量子计算 · 2026年10月2日(周五)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Subdimensional linear-optical quantum computation: from qudit resource states to qubit quantum computation

说明子维度线性光学量子计算:从高维纠缠资源态到量子比特计算

简介本文提出一种线性光学量子计算方案,先使用高维纠缠的量子态(qudit),但在其子空间中定义的量子比特上进行计算。该方法无需辅助光子或量子纠错码,即可把线性光学融合的成功概率提升至 1-1/d(d 为维度)。作者还指出,可用5个 qudit 的一维簇态通过两两融合生成二维量子比特簇态,并数值证明该方案能在保持每个资源态光子数不变的情况下,提高基于渗流方案的损耗容忍度。

Tomohiro Yamazaki

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Optimizing quantum error correction through error attribution

说明通过错误归因优化量子纠错

简介该论文提出一种错误归因方法,用于量化电路中各个组件对逻辑错误率的影响,并据此指导有针对性的降噪与设计。在旋转表面码和高码率提升乘积码的电路模拟中,将约5%-7%按敏感度选出的组件噪声减半,逻辑错误率下降约15%-25%,约为随机选取同等数量组件的两倍。

Yuguo Shao, Zi-Wen Liu

★★★★☆ 值得关注
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Multivariate quantum signal processing with optimal query complexity

说明具有最优查询复杂度的多变量量子信号处理

简介该论文提出一种量子线路,可实现任意多变量三角多项式(在明确的归一化下)。每个变量的查询次数与其在多项式中的次数相同,作者证明这一查询复杂度是最优的。论文还将构造扩展到对易酉算子,并研究了可训练旋转的量子学习模型的梯度方差与初始化问题。

看点提出可实现任意多元三角多项式的量子电路,并证明查询复杂度最优,相比逐个实现单项式的方法是实质改进。

Mingrui Jing, Xin Wang, Zhan Yu 等

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Quantum utility routing in continuous-variable QKD networks with trusted and untrusted relays

说明连续变量量子密钥分发网络中,结合可信与不可信中继的量子效用路由

简介该论文针对连续变量量子密钥分发(CV-QKD)网络,提出量子效用路由(QUR)框架,把密钥生成率、中继可信度和网络资源统一纳入路由搜索。文中比较了图优化版本和借助机器学习的固定权重版本,并与A*和Max-Min方法对比。结果显示,在默认配置下,两种QUR方案相对A*提高了平均路径密钥率,且所用网络资源明显少于Max-Min。

Farsad Ahmad, Aeysha Khalique

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Degree-conditioned anneal offsets reshape certified-optimum sampling for minimum vertex cover

说明基于度数的退火偏移改变最小顶点覆盖中认证最优解的采样分布

简介该论文研究在量子退火机上求解最小顶点覆盖(MVC)问题时,按顶点度数设置节点相关退火偏移(DC-OSQA)是否会改变采样得到的最优解组成。与零偏移基线相比,在稀疏Barabási-Albert图(N=70至150)上,DC-OSQA使平均不同认证候选解数量由171.7增至455.8,并使汉明距离族数量由22.5增至80.0。结果表明在固定读取预算下,该规则改变了观察到的认证最优解分布。

Jiwan Kang, Namshik Han

★★★★☆ 值得关注
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No Size-Preserving Amplification with Quantum Advice

说明带量子建议时不存在保持规模的放大

简介该论文证明,对于带有量子建议态的多项式时间量子计算,无法像量子 Merlin-Arthur 博弈那样在不增加见证规模的前提下降低错误率。作者给出若干判定问题,即使只需微小的加性误差降低,也需要更长的建议。论文通过证明更强的分离结果,得出 BQP 类的误差界限可以被严格区分的结论。

看点证明了量子建议下的大小保持放大性质不成立,给出带有明确误差间隔的分离结果,理论上有新意且证明严谨。

Shih-Han Hung, Han-Hsuan Lin

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Distance-Independent Universality of Clifford+T

说明Clifford+T 门集与距离无关的普适性

简介该论文研究 Clifford+T 门集的通用性定理,即它能以任意精度近似任何量子门。作者提出四条公理定义的“投影距离”,证明该定理对所有满足这些公理的距离度量都成立,不依赖于具体选择。论文还给出把多种距离度量转化为投影距离的方法,并在 Lean 中形式化了证明。

Jens Palsberg, Keli Huang, Abdullah Almanei

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Strict non-tightness of the level-3 quantum bootstrap for a natural three-dimensional Hamiltonian, at an excited level

说明三维耦合双势阱哈密顿量上,一阶激发态的三阶量子自举松弛并不紧致

简介论文针对耦合三维双势阱哈密顿量,在第一激发能级(也包括基态)上构造了一个作用于次数不超过 6 的多项式上的线性泛函。该泛函满足标准三阶本征态自举的全部约束,动量矩矩阵严格正定,但对某个非负多项式却取负值,因此它是三阶松弛的内点,却不对应任何量子态。作者指出,本征态约束从未触及最高次动量矩,这一现象在各能级都成立。所有代数部分均为精确有理证书,数值部分在严格的球算术中完成。

看点构造了一个严格正定却不可实现的水平3量子自举内点,揭示特征态约束的结构性缺陷,新颖性较高;证据依赖精确有理证书与严格球算术,较为扎实;对子领域影响较大。

Daniel Keren, Ye Zhou

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Rate-Optimal Quantum Discrete Simulation Optimization

说明量子离散仿真优化的速率最优算法:利用量子计算加快离散仿真优化的收敛速度

简介本文研究量子计算能否在固定预算下加快离散仿真优化的收敛速度。作者建立了任意量子算法期望最优性差距的极小极大下界,并证明量子情形下对仿真预算的依赖可实现二次改进,但对决策数量的依赖更差。作者还提出首个固定预算量子算法QUEST,证明其在对数因子内达到最优收敛速率,数值实验显示其优于经典对应算法。

Mingjie Hu, Jian-Qiang Hu

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Quantum Key Distribution with Entanglement-Swapped Photons from a Quantum Emitter

说明基于量子发射器纠缠交换光子的量子密钥分发

简介本文研究在量子中继器的基本操作中,经纠缠交换分发的相关光子能否支持安全密钥分发。研究使用基于应变调谐砷化镓量子点并嵌入光子腔的确定性光子源,在两个节点之间实现了使用纠缠交换光子的源无关量子密钥分发协议。作者展示了高分辨率时间后选择如何实现安全密钥交换,并指出通过器件与协议优化有望进一步提高速率。

Michele B. Rota, Francesco Basso Basset, Alessandro Laneve 等

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Beyond Pure Dephasing: Quantum Error Correction in Single Molecules Requires Multiple Spins

说明超越纯退相干:单分子量子纠错需要多个自旋

简介该论文提出以多自旋分子作为容错量子计算的可行架构,设计了一种同时处理对角(退相干)与非对角(弛豫)误差的纠错方案。方案采用混合编码:先用抑制纯退相干的单元,再将其组合为多自旋分子以实现处理残余非对角误差的多比特码。数值模拟显示,即使每个逻辑单元的自旋数量有限,该策略也有潜在性能。

Matteo Mezzadri, Silvia Macedonio, Luca Lepori 等

★★★★☆ 值得关注
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Learning Noise-Robust Stabilizer Structure via Bell Sampling

说明基于贝尔采样学习抗噪声的稳定子结构

简介论文研究如何在带噪声的量子态中,通过贝尔采样学习稳定子群。作者证明理想态的稳定子群仍以“保持该态不变的泡利算符集合”的形式编码在噪声态中,并给出在全局去极化等噪声下、样本数与运行时间均为多项式的学习算法。

看点通过Bell采样在噪声下学习稳定子群,提出寻找者-验证者方案并给出多机制复杂度界,理论贡献明显,但实验证据有限,影响集中于量子态学习子领域。

Letian Tang, Thomas Steckmann

★★★★☆ 值得关注
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Free fermionic black holes as polarised mirrors

说明自由费米子黑洞作为偏振镜面

简介本文研究了一个随机自由费米子黑洞动力学模型,考察黑洞像镜子一样反射信息的行为在非Haar随机情形下是否仍然成立。结果显示,信息释放速率由底层的表示论结构决定:低费米子阶表示中编码的信息被保留,高阶表示中的信息则较快被反射。作者还指出,加入固定Clifford幺正变换后,黑洞的反射行为可以恢复,而且在高保真极限下,恢复单个量子比特所需发射的量子比特数比完全Haar随机的情形约少37%。

看点将黑洞镜像行为推广到随机自由费米子模型,揭示表示论结构决定信息释放速率,并给出Clifford增强使性能超越Haar随机情形,证据较扎实。

Maureen Krumt\"unger, Maxwell West

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Hamiltonian Eigenvalue Transformation by Tridiagonal Gadgets

