量子计算 · 2026年10月4日(周日)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Quantum n-coloring is undecidable for every n ≥ 3

说明对所有 n≥3,量子 n 着色问题都是不可判定的

简介该论文研究量子 n 着色问题:给定图 G,判断 G 的 n 着色博弈是否存在完美量子策略。此前已知只有 n=3 时该问题不可判定。作者通过一个基本归约,把结论推广到所有 n≥3:构造图 G'=(G□K3)∨K(n-3),证明 G 是量子 3 可着色的,当且仅当 G' 是量子 n 可着色的。

Christian Bo Kidmose-Frederiksen, Alfred Leth Nielsen

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Origin and classification of fractional dynamical topology in non-Hermitian quantum systems

说明非厄米量子系统中分数动力学拓扑的起源与分类

简介本文研究非厄米量子系统中的动力学量子相变(DQPT)。作者在一个双能带非厄米模型中发现,动力学拓扑序参量的半整数跳变源于复能谱的不连续。该行为与淬火哈密顿量的稳态相图有内在联系,论文还对DQPT的出现情况进行了分类,并将分析推广到多能带模型和二维模型。

Zimiao Zhang, Li Chen, Weilun Jiang 等

arXiv cond-mat.stat-mech · quant-ph

A numerical and efficient model for thermo-field electron emission calculations

说明用于热场电子发射计算的数值高效模型(GETELEC-3)

简介该论文提出开源程序 GETELEC-3,用一维定态薛定谔方程的直接数值解取代 Fowler-Nordheim、Murphy-Good 等解析公式及其 JWKB 扩展,以便在这些公式适用范围之外进行计算。作者比较了多种求解方法,发现 Numerov 算法最快且解的不确定度低于 1%;并训练神经网络校正半经典参考值,在更低计算成本下使电流密度误差不超过 0.4%。程序面向金属与半导体,可接受任意势垒和态密度。

Salvador Barranco C\'arceles, Andreas Kyritsakis, Anthony Ayari

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Complete Classification of Reversible Entanglement Transformations of Two Qutrits

说明两个三能级量子比特(qutrit)纠缠态之间可逆转换的完整分类

简介本文研究两方(Alice 与 Bob)仅借助局域操作和经典通信(LOCC),在两个三能级系统的混合态之间进行可逆转换的条件。作者给出了这类可逆转换的完整分类:若两个相互可转换的纠缠态并非局域幺正等价,则必须存在可由局域测量区分的可分部分与纠缠块分解。两个纠缠态可逆转换,当且仅当其未归一化的最小保留块局域幺正等价。

看点给出两量子比特可逆LOCC转换的完整分类,并刻画最小保留块,理论上有较强新意且证明严谨;但影响面限于特定量子信息子领域。

Wei Song, Xiao-Lan Zong, and Ming Yang

★★★★☆ 值得关注
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Exact Unitary Synthesis: Simultaneously Optimal in Size and Depth-Ancilla Tradeoff

说明精确幺正合成:在电路规模与深度-辅助比特权衡上同时达到最优

简介本文研究如何把任意 n 比特幺正变换精确地分解为基本门电路。作者给出的方法在辅助比特数为 m 时,用 O(4^n) 个 CNOT 门与单比特门、以 O(n+4^n/(n+m)) 层实现,同时达到电路规模和深度-辅助比特权衡的渐近最优。方法思路是把计算基态编码为共享高斯包络的波函数,将幺正作用转化为坐标变换,再离散化并做精确残差修正。

看点用高斯包络编码把幺正作用转化为坐标变换,并给出最优规模与深度-辅助比特权衡的精确合成,理论界限改进显著。

Pei Yuan, Wei Zi, Shengyu Zhang

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Efficient Fidelity Estimation of General Quantum Resource States via Clifford Circuits

说明通过Clifford线路高效估计通用量子资源态的保真度

简介本文提出一种名为Bell-相干保真度估计(BCFE)的方法,仅使用Clifford门和Pauli测量来估计量子资源态的保真度。作者称其样本复杂度达到最优的Θ(1/ε),并适用于任意纯态目标,包括多量子比特情形。在基于表面码的STAR模拟中,相比直接保真度估计(DFE),BCFE所需资源态数量据称最多少约27倍。

看点用纯Clifford门和Pauli测量实现最优Θ(1/ε)样本复杂度的保真度估计,理论改进明显,并在表面码模拟中给出约27倍的样本节省。

Shunta Takahashi, Keisuke Fujii

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Cups and Gates II: Operads, twists, and addressable intra-code gates

