量子计算 · 2026年9月29日(周二)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Multilevel Plaquette-Space Sampling for Lattice Gauge Theories with Local Constraint Solves

说明基于局部约束求解的多层级平面空间采样方法,用于格点规范理论

简介本文提出一种多层级归一化流方法,直接在规范场的平面空间中采样,并精确满足Bianchi约束。其核心是从粗到细的分解,将全局耦合的约束问题转化为一系列局部求解。论文在二维和四维的U(1)以及二维的SU(2)格点规范理论上验证了该方法,结果显示其显著优于链接空间的基线方法,且在弱耦合区域优势更明显。

Ankur Singha, Jacob Finkenrath, Karl Jansen 等

arXiv cond-mat.mtrl-sci · quant-ph

A Si-on-SiC Platform for Interfacing with Vanadium Dopants in the Telecom O-Band

说明用于与电信O波段钒掺杂体相互作用的硅-碳化硅平台

简介本文提出一种硅-碳化硅异质光子平台,使硅纳米腔通过倏逝耦合与商用4H-SiC中的浅层钒掺杂体相连,从而高效收集零声子线光子。研究在单个钒色心上实现了高纯度单光子发射,荧光寿命为109纳秒,并展示了通过单根透镜光纤完成的全部光学接口,包括905纳米再泵浦激光。作者认为该平台适合用于电信波段的自旋-光子接口。

Timothy Draher, Nolan Bitner, Vasileios Niaouris 等

arXiv cond-mat.stat-mech · nlin.CD · quant-ph

Speed-Fisher Information: Chaos and Irreversibility in Classical and Quantum Dynamics

说明速度-费舍尔信息:经典与量子动力学中的混沌与不可逆性

简介本文提出一种统一视角,以系统稳态对缓慢驱动的敏感性来刻画经典与量子混沌。作者用系统对平均协议速度的敏感度定义“速度-费舍尔信息”,并将其与系统的不可逆熵产生相联系。研究指出,混沌表现为该信息随协议时间发散,且这一响应由扰动的低频谱权重决定。该方法适用于经典与量子哈密顿系统,也可推广到非哈密顿经典流;文中还给出简单示例加以说明。

Nachiket Karve, Nathan Rose, David Campbell 等

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Optimal Query Complexity for Ground-State Preparation

说明基态制备的最优查询复杂度

简介本文在已知谱隙内能量阈值的条件下,确定了以迹距离误差ε制备基态所需的最优查询复杂度。作者给出两种算法:一种期望查询次数为O((α/Δ)(γ⁻¹+log(1/ε))),另一种最坏情况查询次数为O((α/(γΔ))log(1/ε))。文中还证明了与期望查询次数相匹配的下界。

看点给出基态制备查询复杂度的最优上下界,改进了已知的阈值型谱滤波方法,理论证明严格。

Boyang Chen, Minbo Gao, Xinzhao Wang 等

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An Optimal Quantum Linear Systems Algorithm

说明最优量子线性方程组算法:在量子计算中求解线性方程组的查询复杂度达到理论最优

简介论文研究量子线性方程组问题:给定稀疏矩阵A(条件数为κ)的查询访问,输出与解向量x成比例的量子态的近似。作者将该问题的查询复杂度确定为Θ(κ√d·log(1/ε)),改进了此前已知的上界与下界。论文还解决了Berry和Childs提出的一个公开问题,证明任意N×N酉矩阵可用O(√N)次矩阵元素查询以有界误差实现。

看点证明了量子线性系统问题的查询复杂度达到紧界Θ(κ√d log(1/ε)),并解决了Berry与Childs的公开问题,理论改进显著且证明严格。

Carlos Bravo-Prieto, Aram W. Harrow, Robin Kothari

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The power of oracle access: Optimal sample and query complexity of the abelian state hidden subgroup problem

说明预言机访问的力量:阿贝尔态隐藏子群问题的最优样本与查询复杂度

简介本文研究量子态隐藏子群问题(StateHSP),即识别未知量子态的对称性。对有限阿贝尔群,文中给出了在样本模型与新的查询模型下的最优复杂度:查询模型下需要 O(log(|G/H|)/√ε) 次前向与逆向查询并给出匹配的下界,样本模型下则需要 Θ(log(|G/H|)/ε) 份态副本。这表明 ε 上的二次改进来自对制备线路的相干访问。

看点在查询模型下给出匹配的上下界,并证明样本模型中的最优复杂度,证明证据充分,对子领域有较大意义。

Yuhan Liu, Jose Carrasco, Jens Eisert 等

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Optimal performance in a chaotic Floquet quantum battery