说明通过三对角小工具实现哈密顿量本征值变换

简介论文提出用一个时间无关的局部哈密顿量,在显式给定的不变子空间上实现任意多项式 P(H),其中 H 为设备可实现的局部哈密顿量。方法是在 H 上附加短链辅助量子比特,使不同长度的链形成三角族,再通过加权求和逐项重现目标多项式。作者还给出了系数界及唯一性、解析性证明,并以滤波本征态和绝热优化中的非局部驱动替换作为应用。

Arthur Braida, Joseph Cunningham, J\'er\'emie Roland

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Efficiently and Reliably Measuring Information Processing Capacity in Dynamical Systems via Kernels

说明用核方法高效可靠地测量动力系统的信息处理能力

简介信息处理能力(IPC)是衡量动力系统计算能力的通用指标,常用于量子储备计算。标准IPC计算依赖对有限阶数多项式的线性回归,且计算量随阶数和延迟组合增长。该文提出核IPC(KIPC),用核方法计算总IPC,无需显式枚举基函数,并可覆盖完整的无限基而不截断阶数;文中还提供了比较两个动力系统KIPC的零假设检验,并在回声状态网络和无序自旋链上进行了验证。

Alessio Benavoli, Felix Binder, Cangxiong Chen

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Pricing of graph-based quantum portfolios from first principles

说明基于图的量子投资组合定价:从第一性原理出发

简介本文将量子金融概念与图论框架及情境性理论结合,讨论互不对易的量子资产,并分析持有这类资产何时可能优于持有经典资产。作者以CHSH非局域博弈为基础构建“量子市场”,证明其可作为具有明确金融结构的市场。文中基于独立数与Lovász theta数等图论量,给出量子资产公平价格的上界。

Daniel J. Spencer, Bin Cheng, Dinh-Long Vu 等

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Pathway-resolved analysis of internal conversion enabled by Gaussian boson sampling

说明基于高斯玻色采样的内转换路径分解分析

简介本文提出一种将内转换(IC)速率常数 k_IC 映射到高斯玻色采样(GBS)输出的方法,同时考虑 Duschinsky 旋转和 Herzberg–Teller 贡献。作者以 dibenzoterrylene 的采样模拟验证了该框架,复现了已报道的 k_IC 数值。研究显示,GBS 的光子数分布可编码引起内转换的振动模式组合(非辐射路径),从而按路径分解 k_IC。结果表明 Duschinsky 旋转使与相关振动路径相关的 k_IC 比例从 46% 提高到 86%。

Mikhail Roiz, Rashid Valiev, Jan-Lucas Eickmann 等

★★★★☆ 值得关注
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Compiling Together: High-Throughput Distributed Quantum Computing via Multi-Compilation

说明并行编译:通过多重编译实现高吞吐分布式量子计算

简介量子计算需要的量子比特远超单个处理器所能提供,分布式量子计算通过连接多个量子处理单元来扩展规模,但纠缠对(Bell pair)的生成速率很慢。现有编译器每个电路只生成一种实现,导致吞吐量受限于最繁忙的链路。论文提出同时执行同一电路的多种逻辑等价编译版本并汇总采样结果,以利用闲置的纠缠对,在模拟和硬件实验中提高了吞吐量与保真度。

看点提出多重编译并联合分配shots以提升分布式量子计算吞吐,给出NP难证明与多种求解器,并在仿真与硬件上验证提升明显。

Yipei Liu, Sen Zhang, Zebo Yang 等

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Pulse-resolved post-generation phase control of squeezed light at 93 MHz with a bulk lithium-niobate modulator

说明基于块状铌酸锂调制器、重复频率93 MHz的挤压光逐脉冲后生成相位控制

简介该论文在93 MHz重复频率下,用低损耗块状铌酸锂电光调制器与宽带射频功率放大器,实现了对挤压真空态各个时间模式的逐脉冲相位控制。研究以干涉标定得到最大1.93弧度的差分相位偏移,并在1035 nm挤压真空场上通过时间分辨平衡零差探测验证,其正交分量方差扫描与压电驱动本振相位的结果一致。

Edoardo Suerra, Igor Vasiljevic, Sebastiano Corli 等

arXiv physics.plasm-ph · quant-ph

Quantum approaches for particle-in-cell codes

说明用于粒子网格(PIC)代码的量子方法

简介本文探讨用张量网络方法替代或补充传统粒子网格(particle-in-cell)等离子体模拟代码,以降低高维非线性方程求解的计算成本。作者介绍了该方法的最新进展,并将张量网络表示扩展到可在任意空间位置加入电磁场,并以激光注入加速等离子体为例进行了演示。

Ryan J. J. Connor, Andrew J. Daley, Callum W. Duncan 等

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Stimulated Parametric Down-Conversion: From Foundational Coherence to Structured Light Applications

说明受激参量下转换:从基础相干性到结构光应用(综述论文)

简介该综述讨论用相干种子光代替真空输入的受激参量下转换过程,使输出达到经典探测器可测的水平。文章用一个关系式统一了图像与相干性传递、相位共轭、轨道角动量及矢量涡旋光的处理等结果,并介绍其作为测量工具的用途及向量子区域的延伸,最后讨论开放问题与潜在应用。

M. F. Z. Arruda, M. G. Damaceno, G. H. dos Santos 等

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Two-body control of noiseless subsystems with mixed SU(3) representations lifts teleportation above the classical fidelity limit

说明对噪声免疫子系统进行双体控制,使量子隐形传态超越经典保真度上限

简介该论文研究由 r 个基本三能级量子比特(qutrit)和 s 个对偶三能级量子比特组成的系统,其在集体噪声下部分自由度不受影响,可用于存储量子信息。作者证明,通过相邻交换和两类之间的单重态投影相互作用,可以用有限脉冲序列实现这些无噪声子系统上任意特殊酉门,并给出一个 24 脉冲的数值优化示例。在关联 Weyl 噪声下,作者进一步在特定假设下发现编码后的三能级隐形传态保真度可超过经典上限 1/2。

Otavio A. D. Molitor, Sergii Strelchuk, Micha\l{} Studzi\'nski

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Covertness as a resource constraint in quantum target sensing

说明隐蔽性作为量子目标探测中的资源约束

简介论文研究在躲避对手发现的前提下,用量子探测检测埋没于热环境中的低反射率目标。隐蔽性要求限制了可用的探测能量,作者由此建立了隐蔽目标判别与量子增强参数估计之间的统一框架,并引入隐蔽约束量子Fisher信息来衡量目标反射率估计的极限精度。结论指出,隐蔽性是决定量子目标探测计量极限的定量资源约束。

Yu Yang, Fengyu Guan, Shiping Guo 等

arXiv cs.NE · cs.AI · cs.CV

Evolving Hybrid Quantum-Classical Architectures for Image Classification

说明用进化算法自动设计图像分类用的混合量子-经典网络

简介本文提出将进化框架EXAQC扩展到图像分类任务,自动搜索参数化量子电路作为经典特征提取与预测层之间的中间模块。在MNIST、Fashion-MNIST和CIFAR-10上分别达到98.42%、90.62%和85.47%的准确率,门数量与其他量子架构搜索方法相当。在CIFAR-10上,演化出的混合模型以远少于10层CNN的可训练参数(少25倍以上)达到85.68%的准确率;旋转类编码明显优于振幅编码。

Devroop Kar, Daniel Krutz, Travis Desell

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Two-center Dirac equation in a Gaussian basis set

说明双中心狄拉克方程的高斯基组解法

简介本文提出一种用高斯乘积基组求解双中心狄拉克方程的方法,基组针对双原子体系的轴对称性设计。对于核间距 R=2.0 a0 时 H₂⁺ 的基态,得到相对精度达 10⁻¹⁸ 量级的相对论能量。该基组允许对波函数做解析傅里叶变换,并以此首次计算了 H₂⁺ 在费曼规范和库仑规范下的零势单圈自能贡献,作为该框架用于未来 QED 计算的原理验证。

D\'avid Ferenc

★★★★☆ 值得关注
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Quantum error-correcting code parameters, checkable by a certificate of provable size

说明量子纠错码参数可由可验证的小型证书检验

简介量子纠错码用若干物理量子比特保护逻辑量子比特,其最小不可检测错误(距离)通常需要求解器计算。本文提出用简短证书确定码参数,由证明助手的内核通过计算判定其正确性,证书大小本身也有定理保证。文中确定了两个已发表码族的距离,并给出十一个码族共三十九组参数集的结果。

