量子计算 · 2026年10月5日(周一)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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A programmable quantum photonic platform integrating coherent emitters

说明可编程量子光子平台:集成相干发光体

简介该论文展示了一种可编程量子光子平台,在低温下把高相干性的量子点单光子源与可重构光学元件集成在同一芯片上。芯片上的各有源器件可被单独电学和光学寻址,并能同时工作且保持相干的非经典光发射。研究演示了纯单光子产生、双光子干涉以及对集成发光体的共振透射与反射测量。

Hanna Salamon, Mikkel T. Mikkelsen, Zhe Liu 等

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A Practical Introduction to VQE: Methods, Challenges, and Applications in Physics and Chemistry

说明变分量子本征求解器(VQE)实用入门:方法、挑战与物理化学应用

简介本文为变分量子本征求解器(VQE)的结构化入门综述,这是一种在近期量子硬件上求解电子结构问题的量子-经典混合方法。文章梳理了问题编码、试探波函数构造、经典优化和测量策略等组成部分,并讨论噪声、误差缓解及硬件相关电路等影响实际性能的因素。作者还结合物理与量子化学中的示例,说明常见挑战。

Jannis Ehrlich, Felix Rupprecht, Konstantin Lamp 等

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall

Lindblad equation for the quantum Rabi model in the deep strong coupling regime

说明深强耦合区量子Rabi模型的Lindblad方程

简介本文针对开放量子Rabi模型,在深强耦合微扰区推导出Lindblad形式的量子主方程。该区域的能谱接近简并且近似为谐振子。作者结合久期近似与奇异耦合近似,并在Schrieffer-Wolff变换后的框架中完成推导。将该方程与Bloch-Redfield方程对比后,两者在若干可观测量的时间演化和稳态性质上吻合良好,部分极限情形还给出了解析结果。

Daniel Holst, Patrick Potts, Peter Samuelsson

★★★★☆ 值得关注
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When is the Clifford hierarchy generalized semi-Clifford?

说明量子门的Clifford层级是否属于广义半Clifford结构?

简介本文研究Clifford层级中半Clifford与广义半Clifford结构,依层级k和量子比特数n分析。作者给出判定条件,并构造了k、n较大时的反例。文中还引入n_c-广义半Clifford门,并提出关于该类门形式的猜想。

看点对Clifford层级的半Clifford结构给出了精确的刻画和多个新的反例与构造,结论较完整,但主要影响局限于量子计算理论的一个子领域。

Rongbiao Thomas Wang, Bobby Zixuan Zhang

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Value of spatially multiplexed SNSPDs with photon-number-resolving capabilities

说明空间复用超导纳米线单光子探测器的光子数分辨能力价值

简介本文提出一种组合与贝叶斯框架,用于量化提高基于超导纳米线单光子探测器(SNSPD)的复用探测系统局部光子数分辨能力所带来的信息增益。作者推导了具有任意可分辨状态数的复用系统响应张量,并纳入有限效率与暗计数的影响,进而得到广义的N光子探测器保真度和贝叶斯光子数重建及其保真度。研究表明,提高局部光子数分辨能力能系统性地改善探测器保真度与重建效果,从而大幅缓解纯二值复用阵列所需的探测器数量与可分辨光子数之间的平方级关系。

Fabio Auriemma, Mikkel Ejrnaes

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Adaptive complete quantum search with unknown number of solutions

说明未知解数量下的自适应完整量子搜索:在不知道有多少个解时,如何用经典采样与量子搜索相结合,找出数据库中所有满足条件的元素。

简介论文研究无结构数据库搜索问题,即在解的数量未知时找出全部满足条件的元素。作者把经典搜索、Grover算法及广义定点量子搜索组合起来,提出一种自适应贝叶斯方法,使每个搜索步骤单位执行时间内的期望成功概率最大。文中给出了解数远小于数据库规模时该方法渐近最优的证明,并分析了经典与量子方法的适用区间。

Raj Alexandru Gu\c{t}oiu, Bogdan-C\u{a}lin Ciobanu, Pantelimon George Popescu

★★★★★ 值得关注
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Quantum Leakage from Shamir Sharing with Correlated Resources

说明基于相关量子资源的Shamir秘密共享量子信息泄露

简介本文研究Shamir秘密共享中各设备利用自身份额、从与秘密和共享随机性无关的初始量子资源制备一个量子比特时产生的信息泄露。在满足一定算子混合条件的平稳链,或由有限量子存储器产生的资源情形下,作者证明了当重构需要足够大比例的份额时,任意两个秘密的泄露态之间迹距离呈指数级衰减。

看点证明了相关量子资源下Shamir秘密共享泄漏的指数小迹距界,并确定了独立情形下的最优指数底,理论改进显著。

Isaac Barouch Essayag, Aryeh Lev Zabokritskiy (Yohananov)

★★★★☆ 值得关注
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Robust subspace designs and the power of a unique small quantum witness

说明稳健子空间设计与唯一小型量子见证的能力

简介本文提出“稳健子空间设计”的概念,是对Guruswami与Xing提出的子空间设计的定量扩展,要求在给定固定维度子空间附近方向的子空间数量不能过多。作者给出了多项式规模的概率构造,以及超多项式规模的非平凡显式构造。该概念用于量子空间有界版的Valiant-Vazirani定理,并应用于良条件零空间测试等问题。

看点提出稳健子空间设计新概念并给出概率与显式构造,将Valiant-Vazirani式唯一见证隔离推广到量子空间受限协议,有实质性理论新意。

Simon Apers, Roman Edenhofer, Benjamin Mathieu-Bloise 等

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Electro-Optical Metalens for Near-Surface Cooling of a Levitated Particle

说明用于悬浮粒子近表面冷却的电光超透镜

简介该研究展示了一种小型化的混合电光超透镜,可在真空中光学悬浮纳米粒子。通过高数值孔径超透镜结合平面电极的电学主动反馈实现运动控制,并将粒子冷却到较低的声子占据数。再加热测量表明电场噪声的显著影响可以排除,为在表面附近运行的片上悬浮平台提供了积极信号。

Pedro Rosso Gomez, Bruno Melo, Adeel Afridi 等

★★★★☆ 值得关注
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Two-Sided Bounds on Ground State Properties in Lattice Gauge Theories

