量子计算 · 2026年10月3日(周六)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Geometry-Controlled Squeezed-Waveguide Enabled Quantum Batteries

说明几何结构可控的压缩波导量子电池研究

简介该论文研究多个发射体耦合到一维波导、并由宽带压缩真空储库驱动的量子电池。研究表明,波导的几何结构可以控制电池性能,从而调节稳态的非被动性和可提取能量。作者指出,在两个发射体的配置中,仅改变几何结构即可使电池在被动稳态与全部储存能量可被幺正提取的状态之间切换。

Luis D. Zambrano-Palma, Yusef Maleki, M. Suhail Zubairy

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

Quantum Submodular Maximization

说明量子次模最大化:用量子查询求解非负次模函数的近似最大值

简介本文研究量子查询复杂度下最大化非负次模函数的问题,包括无约束情形以及单调函数在基数约束下的情形。作者给出的量子算法在精确可逆数字值预言机模型中,只需 O(log n) 次查询即可达到期望 (1/2-ε) 近似比,与经典随机算法所需的 Ω(n/log n) 次查询形成指数级分离。对于基数约束问题,算法可实现 (1-1/e-ε) 近似,并在 k=o(n) 时相较经典算法至少有平方加速(忽略对数因子)。

看点提出量子次模最大化的查询复杂度结果,无约束情形实现指数级分离,并给出量子下界,理论贡献突出。

Yonggang Jiang, Xiaoming Sun, Penghui Yao 等

arXiv quant-ph

The collapse time of weak measurement on N entangled sites

说明对 N 个纠缠位点进行弱测量的坍缩时间

简介本文研究在 N 个可能位置的叠加态中,局域弱测量坍缩到唯一被占据位点所需的时间。在等概率初始条件和固定置信阈值下,作者证明坍缩时间与 ln N 之比在 L¹ 意义下收敛到 1/2,时间以各探测器的特征测量时间为单位。论文还指出,首个达到置信阈值的位点就是最终结果,且条件概率恰为该阈值,并修正了此前提出的双对数渐近标度。

Truong-Son P. Van, David W. Snoke

arXiv physics.chem-ph · quant-ph

Beyond ideal cavities: quantifying the impact of cavity dissipation on light-matter strong coupling

说明超越理想腔:量化腔耗散对光-物质强耦合的影响

简介本文在泡利-菲尔兹哈密顿量中加入腔耗散项,以实验可测的腔品质因子Q描述损耗,并将其与QED-CCSD方法结合,计算对硝基苯胺分子的光学光谱。结果显示,在实际Q值下,腔耗散可使拉比分裂比理想腔情形减少超过20%,但体系仍处于强耦合区;要接近理想腔极限需要远高于建立强耦合所需的Q值。

Giovanna Bruno, Enrico Busani, Lorenzo Gialli 等

arXiv quant-ph · physics.optics

Symmetry resolved entanglement in Schwinger pair production

说明施温格对产生中的对称性分辨纠缠:按电荷扇区拆分的纠缠结构研究

简介该论文研究施温格效应产生的粒子对模式纠缠的电荷分辨结构,利用量子电动力学的U(1)电荷,把动量模式约化密度矩阵的纠缠拆分到各个电荷扇区。对恒定电场给出了各种模式配对的闭式结果,场的依赖性完全由单对产生概率|β|²=e^(-πμ)决定。结论指出,粒子-粒子及反粒子-反粒子对的各扇区纠缠熵与场无关,而真空产生的对在电荷不平衡扇区间转移,场的作用是重新分配统计权重。

Wajid Joyia, S.M. Al-Marzoug, and Amaria Javed

arXiv quant-ph · gr-qc · hep-th

Optimal Interferometer Geometry for Gravitationally Induced Quantum Entanglement

说明引力诱导量子纠缠的最优干涉仪几何构型

简介本文研究在干涉仪中,引力如何诱导两个大质量粒子之间产生量子纠缠,以此作为引力具有量子性质的实验证据。作者指出,干涉仪的几何构型对纠缠的产生起决定性作用,经过几何优化可以显著增强引力诱导的相位移,并认为先前提案中采用的一些标准近似可能严重限制预测精度。

Alireza Maleki

arXiv quant-ph

Imaginarity as a resource in Shor's algorithm

说明Shor算法中作为资源的虚性(imaginarity)研究

简介该论文从量子信道虚性的角度研究Shor序阶查找算法的顺序版本。通过固定模乘酉算子的一个本征分支和目标输出路径,过程被分解为实对角因子与残余相位信道。作者证明在理想残余相位信道下三种迹范数诱导的虚性度量相等,并据此给出该顺序协议理想成功概率的精确表达及用残余虚性表示的上下界,还将分析扩展到含噪声的情形。

Linlin Ye, Chuanfa Wu, Zhaoqi Wu 等

arXiv cs.CC · quant-ph

Nonuniform QCPH Collapse Implies QCPH Collapse

说明非均匀量子多项式时间层级坍缩蕴含量子多项式时间层级坍缩

简介本文提出非均匀量子多项式时间层级(QCPH/mpoly),作为经典非均匀多项式时间层级(PH/poly)的量子对应。作者证明,当且仅当量子多项式时间层级(QCPH)坍缩时,QCPH/mpoly 才坍缩。论文还表明,若 coQCMA 包含于 QCMA/mpoly,则 QCPH 坍缩。

Jeremy Ahrens Huang

arXiv quant-ph · cs.DC

Structural Conditions for Distributed Quantum Advantage

说明分布式量子优势的结构性条件

简介电路切割可在比电路更小的处理器上运行量子计算,代价是经典拼接成本随被切割门数量指数增长。文章提出分布式量子优势需满足三项要求:拼接成本可承受、切割后仍保有经典困难性、变分电路的梯度可分辨。作者在若干假设下证明,子电路位于有界接口之后增长时拼接成本可控,而固定宽度子电路相乘时则指数昂贵,并用该标准筛查了十八类电路。作为原理验证,作者在IBM Nighthawk处理器上拼接了连接两个受场扰动环面码片段的一个门,规模最高至142个自旋,重建结果在最多98个量子比特上能分辨超出独立执行的接触关联。

Sabina Dr\u{a}goi, Mar\'ia Gragera Garc\'es, Lirand\"{e} Pira

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

State-selective entanglement and point-gap topology in the unidirectional Bose-Hubbard chain

说明单向玻色-哈伯德链中依赖态的纠缠与点隙拓扑

简介本文研究单向玻色-哈伯德模型中排斥相互作用对趋肤模式和纠缠的影响。基态会从超流相转变为莫特绝缘相,趋肤积累被抑制,但纠缠变化取决于所选的多体态。对于单位填充的16个格点,基态纠缠随相互作用增强而下降,稳态则呈现非单调的纠缠变化。文章指出这些区别源于特定构型子空间,并表明在强相互作用下多体绕数仍非零。

Chuan-Fu Lin, Yu-Chin Tzeng, Po-Yao Chang

arXiv quant-ph

Generalized Dunkl Quantum Systems with Energy-Dependent Interactions: Exact Solvability and Thermodynamic Properties

说明具能量依赖相互作用的广义Dunkl量子系统:精确可解性与热力学性质

简介本文研究由含能量依赖相互作用的广义Dunkl-薛定谔方程描述的一类精确可解量子系统,引入了包含反射项与导数-反射耦合的双参数Dunkl算符扩展。以能量依赖谐振子为例,给出了用缔合拉盖尔多项式表示的本征函数与能谱精确解,并通过欧拉-麦克劳林求和公式分析了配分函数、内能、熵和比热。

B. Hamil, R. Boudjouraf, A. Benchikha 等

arXiv physics.chem-ph · quant-ph

From Ground State to Electronic and Vibronic Spectra via Memory Kernel Coupling Theory and Neural Quantum States

说明从基态到电子与振动光谱:基于记忆核耦合理论与神经量子态的方法(Aurora)

简介该论文提出一种名为 Aurora 的方法,把神经量子态(NQS)与连分式记忆核耦合理论(CF-MKCT)结合,直接从变分基态重构分子吸收光谱,无需显式构造激发态或做时间演化。研究在若干可计算分子上与全组态相互作用及常规 MKCT 结果对比,电子光谱吻合较好;并针对电子-声子哈密顿量引入 SVD 声子编码器,给出 H2、N2、H2O、H2S、NH3、C6H6 及 C10H8 活性空间的振动光谱结果。

Xinchen He, Wenjie Dou

arXiv quant-ph

Exact distances and measurement allocation for logical Pauli readout

说明逻辑泡利读出的精确距离与测量分配

简介本文研究逻辑泡利读出中最小故障权重如何同时取决于数据错误持续性、校验冗余度和时间边界约束。作者在重复读出模型中证明了精确距离的公式,并据此给出广义 Shor 类读出中每个相邻列校验所需的最少重复次数。结合冗余 Gauss 校验对乘积,文章给出了所述规范读出族内的精确联合距离和结果数最优值。