看点提出可由证明助手内核验证的量子纠错码参数短证书方法,并确定两个已发表码族的距离,验证范围广,但影响主要限于量子编码的形式化验证子领域。

Shuoming An, and Fusheng Yang

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

Hamiltonian locality testing and certification do not achieve the Heisenberg limit

说明哈密顿量局域性测试与认证无法达到海森堡极限

简介本文研究只能访问时间演化算符(不能取其逆)的哈密顿量性质测试问题,距离用归一化 Frobenius 范数衡量。作者证明,判断哈密顿量是否为 k 局域或与所有 k 局域哈密顿量相距 ε 以上,需要 Ω(1/ε²) 的总演化时间,与已知上界匹配;判断未知哈密顿量是否等于目标或相距 ε 以上,同样需要 Ω(1/ε²)。此外,将振幅估计精度提升到 ε 也需要 Ω(1/ε²) 的总演化时间。

看点证明了Hamiltonian测试与认证无法达到海森堡极限,给出匹配已知上界的Ω(1/ε²)下界,并改进了振幅估计的已知结果。

Francisco Escudero Guti\'errez, Junseo Lee, Sebastian Zur

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Emergent Dissipation from Fluctuating Quantum-Network Topology

说明量子网络拓扑涨落产生的耗散

简介该论文研究量子网络中相互作用拓扑随时间涨落如何产生耗散。平均动力学给出马尔可夫主方程:平均网络决定相干部分,协方差决定耗散结构。论文还指出,协方差本征结构不同的两个系综即使纯度相同,动力学也会不同,并给出一个可实现模型的解析耗散间隙,表明拓扑涨落可用于构造量子耗散与保护。

Alireza Nourmandipour, Stefano Mancini

arXiv quant-ph · cond-mat.quant-gas · cond-mat.str-el

Topological phase transition in a symmetric blockade structure

说明对称封锁结构中的拓扑相变:一项基于数值模拟的研究

简介本文对一类具有局部Z2对称性的封锁哈密顿量进行数值研究。已有工作严格证明了弱Rabi驱动下基态存在拓扑有序,但更强驱动下的相图仍不清楚。作者用大规模无限尺寸密度矩阵重整化群方法在圆柱体上模拟,绘制出模型的完整相图,发现拓扑有序相与平凡顺磁相之间只有一个连续相变。

Johannes M\"ogerle, Simon Fell, Tobias F. Maier 等

★★★★☆ 值得关注
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Self-testing ideal quantum measurements

说明自检理想量子测量

简介这篇论文研究量子测量的一种理想形式:重复测量结果相同,且不干扰与之可同时测量的其他可观测量。作者证明量子力学允许对任意理想测量进行自检。仅依靠双方贝尔测试的输出统计数据,并在其中有时加入非破坏性测量,就能以设备无关的方式验证所加测量是否为理想测量。

看点证明量子力学允许对任意理想测量进行自测试,仅凭双方Bell测试的输出统计即可以设备无关方式认证测量是否理想,理论贡献突出。

Debashis Saha, Zhen-Peng Xu, Ad\'an Cabello

arXiv quant-ph · cs.LG · q-fin.RM

Landscape-Dependent Performance of Photonic Quantum Solvers in QUBO Feature Selection for Financial Risk Detection

说明光子量子求解器在金融风险检测特征选择中的表现取决于问题结构

简介该论文比较了经典分支定界求解器(Gurobi)、光子熵计算(QCI Dirac-3)与模拟光子玻色采样(Piquasso)在信用卡欺诈与消费者违约两个数据集上的特征选择表现。结果显示,性能随问题结构和特征数量而变化:在ULB数据集上,部分方法用较少特征即可接近全特征模型;在AmEx数据集上,各方法都需接近全部特征才能接近F1=0.80。

Nirvik Sahoo, Paul Robert Griffin

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

Self-organized Layered Structures of Nitrogen-Vacancy Centers with Preferential Orientation in Heteroepitaxial Diamond Films

说明在异质外延金刚石薄膜中具有择优取向的氮空位中心自组织层状结构

简介研究人员在两英寸晶圆级的单晶金刚石薄膜中制备出含负电荷氮空位色心(NV⁻)三维层状结构的样品。通过化学气相沉积与氧等离子体刻蚀交替循环,原位形成具有平整{111}侧壁的层状倒金字塔结构,再用掺氮金刚石填充覆盖,获得NV⁻富集且排列一致的晶面。文中提到此类结构可用于量子器件,如数据处理器、存储单元和磁传感器。

Vadim Lebedev, Alejandro Mart\'inez-M\'endez, Jes\'us Moreno-Meseguer 等

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall

Infrared Memory of a Majorana Shutter

说明马约拉纳快门的红外记忆:一种局域时变散射缺陷的低频行为研究

简介该研究把有限宽度的马约拉纳快门视为局域、随时间变化的散射缺陷,考察哪些红外记忆特征不依赖其微观空间形状。论文通过三个可观测量分析多体响应:前后高斯真空的交叠呈现Anderson正交性,格点计算与预测系数吻合;切口穿过快门时,纠缠熵符合共形缺陷的有效中心荷描述,在百分之一水平上一致。原文同时明确指出了连续极限核的有限记忆修正和大区间空间熵的受控连续极限等尚存局限。

Ali Vahedi

arXiv quant-ph

Circuit growth and subspace read-out in quantum-selected configuration interaction: Separating the Hartree-Fock determinant

说明量子选择组态相互作用中的电路增长与子空间读出:分离 Hartree-Fock 行列式

简介该论文针对量子选择组态相互作用(QSCI)及其自适应版本 ADAPT-QSCI,提出在测量前经典地将 Hartree-Fock 组态放入对角化子空间,以减少测量中的冗余。作者推导了替代的算符选择准则,并在 H4 和 H6 分子上比较了所需的 CNOT 门数与测量次数。结果显示,优势取决于每次迭代的测量次数预算。

Ayaka Fujimoto, Norifumi Matsumoto, Shota Kanasugi 等

arXiv quant-ph

Certification of high-dimensional entanglement in continuous-variable systems

说明连续变量系统中高维纠缠的认证方法

简介论文提出了一种用于检测高维纠缠施密特数的保真度下界方法,所依据的是连续变量量子态的一阶和二阶统计矩,这些测量比直接测量保真度更容易实现。作者给出了计算这些下界的解析公式,并在双模压缩热态和光子加法位移双模压缩真空态等高斯与非高斯态族上进行了检验。论文还将这些下界与基于相同测量的其他高维纠缠认证方法进行了比较。

Ida Mishra, Simon Morelli, Kl\'ara Baksov\'a 等

arXiv quant-ph · cond-mat.dis-nn

Determining the Number of Symmetry Sectors in Composite Quantum Spectra

说明确定复合量子谱中对称性扇区的数量

简介复杂量子系统的谱涨落常用随机矩阵谱来建模,但只有纯谱才能与随机矩阵精确吻合,混合了不同对称性扇区能级的复合谱则不行。本文提出一种最佳子集方法(Best Subset Technique),无需去对称化,通过比较谱涨落与合适的随机矩阵系综来确定对称性扇区的数量。该方法在厄米和非厄米情形下,用高斯、Wishart、Ginibre系综的谱以及多体量子系统的谱进行了验证。

Nisarg Vyas, S. Harshini Tekur, M. S. Santhanam

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Evaluating Chern Topology in Discretized Brillouin Zones Using Bargmann Invariants

说明利用Bargmann不变量评估离散布里渊区中的陈拓扑

简介本文提出一种基于三阶Bargmann不变量的有限态几何框架,用于计算陈数并刻画局域量子态几何。该方法利用规范不变的态重叠,直接在离散化参数空间上计算陈数,并保留相位导出密度与振幅密度等局域几何信息。作者将其应用于Qi–Wu–Zhang、1/3和1/4磁通Hofstadter、SSH及Rice–Mele模型,并包括用于孤立复合子空间的秩2扩展。

Swarup Sangiri, A Taraphder

arXiv quant-ph · physics.class-ph

Orbital-Rotation Shadow Tomography Reduces the Classical Cost of Quantum-Classical Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo

说明轨道旋转阴影断层扫描降低量子-经典辅助场量子蒙特卡洛的经典计算成本

简介论文针对量子-经典辅助场量子蒙特卡洛(QC-AFQMC)的经典后处理瓶颈,提出以轨道旋转阴影实现的粒子数守恒费米子阴影方法。作者推导了重叠、力偏置和局域能的高效估计器,并证明重叠估计器无偏且方差有界。结合GPU实现,论文给出对并五苯(22电子22轨道活性空间,356个总轨道)的性能估算,称整个经典后处理流程可在8块A100 GPU上约两天完成。