说明格点规范理论基态性质的双边界

简介本文提出一套基于半定规划层级的框架,用于给出格点规范理论基态能量的下界,并将其推广到威尔逊圈和介子弦等可观测量。作者在一维和二维的 Z2 规范理论上进行了数值验证,得到了基态能量的可证明区间。这一方法既可用于研究多体物理,也可用于验证量子模拟器的结果。

看点提出基于半定规划层次结构的格点规范理论基态能量下界方法,并给出认证区间,证据较扎实,适用范围集中于特定模型。

Elo\"ic Vall\'ee, Ariel Kelman, Julius Mildenberger 等

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Adiabatic tracking and optimal schedules for classical and quantum Gibbs-state preparation

说明吉布斯态制备中经典与量子绝热跟踪及最优调度

简介本文提出用于经典与量子优化算法中吉布斯态制备的离散绝热框架,给出有限时间非齐次可逆马尔可夫链的跟踪定理,并依据谱隙与能量涨落设计调度。将离散量子绝热定理应用于随温度变化的Szegedy量子行走后,论文认为在相应正则性条件下,量子绝热成本可达到O(δ_min^{-1/2}),优于经典的O(δ_min^{-1})。

Pedro C. S. Costa, Mauro E. S. Morales, Dong An 等

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Suppressing Frequency Collisions in a Quantum Processor

说明抑制量子处理器中的频率碰撞

简介超导量子处理器中,量子比特跃迁频率过于接近会引起串扰、泄漏和旁观者相关误差。该论文提出基于哈密顿量的框架,将二体和三体碰撞机制映射为量子比特频率分配的 Max-k-Cut 问题,并用簇拼接方法处理更大的晶格。实验比较显示,带反绝热项的 QAOA 在陡峭碰撞惩罚附近改善了优化效果,而模拟退火在测试实例上代价最低。

Kuljeet Kaur, Xuexin Xu, Mohammad H. Ansari

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High-Fidelity Remote Graph State Preparation for Blind Quantum Computation

说明用于盲量子计算的高保真远程图态制备

简介基于测量的量子计算依赖纠缠图态,但现有远程态制备协议只能制备可分态,之后仍需在远端服务器上执行纠缠门。本文提出远程图态制备(RGSP)框架,可直接从单个高维光子 qudit 制备任意图态,并把多个量子比特及其图连接关系编码进光子的结构化相位分布。论文表明,在合理噪声模型下,所得态保真度与图拓扑无关,并提出“最高权重优先”的模式重排策略以提升累积光纤相位漂移下的保真度;同时展示了其在任意拓扑上减少 SWAP 的通用盲量子计算应用,例如六量子比特量子傅里叶变换所需远程态量子比特数从 420 降至 48。

Jiawei Cai, Rex Fleur, Benedikt Tissot 等

arXiv quant-ph · cond-mat.mtrl-sci

Probing Quantum Anomalous Hall Transport Under Microwave Irradiation Using a Topological Circulator

说明利用拓扑环行器探测微波辐照下的量子反常霍尔输运

简介该论文利用量子反常霍尔拓扑环行器研究微波光子对边缘磁等离激元(EMP)输运的扰动。泵浦-探测测量显示,该响应具有强烈的频率选择性:在部分泵浦频率下透射明显改变,而在4和7 GHz等频率下几乎不变。研究还利用耦合系统的非厄米模式杂化,在奇异点(EP)附近测得的透射幅度变化约为远离EP时的两倍,表明拓扑环行器在增强微波探测方面具有潜力。

Athul Ashok, Frank Jin, Nick Du 等

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Unitary RQL Equals RQL

说明酉型RQL等于RQL:在对数空间量子计算中消除中间测量

简介该论文研究量子计算中的中间测量能否被消除。作者证明,在标准门集{H, T, CNOT}下,允许双侧有界误差的RQL与单侧误差的RQUL等价,同时保持多项式时间、对数空间,且对否定实例的接受概率恰为零。证明将Girish、Raz和Zhan的密度矩阵加倍方法推广到包括重置与经典存储在内的一般信道。

看点证明了中间测量可在单侧误差下消除,解决了Fefferman与Remscrim提出的开放问题,并给出严格证明,对量子复杂性理论影响较大。

Quinten Tupker

arXiv gr-qc · astro-ph.GA · quant-ph

Black Hole Horizon Fluctuations from Unruh Quantum Noise

说明源自Unruh量子噪声的黑洞视界涨落

简介本文研究霍金辐射场的量子涨落如何扰动史瓦西黑洞的几何结构。作者利用完整的外部Unruh Wightman函数,构建有限频带的随机重建模型,并通过共同高斯重建估计视界半径与表面引力温度参数的统计分布。结果显示,两者的相对宽度分别为0.0185和0.0483,且协方差导数解释了这种不同的敏感性。

Kashif Ammar Yasir

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Spatial delocalization of cold oscillators in hollow-core fibers

说明中空光纤中冷却振子的空间去局域化

简介本文研究在中空光纤内被干涉条纹捕获的二氧化硅纳米颗粒,通过自适应光学干涉技术控制其运动。作者先对轴向和径向运动进行反馈冷却,再以两种方式使轴向位置方差扩大:非绝热条纹抑制使方差相对冷态增加11.83(±0.7)dB,暗条纹处多次定位则使其增加13.23(±0.5)dB,结果与Wiener随机模型一致。更强的去局域化可产生非高斯运动态,该方法无需辅助光阱或帕尔阱中的带电粒子。

Soumya Chakraborty, Pardeep Kumar, Gordon K. L. Wong 等

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall · cond-mat.str-el

Interferometric braiding of non-Abelian anyons

说明非阿贝尔任意子的干涉编织

简介本文提出一种基于量子杂质的方案,用于编织非阿贝尔任意子。方案利用可寻址内部自旋态的移动杂质,给出可在实验中测量表征非阿贝尔统计的R矩阵与F矩阵元的具体步骤。文中以Ising和Fibonacci任意子为例,说明激发态的任意子性质如何直接体现在所提出的Ramsey干涉仪中。作者还提出一种将常规飞行量子比特信息转移到拓扑保护量子存储器中的编码器。