说明《Cups and Gates II》:算子、扭曲与可寻址的码内量子门

简介本文延续第一部分的工作,用上同调不变量为量子 CSS 码构造逻辑门,并将其推广到拓扑码和 qLDPC 码。作者引入包含码自同构的扭曲、更高扭曲上同调运算和相对上同调中的折叠操作,可构造对角逻辑门(如单比特旋转 R(2π/2^k))以及可寻址的 T 门。文中还提出了高阶扭曲 Pontryagin 幂等上同调运算,并借助 E∞ 结构和满射算子在链复形上给出显式构造。

Nikolas P. Breuckmann, Margarita Davydova, Jens Niklas Eberhardt 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Theory of the Edge-of-Chaos Advantage in Quantum Reservoir Computing

说明量子储层计算中“混沌边缘”优势的理论解释

简介数值研究显示,量子储层计算在混沌边缘附近表现最佳。本文构建了一个显式的量子储层模型,分析其混沌区与可积点。结果表明,混沌区的记忆会快速衰减,难以学习长程时间依赖;可积点则无法用线性读出学习耦合当前与过去输入的非线性任务,引入相互作用可缓解这一限制。

看点通过解析分析解释边缘混沌优势,证明混沌区记忆指数衰减、可积点非线性任务无法学习,理论上较新且较严格。

Shuaifan Cao, Wei Xia, Xiaopeng Li

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Radio-frequency electron cascade in semiconductor quantum dots

说明半导体量子点中的射频电子级联

简介该论文研究半导体量子点中由射频驱动的关联共隧穿过程,即电子通过能量上不可及的虚中间态同时在多个隧道结间移动。作者结合理论建模与在两种代工制造硅器件上的实验,表明外加射频驱动可诱导关联的循环单电子跃迁,从而增强体系的电荷极化。论文还提出了适用于三个及以上量子点的射频电子级联读出理论框架,并在栅极传感器件架构中进行了实验验证,旨在提高色散读出的保真度。

Tara Murphy, Lorenzo Peri, Giovanni A. Oakes 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Universal and rigorous asymptotic convergence of standard macroscopic quantum electrodynamics to the modified Langevin noise formalism

说明标准宏观量子电动力学向修正朗之万噪声形式体系的普适渐近收敛

简介该论文研究标准朗之万噪声形式体系(LNF)通过令虚构真空吸收趋于零的极限过程,能否普遍还原修正朗之万噪声形式体系(MLNF)的所有物理预测,包括量子散射过程。作者构造了将MLNF态与可观测量映射到带虚构吸收的LNF中对应量的方法,并严格证明当虚构吸收趋于零时,LNF矩阵元收敛于MLNF的原始结果。

看点证明了LNF在虚拟吸收趋零时对MLNF所有物理预测的严格收敛,包括量子散射,理论上有实质推进。

A. Ciattoni

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Error-Transparent Code Switching Between Permutation-Invariant Codes with Transversal Clifford and Icosahedral Gates

说明置换不变码之间的容错码切换:Clifford 与二十面体横向门

简介本文研究在同一组量子比特上两种置换不变编码之间的码切换,一种支持横向 Clifford 门,另一种支持二十面体群的非 Clifford 横向门。作者证明满足条件的距离至少为三的码可由至多两个二次方程刻画,并给出存在容错切换的充要条件。文中在 13 个量子比特上构造了沿一个圆周的切换酉算子,数值验证其单故障恢复误差达到机器精度。

Zachary P. Bradshaw

arXiv quant-ph

On the Completeness of Quantum Mechanics: Sources, Records and Probabilities

说明量子力学的完备性:源、记录与概率

简介本文探讨量子力学能否在不具备基本性的前提下仍然完备。在给定的源、探测器和统计条件下,作者重建了量子表示与玻恩概率,并证明了被采纳的量子预测在代数上完全封闭,无需坍缩假设。文章还指出,许多量子佯谬源于把相干过程与保留下来的记录混为一谈,或把概率与已实现的结果混为一谈。

Mustafa Bakr

★★★★☆ 值得关注
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The diffusive spectral gap of the qubit eSWAP chain

说明量子比特 eSWAP 链的扩散型谱隙

简介论文证明了开放量子比特 eSWAP 链的二阶矩哈密顿量具有扩散型谱隙,解决了 Li、Zheng、Liu、Jiang 与 Liu 提出的一个猜想。作者还刻画了至少五个顶点的连通相互作用图上的基态空间,并给出完全图未归一化谱隙的一致下界。最后,这些结果被应用于顺序电路和砖墙电路,并证明周期性链同样具有扩散型谱隙。