Luning Zhao, Joshua Goings, Evgeny Epifanovsky 等

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Analytical controls for dispersive multi-qubit interactions in mediator-coupled quantum registers

说明介导耦合量子寄存器中色散多比特相互作用的解析控制方法

简介论文提出 DIAL(解析线性反演)方法,在辅助介导态处于色散区时通过非共振驱动,实现可直接由驱动强度线性确定的多比特 Z 相互作用,无需迭代求解完整动力学。文中在 n=2 至 5 的 100 组寄存器实例上进行数值验证,目标为生成 GHZ 态的最高阶相互作用,典型门保真度高于 0.997,介导态瞬时激发平均约 1%。

Bora Baran, Tommaso Calarco, James O'Sullivan 等

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Direct estimation of g⁽²⁾(0) from click statistics of a multiplexed detector

说明利用多路复用探测器的点击统计直接估计 g^(2)(0)

简介该论文提出一种从由 M 个二值开关探测通道组成的多路复用探测器点击统计中直接估计二阶关联函数 g^(2)(0) 的方法。方法基于光子数算符一阶和二阶矩的线性估计量,在平均光子数较大时仍能给出准确结果,并可通过在探测器前增加损耗来扩展探测范围。作者还给出了基于该关联函数估计值的非经典性判据,并说明了该方法如何适用于非平衡探测器。

Jarom\'ir Fiur\'a\v{s}ek

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Spatiotemporal quantum advantages for rare-event sampling

说明用于稀有事件采样的时空量子优势

简介该论文提出一种基于量子随机模型的稀有事件采样方法。它结合量子随机建模的记忆优势与量子振幅放大的加速效果。与经典蒙特卡洛方法相比,该方法能同时降低空间和时间上的计算复杂度。

Akshat Gupta, Jianjun Chen, Chengran Yang 等

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Two-qutrit Werner state is always local

说明两量子比特三能级 Werner 态总是局域的

简介该论文研究两个三能级量子系统组成的 Werner 态。作者在每方两个投影测量、每个测量三种结果的情形下,证明该态对所有参数值都存在局域隐变量模型。证明基于一个充分条件:满足该条件的两量子三能级态对任意可观测量选择都满足 Collins-Gisin-Linden-Massar-Popescu 不等式,而 Werner 态总满足此条件。

Pawe\l{} Caban, Muhammad Mohsin

arXiv physics.atom-ph · quant-ph

Interaction-induced period shift of the Kohn oscillation in a parity-time-symmetric harmonic trap

说明相互作用使宇称-时间对称谐振陷阱中科恩振荡的周期发生偏移

简介该论文研究玻色-爱因斯坦凝聚体在谐振陷阱中的质心振荡。无相互作用时,宇称-时间对称的增益-损耗梯度不会改变振荡频率;加入相互作用后,增益与损耗改变原子数,进而影响云团宽度并反馈到质心运动,使周期发生偏移。小增益时周期随增益强度二次增长,并在增益达到临界值时与陷阱的高激发态发生共振。文中还给出一个五变量矩模型,可较好地再现接近临界增益时的周期与云团宽度。

Gaoqing Meng, Mingshu Zhao

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Einstein--Langevin source correlations in closed non-relativistic systems

说明闭合非相对论体系中爱因斯坦—朗之万源关联的研究

简介该论文考察随机半经典引力中爱因斯坦—朗之万噪声核在闭合、粒子数守恒的非相对论源下的牛顿投影,并区分源协方差与约化物质通道。研究表明,连通单粒子协方差依赖于态,且与Diósi—Penrose模型假设的普适势噪声律不同。论文还分析了源谱与退相干之间的关系,并比较了相干与非相干多体制备方式,指出为将源涨落与物质退相干模型相联系所需的假设。

Peng Xu, Li-E Qiang

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Resource Theory of Aquaternionicity: Every Pure State Is a Replicable Resource for Exact Simulation of Arbitrary Quantum Operations

说明四元数非性资源理论:每个纯态都是可复制的精确模拟资源

简介该论文针对偶数维量子比特(d≥4)提出一种基于反酉算符Θ(Θ²=−I)四元数结构的资源理论,称为四元数非性。论文证明每个纯态都属于可复制的资源态,并给出该框架下纯混合集合维数的上界,该上界被四元数非性所达到。在标准退相干与耗散噪声下,该框架比虚性和宇称不对称性表现更好。

Hayato Arai, Yasuaki Nakayama

★★★★★ 值得关注
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Root-sparsity scaling for Hamiltonian simulation, differential equations and linear-system solvers

说明稀疏矩阵下哈密顿量模拟、微分方程与线性方程组求解的根号稀疏度标度

简介本文提出量子算法,用于哈密顿量模拟、线性微分方程和线性方程组求解,其查询复杂度依赖于稀疏度的平方根。对于行列欧几里得范数有界的稀疏厄米矩阵,给出了时间、误差相关的查询上界,并给出近乎匹配的联合下界。文中还讨论了耗散线性微分方程和线性方程组的相应结果,以及门高效实现。

看点将稀疏性依赖从线性改进为平方根级,并给出匹配的联合下界,理论改进显著;证明与下界支撑充分,影响量子模拟与线性系统领域。

Dominic W. Berry, Abhishek Rawat, Sophia Simon 等

arXiv quant-ph · math.QA

Predicting Noise in a Trapped-ion Quantum Simulation of a Lattice Gauge Theory

说明预测囚禁离子格点规范理论量子模拟中的噪声

简介本文针对一项囚禁离子实验中的格点规范理论量子模拟,研究如何在运行设备之前预测噪声的影响。作者仅依据已报告的噪声速率,推导出各测量量随时间衰减的公式及其上界。结果表明,加热会以随振动模式升温而增长的速率破坏局域守恒律,而电场开启后,被冻结的状态会出现泄漏,文中给出了精确公式与保证上界。

Hassan Ugail

arXiv quant-ph · physics.chem-ph

Quasiparticle quantum simulation of materials with the Bethe-Salpeter equation

说明用贝特-萨尔佩特方程进行准粒子量子模拟的材料研究

简介本文提出在容错量子计算机上,基于贝特-萨尔佩特方程(BSE)模拟材料多激子态的准粒子量子模拟方法。作者构建了多激子BSE哈密顿量的块编码,并利用积分分解和晶体对称性降低成本。文中报告,对约 O(10^3) 个原子的半导体模型,相比完整哈密顿量模拟,Toffoli 门数可减少 10^6 至 10^7 倍,而量子比特优化版本仅需数百个逻辑量子比特。

Jielun Chen, Jiace Sun, Garnet Kin-Lic Chan

arXiv quant-ph

From Heat to Homology: Spectral Gap Transfer for Exact Quantum Gibbs Sampling at All Temperatures

说明从热到同调:用于所有温度下精确量子吉布斯采样的谱隙迁移

简介该论文研究如何通过耗散动力学制备量子吉布斯态,关键在于为生成元提供谱隙下的收敛保证。作者证明,无穷温度下的谱隙估计可以转化为任意有限正逆温度下CKG量子吉布斯采样器谱隙的下界,适用于任意有限维哈密顿量。对于单纯复形的Hodge拉普拉斯算子,构造的耦合算子在无穷温度下的谱隙与经典单纯上下行游走一致。

Caesnan M. G. Leditto, Kuo-Chin Chen, Min-Hsiu Hsieh

arXiv quant-ph

Thermalization in a repeated-interaction model with memory effects

说明带记忆效应的重复相互作用模型中的热化

简介该论文研究在重复相互作用模型中,记忆如何影响一个量子比特的热化过程。模型中,记忆量子比特与系统反复相互作用,两者都与新鲜的热辅助比特发生碰撞。作者推导出两者布居数和相互相干性的精确闭合演化方程。尽管系统最终收敛到目标热态,其热化过程呈现非单调的逼近方式,并出现类似姆潘巴效应的反转现象。

Kanji Nishii, Ryo Nagai, Yoshihiko Abe

arXiv quant-ph · gr-qc

Quantum Error-Corrected Memories Keep Proper Time

说明量子纠错存储器保留固有时

简介本文研究量子纠错对相对论固有时的影响。作者证明,当两个纠错量子存储器沿不同世界线运动并由本地参考控制时,其本地纠错历史可精确分解出两者之间的固有时差。纠错并不抹去时间膨胀,该差异在比较时表现为相对相位旋转,并在特定相位下作为确定的逻辑门(如 π/2 偏移时的 S 型 Clifford 门)出现。