Francesco Debortoli, Fabian Grusdt

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Casimir force screening by a quantum Boltzmann plasma

说明量子玻尔兹曼等离子体对卡西米尔力的屏蔽

简介论文研究两块完美导体之间的卡西米尔相互作用,其间隙充满一种嵌在均匀介质中的双组分量子玻尔兹曼等离子体,采用有限温度场论方法处理。经典极限下,静态纵向模式被德拜屏蔽,横向电磁场则不受影响。有限的热德布罗意波长会修正非零松原频率响应,并产生对力的主要量子修正。

Petr Brandyshev, Maksim Koniushenko, and Yury Budkov

★★★★☆ 值得关注
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Improved Adaptive Estimation of Quantum Partition Functions with Heisenberg Scaling

说明基于海森堡标度的量子配分函数自适应估计改进算法

简介本文提出量子算法,用于估计 n 比特量子哈密顿量的对数配分函数,在加性误差 ε 下实现海森堡标度,并尽量减少热态纯化态制备的调用次数。在常数逆温度下,作者证明存在长度为 O(√n) 的冷却时间表,并给出期望调用次数 Õ(n^{5/4}/ε),相比非自适应策略提升 n^{1/4} 倍。若热场双态可由温度寄存器控制制备,则两类查询次数可降至 Õ(n/ε),文中指出该标度在块编码查询次数上是最优的(相差多对数因子)。

看点提出自适应冷却方案并用递归倍增恒等式,将调用次数改进n^{1/4},并证明受控情形下的最优缩放,证据为完整的复杂度分析。

Yufei Wang, Daniel Stilck Fran\c{c}a, Samuel Slezak

arXiv quant-ph · physics.optics

A robust framework for the comprehensive characterisation of parametric down-conversion sources

说明参量下转换光源综合表征的稳健框架

简介该论文针对基于参量下转换(PDC)的压缩光源,提出一种与器件无关的综合表征框架。由于光学元件的不完美,实际产生的态通常是混合态且含有内部模式结构,现有方法默认纯态而可能给出不完整的评估。作者将光源视为黑箱,证明了态纯度的下界,并可通过模式不可分辨的测量实验确定,从而无需详细的非线性器件模型即可评估光源质量。

Denis A. Kopylov, Michael Stefszky, Christine Silberhorn

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The superb supersinglet

说明超级单态:一类高维多粒子纠缠态

简介本文研究高维粒子多体系统中的一类全反对称态(超级单态),它在任意集体局域幺正变换下保持不变。作者用凸优化分析其纠缠性质,发现其在噪声下的稳健性明显优于若干典型纠缠态。文中还提出基于集体自旋或随机测量的见证方法,并证明该态可用于高维梯度测量并达到海森堡标度。

Gabriele Cobucci, Armin Tavakoli, Alexander Bernal 等

arXiv quant-ph · cs.CL · cs.LG

What Does It Cost to Simulate a Quantum Sentence Classifier? An Energy and Compute Perspective on Near-Term QNLP

说明模拟一个量子句子分类器要花多少算力?近期量子自然语言处理的能耗与计算成本分析

简介本文在经典模拟器上测量了用于SST-2二分类情感分析的变分量子分类器(VQC)的计算成本,共设置27种配置,并与逻辑回归对比。结果显示,VQC在27次单种子比较中仅6次优于对应基线,且多数优势不稳定;训练耗时比经典方法慢886至21,127倍。研究范围有限,属于可复现的可行性测量,而非对量子自然语言处理的总体结论。

Kishlay Kashyap, Sandipan Ganguly

arXiv cond-mat.supr-con · cond-mat.mes-hall · cond-mat.mtrl-sci

Two superconducting pairing models with a Kitaev spin-liquid glue: microscopic kernel and parity alternation on odd-fold bond stars

说明基于Kitaev自旋液体粘合的两种超导配对模型:微观核与奇数键星上的宇称交替

简介论文在掺杂的Kitaev蜂窝晶格上构建了两种超导配对模型,其微观核由推导得出而非假设。两种模型都由在偶、奇宇称配对通道之间呈中性的键局域粘合驱动,手性与宇称的联系由键星几何决定。文中还给出奇数键星上手性形式因子角动量阶梯宇称交替的普遍定理,并指出自旋粘合驱动陈数C=±2,电荷核驱动C=±4。

Youping Dai

arXiv quant-ph · cs.SE

When Equivalent Quantum Circuits Lose Synthesis Choices

说明当等价量子电路失去综合选择时:高层操作在表示转换中丢失的问题

简介本文研究量子编译器中高层操作(如量子傅里叶变换、多控制X门)在电路序列化、OpenQASM 交换或编译器转换后可能丢失,导致后续无法应用所请求综合方法的问题,称为“综合可用性”丢失。作者在 Qiskit、TKET、Cirq 中通过受控实验与 MQT 流程进行评估,发现经过 OpenQASM 往返转换后所请求的综合在全部 360 种条件下均无效果,OpenQASM 2 交换使一个八比特 Grover 电路的双比特门数增加 37.2%。作者还提出 Verified 方法,在表示转换前记录高层操作并在校验通过后重建,在 830 次恢复运行中成功恢复所请求的综合。

Boshuai Ye, Peng Liang, Arif Ali Khan

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

An ab initio based compact analytical formula for inelastic x-ray scattering from spatially localized excitons

说明基于第一性原理的紧凑解析公式:空间局域激子的非弹性X射线散射

简介本文提出一个紧凑的理论模型,用于描述空间局域激子的非弹性X射线散射。作者将该解析理论与第一性原理计算结合,并应用于氟化锂(LiF)材料。比较两种单粒子波函数计算方法得到的谱图,与实验数据定性吻合,同时表明精细描述波函数对获得定性结果至关重要。

Joris Sturm, Duc Anh Truong, Andrei Benediktovitch 等

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Geometric Measure of Entanglement of Rank-2 Mixed Multiqubit States and its Estimation on a Quantum Processor

说明秩为2的混合多量子比特态几何纠缠度及其在量子处理器上的估计

简介该论文研究混合态的几何纠缠度,并利用自旋关联与之建立联系。作者在二维希尔伯特子空间中,给出了由任意多量子比特纯态构成的秩为2混合态纠缠度的解析表达式。对于任意多量子比特态与薛定谔猫态等概率混合的一类特殊态,作者设计了基于自旋关联的量子测量方案,并分别在AerSimulator模拟器和ibm_marrakesh量子计算机上进行估计。结果显示,模拟结果再现了解析规律,实测值在误差范围内与理论预测吻合。