看点证明了开放量子比特eSWAP链二阶矩哈密顿量具有扩散型谱隙,解决了一个猜想,理论新意明显。

Yanying Liang, Haoran Zhu

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

Training Variational Quantum Algorithms Is NP-Hard, Even Locally

说明变分量子算法的训练即使只求局部最优也是NP难题

简介该论文讨论变分量子算法依赖经典优化训练参数化量子线路的问题。作者证明,即使只求这类训练目标的局部极小值,也是强NP难的,且对于任意p≥1,找到距某局部极小点ℓp距离严格小于π/2的参数向量同样困难。论文通过构造量子线路,把厄米三角多项式局部极小值的近似问题多项式归约到变分量子训练,表明局部训练存在最坏情况下的计算障碍。

看点证明寻找变分量子训练目标局部极小值为强NP困难,并给出从三角多项式的规约,结论具有较强的理论新意与影响。

Dax Enshan Koh, Triscia Mundo, Iosif Sakos 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

The magic cost of fermionic randomness

说明费米子随机性的“魔法成本”:用非高斯资源让量子采样达到随机矩阵统计的代价

简介该论文研究在基于采样的量子优势中,需要多少非高斯性才能重现与量子混沌相关的随机矩阵统计。作者指出,无外部资源的无源费米子线性光学保持高斯结构,且对Slater输入态的Haar随机模式混合无法实现反集中,克服这一障碍需要与系统规模成线性增长的输入资源。论文还给出了与采样统计、制备资源及可实验测量指标之间的定量联系。

看点证明了费米子随机性需要与系统规模线性增长的非高斯资源,给出精确的矩层级与可观测判据,理论突破明显,但影响集中于特定子领域。

Chenfeng Cao, Yifan Tang, Jens Eisert

arXiv quant-ph

JAQSI: Just Another Quantum Simulator

说明JAQSI:一个可微分的量子模拟器(门级与脉冲级统一模拟)

简介论文介绍了基于 JAX 构建的量子模拟器 JAQSI,它在同一个可微分电路模型中同时支持门级和脉冲级模拟,可组合矩阵定义操作、哈密顿量演化合成的门以及噪声信道。作者将其与 PennyLane、Qiskit、Qibo、Qulacs、QuTiP 和 dynamiqs 进行基准比较,报告在多数门级场景下性能相当或快一个数量级,在脉冲级基准中至少快 5 倍。软件已以开源形式发布在 GitHub 和 PyPI。

Melvin Strobl, Maja Franz, Lukas Scheller 等

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

The quantum-classical bipartite universe and the logical emergence of hbar from classical temporality

说明量子-经典二分宇宙:从经典时间性的逻辑涌现出ħ

简介本文从标准冯·诺依曼形式体系出发,提出经典观测环境与量子被观测系统的逻辑二分框架,主张环境遵循布尔逻辑、被观测系统遵循非布尔逻辑。文中将理想经典时钟视为能谱均匀离散的开放系统,借助GKSL主方程描述其动力学,并从时钟作用量算符中推导出普朗克常数ħ。作者还声称该框架与't Hooft元胞自动机形式存在精确映射。

Vincenzo Chilla

arXiv quant-ph

Phase-controlled recoverable entanglement in accelerated detector registers

说明加速探测器寄存器中相位可控的可恢复纠缠

简介本文研究由两个标量场耦合探测器量子比特构成的四比特簇态寄存器中的可恢复纠缠。局部制备相位可在集体噪声下控制纠缠保护效果,最优相位下固定解码器可在保持单态与三重态扇区的信道后恢复贝尔对。作者给出了有限间距下匀加速探测器的精确迹范数公式,并推导了小间距下的衰减速率与相位相关振幅。

Zhiming Huang

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el

Onset of a quantum Fisher-Selke sequence in the transverse-field ANNNI model and its bilayer

说明横场ANNNI模型及其双层体系中量子Fisher-Selke序列的出现

简介本文研究方格和双层上的横场轴向次近邻Ising模型。在经典多相点κ=1/2处,所有直畴壁构型都是基态,论文对每种构型用横场做微扰展开至g^8阶。量子涨落在g^2阶选出⟨3⟩相;⟨23⟩、⟨223⟩、⟨2223⟩依次在更高阶出现,顺序与经典三维模型的Fisher-Selke序列一致。作者还用量子蒙特卡罗模拟检验了两个最宽的相,结果大体与理论相符。