Sebastian P. Kish, Simon J. Devitt

arXiv quant-ph

Design Automation for Gray-Code Quantum Read-Only Memory

说明格雷码量子只读存储器的设计自动化

简介论文提出一种基于格雷码编码的可编程量子只读存储器(GQROM),用于把经典数据高效加载到量子电路中。由于相邻地址只相差一个比特,该结构可降低初始化开销和门操作带来的误差。作者在 Qiskit 平台上实现并验证了包括系统化 EDA 流程在内的整体设计。

Hao-Yu Lu, Yu-Ting Kao, Yeong-Jar Chang 等

arXiv quant-ph

SMP: A General Hyperedge-Based Framework for Circuit-Level Quantum Error Correction

说明SMP:一种基于超边的电路级量子纠错通用框架

简介论文提出综合征模式投影(SMP)框架,用线性复杂度的预处理从测得的综合征中提取超边故障信息,并保留原有的匹配解码后端,可作为轻量前端接入现有可扩展实时匹配解码器。作者在表面码、颜色码和逻辑门电路上进行了验证,报告在 Google Willow 表面码数据上改进了标准与关联匹配,颜色码结合 Chromobius 时逻辑失败概率最多降低 77.8%,六个 CNOT 电路的失败概率相对逻辑可观测量匹配降低 35.5%。

Siying Wang, Yue Yan, Zhixin Xia 等

arXiv quant-ph · physics.chem-ph

Correlated memory effect of environment in radical-pair magnetoreception

说明辐射对偶磁感应中环境的关联记忆效应

简介本文研究光感受器罗盘模型中自旋关联的自由基对,其在塞曼和各向异性超精细相互作用下发生单重态-三重态转换,从而产生与取向相关的反应产率。作者同时考虑了自由基对周围的自旋环境和玻色子环境,重点分析自旋浴的关联记忆效应。采用层级运动方程(HEOM/DEOM)方法进行计算,并与马尔可夫Lindblad主方程结果比较,表明非马尔可夫记忆效应是自由基对磁感应的关键因素。

Shixuan Chen, Yao Wang, Rui-Xue Xu 等

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

Random Quantum LDPC Codes Approaching the Gilbert-Varshamov Bound

说明接近吉尔伯特-瓦尔沙莫夫界的随机量子LDPC码

简介本文证明,对任意码率与误差参数,存在一族p元量子低密度奇偶校验(QLDPC)码,其归一化距离接近量子吉尔伯特-瓦尔沙莫夫(GV)界。作者构造了一个随机码系综,随机抽取的码以高概率接近该界,并在擦除信道和去极化等Pauli信道上达到随机稳定子码的性能。构造方法结合了已知的渐近好QLDPC码与扩张图距离放大技术,并对码的退化程度进行了定量控制。

看点通过度数受控的QLDPC码与随机内码级联,首次逼近量子GV界并匹配随机稳定子码在擦除信道和去极化信道上的性能,理论证明完整。

Tushant Mittal, Shashank Srivastava, Madhur Tulsiani 等

arXiv quant-ph · physics.ins-det

Optimal state detection without likelihood estimation

说明无需似然估计的最优态探测方法

简介该论文证明,荧光态探测中的自适应贝叶斯估计可简化为比较经过时间与两个由亮、暗计数率及置信参数确定的等差时间序列。作者提出的“顺序期限探测”方法实时无需计算概率,并在平均探测时间上可证明为最优。文中给出了探测时间分布、误判率等解析表达式,并通过蒙特卡洛模拟与Ba⁺荧光探测实验进行了验证。

M. D. K. Lee, Z. Chai, J. Z. F. Seng 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Gaussian Fisher Information Is Superadditive

说明高斯费舍尔信息具有超可加性:两个独立模式联合测量可胜过分别测量

简介论文研究用高斯测量(线性光学与零差探测)估计参数时,两个独立模式联合测量是否优于分别测量。作者提出 Bell 零差探测,即用分束器加两个零差探测器,在模式的正交分量宽度及其对参数的响应不同时优于最佳的分别读出。文中给出宽度类参数的增益上限为 17.157%,并对同温热模式给出增益峰值 12.699%(频率比 3.318)的结果。

看点证明高斯测量下的费舍尔信息存在超可加性,并给出热态情形增益的精确峰值与上界,理论上有明显新意且证明较完整。

Jiaxin Liu, Zuoxian Wang, Danyue Ma

arXiv quant-ph

High-Rate Quantum Codes with Proven Distance and Low-Weight Measurements

说明具有可证明码距与低权重测量的高码率量子码

简介本文研究一类定义在任意维矩形坐标网格上的量子子系统码,边长为不小于4的偶数。直接测量的算子沿坐标线作用。作者对每个码给出受保护的逻辑量子比特数,并无需数值搜索即可证明其修饰码距。在数据量子比特不超过10,000的限制下,文中给出了码距16、32、64时编码速率与测量权重之间的完整权衡。

Kishor Bharti, Tobias Haug, Runzhou Tao 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

The complexity of entangled graph colouring via polymorphisms

说明基于多态的纠缠图着色复杂度研究

简介这篇论文研究变量取算子值的约束满足问题(CSP),用来分析非局域博弈纠缠值的判定复杂度。作者把经典CSP中基于多态的归约推广为纠缠CSP之间保持间隙的归约。借助这一方法,论文证明了颜色数超过三种的纠缠图着色问题不可判定,而此前基于交换子组件的困难性归约对该问题并不奏效。

看点将多态性归约推广到纠缠CSP的保间隙归约,解决了三色以上纠缠图着色不可判定性这一先前方法难以攻克的问题,证明严格。

Eric Culf

arXiv cond-mat.dis-nn · cond-mat.mtrl-sci · cond-mat.stat-mech

Quantum transmission in 1D disordered stealthy hyperuniform Kronig--Penney-like models

说明一维无序隐身超均匀Kronig-Penney类模型中的量子输运

简介该论文研究一维量子输运:电子穿过一连串相同点散射体,其位置具有隐身超均匀(SHU)无序。作者首次给出此类系统的微扰理论,结果显示由于傅里叶空间的隐身条件S(q)=0,所有低阶项精确抵消;由于实空间超均匀约束,最低的非零四阶项在Lyapunov指数中也被进一步抑制。

Shaobing Yuan, Carlo Vanoni, Salvatore Torquato

arXiv quant-ph

Single-photon addition to multimode quantum fields at telecom wavelengths using lithium niobate and its doped variants

说明在铌酸锂及其掺杂晶体中对电信波段多模量子场进行单光子添加

简介本文对电信波段多模量子场的单光子添加(SPA)及模式选择性单光子添加(MSSPA)进行了理论分析与数值模拟。研究对象包括同成分生长的铌酸锂(LN)、5% MgO 掺杂铌酸锂以及不同浓度的 ZnO 掺杂铌酸锂晶体。文中还分析了 0°C 至 15°C 温度范围内的光谱-时间模式选择性单光子添加,并给出相位匹配参数,为主要在 1550 nm 波长下制备非高斯量子态提供参考。

Naveen V, Nicolas Treps, Raghavan G 等

arXiv quant-ph

Robust constrained optimization of nonequilibrium Casimir repulsion in a biased-semiconductor cavity

说明生物半导体腔中非平衡卡西米尔斥力的鲁棒约束优化

简介本文研究在平面导体—真空—偏置砷化镓—真空—导体结构中实现非平衡卡西米尔—利夫希兹斥力的问题,将设计表述为在制造与驱动不确定性下的鲁棒约束优化。在厚板极限下,作者证明对称的最优解存在,并在300 K、间隙±10 nm与驱动±0.005的不确定性条件下,给出最坏情况外向压强约2.257 mPa的设计结果,同时与有限板散射计算吻合良好。

Mohamed R. Khodja, Belkacem E. Khodja

arXiv quant-ph

Investigating entanglement dynamics with dynamical decoupling together with initial qubit-reservoir correlations

说明利用动力学解耦与初始量子比特-环境关联研究纠缠动力学

简介本文研究两个量子比特通过纯退相位相互作用耦合到同一玻色子环境时的精确纠缠动力学。作者比较了量子比特与环境在制备前已存在关联的情形与无关联情形。结果显示,初始关联会使纠缠突然死亡提前发生,且在弱到中等耦合范围内两者差距随耦合强度呈二次增长。此外,对两个量子比特施加对称的周期性π脉冲序列,可将纠缠寿命在所研究的脉冲数范围内延长到接近七倍。

Rifzah Shahid, Amna Qadeer, and Ali Raza Mirza

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Chiral Vacuum Engineering of Quantum Hall Matter