N. A. Susulovska, Kh. P. Gnatenko

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Collective Quantum State Preparation Is Nonadditive

说明集体量子态制备具有非可加性

简介该论文研究在加权泡利控制下同时制备多份量子态的资源代价,每个泡利积旋转按旋转角度计费。作者给出单量子比特制备代价的精确结果,并证明集体协议比两次单份最优协议更省资源,即代价具有严格非可加性。论文还指出了布洛赫球上存在集体节省的区域,并给出与维数无关的Rényi熵速度极限。

Lin Zhu, Ranyiliu Chen, Xin Wang 等

★★★★☆ 值得关注
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Gaussian Universality and Its Breakdown in Tensor-Network Machine Learning

说明张量网络机器学习中的高斯普适性及其失效:讨论在何种条件下,张量网络学习模型会趋近高斯过程,以及何时不再成立。

简介论文以矩方法分析张量网络学习模型(重点是矩阵乘积态)何时出现、何时失效的高斯普适性。作者证明,在键维数趋于很大的极限下,无论局部还是全局可观测量的模型都收敛为高斯过程,并给出高阶矩偏差的有限尺寸上界。在物理维数趋于很大的极限下,全局可观测量的模型则保留明显的非高斯修正,而局部可观测量的模型仍保持高斯过程行为。

看点提出张量网络中高斯普适性出现与破缺的精确条件,并给出有限尺寸矩偏差界,属理论上的重要推进。

Shi-Tuan Wang, Zidu Liu, Li-Wei Yu

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Quantum data loading from the learned shared structure of real signals

说明基于真实信号共享结构学习的量子数据加载

简介论文提出一种量子原生的数据加载器,先学习数据集的低维共享结构,然后用一组固定电路、仅由少量参数来制备每个信号。在五个公开数据集的七种视图上,其在相同门成本下达到了最强结构化加载器的目标精度,且每个信号所需参数数量少数倍。作者还报告,该参数可从随机子集推断,并在预先登记的盲复现中保持稳定。

Pablo Herrero G\'omez, Antonio Jimeno Morenilla, David Mu\~noz-Hern\'andez 等

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Comparing thresholds of XZZX and rotated surface codes under spatio-temporal correlated noise

说明比较 XZZX 码与旋转表面码在时空相关噪声下的阈值

简介本文研究了量子纠错中的 XZZX 码和旋转表面码在时空相关噪声模型下的性能。作者采用能直接处理超图校验的最小权重奇偶因子(MWPF)解码器进行模拟。结果显示,在强 Z 偏置的电路级相关噪声下,两种码的阈值都明显下降,且 XZZX 码的阈值变化呈非单调趋势。

Dhruv Koul

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Materialised symmetries of 2D translationally invariant codes

说明二维平移不变量子码的物化对称性:研究量子纠错码内部对称结构的数学框架

简介本文研究近期受关注的二维平移不变(TI)近期量子低密度奇偶校验码(如双变量自行车码)的物化对称性,这些对称性可用于构造基于匹配的解码器。作者将无限格点上CSS码的对称空间分解为平移不变子空间,并给出类平面波形式的显式基。随后说明如何将该基限制到矩形周期格点及扭曲边界上,从而分析对称空间随尺寸的变化,并举例说明gross码的对称性。

Andrew Li, Stephen D. Bartlett, Andrew C. Doherty 等

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Polynomial neural surrogates for designing photonic quantum experiments

说明用多项式神经代理模型设计光子量子实验:利用物理结构加速量子态预测与实验逆向设计

简介该论文针对基于图的量子光学模拟器PyTheus,提出一种受物理启发的多项式神经代理模型,用于预测实验配置所产生的量子态。作者分别为四光子、六光子和八光子系统训练代理模型,结果显示其预测精度高于标准多层感知机,且可训练参数更少。随后,研究者用这些代理模型对GHZ态、W态和线性簇态进行逆向设计,对较大系统而言,比直接使用PyTheus优化更快。

Rohit Chaurasiya, Xuemei Gu

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Metastability in Quantum Dynamics for Optimization

说明量子动力学优化中的亚稳态研究

简介本文研究量子动力学用于优化时的亚稳态现象:系统可能long时间停留在中间状态,无法快速收敛到目标。作者以量子朗之万动力学为例,分析相干演化与耗散如何共同影响这一过程。通过两态与多态模型及双势阱、多势阱数值实验,文中给出谱分离判据,并说明改变耗散结构可在目标与精度不变的前提下缩短到达目标态的时间。

Yuchen Lu, Zherui Chen, Tongyang Li

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Free fermion models with an operator entanglement growing as O(√t)

说明算符纠缠熵随时间按 O(√t) 增长的自由费米子模型

简介论文研究一维守恒数自由费米子在随机时空演化下的算符空间纠缠熵(OSEE)随时间的变化。作者发现,在存在随机性时,包含 Jordan-Wigner 串的局部自旋算符的 OSEE 按 O(√t) 增长,演化算符的 OSEE 也按 O(√t) 增长,与无随机性情形的线性增长不同。作者通过映射到对称简单排斥过程解析计算平均熵,并在数值上支持自平均假设。

Federico Tonetto, J\'er\^ome Dubail

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Joint GKP Encoding for GHZ States Transmission over Bosonic Quantum MIMO Channels

说明基于联合GKP编码的玻色子量子MIMO信道中GHZ态传输研究

简介本文研究在非幺正量子多输入多输出(QuMIMO)信道上,利用有限能量的GKP编码传输GHZ态。作者建立耦合模型描述模式混合、模式相关衰减和高斯噪声,并设计可编程无源网格、量子极限MMSE增益、局部GKP恢复及联合经典校正子解码的收发机。仿真表明,联合格点整形优于逐个处理的GKP方案;在相干基漂移下,完整瞬时信道状态信息可更好地保持GHZ态,而仅依赖奇异值或统计信息的设计表现相近。