Shuoming An, Fusheng Yang

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph

Polynomial Separation between One-Way and Two-Way LOCC in Discrimination of Maximally Entangled States

说明最大纠缠态判别中单向与双向LOCC之间的多项式分离

简介论文研究用局部操作和经典通信(LOCC)区分最大纠缠态的能力。已知单向LOCC在维度至少为4时,有四个正交最大纠缠态无法完全区分。作者证明,只要维度足够大,只需一次反馈的A→B→A协议即可完全区分任意k个两两正交的最大纠缠态,从而得到单向与双向LOCC之间的多项式分离。

看点证明了单向与双向LOCC之间的多项式分离,将可区分候选数从常数提升到d^{1/4}量级,理论改进显著;证明完整。

Youngrong Lim

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph · math.GR

Amenable groups with nearly exponential sofic profile, and quantum channels that need nearly linear memory

说明具有近指数级 sofic 轮廓的可容许群,以及需要近线性记忆的量子信道

简介论文构造了一个有限呈现的初等可容许群,其某个有限片段的 sofic 轮廓接近指数级增长(exp(r^{1+o(1)})),接近该计数方法所能探测的上限。作者还由此给出 C^873 上的一个显式量子信道:只使用一次时代价低,多次重复使用时需要近似线性的记忆量(约 n/B 个量子比特)。

看点构造有限呈现初等可解群,其有限片段的sofic轮廓接近指数级,显著改进计数方法的已知界限,并给出量子信道的记忆下界结果。

Seth Douglas, Nidhal Mghirbi

arXiv quant-ph

Q-MERGE: Parallelising Quantum State Preparation for Large-Scale Classical Data

说明Q-MERGE:并行化大规模经典数据的量子态制备

简介本文提出Q-MERGE框架,将大型目标量子态划分为M个n比特片段,并行独立制备后,借助SELECT-SWAP操作与测量将其相干合并为单一振幅编码态,以缓解大振幅态制备的瓶颈。在真实的128×256超声数据集上,其保真度误差为1.066×10^-8,直接制备方法为3.413×10^-1。作者还在Quantinuum H2离子阱量子计算机上进行了实验验证。

Archie Butterworth, Jens Renders, Jingbo Wang

arXiv quant-ph

Optimal phase control of a measurement-assisted quantum refrigerator

说明测量辅助量子制冷机的最优相位控制

简介论文研究一种三能级量子制冷机:倾斜的非选择性测量可以封闭上能级间的跃迁,但会产生相干性,反过来抑制制冷电流。作者提出对测量方位相位做随机开环控制,并证明当两个相位相差π且等权重时,相干源项相互抵消,制冷功率达到最大。对一组代表性参数,相位循环使固定间隙下的制冷功率约提高32%,而提取冷热量与所耗测量能量之比不变。

Jinkai Liu, Xian He, Jizhou He 等

arXiv quant-ph

Quantum Sensing Applications in Consumer Electronics: Emerging Methods and Near-Term Use Cases

说明消费电子中的量子传感:新兴方法与近期应用场景

简介本文综述了量子传感在消费电子领域的近期适用性,梳理了氮空位色心、原子蒸气池、里德堡原子传感器和光子量子传感器四类平台的工作原理。文中通过导航定位、健康与可穿戴设备、射频与无线系统、物联网和成像等案例,分析了其工程优势。作者认为,量子传感近期更可能通过升级混合经典-量子系统中的特定测量部件而获得应用,最明显的机会在于弱场探测、紧凑型射频接收以及抗噪传感。

Sounak Bhowmik, Himanshu Thapliyal

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

Origin of the inhomogeneous linewidth in a solid state ²²⁹Th:CaF₂ nuclear clock

说明固态 229Th:CaF2 核钟中非均匀线宽的来源

简介该论文研究固态 229Th:CaF2 核钟中跃迁线宽远大于核异构体辐射寿命所决定线宽的原因。作者系统测量了线宽随温度、钍浓度和四极态的变化,并结合理论分析与第一性原理模拟。结果显示线宽与温度无关、随钍浓度线性增加,并强烈依赖四极态;数据表明局部电场梯度的变化是主要的非均匀展宽来源。

Kai Li, Tian Ooi, Jack F. Doyle 等

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech · cond-mat.str-el

How to distinguish chaos from integrability using OTOC

说明如何利用OTOC区分混沌与可积性

简介论文指出,乱序关联函数(OTOC)衰减到小残余值只能表明量子信息被打乱,混沌系统与相互作用的可积系统都会出现这种现象,因此无法单独区分两者。作者通过解析方法研究相关可观测量算符纯度的晚期饱和值,发现其随系统尺寸的标度可稳健地区分混沌与可积系统。研究基于Mazur界,并以一维自旋链的数值模拟予以验证。

Alexey Milekhin, Anders Wallberg

arXiv quant-ph

Reduced Cost Quantum Kernel Training

说明降低成本的量子核训练

简介本文研究在非变分量子核模型中采用单类异常检测作为资源高效的训练方式,以信用卡欺诈检测数据集进行实验。结果显示,使用500个训练样本的模型保留了约90%至93%的拟合渐近平均精度,Nyström近似可将核矩阵构建的评估次数从O(N²)降至O(Nm)。以5个地标点的近似下,AP从0.812降至0.737,所需核评估次数从约800万降至2,485次。

Daniel R. Germain, Benjamin Goldweber, Kayla J. Rodriguez 等

arXiv quant-ph

Parallelizing Dissipative Quantum Algorithms

说明并行化耗散量子算法:通过并行实现跳跃算符来降低电路深度的论文

简介该论文受经典马尔可夫链蒙特卡洛方法启发,研究在量子计算机上制备量子态的耗散量子算法。作者提出并分析一种并行化方案,同时实现Lindbladian的各个跳跃算符,利用几何局域性使各算符保持空间局域。论文称该方法使每个时间步的电路深度呈指数级降低,整体获得多项式级改进,并报告在100比特一维基准系统上查询深度降低53倍。

Sudatta Hor, Nathan Wiebe, and Yongshan Ding

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Exact Finite-Channel Schur Moments of the Wigner-Smith Matrix with a Tunnel Barrier

说明带隧道势垒的 Wigner–Smith 矩阵的精确有限通道 Schur 矩

简介本文研究具有时间反演对称性破缺、M 个等价开放通道且带均匀隧道势垒(反射概率 R)的混沌腔体的 Wigner–Smith 时间延迟矩阵。作者证明非理想耦合下的每个 Schur 矩都可分解为理想耦合的逆 Laguerre 值与一个由 CUE 平均给出的势垒因子,并对单行分拆给出所有势垒系数的闭式生成函数。文中还指出,精确公式中含有一个与 R^{M+1} 成比例、在 1/M 的任何代数阶下都不可见的额外项,它精确对应了二阶矩 ⟨τ_W²⟩ 中半经典展开所缺失的指数小项。

Israel F. Araujo

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Exchange-controlled quantum beats and entanglement in an exciton--bimodal-cavity system

说明交换作用控制的激子—双模腔体系中的量子拍与纠缠

简介该论文在理论上研究双激子体系与双模光学腔耦合的情形,包含激子间交换相互作用,展示了可调的布居转移与纠缠生成。作者用石墨烯纳米带激子的第一性原理参数建模,结果表明在大交换作用区间可实现接近完全的激子态间布居转移,并给出了拍周期、转移幅度与相干周期数的解析设计规则。

Cesar E. P. Villegas, Victor P. Brasil, Pedro A. S. Contri 等

arXiv physics.chem-ph · quant-ph

PyCC: A Reference Quantum Chemistry Python Package for Education, Validation, and Rapid Prototyping

说明PyCC:用于教学、验证与快速原型开发的参考量子化学 Python 软件包

简介PyCC 是一个以耦合簇及相关方法为重点的 Python 量子化学软件包,开发历时约五年。它提供清晰的参考实现,可作为生产代码的验证套件、新方法的快速原型与测试平台,也可供初学者学习。软件包涵盖多种方法与分子性质计算,并以 BSD 3-clause 许可证在 GitHub 上完全开源。

T. Daniel Crawford, Benjamin G. Peyton, Zhe Wang 等

arXiv quant-ph

Gate-Based Quantum Simulation of Finite-Temperature Open-System Dynamics: A Post-Processing Reconstruction Approach for Collision Models

说明基于门电路的有限温度开放系统动力学量子模拟:碰撞模型的后处理重构方法

简介本文研究如何在门式量子计算机上模拟开放量子系统的动力学,碰撞模型通过系统与辅助比特的顺序碰撞来表示环境。对于一类具有U(1)对称性的相互作用,作者提出可用处于正交基态的纯辅助比特进行模拟,再通过经典后处理得到有限温度下的结果。这样可避免反复制备热辅助比特,从而减少电路开销与制备误差。