说明量子霍尔物质的手性真空工程

简介本文研究手性腔与二维电子气及腔真空之间的相互作用。研究发现,同向旋转的偏振模式会出现真空拉比分裂并保持裸真空基态,反向旋转的模式则产生真空介导的能量移动并形成双模压缩基态。文中还预测,在有限极化子展宽下,手性腔会使霍尔电阻率出现依赖手性方向的修正,并使纵向电阻的Shubnikov–de Haas振荡对两种旋向表现不对称。

Kiran M. Kulkarni, Andrey Baydin, Motoaki Bamba 等

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Singer-Difference-Set Qudit Stabilizer Codes from Non-Degenerate Quadrics in PG(d,q)PG(d,q): Construction, Structural Theorems, and Monte-Carlo Performance

说明基于PG(d,q)中非退化二次曲面与Singer差集的q元量子稳定子码(Q(q,d)):构造、结构定理与蒙特卡洛性能

简介本文提出一类名为Q(q,d)的q元非CSS量子稳定子码,由PG(d,q)中的Singer差集与非退化二次曲面构造。作者给出若干结构定理,并给出闭式逻辑维数公式。以Q(5,2)为例,在1.5×10^6次蒙特卡洛试验中,其每个逻辑量子位的表现相对Steane码约提升70倍,且未出现静默逻辑错误。

Michel Kulhandjian, Lajos Hanzo

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

From Static Lindblad Stabilizability to Robust Physical Control Sequences

说明从静态Lindblad可稳定性到鲁棒的物理控制序列

简介本文研究如何借助耗散动力学把量子态稳定到目标,并在有限的实际控制操作下实现这一过程。作者给出可检验的条件,用以界定收敛速度、操作期间的误差和物理成本,分析中包括脉冲、空闲时间以及同时作用的背景动力学。文中还给出一个有限库搜索方法,用于为特定四能级级联模型找到控制序列,并给出准备时间的显式界。

Yibin Wang, Ruifeng Liu

arXiv quant-ph

Halving the cost of QROM again via dense encoding

说明通过稠密编码将QROM成本再减半

简介本文研究容错量子算法中量子只读存储器(QROM)的非Clifford成本,该成本在受限量子比特条件下主要来自表加载。作者提出稠密编码构造,利用Z和X两个基,使每个脏量子比特存储两位经典信息而非一位。该方法单独使用可将主导Toffoli计数降至N/λ,与顺序比特包结合后为(1/2)(1+1/b)N/λ。

Danial Motlagh

arXiv quant-ph · cond-mat.quant-gas

Gap-Protected Heisenberg-Limited Squeezing with Locally Interacting Multi-Level Spins

说明利用局域相互作用多能级自旋实现受能隙保护的海森堡极限自旋压缩

简介该论文提出一种在多能级(qudit)自旋体系中生成可用于计量的纠缠(广义自旋压缩)的通用机制,并将自旋-向列压缩的思路推广到具有幂律相互作用的空间扩展晶格。在缺少全连通性时,动力学会泄漏到非集体的有限动量模式,破坏海森堡标度。作者引入局域的su(D)交换相互作用以建立能隙,保护全对称集体子空间,从而在一到三维中实现ξ²∝1/N的海森堡标度。

Sakshi Bahamnia, Sagar Chaudhary, Arman Duha 等

arXiv hep-ph · hep-ex · nucl-ex

How Quantum Is Bottomonium in the Quark-Gluon Plasma?

说明夸克-胶子等离子体中的底夸克偶素有多量子化?研究其量子结构在介质演化中的保留程度。

简介该论文在开放量子系统框架下,基于势非相对论QCD导出的Lindblad方程,在量子布朗区域进行模拟,得到底夸克偶素密度矩阵的实时演化。作者计算其Wigner变换的负性,以衡量非经典性,并检验经典朗之万类近似所依赖的一个关键条件。结果显示,介质会抑制负性,但负性最终趋于接近1S态的有限平台值;激发态2S、3S的重叠来自相互近似抵消的正负相空间贡献。作者将剩余量子结构归因于条件纯化,即介质优先溶解弱束缚和非束缚的大⟨r²⟩模式,并指出经典化是部分的且依赖于所选观测量。

Nora Brambilla, Tom Magorsch

arXiv quant-ph · cond-mat.other · cond-mat.quant-gas

Counterdiabatic Quantum Circuits

说明反绝热量子线路:把绝热规范势推广到没有哈密顿量的幺正演化

简介本文针对由参数相关幺正算符 U_λ 描述的系统,提出一种不依赖哈密顿量的绝热规范势(AGP)理论。作者给出精确和正则化两种形式,通过一个厄米带状线性方程组求解,计算成本与厄米情形下的 Lanczos 构造相当,无需对角化或矩阵对数。对 kicked top 模型和由幺正 Ř 矩阵构成的可积分砖墙线路,截断 Krylov 近似均显示出快速收敛。

Ankit Wenju Shrestha, Budhaditya Bhattacharjee, and Adolfo del Campo

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Homological Thresholds in Randomly Monitored Quantum Error-Correcting Codes

说明随机监测量子纠错码中的同调阈值:论文讨论纠错码在随机单比特测量下的稳健性,将其阈值行为分为几何和同调两类。

简介论文研究稳定子量子纠错码在一轮独立随机单比特泡利测量下的稳健性。作者把阈值行为分为几何渗流与同调渗流两类,分别以表面码和颜色码为代表,并通过分析逻辑支撑判据以及对超过百万量子比特系统的数值模拟估计临界指数。框架还扩展到非CSS码、子系统码、高维码和Floquet码,并讨论了 gross 码的稳健性。

Yoshito Watanabe, Daiki Sasamoto, Bo Han 等

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

Entanglement Requires Fluctuations at Conformal Interfaces

说明共形界面上纠缠需要涨落:纠缠容量与熵系数的下界关系

简介本文提出一个猜想:共形界面处纠缠容量的普适对数系数不小于对应的纠缠熵系数。作者在自由玻色子和费米子CFT、带界面膜的全息模型中证明了该下界,并用缺陷微扰理论给出论证。对三临界Ising与Ising CFT之间的相互作用界面进行的数值计算也支持该结论。

Yuya Kusuki, Kosei Suzuyama, Yin Tang

★★★★☆ 值得关注
arXiv hep-th · quant-ph

A Semiclassical Entanglement Wedge in Double-Scaled SYK

说明双重缩放SYK模型中的半经典纠缠楔

简介本文研究双重缩放SYK模型中部分纠缠热态的纠缠结构,允许物质插入携带的味自由度处于任意混合态。在半经典极限和重探针极限下,作者通过复本计算得到类似FLM公式的结果:边界熵分解为与味态无关的面积项和对应纠缠楔中的体物质熵。改变算符插入的欧几里得位置会使边界熵出现尖锐跃迁,作者将其解释为单个物质激发穿过纠缠楔边界。

看点在双标度SYK中推导出类FLM的纠缠楔公式并给出相变解释,结合概率证明与6j符号两种途径,新意明显、证明较扎实,但影响局限于该模型的理论子领域。

Xi Dong, Jiuci Xu

arXiv quant-ph

Single-Particle Spectral Estimation

说明单粒子谱估计:在全局幺正变换掩盖下学习非相互作用哈密顿量的单粒子能量

简介本文研究一类哈密顿量的学习问题:其中的非相互作用模式被未知的全局幺正变换隐藏,目标是在不重建该变换的前提下恢复各模式的能量权重。作者证明该问题即使在非相互作用结构下仍是DQC1困难的。随后提出SPICES方法,结合Hadamard测试与新的经典后处理,在一定假设下高效恢复谱分布(以Wasserstein距离衡量)。

Adrian Chapman, Charles Derby, Steven T. Flammia 等

arXiv quant-ph

Learning SYK Hamiltonians

说明学习SYK哈密顿量:从吉布斯态样本恢复稠密相互作用哈密顿量

简介本文研究如何从SYK(Sachdev–Ye–Kitaev)哈密顿量的吉布斯态副本中学习该稠密哈密顿量。现有哈密顿量学习算法依赖几何局域性或有界相互作用度,不适用于SYK模型。作者证明,在任意固定温度下,对于随机耦合,高概率下可用多项式数量的样本将整个哈密顿量学习到逆多项式精度;温度足够小时,还构造了一种拟多项式时间的学习算法。

Anurag Anshu, Srinivasan Arunachalam, Sitan Chen 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

From Permutation Symmetry to Communication Bounds and Additivity

说明从置换对称性到通信界与可加性

简介该论文研究量子信道多次使用之间的关联如何影响量子通信速率。作者证明,对于任何有限维无记忆信道,完全置换不变性会限制这种优势:每次使用的最优相干信息收敛到单次使用的最大值,并在有限块长下达到上确界。论文还给出纯源纠缠生成在置换不变输入下的强逆定理,并讨论了相关的可加性与输出熵下界结论。