Seid Koudia, Selssabil Kadid, Symeon Chatzinotas 等

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

Fast mixing of the SYK model at high temperatures

说明SYK模型在高温下的快速混合(一种量子Gibbs采样器的理论证明)

简介该论文研究强相互作用费米子模型SYK(Sachdev-Ye-Kitaev)的动力学。作者证明,在无序平均的高概率下,该模型在足够高的恒定温度下存在谱隙与系统规模无关的量子Gibbs采样器,从而可在量子计算机上以多项式时间制备SYK的Gibbs态。论文的结论对任意逆多项式的迹距离成立,并采用了针对费米子的伪Lindblad方法。

看点证明了SYK模型在高温下具有与系统规模无关的谱隙,并引入费米子伪Lindblad方法,证据为严格证明,对量子模拟子领域影响较大。

Yiyi Cai, Yongtao Zhan, Alexander Zlokapa

arXiv cond-mat.quant-gas · cond-mat.stat-mech · quant-ph

Rotation Breaks Kibble-Zurek Universality

说明旋转打破基布尔-祖雷克普适性

简介该论文研究二维玻色-爱因斯坦凝聚体在有限时间淬火形成过程中,陷阱旋转如何压过基布尔-祖雷克(KZ)普适标度。通过随机Gross-Pitaevskii模拟发现,旋转引起的手性偏置使涡旋数接近Feynman-Onsager(FO)值,且与淬火时间无关;在淬火过程中逐渐增加旋转,则可在低频下恢复KZ标度,涡旋数低于FO值。

Shiva Dwivedi, Kenichi Kasamatsu, Adolfo Del Campo 等

arXiv quant-ph

Evaluating the performance of QEC primitives on quantum processors at large width and depth

说明在大宽度与深度下评估量子处理器上 QEC 基本操作的性能

简介本文提出一种基于中路测量 QAOA(LR-QAOA,固定线性参数)的少样本基准,用于检验量子纠错中的奇偶校验提取、中路测量、复位等基本操作。该电路依据纠错码的校验结构构造,其近似比率的衰减被映射为等效的双比特去极化错误率。作者在 10 台来自 IBM、IQM 和 Quantinuum 的量子处理器上比较了不同实现方式,并报告在 IBM 设备上基准结果与逻辑存储实验之间存在相关性。

J. A. Montanez-Barrera, Kristel Michielsen

arXiv quant-ph

Robust Diamond Quantum Sensing in Double-Quantum 4-Ramsey Interferometry by Dual-Feedback Scheme

说明基于双反馈方案的双量子4-Ramsey干涉金刚石量子传感稳健方法

简介本文提出一种金刚石量子磁力计,通过双反馈系统补偿双量子4-Ramsey干涉中的共模与差模频移,以应对温度漂移和环境磁噪声带来的工作频率偏移。作者在约2.8 K的温度变化下保持稳定连续运行,在5-100 Hz频段内以7.0 pT/Hz^1/2的灵敏度持续工作4小时,噪声底限达到64 fT/Hz^1/2,并表现出预期的1/T^1/2随积分时间缩放规律。该方法显示出用于检测微弱生物磁信号的潜力。

Yuta Araki, Takeharu Sekiguchi, Yuji Hatano 等

arXiv quant-ph

Fusion-assisted decoding of non-Abelian topological order

说明借助融合测量的非阿贝尔拓扑序解码

简介本文研究量子纠错中对非阿贝尔任意子拓扑序的最大似然解码。作者引入能分辨非阿贝尔任意子融合结果的更精细校验集合,以提升解码器性能。以 D4 量子双模型在电荷噪声下为例,构造了显式解码器,并通过映射到经典统计力学模型得到阈值数值结果。结果表明,存在非零的噪声阈值,低于该阈值时,单轮测量即可恢复整个逻辑量子比特。

Rohith Sajith, Yabo Li, Zijian Song 等

arXiv cond-mat.mes-hall · cond-mat.mtrl-sci · physics.app-ph

Giant Conductance Enhancement in Graphene Nanoscrolls via Interlayer-Coupled States

说明石墨烯纳米卷中由层间耦合态引起的巨大电导增强

简介该理论研究发现,将石墨烯纳米带卷成1.0至1.2圈的纳米卷后,纵向电导约可增大到原来的二十倍左右。作者认为,这源于开放边界之间的层间跳跃,它把局域的边缘态变成类一维导电通道,并使费米能发生明显移动。研究还显示电导随卷数增加而减小,表明几何结构可用于调控量子输运。

Jia-Cheng Li, Ying-Je Lee, Yu An Cheng 等

arXiv quant-ph

Classical observable coalescence as a discriminating diagnostic for spectral degeneracies in non-Hermitian systems

说明经典可观测量合并:用于区分非厄米系统中谱简并的诊断方法

简介该论文提出一种经典诊断方法:通过物理构型中的可观测量是否合并,来识别非厄米系统中的例外点,无需依赖哈密顿谱或本征矢合并。研究以一个已知的非厄米伊辛链为例,用平均场方法得到的平衡分支在例外点超曲面边界处合并,呈现特征分支点结构。论文还指出γ=0、η=0处的简并是对角点,不产生可观测合并,因此该诊断能够区分不同类型的简并;并通过精确计算与耦合增益-损耗电路方案给出验证思路。

P.K. Nkaimbi, C.A. Mba, A. B. Moubissi 等

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

Spectral Analysis Beyond the Spectral Gap: Rapid Mixing of Quantum Gibbs Samplers in One Dimension

说明超越谱隙的谱分析:一维量子吉布斯采样器的快速混合

简介本文证明,对于一般的一维非对易局域自旋系统,在任意固定正温度下,量子吉布斯采样器都能快速混合。对于 n 个格点的系统,满足 KMS 细致平衡的采样器可在时间 O(log^4(n)+log(1/ε)) 内收敛到迹范数误差 ε,改进了此前的 O(n+log(1/ε)) 界。作者指出,最慢衰减率(即谱隙)可能大幅低估平衡过程的速度,并提出了超越谱隙的谱分析框架。

看点改进了一维量子Gibbs采样器的混合时间界至多项式对数级,提出超越谱隙的分析框架,理论证明完整,影响限于量子Gibbs采样子领域。

Hongrui Chen, Zhiyan Ding

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Quantum Complexity of Solving Linear Equations on Higher-Order Networks