Kazunari Hashimoto, Chikako Uchiyama

arXiv quant-ph · math.OC

Interaction-Aware Embedding Optimization for Neutral-Atom Quantum Processors

说明面向中性原子量子处理器的交互感知嵌入优化

简介中性原子量子计算机可以在两次实验之间动态调整量子比特的排布几何结构,从而把不同问题直接映射到硬件上。本文提出一种力导向方法,以目标两两相互作用为依据确定原子位置,用于把输入问题编码到量子计算机中。数值结果显示,该方法能将嵌入的可行性与解的质量提高数个数量级,并在最大规模的算例上依然可靠。

Cl\'ement de Terrasson de Montleau, Victor Drouin-Touchette, Wesley Coelho

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall

Energy-filtered readout preserves gap-enhanced sensing in interacting quantum dots

说明能量滤波读出可保持间隙增强的相互作用量子点传感

简介该论文研究两个相互作用电子组成的量子点作为弱电场探测器,探讨连续读出时间隙增强效应能否保留。作者发现,量子点传感器宽带的量子点接触读出会因偏压超过能隙而反向激发探测对象,使信息率仅与能隙成反比;而能级较窄的传感量子点则可在能隙以下偏压达到满测量强度,从而保持量子费舍尔信息的反平方能隙依赖关系。

Shirwan Abdullah

arXiv quant-ph · physics.optics

Modal input-output theory for quantum nanophotonics from the first-order Maxwell operator

说明基于一阶麦克斯韦算符的量子纳米光子学模态输入输出理论

简介论文基于宏观量子电动力学,利用一阶电磁格林函数建立开放光子系统的量子输入输出理论。量子场经波导端口进出系统,格林函数描述场在系统内部(可为色散、吸收介质)的传播,并包含吸收引起的朗之万噪声项,以保持输出的玻色子对易关系。作者还用时域有限差分模拟计算了纳米光子腔和逆向设计耦合器的发射体调制透射,给出从电磁响应到量子输入输出模型的直接途径。

Ankit Kundu, Ishita Agarwal, Adhyyan S. Mansukhani 等

arXiv quant-ph · cs.CE · physics.app-ph

Accelerated search for global extrema in structured quantum signals

说明结构化量子信号中全局极值的加速搜索

简介本文提出一种在振幅编码量子信号中搜索全局极值的算法,利用信号的内在结构,通过非线性振幅变换识别并验证全局极值,对结构化信号可指数级缩小有效搜索空间。作者给出了关于数据规模 N 的多对数查询复杂度,并以湍流模拟数据中的速度梯度线段截取进行了演示。

Sachin S. Bharadwaj, Katepalli R. Sreenivasan

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

Multi-Indexed Schatten Quasi- and Anti-Norms and Additivity of Conditional Rényi Entropies

说明多指标 Schatten 拟范数与反范数,以及条件 Rényi 熵的可加性

简介本文提出并研究多指标 Schatten 空间,把交换的 ℓ 空间推广到量子情形,扩展了 Pisier 的算子值 Schatten 范数和双指标 Schatten 拟范数。作者证明这些拟范数和反范数具有良好性质,并把 Devetak 等人的重要工具推广到该设定。文中还证明,对于 α≥1/2,量子信道张量积的完全有界最小与最大条件输出熵具有可加性。

看点提出多指标Schatten拟范数并将DJKR的核心工具推广,证明了α≥1/2条件熵的可加性,解决了一个扩展性问题,证明较严格。

Jan Kochanowski

arXiv quant-ph

Certification failure in variational-principle observables

说明变分原理可观测量的认证失效:能量收敛并不保证可观测量正确

简介论文指出,用变分原理制备基态的算法默认能量接近则态接近,但这一假设可能不成立。作者证明,能量估计误差在ε以内时,可观测量期望值的误差仍可能达到约√(2εχ_O),其中χ_O为该可观测量的静态磁化率,因此可观测量误差可能远大于能量误差。作者还在三个算法案例中验证了这一现象。

Ganga Singh Manchanda

arXiv quant-ph · hep-th

Foundational puzzles on quantum universality: From Wigner's friend to black holes

说明量子普适性的基础难题:从维格纳的朋友到黑洞

简介这篇论文探讨量子理论中两个基础悖论:测量问题(维格纳的朋友情境)与量子理论和广义相对论交界处的黑洞信息悖论。第一部分提出多种扩展的维格纳的朋友论证,并联系非经典性概念,包括改进的 Frauchiger–Renner 悖论和基于情境性的新情境。第二部分提出统一维格纳的朋友论证与黑洞问题的悖论,并分析叠加黑洞附近的探测器响应。

Laurens Walleghem

arXiv quant-ph · physics.atom-ph

Rydberg-mediated microwave-to-optical transduction with tunable bandwidth

说明基于里德堡态的可调带宽微波-光学转换

简介该论文提出一种基于腔体并借助集体里德堡激发的微波到光学信号转换器。外部驱动场可在不改变腔体参数的情况下,将转换带宽从窄带、频谱选择性运行调到宽带运行。在阻抗匹配条件下,该系统可作为连续波相位保持线性转换器工作,在可调带宽范围内保持接近单位的效率和量子极限的附加噪声。

Iason Tsiamis, David Petrosyan, Anders S. S{\o}rensen

arXiv quant-ph

Benchmarking Ansatze for Pauli Correlation Encoding in the Maximum Independent Set Problem

说明Pauli关联编码在最大独立集问题中的线路结构基准测试

简介本文针对量子优化中的Pauli关联编码(PCE)方法,研究其在最大独立集基准问题上的表现。作者比较了多种变分线路(ansatz)设计和不同压缩比,发现线路选择对解的质量与可行性影响很大,其中两类线路表现最好,近似比接近0.9。研究还指出,压缩越强,编码的可表示性受限,增加线路重复次数收益有限。

Cian C. Reeves, Aaron C. Kemp, Richard Padbury 等

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

Magic Quantum Code Surgery

说明魔态量子码手术:用于容错测量量子低密度校验码中逻辑Clifford算子的通用框架

简介该论文提出一种容错测量量子低密度校验(QLDPC)码中横向Clifford逻辑算子的通用方法,通过在码上添加辅助量子比特进行变形,使稳定子乘积能够测量所需的逻辑Clifford算子。作者证明变形后的码仍保持LDPC性质且码距在常数因子内保持不变,测量对数据比特和测量错误的容错距离随原码距离线性增长。该方法可用于实现非Clifford逻辑门和制备魔态。

看点提出通用框架,对QLDPC码中的横向Clifford逻辑算子进行容错测量,并证明距离与故障距离保持,理论贡献较突出。

Kathleen Chang, Anasuya Lyons, Yuanjie Ren 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Quantum Query Complexity and Span Programs from Pre-Geometry

说明从前几何出发的量子查询复杂度与跨度程序

简介本文研究用跨度程序(span program)设计量子查询算法的方法,并引入拟阵框架把查询问题的依赖数据与程序的依赖结构分开。作者给出若干精确的归约与上下界证书,并在 R10 闭包等实例上估计对抗界数值。文中还通过递归自组合构造了输入位数为 N 的函数族,给出其随机查询复杂度下界、量子算法查询次数上界以及 Q(F) 的渐近指数范围。

看点提出矩阵拟阵框架统一span program与对抗界,并给出递归构造得到新的查询复杂度指数界,证明较扎实。

Justin Roy Cox, Neil Epstein, Zhirui Hu 等

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

Efficient Quantum Monte Carlo through Cluster Expansions

说明通过团簇展开实现高效量子蒙特卡洛

简介本文针对量子多体系统中的符号问题,提出一种马尔可夫链算法,直接在连通团簇空间中采样团簇展开,以取代确定性的穷举枚举。在收敛区域内,该方法避免了传统指数级符号问题。文中给出一般聚合物模型的FPRAS运行时间,以及高温量子配分函数和长程相互作用系统的改进结果。

看点用Markov链在连通簇空间中采样替代指数级枚举,避免符号问题并给出FPRAS多项式时间保证,对长程量子系统有明显改进。

Jorge S\'anchez-Segovia, \'Alvaro M. Alhambra

arXiv quant-ph · math.OC

Quantum-Assisted Optimization Guided by Machine-Learned Risk Maps for Aerial Surveillance Routing

说明基于机器学习风险图的量子辅助无人机监视路径优化

简介本文提出一个框架,结合经典机器学习预测与量子退火,为无人机监视选出最佳巡逻路线组合。机器学习生成的风险图用于寻找可能的巡逻路线,量子辅助启发式方法再从中选出最优组合,形成完整的监视方案。研究将该路径问题建模为带附加约束的团队定向问题(TOP),并以野火预防为应用场景,比较了更大量子资源与经典资源对启发式方法表现的影响。