说明混沌 Floquet 量子电池的最优性能

简介研究由 N 个相互均匀作用的量子比特组成的量子电池,通过横向周期脉冲并在相互作用方向加入无序进行充电。无序使动力学脱离置换对称子空间,在大无序极限下充电阶段可用随机矩阵理论精确计算储能,且储能最大时能量涨落趋于可忽略。存储阶段考虑退相位噪声后,较大无序下可提取能量(ergotropy)接近储能,效率趋近于一。

Lakshmija N K, Uma Divakaran

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.DS · cs.IT

Learning sparse quantum states from single-qubit measurements

说明仅用单比特测量学习稀疏量子态

简介论文研究如何学习稀疏量子态,即密度矩阵在未知乘积基下至多有 s 个非零元素的 n 比特量子态。作者证明,只用单比特测量即可高效学习这类态,即使它们具有长程纠缠,无需纠缠门。当 s 为常数时,样本复杂度与经典计算复杂度均为多项式;当 s 随 n 多项式增长时,样本复杂度仍为多项式。

看点提出仅用单比特测量即可学习具有长程纠缠的稀疏量子态,并给出多项式样本与计算复杂度结果,突破了以往需要纠缠门的限制。

Su-un Lee, Liang Jiang, Kunal Sharma

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Bounding Retraining Equivalence and the Deletion Floor in Materials Machine Unlearning

说明材料机器学习中的遗忘评估:重训练等价与删除下限界定

简介该论文指出,在材料机器学习中,即使删除某条记录,相近的保留样本仍可支撑准确预测,因此删除后的预测误差难以作为遗忘效果的指标。作者提出“删除下限”,即在指定重训练流程下,被删除请求上的期望目标损失,并据此给出理论界定与实证比较,建议同时报告参考损失、预测变化与保留效用。

Can Polat, Mustafa Kurban, Erchin Serpedin 等

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Electrothermal behavior of superconducting nanowires buried in a commercial CMOS process

说明埋在商用CMOS工艺中的超导纳米线的电热特性

简介该论文研究在22纳米FD-SOI商用CMOS工艺的多晶硅电阻层中制作的氮化钛超导纳米线的电流-电压特性。通过测量回落电流并与纵向导热及界面声子冷却模型比较,作者发现纳米线的热点冷却主要受界面冷却控制,并给出了有效冷却系数与薄膜热导率。

Mohamed Gharib, Leonid Popryho, Salma Abdelzaher 等

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Low-Weight Canonical Logical Bases from Pair-Partition Codes

说明由配对划分码构造的低重量规范逻辑基

简介本文针对量子比特CSS码,把四元系数赋予二元循环置换矩阵配对划分校验,经构造与归一化得到逻辑代表元,并展开为二元矩阵,从而给出完整的规范逻辑基。文中报告了七个二元码的参数、校验秩与基的重量,其中典型例子如[[2048,512,24]]码的规范逻辑代表元在X、Z两侧二元重量均为27。

Koki Okada, Kenta Kasai

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Exponential lower bounds for low-degree strategies in position-based quantum cryptography

说明基于位置的量子密码学中低阶策略的指数下界

简介本文研究两方非局域量子计算(NLQC)中实现双分体幺正变换所需资源的下界。作者考虑一族由布尔超立方体索引的对角±1幺正变换,证明在特定低阶多项式条件下,实现其中至少一个变换所需资源随维度呈指数增长。该结果与基于位置的量子密码学安全性相关,证明依托特定巴拿赫空间的类型常数与布尔函数的随机估计。

看点针对NLQC中指数下界这一公开难题,在低次多项式策略下给出指数级资源下界,证明依赖Banach空间类型常数与随机估计,证据扎实,对位置量子密码安全性有重要影响。

Isabel M. Moreno-Cuadrado, David Perez-Garcia, Carlos Palazuelos

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QC-Stark: A Multi-Task Benchmark Revealing Capability Dissociations in LLMs Evaluated on Quantum Computing Tasks

说明QC-Stark:揭示大语言模型在量子计算任务上能力分离的多任务基准

简介本文提出QC-Stark基准,用于评估大语言模型在11项量子计算任务上的表现,涵盖电路构建、调试、编译、纠错和模拟。研究在2750次评估中发现,总体排名掩盖了各任务间的明显差异,其中4项任务的总体排名与单项排名的斯皮尔曼相关性在统计上不显著。

Pranav Gupta

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Quantum Query Complexity Beyond the Worst Case