看点利用全置换不变性证明有限维无记忆信道相关性优势受限,给出有限块长上确界与强逆定理,并统一了多个已知可加性结果,理论上有实质推进。

Zahra Baghali Khanian, Debbie Leung, Graeme Smith

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Robust exponential lower bounds for fermionic and bosonic Gaussian ranks

说明费米子与玻色子高斯秩的稳健指数下界:论文讨论非高斯量子态在经典模拟中的分解复杂度

简介该论文研究量子系统经典模拟中的高斯秩问题,证明对于有限模式上的每个纯非高斯态,其张量幂的近似边界高斯秩在任意小于1的范数误差下至少呈指数增长。作者对费米子系统结合Majorana谱界与四模式约化,对玻色子系统利用高斯后选择与基于熵的秩界,并给出四模式费米子GHZ态和玻色子单光子态的具体指数下界。

看点证明纯非高斯态张量幂的近似边界高斯秩指数增长,改进了已知界限,证明充分,对经典模拟分解方法有较大影响。

Fuchuan Wei, Kong-Wing Wu, Zhengwei Liu 等

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph · cond-mat.str-el · cs.CC

Polynomial-time classical and quantum simulation of quantum impurity models

说明量子杂质模型的多项式时间经典与量子模拟

简介本文研究量子杂质模型(一小块相互作用费米子耦合到大型无相互作用浴)的计算复杂性。作者给出经典算法,可在多项式时间内估计基态能量与热平衡配分函数,静态性质无需量子计算即可高效计算。对于动力学性质(如非平衡格林函数),文中指出经典计算困难而量子计算机可高效处理。

看点将基态能量估计从拟多项式改进到多项式时间,并首次给出热平衡下的严格多项式保证,理论贡献突出。

Jiaqing Jiang, Nathan Ju, Ojas Parekh 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cond-mat.dis-nn · cs.CC

Beyond Light Cones: State Preparation Complexity in Quantum Spin Glasses

说明超越光锥:量子自旋玻璃中的态制备复杂度

简介论文提出一种研究稠密量子p自旋哈密顿量态制备复杂度的方法,不再局限于电路光锥界限,而是基于Pauli谱的有效复杂度。研究表明,要达到接近基态的能量,需要Ω(n²/log n)个单比特和双比特门,并给出深度-宽度、纠缠深度和矩阵乘积态键维数等下界。

看点将非对称量子de Finetti定理与高斯过程熵界结合,突破光锥界限,给出Omega(n^2/log n)门复杂度及魔法层级的障碍,理论推进显著。

Omar Al-Ghattas, David Gamarnik, Bobak T Kiani

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Learning Many-Body Hamiltonians Using a Local Probe

说明利用局部探针学习多体哈密顿量

简介该论文研究如何仅通过一个可测量的量子比特,学习 N 个量子比特上有界度两体哈密顿量的全部 O(N) 个独立参数。作者借助量子信号处理合成的稳健 SWAP 门,将远处参数演化的量子态相干转移到可测量比特上,并在海森堡极限下完成学习。该方法可扩展到任意有界度相互作用图。

看点证明单个可测量量子比特即可借助快速单比特控制与QSP合成的SWAP门,以海森堡极限学习全部O(N)个哈密顿参数,并给出近最优标度,理论贡献显著。

Suying Liu, Zitai Xu, Alexey V. Gorshkov 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

The Robustness of QAC0

说明QAC0 电路的稳健性研究

简介本文研究量子常深电路类 QAC0 对误差容忍度与门集修改的稳健性。作者用精确振幅放大消除了并行 W 测试中的误差,证明 QAC0 可精确模拟带多项式多份经典输入副本的 TC0,且对每个固定素数 p,精确 QAC0 可计算 AC0[p] 之外的全布尔函数。此外,QAC0 对允许使用的单比特门限制具有稳健性,任意 QAC0 电路都可由广义 Toffoli、S 和 Hadamard 门构成的 QAC0 电路近似实现,且该近似电路可由原电路的经典描述高效构造。

看点通过精确振幅放大消除并行W测试的误差,使QAC0可精确模拟TC0并计算AC0[p]之外的函数,属于较强的理论突破。

Daniel Grier, Jackson Morris, Kewen Wu

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

Polynomial-time additive-error estimation of output probabilities for shallow quantum circuits

说明浅层量子线路输出概率的多项式时间加性误差估计

简介论文提出一种确定性经典算法,可在多项式时间内估计浅层(常数深度)量子线路输出某比特串的概率,误差为给定的加性误差。原文称该算法运行时间为多项式级,优于此前针对同一任务的已知最优算法。

看点将常数深度电路输出概率估计从准多项式时间改进到多项式时间,属于重要的理论突破,证明细节可靠性需验证。

Matthew Coudron, Michael J. Gullans, Jon Nelson 等

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

A provable quantum advantage for approximate optimization via decoded quantum interferometry

说明通过解码量子干涉测量实现近似优化的可证明量子优势

简介本文研究量子计算机上的近似优化方法“解码量子干涉测量”(DQI)。作者在预言机模型中构造了一个名为折叠最优多项式交集(folded OPI)的优化任务,证明DQI的近似比严格高于任何多项式时间经典算法。对于码率0.3的实例,DQI的期望得分约为0.85,而超过经典阈值0.65需要超多项式次经典成员查询。

看点将经典下界方法扩展到近似优化并给出量子优势的严格分离,理论上较有新意;证明在随机oracle设定下成立,适用范围有限。

Maximilian J. Kramer, Elies Gil-Fuster, Benjamin D. M. Jones 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

One-Shot any Code

说明任意码的单次纠错:把任意 CSS 量子 LDPC 码改造成可单次纠错的码

简介论文证明任意单次(single-shot)量子纠错码都具有自我纠正能力。作者进一步证明,任意 [[n,k]] CSS 型量子低密度校验码(QLDPC)都可以变换为 [[nm,k]] 的单次纠错码,并配有并行时间为 O(log m) 的局域译码器。在一个常数阈值以下,逻辑失败概率被界定为 O(Tn)exp[-Ω(m^α)]。若输入码已有单次译码器,输出码还能将纠错抑制能力提升到 Ω(m^α n^β)。

看点将任意CSS QLDPC码转化为具单发纠错且局部解码的码,并给出阈值与指数级错误抑制,理论改进显著,但影响集中于量子纠错理论子领域。

Andrew C. Yuan

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph

Random Quantum Circuits Beyond Moment Matching

说明超越矩匹配的随机量子线路:输出概率分布的精度保证

简介随机量子线路旨在高效复现理想随机量子演化的统计性质,近似酉设计通过匹配哈尔随机酉矩阵的矩来实现这一点。本文给出了这类设计在多少精度上能复现单个输出概率完整分布的定量保证,并证明在一般情形下的界是最优的。此外,若设计具有局部不变性,误差随 k 呈指数级下降,并且该结论在全变差距离下同样成立。

看点将近似设计的矩匹配推广到单个输出概率的完整分布,给出Kolmogorov距离的最优界,并证明局部不变性带来指数级改进,证明严格。

Shih-Han Hung

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

A Generalized quantum Stein lemma on von Neumann algebras

说明冯·诺依曼代数上的广义量子 Stein 引理

简介本文证明了在任意冯·诺依曼代数上,针对凸且张量稳定的假设族,独立同分布正态态的广义量子 Stein 引理。假设存在与零假设态相对熵有限的备择态,对每个第一类错误容忍度,最坏情况下的第二类错误指数均可由正则化相对熵达到,并给出强逆定理。证明结合了相对熵的 hockey-stick 散度积分表示、模块化检验界和凸极小化极大论证。

看点将量子Stein引理推广到任意von Neumann代数与凸族,结合超钩散度积分表示与模块检验界,证明严格且有强逆,理论突破明显。

Li Gao

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Optimal transducers using symmetries

说明利用对称性构造最优变换器(量子查询复杂度研究)

简介本文研究量子计算中的变换器(transducer)框架,它把量子算法描述为一个保持辅助向量不变的幺正变换。作者证明,利用状态转换问题的对称群,可以把最优催化剂选为对称群表示下的协变形式,并使变换器在希尔伯特空间的同构分解中呈分块对角。据此,论文为无结构搜索、振幅放大和振幅估计等常用量子算法原语导出了具有最优常数的变换器。

看点利用对称群与表示论系统构造最优transducer,并以最优常数重新推导搜索、振幅放大和估计等基本量子原语,新意明确,证明较严格。

Beno\^it Dubus, Julien Ladeuze, J\'er\'emie Roland

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Quantum impurity models: easy at equilibrium, universal in motion