Tuan-Vu Truong, Vu-Quoc-Minh Nguyen, Hoang-Long Nguyen 等

arXiv quant-ph

Process tensor simulations of non-Markovian open quantum systems with large uncoupled subspaces

说明含大量未耦合子空间的非马尔可夫开放量子系统过程张量模拟

简介本文研究如何用矩阵乘积算符形式的过程张量(PT-MPO)高效模拟开放量子系统的时间演化与多时关联。作者指出,当只有部分系统态与环境耦合时,这类方法可以高效使用,并结合泰勒展开法把数值复杂度降到约 O(d^3)。文中表明该方法能模拟含数百个态的系统,适用于多模固态腔量子电动力学系统等场景。

Thomas K. Bracht, Moritz Cygorek

arXiv quant-ph

Arbitrary-phase CZ gate and remote readout across spatially separated superconducting nodes

说明跨空间分离超导节点的任意相位CZ门与远程读出

简介该研究在两个相距30米、经低温量子链路相连的超导量子节点之间实现了纠缠门。通过改变通信光子频率调节反射时获得的条件相位,实现任意相位CZ门,并利用该纠缠操作从节点A对节点B的量子比特进行单次远程读出,且无需远端节点主动参与。

Anatoly Kulikov, Josua D. Sch\"ar, Alonso Hern\'andez-Ant\'on 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

The power of time reversal in Hamiltonian property testing

说明哈密顿量性质测试中时间反演的作用:论文探讨量子算法在哈密顿量测试中是否需要时间反演,并证明其对缩小精度与时间开销之间的差距是必要的。

简介该论文研究哈密顿量性质测试(Hamiltonian property testing)中的总演化时间下界。已知最优算法在缺少时间反演时需要 O(1/ε²) 的总演化时间,而量子算法通常可达到 O(1/ε)。作者证明时间反演对于缩小这一差距是必要的,并给出哈密顿量认证与局域性测试的下界,以及认证问题的匹配上界。

看点证明时间反演对哈密顿量性质测试的必要性,给出新的傅里叶分析下界方法,并匹配上界,理论贡献突出。

Richard R. Allen, Matthias C. Caro, Yanlin Chen 等

arXiv quant-ph

Blind Remote Implementation of Arbitrary Two-Qubit Unitary Operation via Pre-Shared Entanglement

说明利用预共享纠缠对任意双量子比特幺正操作进行盲远程实现

简介本文提出一种协议,借助预先共享的纠缠,远程实现任意双量子比特幺正操作。Bob持有未知的双量子比特态且不离开其实验室,Alice使用已校准的黑箱设备完成所需操作,无需知道操作参数。协议基于单量子比特幺正操作的欧拉分解和双量子比特幺正操作的嘉当分解,先用贝尔态实现单量子比特操作,再用单个贝尔态实现双量子比特的R_zz(θ)并扩展到R_xx(θ)、R_yy(θ),最后组合得到任意双量子比特操作。第三方Charlie负责确定分解并在协议开始前向Alice提供相应黑箱设备,因此Alice和Bob都不需要幺正操作的经典描述。

Plaban Saha, Binayak S. Choudhury

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

Improved Upper and Lower Bounds for Quantum Convex-Body Volume Estimation

说明量子凸体体积估计的改进上下界

简介本文研究在给定量子成员查询(membership oracle)的条件下,估计高维凸体体积的问题。作者证明,以相对误差 ε 估计体积所需的查询次数为 Õ(d^{5/2}+d^{3/2}/ε),优于此前的量子上界,并给出 Ω(d) 的量子查询下界,改进了此前的 Ω(√d)。

看点改进了量子凸体体积估计的上下界,结合有效谱隙分析与桥采样估计器,给出较前人更好的多项式依赖,证明较严格。

Ruizhe Zhang

arXiv cs.LG · math.OC · quant-ph

Hamiltonian Metric Learning and Energy-Based Training: A Dissipative Geometric Framework for Optimization

说明哈密顿度量学习与基于能量的训练:面向优化的耗散几何框架

简介该论文把机器学习中的参数优化看作一个耗散动力系统的演化:损失函数充当势能,正定度量定义参数空间的动能几何。作者由变分形式推导出哈密顿动力学、位置相关度量产生的几何力以及与度量兼容的瑞利耗散律,并在已知解析最优解的CIFAR-10图像重建问题上加以说明。在五个随机种子的MNIST多层感知机实验中,该方法(HAMLET)平均测试准确率最高,为97.95%,平均测试负对数似然最低,为0.0696。