Dorian Lauwerier, Alexis Vieloszynski, Yves B\'erub\'e-Lauzi\`ere 等

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech · cond-mat.str-el

Exact Temporal Criticalities of Entanglement and Negativity in Gaussian and Non-Gaussian Dissipative Kitaev Chains

说明开放费米子系统中纠缠与负性的精确时间临界性研究

简介本文研究开放费米子系统(以Kitaev链为例)中纠缠谱与负性谱的最大两个本征值相遇的现象,此时对应哈密顿量的能隙闭合而熵保持平滑,作者称之为时间临界性。文章比较了保持高斯性的损耗与增益,以及使态变为非高斯的密度退相干两种情形,并给出了临界性出现的判据。结果表明,高斯性而非对称性决定临界性的判据,且在可精确求解的点上分析了退相干对临界时刻的影响。

Shrey Chowdhary, Sanket Chirame, Stephan Haas 等

arXiv quant-ph

Robustness of Quantum Signal Processing and Resource-aware Polynomial Design

说明量子信号处理的鲁棒性与资源感知多项式设计

简介本文分析量子信号处理(QSP)在实际实现中的端到端误差,指出输入误差传播由所实现函数的算子Lipschitz常数决定。作者给出计算该常数上下界的高效经典算法,并据此估计满足目标总误差所需的量子资源成本。文中还提出基于多项式系数搜索最小成本多项式的方法,在H6分子哈密顿量的基态能量估计中,相比标准误差函数多项式,建模的T门数量减少51.9%至56.7%。

Thiago O. Maciel, Giancarlo Camilo, Allan Tosta 等

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

The ALPS project release 3.0: open source software for strongly correlated systems

说明ALPS项目3.0版:用于强关联体系的开源仿真软件

简介ALPS是一个开源物理模拟软件项目,提供库和应用程序,用于模拟量子磁体、格点玻色子和强关联费米子等强关联量子格点模型。3.0版包括通过pip和Spack分发、迁移至GitHub并加入持续集成、改用MIT许可证、重建文档与教程,并对C++代码库进行现代化改造,同时大幅更新了DMRG模块、移除了部分旧组件。

F. Alet, T. Chen, A. Feiguin 等

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

On Information Propagation in Krylov Subspaces

说明Krylov子空间中的信息传播:将量子初值问题映射为一维链,研究其传播速度上限与因果约束

简介论文利用Krylov子空间方法把量子初值问题建模为一维链,并用时序路径形式给出该动力子空间内的速度上限。对于Lanczos系数按幂律增长(b_n∼n^δ)的情形,论文发现超弹道型光锥;当δ=1时光锥呈指数扩展。论文还证明Krylov链中的因果性限制Lanczos系数至多线性增长,并在SL(2,R)、Heisenberg-Weyl代数及多体斜域Ising模型中加以验证。

Pablo Martinez-Azcona, Maximilian Meyer-Moelleringhof, Adolfo del Campo 等

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

Time-dependent integrable quantum field theories with dynamical boundaries

说明具有动态边界的含时可积量子场论

简介本文提出一种方法,依据自治的散射与反射数据,构造并求解有限区间上的含时可积手征量子场论。作者给出边界量子KZ方程,并用Yang-Baxter方程、反射方程及边界qKZ平坦性保证一致性,再由Cayley求逆重构局域哈密顿量。方法应用于带基础表示边界杂质的有理SU(N)散射和带自旋1/2杂质的O(3)模型;对SU(2)杂质,给出边界qKZ的显式解,并在驱动速率为零时恢复静态开链Bethe方程。

Pradip Kattel

arXiv quant-ph

Modular Neural Decoder for Surface Code Memory and Logic on Superconducting Processors

说明用于表面码存储与逻辑操作的模块化神经解码器(超导处理器)

简介本文提出一种可复用局部综合征编码器构成的模块化图循环解码器,先在仿真中预训练,再用统一流程微调到硬件。在 IBM 处理器的存储实验中,其距离 3 和 5 的表现优于最小权重完美匹配(MWPM),并接近 AlphaQubit 在谷歌硬件数据上的结果。该方法还被用于 X 型稳定性实验(联合训练跨噪声范围的单一解码器)和 ZZ 合并格点手术实验,相较 MWPM 改善了合并结果与最终 ZZ 宇称之间的解码相关性。

Moritz Lange, Ole Fjelds{\aa}, Gustaf Jonasson Johansson 等

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

Realizing Braided Fusion 2-Categories as (3+1)D Mixed-State Topological Orders

说明将辫化融合2-范畴实现为(3+1)维混合态拓扑序

简介论文构造了大量(3+1)维混合态拓扑序,包括内禀混合态拓扑序。作者将描述辫化融合2-范畴的数据与混合态拓扑序所刻画的强高阶形式对称性及其反常联系起来,并给出格点模型。论文证明每个辫化融合2-范畴都可由退相干、强规范化与弱规范化的构造得到,并指出(3+1)维存在一种无(2+1)维对应的新机制,其拓扑算子非简并地辫化但带有引力反常。

Ryohei Kobayashi, Abhinav Prem, and Matthew Yu

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SpiderCSS: Scalable Fault-Tolerant CSS State Preparation

说明SpiderCSS:可扩展的容错 CSS 态制备

简介本文提出 SpiderCSS,一套可扩展的编译流程,可为任意 CSS 码生成经过优化的容错态制备线路。它以 ZX 演算和保持容错性的等价改写构造线路,无需昂贵的验证即可证明线路具有容错性。蒙特卡洛模拟显示,与现有方法相比,线路深度和量子比特占用明显降低,逻辑错误率平均下降 33.7%,接受率提高 9.5%。

Boldizs\'ar Po\'or, Andrey Boris Khesin, Sarah Meng Li 等

★★★★☆ 值得关注
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How to Build Pseudorandom Unitaries in Microcrypt

说明在 Microcrypt 中如何构造伪随机酉算子

简介论文证明,用五层独立随机对角相位层与 Hadamard 变换交替组成的酉算子 U=F5HF4HF3HF2HF1 是强伪随机酉算子(PRU),在可自适应地受控访问该算子、其逆、转置和复共轭的条件下保持安全。当相位层由经典随机预言机实现时,该构造对某些带量子证明辅助的 BQP 敌手仍然安全,从而在经典预言机下给出 PRU 不蕴含量子可计算单向函数的黑箱分离证据。该结果加强了 Kretschmer、Qian 与 Tal(STOC 2025)的经典预言机结论。

看点证明了一个五层随机相位与Hadamard交错的构造是强伪随机酉算子,并在经典预言机下给出PRU与量子可计算单向函数的黑盒分离,显著强化已有结果。

Aditya Gulati, Dakshita Khurana, Kabir Tomer

★★★★☆ 值得关注
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Quantum estimation, channel orders, and private capacity

说明量子估计、信道序与私有容量:基于二元估计与测量 χ² 散度的信道比较及私有容量分析

简介该论文研究量子信道的私有容量,指出零私有容量并不等于反退化,且两个零私有容量信道联合使用仍可传输私密信息。作者利用二元估计的最小均方误差与测量 χ² 散度之间的关系,建立了与熵序相关的完备比较准则,并据此分析了 Werner–Holevo 信道族及 Pauli 半擦除激活等构造。

看点将测量χ²散度与量子信道序和私有容量联系起来,新的积分表示给出恢复量子χ²的方法,并确定了尖锐阈值,理论贡献较突出。

Christoph Hirche

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Scalable Passive QRAM

说明可扩展的被动式量子随机存取存储器(QRAM)

简介该论文提出一种可扩展、被动式实现物理层量子随机存取存储器(QRAM)操作的方案,并在原理上证明其可行。每次查询的能量成本为O(log N),运行时间为O(log² N),通过演化一个预先制造、与时间无关的4局部哈密顿量实现,其中每个量子比特至多参与4项。

Siddhartha Jain, Alexander M. Dalzell, Connor T. Hann

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Driven-Dissipative Ground State Preparation: Mixing Time and Randomness

说明驱动-耗散基态制备:混合时间与随机性

简介本文研究一类随时间变化生成元的驱动-耗散方案,用于制备量子系统的基态。作者构造了一组随机Lindblad算符,其跳跃算符由随机矩阵在固定目标哈密顿量下的幺正演化平均得到。结果表明,这些Lindblad算符的经验平均能把任意初始密度矩阵驱动到低能态,且混合时间界仅依赖哈密顿量的本征值分布,对冷启动同样成立。

Paul Cazeaux, Marius Junge, Diyi Liu

★★★★☆ 值得关注
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Exponential lower bounds on the fermionic Gaussian rank of magic states and the bosonic coherent state rank of Fock states