说明高阶网络线性方程求解的量子复杂度

简介本文研究高阶网络中霍奇拉普拉斯线性方程组的量子求解复杂度。作者证明,制备编码归一化最小范数解的量子态属于BQP难问题,并进一步证明对应判定问题是BQP完全的。结果为评估高阶网络分析中的量子优势提供了最坏情况下的复杂度基础。

看点证明了Hodge拉普拉斯线性系统的BQP完备性,为量子优势评估提供复杂度基础,理论贡献较突出。

Caesnan M. G. Leditto

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Certified Randomness Generation against Quantum Adversaries via Energy Constraints

说明基于能量约束、可抵御量子攻击者的认证随机数生成

简介本文研究一种准备-测量型量子随机数发生器,其安全性依赖于物理上合理的能量约束,而非非信号假设或后量子计算假设。作者证明了一个新的、基本紧致的单轮冯·诺依曼熵下界,适用于同时持有经典与量子旁路信息的攻击者。结果表明,在量子情形下使用冯·诺依曼熵而非最小熵,可以带来显著改进,在许多情况下接近经典界。

看点提出在量子侧信息下针对能量约束QRNG的近乎紧致的单轮冯·诺依曼熵下界,显著改进了以往的最小熵界,证明完整。

Thomas A. Hahn, Efrat Gerchkovitz, Ester Yehuda 等

arXiv quant-ph · hep-th

An efficient Hamiltonian-based quantum algorithm for characters of the symmetric group

说明对称群特征的一种高效哈密顿量量子算法

简介本文提出一种新的量子算法,用一系列哈密顿量演化来制备对称群 S_n 特征表某一列对应的量子态,并给出仅用一维近邻门的实现方式。门复杂度依赖于所选列,最坏情形下为 Õ(n^2.5),远优于先前基于量子傅里叶变换的方法(Õ(n^3))。作者还将该协议推广为 S_n 上的量子特征变换算法,并讨论了其在对称轨形共形场论纠缠熵中的应用。

Dikshant Rathore, Leo Zhou

arXiv cond-mat.mes-hall · cond-mat.supr-con · quant-ph

Real-Space Interference from Quantum Metric

说明量子度规引发的实空间干涉:从动量空间几何到实空间图样

简介该论文研究晶体体系中,孤立能带的量子度规分布如何通过局域束缚态的倏逝尾部产生实空间干涉。动量空间中量子度规热点的位置与宽度决定束缚态中的复波矢分量,多个热点则产生振荡图样。文中指出在(近)平带中此效应尤为明显,并提出可用约瑟夫森扫描隧道显微镜,通过针尖位置依赖的约瑟夫森临界电流实验观测该干涉。

Bo-Qing Wu, Xing-Lei Ma, Jin-Xin Hu 等

arXiv quant-ph · cond-mat.other

Momentum-Space Path Integral Approach to Non-Hermitian Symmetry Breaking

说明非厄米对称性破缺的动量空间路径积分方法

简介本文在动量空间中建立非厄米对称性破缺的量子-经典对应框架,构造了对应的迹公式和量子化条件。作者指出单个本征值为实数或复数,取决于相应半经典轨道的对称性质,并区分了可收缩与不可收缩轨道下两种表述的关系。作为应用,文章研究了有限非厄米晶格中由边界引起的布洛赫振荡谱转变。

Zhuo-Ting Cai, Wei Chen

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Universal Improvement of Channel Fidelity via Entanglement Assistance

说明借助纠缠辅助提升量子信道保真度的通用方法

简介量子通信通常需要在多次使用相同量子信道时进行编码和解码,但退相干可能使各次信道使用互不相同。本文提出一种纠缠辅助的编码与解码策略,所得信道的最坏情况保真度高于给定的全部 n 个信道。该策略具有通用性,只要信道满足关于初始纠缠保真度的温和假设即可成立;对于去极化信道该方案是最优的。作者还将思路推广到经典信道和一般量子资源理论。

看点提出无需同一信道的通用纠缠辅助编码方案,并给出最优性与唯一性证明,较有新意,证据为严格理论证明。

Xinan Chen, Eric Chitambar

arXiv physics.optics · quant-ph

Constraints on the Origin of Universal 1/f² Photon-Count Spectra at Baseband

说明基带处出现的普适1/f²光子计数谱的来源约束

简介研究人员用11.6天的光子计数实验,采用多种不同统计特性和光谱的光源,在约1.5年内进行测量。结果显示,所有基带光子计数谱在1×10⁻⁶至5×10⁻⁴赫兹频段都呈现相同的1/f²形式。与普通布朗运动不同,测量到的光子计数波动持续数小时到数天。论文认为该现象不能由光源、探测器或光学系统的技术噪声解释,其物理起源仍未确定,统计上可视为具有缓慢随机强度的双重随机泊松过程。

Malvin Carl Teich, Steven B. Lowen

arXiv quant-ph · cs.AI

Transformer-Based Time-Series Inference of Lindblad Dynamics in Open Quantum Systems

说明基于Transformer的开放量子系统Lindblad动力学时间序列推断

简介该论文提出一种直接输入原始时间序列的Transformer模型,用于从可观测的泡利算符期望值轨迹中推断开放量子系统的未知哈密顿量参数和耗散率。模型无需人工设计统计特征,并可处理多耗散通道和实际测量噪声。论文称其在所有测试场景中都保持了较高的重构精度。

Julian Guam, Jianqing Liu

arXiv quant-ph · cs.NA · math.NA

Ground state energy estimation and preparation by the truncated power method

说明用截断幂方法估计并制备基态能量

简介该论文研究引导局域哈密顿量问题(GLHP),即在给定与真实基态有较大重叠的引导态时估计并制备基态能量。作者指出,当真实基态的ℓ1范数被多项式界定时,该问题可以用经典方法高效求解。论文证明截断幂方法(TPM)的运行时间与GLHP的量子算法在关键参数上多项式可比,仅多出一个‖ψ‖₁²因子;因此当该范数多项式有界时,TPM可使这类量子算法经典化。

Savero Lukianto Chandra, Daochen Wang, Carolyn Zhang

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Frame-dependent coherence of Gaussian quantum states