Sparsho Chakraborty, Mohammad Alamgir, Nishanth M 等

arXiv quant-ph

Simultaneous Circuit Tests for Finite Reversible Models of Quantum Control

说明有限可逆模型中量子控制的同时电路检验

简介论文研究如何用一个有限可逆模型同时复现一组量子电路的概率,既考虑单个电路的拟合,也考虑共享转移表的联合拟合。作者给出精确的可行性表述,并用464个框架的基准得到一个明确的重复电路时限:一个控制器在192个块内误差保持在1/3以内,而所有允许的控制器都在第193块违反该阈值。论文结论仅限于所述的有限可逆模型类,不涉及普适的记忆界限或物理量子硬件的偏差。

Josef Bruzzese

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Gap Amplification for Local Hamiltonians with Combinatorial Soundness

说明局部哈密顿量的组合可靠性间隙放大

简介量子PCP猜想是量子复杂性理论中的重要开放问题,经典PCP中的保局部性间隙放大在量子情形下缺乏直接类比。本文提出了首个可行的量子保局部性间隙放大方案,该方法不增加哈密顿量的局部性,而是适度增大局部量子比特维数,并证明其能放大局部哈密顿量的组合间隙。

看点首次提出量子局部保持的间隙放大模板,并证明组合间隙被放大,新颖性较高;但摘要未给出完整证明细节或实验,证据强度有限。

Mitali Bafna, Quynh T. Nguyen, Tina Zhang

arXiv quant-ph

Pairwise detection, chiral conversion: Resource theory of quantum multistates

说明成对探测、手性转换:量子多态的资源理论

简介论文研究量子多态的基不变相干性,它由各状态是否对易决定,对于量子比特可仅用成对态重叠检测。文中给出了在保持对易性的共同操作下量子多态的精确资源转换理论,并给出精确转换的充要判据。对于量子比特,存在对手性敏感的区域,几何结构相同的目标仅因三阶不变量的符号而可转换性不同。

Yuan-Hong Tao, Yu-Xin Wu, Bing Xie 等

arXiv quant-ph

Custom Penalty QAOA via Walsh-Hadamard Transform

说明基于沃尔什-哈达玛变换的自定义惩罚QAOA

简介该论文提出一种处理组合优化中不等式约束的新方法,无需引入松弛变量即可直接对约束施加非线性惩罚。作者利用沃尔什-哈达玛变换把惩罚函数展开为Pauli-Z项的加权和,截断到k阶后不增加量子比特数,并给出截断的最优性及可行解排序的条件。文中还在6比特背包问题上测试了该方法。

Xin Wei LEE, Siong Thye GOH, Hoong Chuin LAU

arXiv quant-ph · physics.atm-clus

Long-lived Coherent Phonons Reveal Competing Thermal and Many-Body Dynamics in α-In₂Se₃

说明α-In₂Se₃中长寿命相干声子揭示热与多体动力学的竞争

简介该研究利用约5飞秒激光脉冲的宽带瞬态光栅光谱,考察铁电材料α-In₂Se₃在光激发后的晶格相干振荡。主导振荡为约104 cm⁻¹模式,可持续数皮秒;10至300 K间其频率基本不变而相干性逐渐减弱。第一性原理计算将其归于101.47 cm⁻¹的Γ点光学声子,量子动力学模拟也再现了主要振荡。

Xuanchao Zhang, Dehao Yuan, Junhua Zhou 等

arXiv quant-ph · cs.IT · math.CO

Quantum codes in the Lee metric

说明Lee度量下的量子编码:面向离散小位移噪声的量子纠错框架

简介论文提出一种针对离散小位移噪声的量子编码框架,将量子比特和qudit上的错误建模为低权重的X型和Z型Pauli位移。作者在Z_q上的稳定子码中发展了基于Lee度量的理论,并讨论了Gray映射、CSS Lee-LDPC码以及局部动力学下的记忆时间等结论。

Jinkang Guo, Yiqiu Han, Aranya Chakraborty 等

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Entanglement-of-formation potentials for feedback-assisted classical communication and randomness distillation

说明用于反馈辅助经典通信与随机性提取的纠缠形成势函数

简介本文提出了用于反馈辅助经典通信和单向随机性提取的纠缠形成势函数。作者证明了一个精确的分摊定理,并借此给出经典反馈容量的上界。文中还分析了振幅阻尼信道等具体例子,并表明双向随机性提取可以超过单向方法的极限。