说明魔法态的费米子高斯秩与Fock态的玻色子相干态秩的指数下界

简介该论文研究量子模拟算法中“魔法态”张量积分解为“自由态”叠加所需项数(即秩)的下界。作者证明,$|M\rangle^{\otimes k}$ 的任何费米子高斯分解至少含 $\Omega(1.4^k)$ 项,并给出近似秩的相应下界。此外,论文证明了 n 模玻色子 Fock 态的相干态边界秩恰为 $\prod_j(1+m_j)$,回答了已有文献中的一个猜想。

看点证明了费米子高斯秩与玻色子相干态秩的指数级下界,并精确给出Fock态的相干态边界秩,解决了已有猜想,理论上有突出贡献。

Oliver Reardon-Smith

★★★★☆ 值得关注
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On The Complexity of Redundancy-Free Quantum Hamiltonians

说明冗余自由量子哈密顿量的复杂性研究

简介该论文研究一类“冗余自由”哈密顿量,即对任何含有奇数次出现项的乘积,迹均为零。这类哈密顿量与哈密顿解码量子干涉(Hamiltonian DQI)相关。论文表明,问题在比一般哈密顿量低二次方的温度下即变得容易,并给出了相应的经典近似算法、NP难结果以及量子态制备算法,同时指出基态能量估计是QMA完全问题。

看点提出冗余自由哈密顿量的复杂度分界(β²d 尺度),给出经典近似算法与NP难结果、QMA完全性证明,理论新意较突出;实验验证较少,证据偏理论性。

Matthew B. Hastings, Alexander Schmidhuber

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Maximum-Entropy Extension of Quantum Correlation Functions from Short Real-Time Dynamics

说明从短时实时动力学最大熵外推量子关联函数

简介本文提出一种方法,利用平稳随机过程的协方差序列与量子关联函数的联系,将其时间序列外推并重建谱密度。通过Burg最大熵原理得到与测量值相容的全极点自回归模型,其结果按构造保证半正定,从而确保谱的正性并满足总谱权重求和规则。该方法适用于标量和矩阵值关联函数,可用较短的模拟时间获得较准确的谱重建。

Filippo Maria Gambetta, Sabrina Yue Wang, Raul A. Santos

★★★★☆ 值得关注
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An operational characterization of finite-dimensional quantum theory

说明有限维量子理论的操作性刻画

简介本文构造了有限个两体关联,使得唯一既能实现这些关联、又在迭代隐形传态下保持稳定的概率理论是量子理论。对于各为 d 维的 n 个量子系统,第一个条件可用 poly(d,n) 个测量设置来验证。第二个条件相当于针对每个传态步数 N 的一系列检验。因此,有限维量子理论在某种意义上可以被自检验。

看点提出用有限个两体相关性及迭代隐形传态稳定性唯一刻画有限维量子理论,思路新颖;证明完整性与实验验证依摘要难以确认。

Lionel J. Dmello, Xiangling Xu, Marc-Olivier Renou 等

★★★★☆ 值得关注
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Universal Bounds for Out-of-Distribution Unitary Learning

说明酉算子分布外学习的通用界限

简介该论文研究:在某一族量子态上学到的未知酉动力学,能在多大程度上推广到其他量子态上。作者基于输入分布的一阶和二阶矩,提出了衡量系综偏差与表达能力的通用框架,用于刻画任意纯态训练与测试分布之间的泛化能力。论文给出若干结论,包括由实态学习即可推广到复态、张量积保持表达能力,以及并给出了乘积态到Haar测度的紧致界限,同时包含部分不可能性结果与有限泛化界。

看点提出基于一、二阶矩的通用框架,给出可紧的分布外泛化界,理论改进明确,但影响主要局限于量子学习理论子领域。

Joachim Favre, Armando Angrisani, Zo\"e Holmes

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Efficient Block Encoding of Structured Hamiltonians by Separating Where and What

说明通过分离"在哪里"与"做什么"高效构造结构化哈密顿量的块编码

简介本文针对容错量子计算中结构化哈密顿量的块编码,提出 permute-act-unpermute 电路:由支撑几何决定的 CSWAP 网络把选定支撑移到固定目标寄存器,共享的局部电路作用其上,再撤销置换。对于 Pauli 项,电路的 T 门数为 8SN+o(N),其中 S 由支撑几何决定,最近邻相互作用时 S=1,全对全时 S=3/2。文中还引入了桥接 CSWAP 以减少 T 门开销。

Alessandro Summer, Fran\c{c}ois Jamet

★★★★★ 值得关注
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Single-Shot Error Correction at Optimal Spacetime Cost

说明以最优时空成本实现单次纠错

简介本文研究在量子计算中长期存储逻辑量子比特时的纠错开销。作者证明,在独立擦除噪声下,可以用显式的含噪纠错电路和高效译码,达到已知下界的同阶时空成本,并计入准备、门操作、测量和等待等所有操作位置。该方案采用量子Tanner码,每个存储步骤包含一轮综合征提取和固定次数的并行经典译码。

看点在噪声电路下实现与下界匹配的时空开销,结合量子Tanner码与并行译码,理论突破明显,证明严谨但缺乏实验验证。

Kishor Bharti, Tobias Haug, Derek Khu 等

★★★★☆ 值得关注
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Modified logarithmic Sobolev inequality for 1D non-commuting Hamiltonians

说明一维非对易哈密顿量的修正对数Sobolev不等式

简介该论文研究一维自旋链上有限程、非对易的哈密顿量,证明热浴动力学、准局域Gibbs采样器及正则化热浴动力学满足修正对数Sobolev不等式,常数为Ω(1/log n)。由此可得两种采样器在相对熵和迹范数意义下快速收敛到Gibbs态,混合时间量级为O(log n·log(n/ε))。作者称这是非对易情形下首次证明该不等式。

看点首次在非交换哈密顿量的一维情形证明修正对数Sobolev不等式,给出多项式时间混合,证明结构完整但需较强技术组合。

\'Angela Capel, David P\'erez-Garc\'ia, Matteo Scandi

★★★★☆ 值得关注
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Low-Overhead Quantum Error Correction with Boundary-Connected Planar Modules

说明基于边界连接平面模块的低开销量子纠错

简介本文提出把量子处理器划分为平面模块,并通过稀疏、静态的非局域边界连接将其组成模块化双曲面与颜色码。作者报告电路级模拟显示,该模块化存储设计在模块间缝隙错误率较高时,仍可把物理比特开销降低至表面码的十分之一或更少。文中还给出编码率1/16、距离至少22的外推结果,并提出用于逻辑运算的行走电路与提取器方案。

看点提出由平面模块经边界连接构成的模块化高率量子纠错码,并给出约30倍开销降低的推算,但主要依靠电路级模拟与外推。

Oscar Higgott, Hasan Sayginel, Francisco J.H. Heras 等

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Exact Recovery for Non-Abelian Surface Codes

说明非阿贝尔表面码的精确恢复:在有限群量子双代数上纠错的确定性方法

简介本文研究基于任意有限群 G 的量子双代数 D(G) 的非阿贝尔拓扑表面码的精确纠错恢复问题。作者确定了由群乘法算子和不可约表示算子构成的正交误差基,并针对闭环误差中存在的冗余,引入规范固定以得到代码空间上完备且正交的误差基。在给定中性可纠错误差簇的前提下,构造电荷与磁通转移电路,将误差移至辅助比特后投影去除,得到适用于任意有限群(包括非阿贝尔群)的确定性精确恢复方案。

Alison Warman, Nathanan Tantivasadakarn, Sakura Schafer-Nameki

arXiv quant-ph · hep-th

How I Learned to Stop Worrying and Love the Redfield Equation: Completely-Positive Resummation of Non-Markovian Dynamics

说明《我如何学会不再担心并爱上Redfield方程》:非马尔可夫动力学的完全正定重求和

简介本文讨论时间相关Redfield方程(TCL2方程)作为开放量子系统微扰描述的地位。作者将其与同一二阶微扰映射的指数化(Magnus)重求和进行比较,后者在广泛条件下保持完全正定和迹保持。文中还构造了一种简单的完全正定预解重求和,并给出一个弱耦合判据,说明即使是非马尔可夫的Redfield演化也可能接近完全正定映射,并以两个有限维(量子比特)系统为例加以说明。

Greg Kaplanek, Jason Pollack

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

Efficient capacity-achieving entanglement generation with application to pure-loss Bosonic channels

说明高效达到容量的纠缠生成方案,应用于纯损耗玻色子信道

简介这篇论文研究在有噪信道上传输量子信息的效率问题。作者构造了一种高效的纠缠生成方案,可达到一大类信道的相干信息。对于其中的退化信道(包括纯损耗玻色子信道的截断版本),该方案可达到量子容量,并借助极化码和信念传播算法实现可解码。