说明超越最坏情况的量子查询复杂度研究:利用平滑分析揭示更大的量子加速

简介本文将经典算法中的平滑分析引入量子查询复杂度研究,说明算法在非最坏输入上的表现。作者证明存在一个全函数,其平滑量子查询复杂度比经典查询复杂度指数级更小;并对对称布尔函数给出了平滑随机与量子查询复杂度的近紧刻画。论文还研究字符串匹配、编辑距离等问题,在不同条件下给出多项式乃至超多项式的量子加速。

看点首次系统研究量子平滑分析,给出指数级查询复杂度分离,并统一对称布尔函数的最坏与平均情形结果,证明较严格。

Srinivasan Arunachalam, Yanlin Chen, Amin Shiraz Gilani

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Sublinear Copies Suffice for Fidelity Estimation with Pauli Measurements

说明用泡利测量估计量子保真度所需副本数可低于线性:一种次线性协议

简介本文提出一种协议,用于估计已知目标量子态与实验室制备的未知量子态之间的量子保真度,精度为 ε。该协议只需要次线性数量(o(d^0.9908/ε²))的泡利基测量。原文摘要仅给出这一结论,未提供更多细节。

Jayadev Acharya, Abhilash Dharmavarapu, Yuhan Liu 等

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Analysis of asymmetric errors in NISQ experiments

说明NISQ实验中的非对称误差分析

简介本文延续作者对NISQ实验(包括谷歌2019年“量子霸权”实验)的分析,重点研究非对称读出误差。作者利用实验数据与模拟结果,考察门误差与读出误差对输出样本中0和1比例的影响。研究发现,在12到53个量子比特的范围内,谷歌实验数据中0与1的比例仅反映所报告的读出误差不对称性,未观察到振幅阻尼门误差所造成的0比例偏高现象。

Gil Kalai, Tomer Shoham, and Carsten Voelkmann

arXiv quant-ph

Induced Coherence in Quantum and Classical Interferometry: Origin and Control

说明诱导相干干涉仪中量子与经典相干性的起源与调控

简介该论文研究诱导相干干涉仪(一种干涉实验装置)中的波粒二象性。已有研究表明,杨氏双缝干涉满足一个涉及相干性、可预测性和纠缠的三元关系。作者证明在量子诱导相干干涉仪中该三元关系依然成立,而经典情形则退化为熟知的二元不等式。文章还探讨了相干性与纠缠的来源及调控方式,指出路径不可分辨性在两者中起互补作用。

Balakrishnan Viswanathan, Ravi Kamal Pandey, Devendra Kumar Mishra 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

How fast can a parent estimate the value of their children? A quantum algorithm for stochastic games

说明父节点能多快估计子节点的价值?一种面向随机博弈的量子算法

简介本文提出一种用于两人随机博弈的量子算法,博弈树由对抗层与机会层交替构成。该算法以量子查询次数估计博弈价值,在已知的对抗树分支因子二次加速与单一期望精度二次加速可以嵌套叠加的意义上,给出相应的复杂度界。

看点将对抗搜索的二次加速与量子均值估计嵌套组合,给出随深度指数增长但保持二次加速的界,证明较完整。

Marien Raat, Merlin Incerti-Medici, James R. Wootton 等

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Electron decoherence in cylindrical holes and circular apertures

说明圆柱孔与圆形孔径中的电子退相干

简介本文研究快速自由电子在两种典型几何结构中的退相干:穿过真实金属的圆柱孔,以及薄完美导体膜上的圆形孔径。作者结合电磁格林张量与涨落耗散定理并保留推迟效应,给出退相干概率与弹性相位。对圆柱孔,结果在高电导与高温极限下化为与温度呈线性、与电导和电子速度无关的通用表达式;对圆孔,退相干概率在孔径与相关电磁波长相当时达到最大。

Cruz I. Velasco, F. Javier Garc\'{\i}a de Abajo

arXiv quant-ph

Fourier-Geometric Circuit Design for Gate and Entanglement Placement in Quantum Neural Networks

说明用于量子神经网络门与纠缠放置的傅里叶几何电路设计

简介本文针对参数化量子电路的输出傅里叶系数,提出可直接落地的电路设计准则:利用编码生成元的伴随作用,将算符空间分解为按频率索引的二维不变平面,从而说明局部旋转与纠缠层应如何排布,才能使目标傅里叶系数对输出产生贡献。作者在单编码层上通过放置消融实验、PDEBench 与物理信息麦克斯韦场建模的回归任务进行了验证,并考察了中等模拟门噪声与阻尼下的鲁棒性。

Seungcheol Oh, Chaemoon Im, Daeyeun Kim 等

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Temporal trade-offs in high-dimensional entanglement: a comprehensive noise model for optimal time-bin QKD protocols