说明高斯量子态的框架依赖相干性

简介希尔伯特空间通常用正交基描述,本文改用紧框架(所有正则相干态)来刻画相干性。与用 Hermite-Gauss 基描述相比,用相干态描述高斯态更简单,由此得到混合高斯态相干性关于协方差矩阵行列式与迹的显式公式。作者还为每个混合高斯态构造了离散变量量子态序列,在希尔伯特空间维数足够大(15 或以上)时快速收敛于它。

Nicolae Cotfas

arXiv quant-ph

A solvable quantum many-body problem

说明一个可求解的量子多体问题

简介该论文证明,对于 N 个粒子,形如 exp(-R) 的多体波函数是某一与 R 成反比的势能下薛定谔方程的解,其中 R 的平方等于各粒子间距离平方之和。论文还找到了一组具有平移不变性的角动量转动本征态。

John Lekner

arXiv quant-ph

Erasure of entanglement-locked energy in multi-cell quantum batteries through decoherence

说明多单元量子电池中纠缠锁定能量因退相干而被抹除

简介本文研究通过泵浦充电器为量子电池充电时,两个单元之间增长的双边关联会锁住部分储存能量,这种只能靠集体操作回收、单个单元局部操作无法取出的能量称为关联可用能。作者发现关联可用能与对数负性高度同步,说明被锁定的能量来自真正的双边纠缠,而等强度的非纠缠相干驱动则不产生这种锁定。退相干和去相位会抹除这部分能量而非释放它,因此提取必须在关联存续期间以集体方式进行。

Haniyeh Hajizade, Vahid Ameri, Alidad Askari

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

Autonomous Quantum Memories from Classical Stochastic Processes

说明从经典随机过程构造自主量子存储器:利用经典马尔可夫与元胞自动机动力学,研究无需外部纠错即可长时间保存量子信息的理论框架

简介本文建立了基于CSS的量子存储器(受泡利噪声影响)与经典存储器之间的一般等价关系。在异步情形下,对一类基于校验子的Lindblad动力学,量子存储问题等价于连续时间经典马尔可夫动力学中的存储问题;在同步情形下,引入基于校验子的概率元胞自动机(SPCA)。作者据此首次严格证明:在局部泡利噪声低于某常数阈值时,采用Toom规则的四维环面码是一个量子存储器。

看点建立经典与量子记忆的一般等价关系,并首次严格证明4D环面码配合Toom规则在局部Pauli噪声下是量子记忆,新意突出。

Nadav Drechsler, Yuval Oreg, Dorit Aharonov

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Optimal and Verifiable Quantum Advantages in Communication Complexity

说明通信复杂度中可验证的最优量子优势

简介本文在搜索问题的通信复杂度中证明了最优的量子与经典分离。作者提出了一个名为 Pelagic Fourier Fishing 的全搜索问题,量子单向协议只需 n 个量子比特,而随机化双向协议需要 Ω(2^n) 比特的通信。作者还构造了可在多项式时间内验证解的版本,以及一族在固定 d≥2 下达到 n 对 Ω_d(n^d) 分离的问题。

看点提出全新的全搜索问题并给出最优量子-经典通信分离,证明严格,对量子优势研究有重要意义。

Ryan Anselm, Michelle Ding, Dar Gilboa 等

arXiv quant-ph · cs.NE

Optimization Geometry of QAOA and Variational Quantum Algorithms

说明QAOA与变分量子算法的优化几何结构:局部搜索与全局进化算法的比较

简介本文研究变分量子算法(如VQE和QAOA)中经典优化器所面对的目标函数几何结构,考察局部极小值数量及不同局部极小点之间的质量差异。作者将多起点BFGS与自适应差分进化算法jSO在相同函数评估预算下进行对比。结果表明,参数绑定会带来更多重复的局部结构和更大的质量差异,在此情形下jSO优于多起点BFGS;仅靠局部极小值数量并不能决定全局搜索是否有利。

Vojt\v{e}ch Nov\'ak, Ivan Zelinka, Silvie Ill\'esov\'a 等

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall · cond-mat.str-el

Nonlinear quantum multi-spin dynamics without entanglement

说明无纠缠的非线性多自旋量子动力学:把经典原子自旋动力学扩展到量子区域的一种变分方法

简介论文提出一种变分乘积态框架,把经典原子自旋动力学扩展到任意自旋 s 的量子情形,并允许局域纯态与混合态。框架排除了格点间的纠缠,但保留了 s≥1 密度算符的非经典结构所带来的局域量子效应。作者还讨论了量子 Landau-Lifshitz 与 Landau-Lifshitz-Gilbert 动力学不等价的来源及其在共同时间重标度下等价的判据,并提出可用于材料中自旋动力学的 O(N) 模拟方法。

Ivan P. Miranda, Erik Sj\"oqvist

arXiv physics.optics · cond-mat.quant-gas · quant-ph

Spin-orbit-induced gauge field and spin Hall effects in quasi-paraxial fluids of light

说明自旋轨道耦合诱导的规范场与光流体中的自旋霍尔效应

简介本文研究在非线性克尔介质中传播的准傍轴光流体。作者指出,麦克斯韦方程中固有的光自旋轨道相互作用会自然产生一个有效规范场,其符号由光的螺旋性决定,大小取决于非线性折射率的空间变化。文中以障碍物绕流和聚焦流体中光波包的累积进动两个情形说明了该规范场的物理效应。

Caroline Stier, Nicolas Cherroret

arXiv quant-ph

Game of Nons: Non-Gaussian Nonunitary Environments with Nonlinear Coupling

说明非高斯非幺正环境与非线性耦合的微扰框架

简介该论文提出一种微扰框架,用于研究系统与二次耦合的玻色子环境之间的相互作用,环境可为单模或多模,初始态可以是非高斯且非平稳的。作者借助双倍算符空间中的线性演化与特征函数表示,将有序多时环境关联函数用初始特征函数的导数表示,并递归构造任意有限阶的时间卷积less生成元。文中以一个通过双光子相互作用与阻尼模式耦合的量子比特为例进行说明。

Artem Karasev, Alexander Teretenkov

arXiv quant-ph · eess.SP

Performance Analysis of Multiparty GHZ-State Quantum Conference Key Agreement over Optical Fiber Channel