看点构造了可高效解码的纠缠生成方案,首次显式实现纯损耗玻色信道的能量受限量子容量,理论价值突出,但影响偏理论。

Avijit Mandal, Christophe Piveteau, Henry D. Pfister 等

arXiv quant-ph · cs.DS

Quantum Simulation on Riemannian Manifolds

说明黎曼流形上的量子模拟:用于在紧致流形上模拟薛定谔方程的量子算法研究

简介本文研究在黎曼流形上模拟薛定谔方程的量子算法,动能算符由度量对应的拉普拉斯-贝尔特拉米算子定义。作者提出两类方法:一是基于拉普拉斯-贝尔特拉米算子本征基的全局谱方法,适用于环面、球面、单纯形等具体流形;二是在多个坐标卡上相干模拟局部谱方法,原则上适用于任意紧致流形。文中还讨论了其在优化(如量子哈密顿下降)和物理模拟(如非线性sigma模型)中的应用。

Dylan Herman, Jacob Watkins, Guneykan Ozgul 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Ordering-Aware Theory of Trotter Error

说明考虑哈密顿量项排序的 Trotter 误差理论

简介该论文研究乘积公式模拟量子多体动力学时,哈密顿量各项的排列顺序对误差的影响。作者提出一种可高效计算、对排序敏感的有限步长 Trotter 误差上界,适用于几何局域哈密顿量及任意高阶乘积公式。对一维平移不变链,该上界在小系统测试中接近精确误差,在大系统上相比既有高阶解析上界有数量级的改进。作者还将排序优化归结为加权 de Bruijn 图上的最小平均权环问题,并发现顺序排列在多数情况下优于标准砖墙线路。

看点提出可高效计算、对顺序敏感的Trotter误差界,并将顺序优化归约为最小平均权重环问题,高阶界相较已有结果大幅改进,并经小系统精确误差验证。

Zhenning Liu, Zhi-Yuan Wei, Michael Foss-Feig 等

arXiv quant-ph

Quantum simulation of field-tunable spin spectroscopy of the quantum magnet Cs2CoCl4 on a trapped-ion quantum computer

说明在离子阱量子计算机上模拟量子磁体Cs2CoCl4的可调磁场自旋谱

简介该研究使用IonQ的36量子比特Forte Enterprise处理器,模拟量子磁体Cs2CoCl4的磁激发谱与自旋动力学,采用含420个双量子比特门的量子线路。方法结合无辅助比特的局部踢动协议与经典张量网络压缩。结果显示重建的动态结构因子与DMRG计算结果高度吻合,并与中子散射实验进行了比较。

Elias Kokkas, Nora Bauer, Justin Provazza 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Classical Algorithms for Bipartite Quantum Max-Cut on Dense Expanders

说明稠密二分扩张图上二分量子最大割问题的经典算法

简介本文研究二分图上的量子最大割问题,该问题的经典计算复杂度此前尚未确定。作者给出一种多项式时间的经典随机算法,适用于稠密平衡二分扩张图(包括高概率下的G(n,n,p)),可在多项式时间内将基态能量和基态边关联估计到加性误差ε以内。算法构造了完全二分图完美匹配上的马尔可夫链,并利用图的扩张性证明多项式步数的采样即可收敛到基态。

看点针对稠密二分扩张图给出多项式时间经典随机算法,近似量子Max-Cut基态能量,对公开问题有实质推进,证明依赖图的扩张性质。

Stuart Wayland, Zackary Jorquera, Alexandra Kolla

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Optimal kernel functions for linear combination of Hamiltonian simulation

说明线性组合哈密顿量模拟的最优核函数

简介该论文研究用于非幺正线性动力学量子模拟的线性组合哈密顿量模拟(LCHS)方法,该方法通过由核函数决定的积分表示来近似实现Peano–Baker传播子。作者为每个目标误差构造了使查询代价泛函最小的唯一核函数,并给出该最小值的渐近展开,其首项系数为2e/π,较Low和Somma的数值结果有明显改进。论文还构造了带显式误差界的谱收敛求积,证明这一渐近改进在离散化后依然成立。

看点通过凸分析与Hardy空间理论给出最优核函数并证明渐近常数2e/π,较经验结果改进约2.1倍,理论界限显著改进。

Harriet Apel, Bjorn K. Berntson

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BARC codes: general polynomial framework for coherent-state superposition codes

说明BARC码:用于相干态叠加码的通用多项式框架

简介本文提出一种代数框架,用于构造一类新的量子纠错码,称为玻色子代数受限星座码(BARC码)。码态是若干相干态星座点的有限叠加,其约束来自多元复多项式方程组解集的对称性,并针对光子增益和光子损耗误差近似满足Knill-Laflamme条件。作者还给出星座点之间最小几何间距的上界,并在单模情形下用正交群对称性构造出椭球形与六边形BARC码,与球面码和求积码在纯损耗噪声下的纠缠保真度进行了比较。

Praneel Gore, Davit Aghamalyan, Varun Narasimhachar 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · math.RT

Lie Algebraic Uncertainty Relations

说明李代数不确定性关系:利用表示论刻画量子不相容性的论文

简介本文提出一种基于协方差矩阵的框架,可导出无穷多个不确定性关系,既适用于厄米算符,也适用于非厄米算符,并将方差和作为特例。对单李代数和半单李代数,作者给出与基无关的不确定性的精确最优态无关下界,其形式为根系与表示最高权的显式配对。该下界由最高权态取得,并证明不确定性在每个权空间内保持不变,从而得到守恒律。

看点将不确定性关系与李代数表示论结合,给出最优态无关界的显式解并证明其在最高权态取得,理论推进明确。

Xiaoli Hu, Naihuan Jing, Jian Zhang 等

arXiv quant-ph

Quantum Codeword Sensing

说明量子码字感知:借助持久量子存储识别传输的经典码字

简介本文研究在弱相位相互作用下,如何用一组量子传感比特识别经典码字,每个接收比特控制一次Z旋转。结果表明,配备持久量子存储的接收机在信号很弱、且允许比特翻转时,比仅有经典存储的同等接收机更可靠地识别码字。对于特定的单纯形码族,该方案可在一定传输错误数内精确纠错。

John Blue, Zachary E. Chin, Vlad S. Oros 等

arXiv quant-ph

A note on tomography of states with low stabilizer rank

说明关于低稳定子秩量子态层析的说明

简介本文研究稳定子秩为 k 的 n 比特量子态的层析问题,即态可以写成 k 个稳定子态的线性组合。作者给出一个在迹距离 ε 内的层析协议,运行时间为 poly(n,2^k,1/ε),因此可以高效处理 k=O(log n) 的情形。其关键是证明稳定子范数(stabilizer extent)至多为 2^{O(k)},改进了此前 k^{O(k)} 的界。

Arkopal Dutt

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Super-Exponential Advantage of Squeezed Light in Phase Estimation under Discrete Phase Randomisation

说明离散相位随机化下压缩光在相位估计中的超指数优势

简介该论文研究量子计量中的相位估计问题,考虑相位移为2πk/M且k为未知随机整数的信道。在平均光子数受限的条件下,作者证明压缩真空态相对相干态的量子费舍尔信息(QFI)比值呈超指数增长。论文还给出了非渐近估计协议,并分析了光损耗和热噪声下的情形。

看点在离散随机相位下证明压缩真空相对相干态存在超指数级的量子Fisher信息优势,并给出非渐近估计协议与噪声分析,理论突破明显,实验或应用验证有限。

Lorcan O. Conlon, V Vijendran, Aritra Das 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Breaking the cubic barrier for the inverse-free Solovay-Kitaev algorithm

说明突破逆自由 Solovay-Kitaev 算法的立方障碍

简介Solovay-Kitaev 算法表明,用任意通用门集可以把酉变换以精度 ε 高效编译,所需时间为 polylog(1/ε)。本文研究不含逆门的门集编译,改进了 Bouland 与 Giurgică-Tiron 算法的指数,并给出指数低于 3 的例子。对于量子比特,作者针对 Pauli 门加无理旋转的特例给出指数至多约 2.138 的编译算法,并把思路推广到一般的逆自由情形,指数至多 2.988。

看点改进了无逆Solovay-Kitaev指数并给出超越信息论界的特例算法,有严格分析,但主要限于单量子比特,影响局限在子领域。

Adam Bouland, Victor Shyaka, Chenyi Zhang

arXiv quant-ph

A Basis-Aware Approach to Quantum Sampling of the Fermi-Hubbard Ladder

说明费米-哈伯德梯形模型量子采样的基组感知方法

简介该论文研究基于样本的 Krylov 量子对角化(SKQD)在半填充费米-哈伯德梯形模型上的表现,比较不同单体轨道旋转表示下目标态的紧凑程度。结果显示,最易压缩的基组随相互作用强度和跳跃各向异性而变化,中等相互作用且各向同性时各表示均难以压缩。在多达 120 个量子比特的硬件计算中,也观察到了这种基组依赖性以及粒子数泄漏随规模增加的现象。

Adam Leicester, Zixu Wang, Jack Mandell 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cond-mat.other