Mark M. Wilde

arXiv quant-ph · cond-mat.supr-con

Epitaxial NbN-junction-based self-shunted superconducting flux qubit with high anharmonicity

说明基于外延NbN结的自分流超导磁通量子比特,具有高非谐性

简介该研究使用全外延生长的NbN/AlN/NbN约瑟夫森结,展示了一种自分流超导磁通量子比特(SSFQ)。它的非谐性达到797 MHz,尺寸相比带大分流电容的电容分流磁通量子比特大幅缩小。其寿命为13至25微秒,与基于NbN的电容分流磁通量子比特及基于Al的磁通量子比特相当或更高,表明大尺寸外延NbN结可用于此类量子比特。

Tokunoshin Uchida, Shingo Nozaki, Daiki Kurihara 等

arXiv quant-ph · cond-mat.supr-con

Sidewall spacer passivated epitaxial NbN/AlN/NbN Josephson junctions for superconducting qubit applications

说明侧壁间隔层钝化的外延 NbN/AlN/NbN 约瑟夫森结,用于超导量子比特

简介外延 NbN/AlN/NbN 约瑟夫森结因结晶态隧穿势垒和 NbN 的高转变温度,被视为传统 Al/AlOx/Al 结的替代方案。本文提出一种侧壁间隔层钝化工艺,减少了非晶介电材料用量并简化了制造流程。结果显示器件具有约 5.6 mV 的大能隙电压和较低的亚能隙漏电流,通过改变 AlN 势垒厚度,可在 0.3 至 10^4 A/cm² 的临界电流密度范围内制得高质量结,且缓冲氢氟酸处理未明显劣化电学特性。

Koki Honda, Daiki Kurihara, Hiroki Kutsuma 等

arXiv quant-ph

Competing pathways in polaritonic chemistry and general harmonic environments

说明极化化学中的竞争反应路径与一般谐振环境

简介该论文研究分子与腔模之间的强光-物质耦合如何改变化学反应路径。作者基于张量网络形式的层级运动方程方法,计算振动态之间的概率流,并分解其在多步反应网络中的传播。结果显示,局部的腔致改变会影响动力学瓶颈和反应通量在竞争路径间的分配。

Jonas Vinther, Leonardo A. Cunha, Johannes Flick

arXiv cond-mat.stat-mech · quant-ph

Active lattice percolation: an apparently new universality class of percolation transitions

说明活性格点渗流:一类看似新的渗流相变普适类

简介该研究考察格点上的动态渗流模型,连接通过一组局部随机规则被添加或移除,且禁止会使一个连通簇分裂的移除操作。作者数值研究表明,其相变是混合渗流相变(HPT),同时具有临界团簇发散的连续特征与一阶相变式的不连续性。加入各向同性局部随机操作后,吸收态被消除,一阶特征被削弱或消失,留下看似连续的渗流相变,但临界指数与已知渗流相变明显不同,可能是一个新的普适类。

Vernon M. Hughes, David A. Huse

arXiv quant-ph

Record consistency under repeated readout and apparatus composition

说明重复读出与装置组合下的记录一致性:超越单次边际无信号约束的条件分析

简介该论文研究在重复读出、网络组合或装置复用时,装置能否保持其可访问记录的联合分布不变,而不只是单个结果概率满足无信号约束。作者通过条件记录准则和四个显式模型进行分析,给出了关于连续性、角度带宽限制和有限资源障碍的结论。数值模拟(共830万条独立历史)支持了各模型的特定预测。

D.M. Theshan N. Weerasinghe

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Topology-independent quantum advantage in communication networks

说明与通信网络拓扑无关的量子优势

简介本文研究量子通信在通信网络中的优势。作者提出“拓扑无关的量子优势”概念:无论经典通信资源如何分配、采用何种通信拓扑,量子协议都优于所有同等约束下的经典协议,即使各方共享无限的经典随机性。论文以三方等值任务为例,并给出通信相关的经典关联多面体的完整刻画。文中还将框架推广到四方网络。

看点提出与拓扑无关的量子优势概念,完整刻画三方经典关联多面体并给出多个量子优势实例,理论新意突出;证据为严格的理论刻画,但缺乏实验验证。

Ankush Pandit, V. N. S. Meghanath Ashtakala, Leon George Padayatty 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · hep-th

Sum-of-squares compilation of matrix-model dynamics for NISQ and fault-tolerant hardware