说明基于光纤信道的多方GHZ态量子会议密钥协商性能分析

简介该论文研究在光纤信道上利用GHZ态实现多方量子会议密钥协商的有限密钥性能。作者用N-BB84协议建模,并将双方擦除-泡利信道扩展为考虑探测器暗计数的模型,推导出误码率的闭式表达式。结果显示,局部比特误码率只与透射率和暗计数有关,而全局相位误码率随链路数增加而累积,因此随距离和参与方数增多而更快恶化。通过优化参数估计概率,安全密钥率有所提高,安全传输距离也有所延长。

Dipanjan Bera, Ramniwas Meena, and Neel Kanth Kundu

arXiv math.PR · math-ph · math.MP

Walk/Zeta correspondence for quantum walks on path graphs: a pre-geometric structure implied by a generalized reflection principle

说明路径图上量子游走的游走/zeta对应:由广义反射原理导出的前几何结构

简介本文在有限路径图上,为反射随机游走与Szegedy游走建立了局部Konno-Sato对应关系。通过广义反射原理(非对称情形使用显式对合而非点反射),得到精确的zeta分解,包括一个边界因子和以无限二面体群为索引的局部因子。对称化后,经典与量子局部因子按群元素一一对应,恒等元贡献决定归一化热力学极限。在双重标度下,量子分解给出质量Dirac型极限。

Jiro Akahori, Riki Kitano, Norio Konno 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

On State Distinguishing Without Inverse Queries

说明无逆向查询的量子态区分

简介本文研究量子态区分问题:只能对未知操作做正向调用、不能使用其逆操作时,区分两个迹距离为ε的量子态所需的资源。作者证明即使两个态都已知,高维情形下仍需Ω(ε^-2)次正向查询,并用直接的混合论证给出下界。另一方面,他们给出一个与维度无关的算法,利用量子Zeno动力学将演化限制在二维子空间,总正向演化时间为O(ε^-1)。

看点证明即使双方状态已知,前向查询仍需Ω(ε⁻²),并用直接混合论证替代压缩预言机;给出连续时间下O(ε⁻¹)的维度无关算法,属于有实质新意的理论结果。

Emma Wang, Joseph Carolan, Andrew M. Childs

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Minimax Quantum State Tomography in a Known Trace-Distance Ball

说明已知迹距球内的极小极大量子态层析

简介本文研究未知量子态位于以已知参考态为中心、半径为R的迹距球内时的量子态层析问题。作者在通用常数意义下给出了任意集体测量下的极小极大期望风险与置信半径,并给出达到该精度所需的样本数(副本数)。上下界均依赖一个由谱与半径共同决定的量。

Yonglong Li

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Shallow Quantum Circuits for Geometrically Local Lindblad Dynamics

说明几何局域林德布拉德动力学的浅层量子线路

简介本文提出一种量子算法,用于模拟格点上有限范围、局域强度有界的时间无关林德布拉德(开放量子系统)动力学,允许跳跃算符不对易。对于时间 T≥1 和钻石范数误差不超过 ε 的情形,线路深度为 O(T·polylog(nT/ε)),门数为 O(nT·polylog(nT/ε))。作者还给出了在含局域量子与经典通信的线路中,门数 Ω(nT)、深度 Ω(T) 的无条件最坏情况下界,并证明在固定时间与足够小的固定误差下,深度下界为 Ω(log n/log log n)。

看点将HHKL空间分解扩展到开放量子系统,通过共享幺正稀释保留环境信息,并给出匹配上界的无条件下界,理论贡献突出。

Zheyu Shen, Yusen Wu, Xiao Yuan 等

arXiv quant-ph

Lifted surgery for non-Abelian two-block group-algebra codes

说明非阿贝尔双块群代数码的提升手术方法

简介量子LDPC码的代码手术通过若干轮征候提取来测量逻辑算符。本文将提升手术推广到非阿贝尔群上的双块群代数码,用一个合并码测量一组逻辑算符,并研究非交换性是否能比任何阿贝尔对称子群测量更多算符。作者分类了这些码的块仿射自同构,发现按完整群计算,大多数表观上的非阿贝尔增益消失,并证明增益至多为最大阿贝尔子群的指数。

Tushar Pandey

arXiv quant-ph

Demonstration of a Structured Agentic Workflow for Applied Quantum Computing Research

说明结构化智能体工作流在应用量子计算研究中的演示

简介本文提出量子智能体操作系统(QAOS),一种面向量子与计算研究项目的结构化多智能体系统,将复杂研究项目拆解为受约束的沙箱任务。作者以质子转移问题的量子化学原型为例,用基于样本的量子对角化(SQD)结合FCI、DFT等经典方法进行求解,并与基线智能体比较。结果显示,基线智能体会忽略明确指令且结果波动较大,而QAOS则不存在此问题。

Dikshant Dulal, Maxence Grandadam, Maciej Koch-Janusz 等

arXiv cs.LG · quant-ph

Do Neural Networks Learn Structure-Preserving Maps? A Case Study in Latent-to-Hilbert Embeddings

说明神经网络能否学到保持结构的映射?潜变量到希尔伯特嵌入的案例研究

简介本文研究神经网络能否把自编码器压缩得到的低维潜空间映射到希尔伯特空间表示,并保持内积结构。实验在MNIST上使用8维瓶颈,目标为基于PCA角度编码的多量子比特乘积态。结果显示该映射在观测分布上近似线性,且在核方法(RBF核岭回归)上的误差低于调优后的多层感知机。

Muhammad Adnan Shahzad

arXiv quant-ph

Fast Random Compilers for Time-Dependent and Time-Independent Lindbladian Simulation

说明用于含时与不含时 Lindblad 模拟的快速随机编译器

简介本文针对开放量子系统的 Lindblad 动力学,提出一阶和二阶随机采样算法,适用于含时与不含时两种情形。在不含时情形下,二阶修正将达到误差 ε 所需的时间片数从一阶的 ε^{-1} 精度依赖改进为 ε^{-1/2}。二阶映射不一定保持 CPTP,因此用于估计可观测量的期望值,而非确定性地制备输出态。

Youngjin Seo, Dhrumil Patel, Hyukjoon Kwon 等