说明量子杂质模型:平衡态易算,动力学普适

简介该论文研究量子杂质模型(一个小的相互作用子系统嵌入大量自由费米子浴中)的计算复杂度。结论是基态能量与热平衡性质可以用经典算法高效近似,而时间演化则可以实现通用量子计算(BQP完备)。

看点证明基态能与热平衡可经典高效近似,并给出BQP完备性结果,对已知准多项式算法有明显改进,证明较严格。

Srinivasan Arunachalam, Sergey Bravyi, Anirban Chowdhury 等

arXiv quant-ph · cs.NE

Spiking neural networks for streaming qubit readout

说明用于流式量子比特读出的脉冲神经网络

简介本文提出用脉冲神经网络(SNN)对超导量子比特的读出信号进行判别。网络按时间片段逐段处理测量数据,在读出窗口结束前就不断更新分类得分。其表现优于匹配滤波,接近全波形人工神经网络的精度。借助量化感知训练与 hls4ml 综合,每次 FPGA 推理更新可在下一个读出片段到达前完成。

Barry M. Dillon, Aqib Javed, Jim Harkin 等

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Local random quantum circuits converge to the Porter-Thomas distribution in polynomial depth

说明局部随机量子线路在多项式深度下收敛到 Porter-Thomas 分布

简介该论文研究局部随机量子线路输出的概率分布,这类线路由最近邻 Haar 随机门构成。作者证明,深度为 O(n^{2m+1}log(n)) 的砖墙式随机线路,其固定比特串上的输出分布与 Porter-Thomas 分布的全变差距离至多为 O(1/n^m)。证明依赖近似设计的矩界、特征函数的解析估计以及局部反集中性质。

看点证明多项式深度局部随机线路输出分布以逆多项式速率收敛到Porter-Thomas分布,回答了长期未证明的问题,结论严格且影响随机线路采样与量子优越性研究。

Aniruddha Sen, Nicholas Hunter-Jones

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

Unitary Schur Sampling of Qudits via Random SWAP Tests: Hunt for Antisymmetry

说明基于随机SWAP测试的量子比特(qudit)酉Schur采样:寻找反对称性

简介本文提出一种只用两两SWAP测试实现酉Schur采样的方法,用于从多体量子系统中提取置换不变信息。协议通过反复找出并提取最大的反对称子系统来完成采样,误差以钻石距离衡量。作者还将该方法应用于量子纯度放大,指出保留一个指定输出qudit、丢弃其余部分即可得到更高纯度的最优态。

Shrigyan Brahmachari, David Jakab, Henry D. Pfister 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

An exponential separation between entanglement-assisted and unassisted one-way quantum communication

说明纠缠辅助与无纠缠单向量子通信之间的指数级分离

简介本文研究量子通信复杂度中的一个长期问题:某些任务在有纠缠时只需少量通信,无纠缠时却需要大量量子通信。作者针对全布尔函数给出了指数级分离的结果。该函数是 Aaronson、Le Gall、Russell 和 Tani 在通信模型中研究过的子群成员问题的特例。

看点首次给出总布尔函数在单向量子通信中的指数级分离,改进了已知的关系问题和部分函数结果;证明依赖子群成员问题的理论构造,证据严格但仅限理论。

Ryan Anselm, Srijita Kundu, Olivier Lalonde 等

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el · hep-th

A No-Go Theorem for Order-Two Clifford Electric-Magnetic Duality

说明环面码中阶数为二的Clifford电磁对偶不可能性定理

简介该论文研究二维环面码中的电磁对偶能否在微观上实现为阶数为二的Clifford操作。作者证明,对于Z2环面码,任何保持局域性的Clifford电磁交换实现都不可能具有阶数二。对于ZN环面码,奇数N时存在阶数为二的Clifford实现,偶数N时则不可能。结论表明,涌现的电磁对偶的群结构不一定能忠实地提升到其微观Clifford实现上。

Shunta Takahashi, Zhi Li, Beni Yoshida

arXiv quant-ph · cs.DS

Quantum state preparation for weighted d-DNNF

说明加权 d-DNNF 的量子态制备

简介本文研究量子态制备问题,即给定量子态的描述后,高效生成能够计算该量子态的量子电路。作者证明,对于由加权 d-DNNF(确定性、可分解的伪布尔电路)描述的量子态,可以在线性时间内得到对应的量子电路(复数算术运算意义下)。

Steef Hegeman, Joon Hyung Lee, Alfons Laarman

arXiv quant-ph

One-Way Quantum Symmetric Private Information Retrieval Protocol From A Single Database Server Using NISQ Devices

说明基于NISQ设备、仅单一数据库服务器的单向量子对称私有信息检索协议

简介本文提出一种单向量子对称私有信息检索(SPIR)协议,只使用单个数据库服务器。用户只能获得一个特定比特,且不泄露索引,服务器也不泄露其他比特。协议假设双方仅拥有无长期量子存储的含噪中等规模量子(NISQ)设备,窃听者则不受限制。作者证明了协议的保密性、数据库隐私与用户隐私,并给出一个10^4比特数据库在隐私参数10^-6下约千比特分块即可满足要求的数值示例。

Xiang Zou, H.F. Chau

arXiv quant-ph · cond-mat.supr-con

Stationarity as a One-Mode Constraint on Quantum Correlation

说明平稳性对量子关联的单模约束

简介论文指出,平稳的标量关联能即使微观相关回归是强多模的,也能被精确的单模终端表示。作者在氦类离子与谐振子(Hooke 原子)两个双电子体系中检验了基于指定平稳信息载体的预测实现。结果显示,氦类离子的关联能误差很小,而 H⁻ 的表现有明显边界;谐振子的情形在 ω≥0.1 时与参考值吻合。

Itai Panas

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Strong Simulation of 1D Quantum Circuits via Reduced Transition Matrices

说明基于约化转移矩阵的一维量子线路强模拟

简介本文研究如何近似计算一维混沌砖墙量子线路中某一指定输出概率。作者采用基于约化转移矩阵的 Sweeping RTM 张量网络收缩算法,联合压缩左右时间边界态。数值结果显示,在固定相对精度下,获得稳定估计所需的键维数在可访问的时间范围内呈次指数增长。

Matilde Grassi, Stefano Carignano, Luca Tagliacozzo 等

arXiv physics.optics · cond-mat.mes-hall · cond-mat.mtrl-sci

Thin-capping layer epitaxial quantum dots for near-field quantum photonics

说明用于近场量子光子学的薄覆盖层外延量子点

简介本文报道了覆盖层厚度分别为10nm、20nm和常规的95nm的InAs/GaAs量子点的生长与光学表征。研究发现,薄覆盖层样品的发光线宽比既往报道的小至多达5倍,且激子寿命未受扰动。结果表明,量子点在靠近表面时仍可保持较高光学质量,为探索近场光与物质相互作用提供了可能。

Yuting Guo, Jonathan Bar-David, Pasquale Cilibrizzi 等

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

A computational phase diagram for the transverse field Ising model

说明横场伊辛模型的计算相图:何时可以高效近似配分函数与吉布斯态可观测量

简介本文研究横场伊辛模型,给出其配分函数与吉布斯态 Pauli 串可观测量的计算复杂度分界。当谱宽与 tanh(βη)/η 的乘积不超过 1 时,作者给出随机经典算法,可在多项式时间内以相对误差近似配分函数,并以任意小的加法误差近似 Pauli 串观测量。当该乘积超过 1 时,论文证明以 exp(o(n)) 倍乘法因子近似配分函数是 NP 难的。

看点给出横场伊辛模型配分函数的多项式时间近似相图边界,并证明超出边界时NP难,结果清晰且有深度。

Thuy-Duong Vuong

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech · cond-mat.str-el

Universal Bound and Phase Transition in Many-Body Fermionic Non-Gaussianity

说明费米子非高斯性的普适上界与相变

简介本文研究量子多体费米子系统中的非高斯性,这是一种可由相互作用产生的通用量子计算资源。作者以魔法Rényi熵(MRE)作为非高斯性度量,推导出其普适上界和Haar平均值,并证明典型Haar随机态在大系统极限下达到每个Majorana ln(4/3)的最大MRE密度。研究还在Sachdev-Ye-Kitaev哈密顿量下演化高斯态,发现一个伴随MRE密度折点及置换对称性自发破缺的一级相变,该相变无法从热自由能中反映。

看点推导了费米非高斯性的普适上界与Haar平均,并在SYK模型中发现由置换对称性破缺标记的一阶相变,新意突出;证据依赖解析与数值结合。

Masahiro Hoshino, Ryota Matsuda, Yuto Ashida