセスで製造した²⁸Si/SiGe電子スピン1/2量子ビットを、RIKENのクリーンルームで作られた参照デバイスと比較して研究している。インテル製デバイスではπ/2ゲートの忠実度が99.99%の水準に達し、コヒーレンス時間も長い。微小磁石と量子井戸の間隔が磁場勾配に影響し、電荷ノイズの変換や駆動効率を左右することを示し、集積レイアウトとゲート性能のトレードオフを明らかにしている。

Leon C. Camenzind, Ik Kyeong Jin, Yi-Hsien Wu ほか

arXiv quant-ph

Hybrid Quantum Algorithms for Trade Surveillance Analytics

説明取引監視分析のためのハイブリッド量子アルゴリズム:合成データ上で量子・古典分類器を比較し、「つり上げ・売り抜け」型の不正を検出

要約本論文は、合成データによる「つり上げ・売り抜け(ポンプ・アンド・ダンプ)」検出タスクで、四種類の量子およびハイブリッド分類器を古典的ベースラインと比較しています。1000口座の同一分割と二種類の20特徴量表現を共有しています。最良はANOVA特徴量を用いた古典的XGBoostで、疑わしいクラスのF1は61.4%でした。ハイブリッド量子ニューラルネットワーク(HQNN)は、理想シミュレータで54.5〜57.9%、ibm_fez上で55.4〜59.8%のF1を示し、八つの古典構成のうち六つを上回りました。量子優位性は観測されませんでした。

Bimal Mehta, Daniel musgrove, Devanshu Shekhar ほか

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Channel dichotomies

説明チャネル二分法:非シグナリング超チャネル下でのチャネル相互変換の理論

要約本論文は、非シグナリング超チャネルの下でのチャネル相互変換を研究しており、漸近的な変換速度はチャネル容量の比で与えられる。主な結果は最適な目標長の二次展開を決定し、その係数は容量と分散によって定まる逆 sesquinormal 分布で表される。状態の二分法理論をチャネルに拡張しており、この特徴付けはチャネル符号化とシミュレーションの連結では得られないとされている。

Aadil Oufkir, Mario Berta

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Engineered Learning Problems on Noisy Quantum Processors

説明ノイズのある量子プロセッサ上で設計された学習問題

要約本論文は、投影量子カーネル(projected quantum kernel)を用い、15、30、45量子ビットで人工的に設計された分類問題を解いたところ、古典的手法より大きな性能差が見られ、その結果が複数の量子プロセッサ上で再現されたと報告しています。また、誤り緩和(error mitigation)によってハードウェア性能が向上するとともに古典的手法の難しさも増し、この差がさらに広がることを示しています。

Esteban Payares, Nadia Milazzo, Ghada Ben Slama ほか