说明面向含噪中等规模量子与容错硬件的矩阵模型动力学平方和编译

简介本文研究 SU(N) 矩阵模型势能(BFSS/BMN 族相互作用)的量子线路编译。作者证明在给定门类下,基于 Walsh 支撑的下界已接近最优,因而需引入新门型。利用势能可分解为平方对易子元素之和的性质,分别构造了面向 NISQ(Hadamard 型)和容错(T 门)硬件的线路,并经验证,在多数规模下优于基准方法。

看点通过平方交换子分解构造非相位多项式门,突破了相位多项式编译的下界,并在NISQ与容错两类硬件上给出实际门数优势。

Ayanendu Dutta, Nabanita Sarkar

arXiv hep-th · math-ph · math.MP

Majorana bilinears, compact modular seeds and the approach to the Tsirelson bound

说明马约拉纳双线性算子、紧致模种子与逼近 Tsirelson 界

简介本文在一维加一维时空中自由有质量马约拉纳场的真空态中研究 Bell-CHSH 不等式,两方的二值可观测量取为由右、左 Rindler 楔中光滑场构成的偶数次双线性算子。这些检验函数由模频率变量中的种子经 Tomita-Takesaki 算子生成。作者给出了 Bell 参数的闭式表达,并证明 Tsirelson 界在楔真空中从未被达到,逼近它要求 Bell 向量的模谱权重集中在模算子的谱点 λ=1 上。

M. S. Guimaraes, I. Roditi, S.P.Sorella

arXiv quant-ph · cs.IT · math-ph

Stabilizer codes over general phase spaces

说明广义相空间上的稳定子码:在量子相空间中把离散与连续自由度组合起来的纠错码理论

简介本文提出一种稳定子码理论,其稳定子群由可对易的量子比特/qudit泡利算符、谐振子位移和平面转子位移构成。作者构造了振子-转子、转子-qudit及振子-转子-量子比特等不能通过广义Clifford变换拆分的码,并给出由部分提升的Golay码得到的振子-量子比特码。文中还给出逻辑算符、码距、解码和量子权重枚举子等的分析形式。

Sayan Chakraborty, Victor V. Albert

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Quantum-State Oblivious Transfer over Quantum Erasure Channels

说明量子擦除信道上的量子态不经意传输:一种在量子信道上让接收方只取一份量子信息、且不泄露另一份的协议研究

简介本文研究在量子擦除信道上实现量子态不经意传输(oblivious transfer)的问题,安全性基于信息论保证。Alice 持有两个量子系统,Bob 希望恢复其中一个,双方不需要事先共享纠缠,只使用独立的信道调用和经认证的公开经典通信。作者同时考虑了诚实但好奇与恶意两种行为,给出了有限分组长度下的逆定理和可达性界,二者在诚实但好奇的情形下相互匹配。论文还推导了固定错误率下的渐近展开,并指出恶意与诚实但好奇两种设定的容量相同。

Remi A. Chou

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Correlations decide a shallow-circuit advantage

说明相关性决定浅层电路的优势

简介这篇论文研究量子计算机能否产生经典计算机无法复现的样本。作者提出一种可从经典样本中检验此类优势的方法,关键在于经典电路的单比特与两比特相关性模式。论文还在Lean 4中做了机器验证,并列出两个待解决的开放问题。

看点提出由单比特与成对相关性决定浅层电路优势可检验性的新判据,并用Lean4机器验证关键定理,证据较强,影响限于量子优势验证子领域。

Zijian Gong, Zhaobin Lyu, Jingjing Hu 等

arXiv quant-ph

Bounding Two-Way Average Communication Cost of Simulating Quantum Correlations

说明双向平均通信开销的界:模拟量子关联所需的经典通信量

简介论文研究用经典通信模拟贝尔非局域关联所需的平均通信开销。作者基于非局域博弈推导输入平均通信开销的下界,并应用于并行博弈,得到精确模拟开销超过任意有限预算的量子关联。对于 n 个并行 Magic-Square 获胜关联,下界为 n·log₂(3/2) 比特,并给出渐近达到该速率的单向协议。

Kai-Siang Chen, Gelo Noel M. Tabia, Bo-An Tsai 等

arXiv quant-ph

Neural Correlation Learning for Quantum-Enhanced Sensing with Time-Independently Driven Rydberg Atom Arrays