Reaching the Limits of Ground-State Metrology with Many-Body Probes

说明用多体探针逼近基态计量的极限

简介本文研究如何借助短程或长程相互作用的多体探针,通过测量哈密顿量的基态来估计未知参数,并逼近量子费舍尔信息的两类基本上限。作者分析了横场伊辛链、XXZ链、压缩哈密顿量和双模Bose-Hubbard模型等典型体系,指出了可接近这些极限的具体探针。

看点提出基态计量的静态与动态极限饱和条件(如ν(d+z)=1),并在多个模型上给出分析,理论贡献突出;但主要是理论推导。

Erik L. Andr\'e, V\'ictor Izquierdo, Ricard Puig 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Exponential quantum space advantage in random data streams

说明随机顺序数据流中的指数级量子空间优势

简介论文证明在随机顺序的流式计算模型中,量子计算存在两类无条件的空间优势。第一,Yamakawa–Zhandry 码交集问题在随机顺序输入下存在指数级量子优势,即使只接收随机函数的 (x, f(x)) 数据对。第二,借助流式版本的解码量子干涉算法,对于最优多项式交集问题的某些参数区间,给出了可证明的量子优势。

看点在随机顺序流模型中给出指数级量子空间优势的无条件下界,结合密度恢复划分与凸势函数,证明较强但适用范围有限。

Adam Bouland, Matthew Ding, Siddhartha Jain

arXiv quant-ph

Clarifications on the Experimental Status of Real Quantum Theory

说明关于实数量子理论实验地位的澄清

简介作者此前证明,实数量子理论(RQT)若被实验证伪,量子理论(QT)也会同时被证伪。本文针对Renou等人发表于《自然》的双局域网络实验结论提出反驳,并讨论这类实验依赖的一个前提在实验上难以检验。

Timoth\'ee Hoffreumon, Mischa P. Woods

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Polynomial-Time Algorithms for Nuclear Tensor Norms and Multipartite Separability

说明核范数与多方可分性的多项式时间算法:研究高阶张量在 Frobenius 范数下的优化问题,并给出确定性近似算法

简介本文研究 Frobenius 范数有界的张量多线性优化问题,每个局部因子取自凸集。作者给出时间为 d^{O(k)} 的确定性算法,可实现常数加性近似。据此,文章得到高阶张量核范数单位球弱隶属判定以及 Frobenius 范数下多方量子可分性判定在常数精度下的首个多项式时间算法。另外,在输入以多份副本给出时,量子实现可用 poly(k) 份副本和 poly(k log d) 时间完成可分性检验。

看点提出在常数加性误差下的d^O(k)确定性算法,并首次给出高阶张量核范数与多方分离性的多项式时间算法,新颖且有理论支撑。

Martino Bernasconi, Giulio Malavolta

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

Entanglement of purification for Werner states: canonical purification and nonadditivity

说明Werner态纯化纠缠:规范纯化与非可加性

简介本文证明冯·诺依曼纯化纠缠不具有可加性。对单重态权重在1/64到1/4之间的两量子比特Werner态,作者证明规范纯化在全局最优,其纠缠(即反射熵)等于纯化纠缠的精确值。相对而言,当0<f<f*(约0.017)时,正则化纯化纠缠严格低于反射熵,从而在1/64≤f<f*范围内确立非可加性。

看点证明von Neumann纠缠提纯的非可加性并确立正则纠缠提纯的严格下界,推广已有Rényi结果至α=1,证明较完整。

Zahra Baghali Khanian, Amir-Reza Negari

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

Discriminating Lindbladian Dynamics

说明判别林德布拉德动力学

简介本文研究如何区分两种由林德布拉德算符生成的量子马尔可夫动力学,关注总暴露时间与时间分辨率的作用。作者给出第二类错误指数(Stein指数)的刻画,并提出基于量子芝诺协议的方案,表明时间分辨率本身是判别的资源。在恒等半群的特例中,部分情形下可在有限总时间内将第二类错误任意减小,而第一类错误保持为零。

看点提出以瞬时相对熵增长刻画Lindblad动力学区分的Stein指数并给出代数判据,揭示时间分辨率作为资源的新现象,理论严格性较强,但影响局限于量子假设检验的子领域。

Robert Salzmann, Ludovico Lami, Martin B. Plenio 等

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Symmetry-preserving quantum compilation

说明保持对称性的量子编译:在容错量子模拟中保留SU(2)对称性

简介论文提出一种容错量子编译框架,将保持对称性的时间演化精确编译为离散门集,避免标准Clifford+T合成破坏连续对称性。作者在一维海森堡模型的输运模拟中验证该方法,在相同的预期T门数下得到正确的输运指数,并且在达到相同精度时T门数约减少为原来的五分之一。该框架还被扩展到规范对称性和费米子模型的粒子数与自旋对称性。

Maryam Mudassar, Zhi-Yuan Wei, Alexander Schuckert 等

arXiv cond-mat.str-el · quant-ph

Decohering Kitaev's Sixteenfold Way: A Holographic Approach

说明退相干的 Kitaev 十六重方案:全息方法

简介本文研究二维拓扑序中任意子的退相干,以 Kitaev 十六重方案中的费米子退相干为具体例子。手性拓扑相难以用对易投影哈密顿量直接描述,作者提出一个猜想:退相干产生的密度矩阵可通过三步程序得到,即先提升到 Walker-Wang 模型,再转换到另一个 Walker-Wang 模型,最后对体自由度求迹。文中指出,十六种情形下费米子退相干都会得到内禀混合态拓扑序,这对应于三维体系转变为三维费米子 toric code。

Shuyu Zhang, Linhao Li, Zhen Bi 等

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The QICK Box: A Modular RF Front-End System for Quantum Control and Readout

说明QICK Box:用于量子控制与读出的模块化射频前端系统

简介QICK 是一套开源的量子信息控制工具包,本文介绍其硬件部分 QICK Box,支持多达 16 路输出、8 路输入和 8 路直流偏置,输出与输入可通过可更换的子板适配直流或最高 10 GHz 的射频信号。作者在费米实验室的测试平台上用六个 transmon 量子比特进行单次读出测试,读出保真度为 (91.7 ± 0.4)%,受限于读出过程中的 T1 衰减,信噪比为 4.4 ± 0.1,未使用量子放大器。

L. Arnaldi, D. Martin, S. Sussman 等

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Efficient fidelity simulation of high-rate magic distillation circuits

说明高速率魔术态蒸馏电路的高效保真度模拟

简介本文针对容错量子计算中的非Clifford门电路,提出了精确且高效的经典模拟方法,用于评估此类电路的逻辑保真度与部分可观测量期望值。该算法的运行时间随物理比特数和电路深度呈多项式增长,与逻辑比特数无关。作者借助该方法优化了基于三份[[27,3,3]]三环码的高速率魔术态蒸馏工厂。

Xiao Xiao, Dominik Hangleiter, J. Pablo Bonilla Ataides 等

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph

The exact LCU sampling overhead of collective diagonal unitaries: resonances and a continued-fraction dichotomy

说明集体对角酉门的精确LCU采样开销:共振与连分数二分法

简介本文研究二次集体相位门 e^{-iγK²} 在单比特旋转层之上的最小采样开销,该开销由 γ/π 的连分数决定。作者证明了这一开销的最优性理论,并给出有理角与无理角情形的不同结论,还分析了无对称性时傅里叶算术平方相位的下界。

看点给出采样开销的精确最优理论,连分数刻画清晰;有理角与无对称性下界结果新颖且证明严格,适用于量子优化与自旋压缩等场景。

Zhihui Wang, Sujit Roy, Manil Maskey 等

arXiv quant-ph

Fault-tolerant and fully addressable unitary logical gates via round-robin sparsification

说明通过轮转稀疏化实现容错且可完全寻址的酉逻辑门

简介本文针对量子低密度奇偶校验(qLDPC)码,提出一种低深度酉电路,可实现部分二维平移不变qLDPC码上完全可寻址且容错的双量子比特Clifford门。作者通过对轮转电路施加几何结构化的稀疏化过程构造这些横向酉算符,并在环面码、循环超图积码、色码、gross码和方向码之间数值模拟了多种可寻址CZ门,显示出类似存储器的逻辑错误率标度。

Kaavya Sahay, Cody Jones

arXiv quant-ph

Lifting Multiplicity in Randomized Benchmarking

说明提升随机基准测试中的重数问题:一种用于评估量子门保真度的新方法

简介随机基准测试是评估量子处理器操作保真度的常用技术,但原生门构成的群通常存在重数问题,使拟合结果难以可靠解读。本文提出“提升随机基准测试”,将字符与合成随机基准测试的关键要素结合,以更大的群作为参照来评估目标门群,无需拟合多指数衰减,且对状态制备与测量误差保持稳健。数值示例显示,该方法可高效、可靠地估计与离子阱实验系统相关的双量子比特门保真度。