说明高维时间-位元纠缠中的时间权衡:用于最优时间-位元量子密钥分发协议的综合噪声模型

简介该论文研究基于时间编码的高维纠缠在量子密钥分发中的应用,探讨是发送更多低维编码光子还是较少的高维光子更有利。作者针对单个Franson型干涉仪,以渐近密钥率和共享纠缠为主要指标,提出了包含各类相关参数的灵活噪声模型。结果显示,在对光子对到达率有限制(例如由损耗或泵浦功率受限引起)时,高维编码在某些区域仍优于任何基于量子比特的方案。

Alexandra E. Bergmayr-Mann, Gl\'aucia Murta, Marcus Huber

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Improving the Stability of the Hierarchical Equations of Motion for Open Quantum Systems with Strong Coupling to Structured Bosonic Baths

说明改进强耦合结构化玻色浴中开放量子系统分层运动方程的数值稳定性

简介分层运动方程(HEOM)是模拟开放量子系统动力学的主要方法之一,但对玻色环境而言,层级的有限截断会引发数值不稳定。本文利用辅助Fock空间描述找出导致瞬态放大的不平衡层级升降项,并通过非幺正相似变换使其平衡,从而抑制其数值影响。研究先在具有布朗振子谱密度的自旋-玻色模型中验证该方法,再推广到结构化谱密度,结果显示变换后的方法能够模拟比以往大得多的系统-浴耦合强度。

Salvatore Gatto, Samuel L. Rudge, Bokang Hou 等

arXiv cond-mat.dis-nn · cond-mat.quant-gas · cond-mat.stat-mech

Discrete Scale Invariance of Ising Mesons

说明伊辛介子的离散尺度不变性:有序量子磁体中复合激发的内部运动如何呈现对数周期的能谱标度

简介该研究考察一维横场伊辛链(长程相互作用按 1/r^4 衰减)中的复合激发。作者指出,长程键会使被修饰的畴壁之间产生渐近的反平方吸引,其强度由自发磁化决定,而双kink阈值曲率确定相对动能尺度。两者共同决定尺度反常指数,从而决定介子能级层级。文中还通过全自旋精确对角化和四阶弱场哈密顿量数值计算,支持有限区间内能量与尺寸的耦合标度关系。

Denis V. Vasilyev, Abbas Ali Saberi

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Efficient classical algorithm for estimating linear statistics of Boson Sampling

说明玻色采样线性统计量的高效经典估计算法

简介本文研究玻色采样中一类基于输出光子占据数线性函数的粗粒化统计量,称为线性统计量。作者提出一种高效经典算法,可在加性误差内近似不同输入态(如Fock态和压缩态)下的线性统计量。该框架统一了此前关于分子振动谱模拟和探测器分箱粗粒化分布的经典近似结果。文中还指出,该算法可用于经典计算一种基于玻色采样的单向函数,而其他密码学方案则不在其适用范围内。

Benoit Seron, Hugo Thomas, Eduardo Araujo 等

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Fixed-Time Gaussian State Transfer via Collective Dissipation in a Fully Static Architecture

说明基于集体耗散的固定时间高斯态传输(全静态架构)

简介该论文提出一种仅依靠耗散的高斯态传输方法:多个系统通过集体耦合与共享环境相互作用,在无需相干输运或随时间变化控制的条件下,于固定时间完成状态传输,解析给出传输时间。研究还分析了振幅不对称、相位失谐和有限记忆环境的影响,结果显示振幅不对称基本不影响性能,相位失谐会导致回复现象,快速记忆环境下则回归马尔可夫极限。

Austen Couvertier, Ting Yu

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Dilation theorem for continuum quantum stochastic processes

说明连续量子随机过程的扩张定理

简介本文提出连续量子随机过程的扩张定理,把随机动力学与更大空间上的确定性薛定谔演化联系起来。作者证明,任意连续过程张量都可以被有界哈密顿量耦合的系统与环境的显式闭式描述任意逼近。这些正则表示构成一个稠密子空间,使连续情形下的Choi对偶与连续控制的严格处理成为可能。

Jon\'a\v{s} Fuksa, Clara Wassner, Jens Eisert 等

arXiv quant-ph

Heuristic lower bounds on real Grothendieck constants of finite and infinite order

说明实数Grothendieck常数的启发式下界(有限维与无限维)

简介本文提出用旋转不变立方核对实数Grothendieck常数K_G(d)及其无限维极限K_G给出候选下界。作者在连续构造中找到一个阈值,超过该阈值后半球二元策略在立方边界形变下不稳定,并据此猜测半球策略在该阈值处全局最优。若该猜想成立,可得K_G≥9π/16,优于已严格证明的6π/11。数值优化支持这些预测,并给出维度4至24的改进下界。

Erika Bene, Tam\'as V\'ertesi