说明基于时间无关驱动里德堡原子阵列的神经关联学习量子增强传感

简介本文研究在里德堡原子阵列中,让简单乘积态在时间无关的原生哈密顿动力学下演化,产生复杂多体关联,从而有望实现达到海森堡极限的量子增强参数估计。作者提出结合贝叶斯推断与神经网络的神经关联学习框架,采用两阶段校准与传感协议,数值结果显示其可饱和由经典Fisher信息决定的Cramér-Rao界,并超过标准量子极限,对噪声具有稳健性。

Tao Zhang, Xiaotian Nie, Linghui Chen

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Exact Clifford Optimality for Two-Sided Locally Randomized Classical Shadows

说明双侧局部随机经典阴影下的精确 Clifford 最优性

简介该论文研究用经典阴影测量多体系统中作用于 k 个量子比特区域的全支撑 Pauli 串相关性。在两侧独立随机的单比特 Clifford 层之间插入可控幺正变换,再进行计算基读出。作者证明,对所有 k≥1,由两个集体 Pauli 旋转组成的电路在 Clifford 可控幺正中达到平方阴影范数的精确最小值,并给出奇偶 k 的闭式。对 1≤k≤6,精确有理证书表明该最优值在整个幺正群上同样成立,并据此提出一般 k 的猜想。

看点证明了双侧局部随机经典阴影中的精确Clifford最优性,并改进了指数底数的前因子,证明较为严格,但适用范围限于特定架构。

Xiaotian Nie, Tao Zhang, Yadong Wu 等

arXiv cs.DM · quant-ph

New Methods for Constructing Classical and Quantum Codes from Graphs and Matroids

说明从图与拟阵构造经典码和量子码的新方法

简介本文提出一种由书图(book graph)构造线性码的方法。通过两个相同书图的 2-sum 构造出在给定长度和维数下最小距离尽可能大的二元码,并结合拟阵与图论研究所得线性码的一些性质。文章还表明,任意图的关联矩阵可在任意有限域上得到保持相同参数的线性码,并讨论了两个线性码生成 CSS 量子码的条件如何转化为拟阵理论,同时利用环图给出满足该条件的码的构造方式。

Anderson S. Barbosa, Franklin de L. Marquezino, Giuliano G. La Guardia

arXiv quant-ph

Multi-Yoked Surface Codes

说明多层轭连表面码:用多级级联提高表面码的编码密度

简介表面码是容错量子计算的主要候选方案,但编码率低,在万亿分之一逻辑错误率下每个逻辑比特需约一千个物理比特。本文将轭连表面码推广为多级级联,提出链式外码与分层的补丁分配方案。以[[256,166,8]]外码构建的三级轭连表面码在SI1000噪声模型下数值评估,在该目标错误率下密度约为未轭连表面码的4至4.5倍。

Yuga Hirai, Yasunari Suzuki

arXiv quant-ph

Efficient Quantum State Identity Testing

说明高效的量子态身份检验:判断多个未知量子态是否两两近似相同或近似正交

简介该论文研究在给定多个未知纯量子态副本的条件下,判断任意两态保真度是否都至少为1-ε,或存在某对保真度至多为ε的问题。作者给出两种量子算法:一种使用并行交换检验,电路深度为常数;另一种利用Schur变换降低样本复杂度,并证明了与之匹配的下界。

Shih-Han Hung, Ming-Hsien Tsai

arXiv quant-ph · cs.AI · cs.LG

Variational Quantum Attention for Molecular Graph Learning

说明用于分子图学习的变分量子注意力

简介本文提出一种边感知的变分量子注意力机制,用于分子图学习,接收原子、相邻原子和连接键共同决定量子注意力状态。在五项分子性质与生物活性预测任务中,QGAT 与 GATv2 表现相当,并在六种电路构型下 BBBP 任务均有一致提升。在 BACE1 抑制剂系列的案例中,QGAT 的 Spearman 相关性更高,但仍需更广泛验证。

Yu-Cheng Lin, Yu-Chao Hsu, Tai-Yue Li 等

arXiv quant-ph

Decoy-state optical quantum information processing with coherent states

说明利用相干态实现诱骗态光量子信息处理

简介光子比特在量子信息处理中很重要,但高效的高速单光子源和光子数分辨探测器仍难以制造。该论文用相位随机化相干态和阈值探测器,结合诱骗态后处理来模拟这些器件,并执行多种量子信息处理任务。作者提出一种基于线性回归的方法,从相干态探针的可观测统计量预测福克态统计量,并结合随机或结构化的探针设置采样,据称比传统方法更准确、所需探针资源更少。

Wenyuan Wang, H. F. Chau