Yale Fan, J. P. Marceaux

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · math.AT

A Complete Proof of mathsfQMA₁-Hardness for Weighted Gapped Clique Homology

说明加权有间隙团同调问题 QMA₁ 困难性的完整证明

简介该论文研究单纯同调的计算复杂度,证明加权、谱间隙版本的团同调问题是 QMA₁ 困难的。作者指出此前 King 与 Kohler 的归约在分析折叠局部构件时存在漏洞,并在归约实际生成的团复形上重新建立了所需的拓扑与谱性质。论文给出完整的困难性证明,并推导出从源哈密顿量的承诺间隙到最终加权 Hodge 拉普拉斯算子的定量全局估计。

看点修补了已有归约证明中的缺口,提出新的局部拓扑与谱分析,并给出完整的QMA1难度证明,证据较扎实,对子领域影响较大。

Tal Barak

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

Robustness of quantum spectrum estimation: weak Schur sampling under noisy inputs

说明量子谱估计的稳健性:噪声输入下的弱施尔采样

简介本文研究噪声输入下的弱施尔采样(WSS),该测量是量子谱估计和量子态层析等最优学习算法的基础。作者证明,当输入为各份副本相互独立但略有不同的噪声乘积态时,基于WSS的量子谱估计误差为ε加上无噪声误差η(n,d),输出误差不随副本数n增长,因此该方法具有稳健性。

看点首次研究噪声输入下弱Schur采样的鲁棒性,证明输出误差不随n增长,且加性噪声项最优,理论证明完整。

Vladyslav Visnevskyi, Laura Man\v{c}inska

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.DS

Quantum algorithms for orthogonal polynomial transforms

说明正交多项式变换的量子算法:一种把基态叠加高效映射为正交多项式基的量子原语

简介本文提出多种量子正交多项式变换(QOPT)算法,覆盖 Askey 方案中的离散 Charlier、Meixner、Krawtchouk 变换以及连续情形下的整数阶 Laguerre 变换,其时间复杂度为 O(polylog(N, 1/ε))。作者还将连续 Jacobi 变换归约为离散 Hahn 变换,并基于更高效的 Clebsch–Gordan 变换编译方法,给出相对朴素实现快二次方的算法。此外,文章还提出了适用于所有阶 ν>0 的 Laguerre 变换新框架。

看点将Askey体系正交多项式变换统一为量子光学门编译,并把Jacobi变换化为Hahn变换获得二次加速,提出新框架,有理论与算法贡献。

Anupam Prakash, Shree Hari Sureshbabu, Dylan Herman 等

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

From Symmetry to Secrecy: Covariant Classical--Quantum Wiretap Channels

说明从对称性到保密性:协变经典-量子窃听信道

简介本文研究具有可递协变输入作用的经典-量子窃听信道,利用输出态系综可写成固定种子态的酉群轨道这一结构,构造有限分块预处理方案,并给出对应的速率与泄露控制(以夹心Rényi信息衡量)。针对Tikku、Berta与Renes提出的混合二元信道,作者通过数值优化在三次和四次使用时给出了高于噪声重复基准估计的速率,并证明了在某一明确信道参数处的非可加性。

Masahito Hayashi, Farzin Salek

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Rapid mixing of Gibbs samplers via quantum Dobrushin--Shlosman conditions

说明通过量子 Dobrushin–Shlosman 条件实现 Gibbs 采样器的快速混合

简介论文把经典 Dobrushin–Shlosman 理论推广到不可交换的量子格点系统,提出针对有限块动力学(称为平滑热浴动力学)的量子条件。作者在有限程量子自旋链等情形下证明了迹范数意义上的对数级混合,并讨论了多项式体积增长图上的小局部扰动稳定性。该方法可用于以指定误差制备 Gibbs 态。

看点将经典Dobrushin-Shlosman条件推广到非对易量子格点系统,给出有限温度下的对数混合结论,理论贡献明确,但影响主要在理论领域。

Cambyse Rouz\'e, Daniel Stilck Fran\c{c}a

arXiv quant-ph

Gibbs state preparation through quantum decoding

说明通过量子解码制备吉布斯态

简介该论文提出一种利用哈密顿量代数结构的吉布斯态制备算法,将其归结为纠错码的量子解码问题,改进了已有的HDQI算法。对于对易泡利哈密顿量,量子解码对应于在独立同分布的经典-量子信道上传输对应的辛码。作者还给出两种量子解码器,并称其中一种(BPQM)在某些稀释自旋玻璃中可达到经典解码无法达到的温度范围。

Christophe Piveteau, Yihui Quek, M. Isabel Franco Garrido

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

A graph-theoretic analysis of non-generic free-fermion solvability by Krylov decompositions

说明基于克雷洛夫分解的非泛化自由费米可解性图论分析

简介该论文研究一类只在特定耦合取值下可由自由费米子精确求解的量子自旋模型,并以其反对易泡利项的frustration图刻画这类模型的结构。作者针对Fendley的“伪装自由费米子”(FFD)链,构造了称为“克雷洛夫流”的算子,它们在有效费米模式中恰好是二次的,从而将其扩展为一族可自由费米子求解的哈密顿量。论文证明每个克雷洛夫流都可以用frustration图的诱导路径展开,并指出路径支撑是非泛化可解性的特征。

看点通过Krylov电流把已知FFD链扩展为非普通可解的自由费米线性族,并证明其路径展开,理论突破明确。

Jannis Ruh, Samuel J. Elman, Adrian Chapman

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

What Must a Quantum-Memory Decoder Know About Temporally Correlated Noise?

说明量子存储解码器需要了解时间相关噪声的哪些信息?

简介本文研究量子纠错解码器需要掌握时间相关噪声的哪些信息以及学习这些信息的代价。作者以弱相干X旋转为例,比较两种噪声模型:一种在整个运行中符号固定,另一种每个间隔独立重抽。两者的综合征统计与时空泡利过程相同,但在特定存储时间下需要不同的逻辑修正。文中给出了在给定码和目标损失下的匹配校准界。

看点针对时间相关噪声在量子存储解码器中所需信息及校准代价给出匹配的理论界,揭示同一SPP下不同模型需不同纠正,证明严谨,对子领域有重要意义。

Danesh Morales-Hashemi, Graeme Smith, Ningping Cao

arXiv quant-ph

Breaking the chain: geometry-native state preparation with ASPIRE

说明打破链式结构:基于几何的 ASPIRE 量子态制备方法

简介该论文提出 ASPIRE 算法,用于把量子态(如矩阵乘积态 MPS)近似编译成量子线路。它根据状态的纠缠几何结构和目标量子处理器的连接性选择门,优先并行执行能移除最多纠缠的长程门。论文称,在长程纠缠的状态上,ASPIRE 通常比现有方法得到更高保真度和更浅的线路。

Fredrik Hasselgren, Matthew L. Sims-Goh

arXiv hep-th · astro-ph.CO · hep-ph

Comment on ''Chiral electromagnetic surface waves on Chern-Simons interfaces'' Phys.Rev.D114(2026)L051903 and on arXiv:2606.12513 by N. Kaloper

说明对一篇关于陈-西蒙斯界面上手性电磁表面波论文的评论

简介本文是对一篇关于陈-西蒙斯界面上手性电磁表面波论文及其相关预印本的评论。作者指出,麦克斯韦电动力学与平面陈-西蒙斯界面相互作用时,并不存在局域于界面的平面波解。作者认为原文推导的一个中间方程漏掉了某些项,计入这些项后会改变原文的最终结论,并指出另一预印本所用的方法并不自洽。

Igor Bandos, Bohdan Zvorskyi

arXiv gr-qc · quant-ph

Born rule in Schroedinger-Newton scenarios of semiclassical gravity

说明薛定谔-牛顿方程半经典引力情景下的玻恩规则

简介本文在由薛定谔-牛顿方程描述的半经典引力模型中,研究粒子系综向玻恩规则的动力学弛豫。作者使用高斯变分解描述自引力波包,并结合纳尔逊随机量子动力学表示进行分析。结果显示:波包保持有界或增长足够缓慢时,系综会弛豫到玻恩规则(量子平衡);而快速膨胀的解则可能使偏离玻恩规则的状态无限期持续。数值模拟支持这一分析结论。

Tanguy Fontana, Axelle Coulon, Giovanni Manfredi

arXiv quant-ph

Opportunistic full reconstruction of 100-dimensional frequency-bin quantum states

说明百维频率位量子态的机会式完整重构:利用自适应测量,以约 1.9% 的测量次数完成 100 维双光子频率梳的全态估计

简介论文提出一种阈值量子态层析方法,用自适应测量利用高度纠缠双光子频率梳的稀疏性,并结合贝叶斯推断。实验上对希尔伯特空间维度达到 d²=100 的双光子频率梳进行了完整态估计,比先前记录高出 56%,所用测量仅为传统完备层析方法的 1.9%。

Hanson H. Nguyen, Zachary Goisman, Chen-You Su 等