量子计算 · 2026年10月6日(周二)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Quantifying the fidelity of a quantum memory

说明量子存储器保真度的量化

简介本文提出一套认证量子存储器并量化其性能的通用框架,借助量子信道理论的发展,以可操作且高效的方式进行。作者用平均信道保真度衡量存储器的保真度,并可通过有限的探测态集合(2-设计)在实验中精确估计。论文还介绍了认证该量级的若干见证技术,并将方法应用于固态量子存储器实验,认证的平均信道保真度为98.6%。

Victor Barizien, Sophie Egelhaaf, Angelo Gelmini Rodriguez 等

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Harnessing Post-selected von Neumann Measurements to Strengthen Entanglement and Quantum Signatures in Coherent States

说明利用后选择冯·诺依曼测量增强相干态中的纠缠与量子特征

简介该论文研究后选择冯·诺依曼测量如何改变双模纠缠相干态(ECS)的非经典性质。通过条件指针态,作者分析了压缩、光子统计、模间关联、纠缠、保真度和后选择概率。论文指出,适度耦合下的异常弱值可增强压缩、反聚束、亚泊松统计、模间关联和双组分纠缠,并以保真度刻画从弱扰动到强可分辨的过渡。

Janarbek Yuanbek, Zelalem Abebe Bekele, and Zhi-qiang Liu

arXiv math-ph · math.MP · quant-ph

An unified approach for the (inverted) quantum harmonic oscillator and the Berry-Keating hamiltonian

说明统一处理(倒置)量子谐振子与Berry-Keating哈密顿量的方法

简介本文对量子力学中三种常见的二次哈密顿量进行统一研究:谐振子、倒置谐振子以及Berry-Keating哈密顿量。作者提出一套统一方法,用于确定这些算符的离散谱,并推导其(广义)本征态。文中还将这些哈密顿量视为su(1,1)的生成元,以及在存在非厄米生成元时相关的一种广义推广。

Fabio Bagarello, Emanuele Balistreri, Sergey Kuzhel

arXiv quant-ph · physics.app-ph

A 3D-Printed GHz Microwave-Resonator Paul Trap for Electron Confinement and Millisecond Spin-Qubit Coherence

说明基于3D打印GHz微波谐振器的保罗阱,用于电子囚禁与毫秒级自旋比特相干性研究

简介该论文报道了一种3D打印的微波谐振腔保罗阱,工作频率为GHz,保持开放结构以便激光进入和成像离子库仑晶体。谐振器品质因数约为1000,经有限元模拟验证后,结合表面粗糙度测量建立电子自旋比特退相干模型,预测在运动加热主要由约翰逊噪声引起的假设下,相干时间可达约10毫秒。

Niklas V. Lausti (1), Vineet Kumar (1, 2 等

arXiv hep-th · gr-qc · quant-ph

Relative-Entropy Flow Across the Page Transition

说明Page 转变中的相对熵流动:在两种引力鞍点之间的信息论代价变化

简介论文基于复本技巧建立量子相对熵的计算框架,并用于分析 Jackiw-Teitelboim 黑洞的蒸发过程。研究比较精确辐射态与霍金鞍点态、复本虫洞鞍点态之间的相对熵,结果显示霍金鞍点的相对熵随蒸发单调增加,复本虫洞鞍点的相对熵则下降,两者差值的符号在 Page 时间处反转。

Minghui Yu, Xian-Hui Ge

arXiv quant-ph

Space-Time Electron Wave Packets with Tunable Skyrmion Textures

说明可调斯格明子纹理的时空电子波包

简介该论文研究自由电子时空波包(STWP),这种物质波包通过约束电子波函数在动量空间的时空谱来构造,具有传播不变性和可调群速度。论文指出,自由电子的特殊色散使其可呈现两种不同拓扑,并在动量空间中同时包含 meron 与斯格明子拓扑纹理。作者通过调节谱几何展示了拓扑相变及可调的斯格明子数,并表明电子脉冲的传播具有拓扑稳健性。

Sharoz Schezwen, Yijie Shen

arXiv math.CO · quant-ph

Perfect state transfer on mixed graphs: complete classes and transfer times

说明混合图上的完美态转移:完备类与转移时间

简介本文研究无权混合图上的完美态转移(PST),对完备PST类的归一化转移时间进行了分类。文中给出了一个有限集合在非平稳周期顶点处出现的充要条件,并讨论了有向实现的返回相位及转移时间的划分规模。作者还构造了任意有限大小的完备类,并刻画了在连通有向图中同时实现的条件。

Xingkun Song

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

Symmetry protected quantum many body scars through half-gauging

说明通过半规范化实现对称性保护的量子多体疤痕态

简介本文研究对称性缺陷插入与量子多体疤痕现象之间的相互作用。作者利用一类由嵌入机制得到的模型,这类模型的哈密顿量为随机矩阵形式,并含有零能量的多体疤痕态。论文分析了缺陷插入后仍保留疤痕态的条件,并详细研究了此类链中的半规范化操作,指出其引入了一个非平凡界面,使疤痕态受底层对称性保护。

Weslei B. Fontana, Fabrizio G. Oliviero, Yi-Ping Huang

arXiv quant-ph · cs.MS

Pauli Decomposition by Character Theory: A Memory-Bounded Algorithm for Qubits and Qudits

说明基于特征理论的泡利分解:一种面向量子比特与 qudit 的内存受限算法

简介该论文提出一种计算 n 个量子比特算符泡利分解的方法,将泡利串按 (Z_2)^n 构型空间标记为位移算符,把算符划分为 2^n 个纤维并对每个纤维做长度为 2^n 的 Walsh–Hadamard 变换,总成本为 O(n·4^n)。作者还将该思路推广到 (Z_p)^n 的 qudit 情形,并给出名为 paulikit 的量子比特实现,可在稀疏输入下限制峰值内存。论文报告了在低端 GNU/Linux 平台上对超过十亿个泡利项的耦合振子扫描的性能测试。

Mohammadreza Khellat, Mohammad Masoumi, Saman Nasoori 等

arXiv physics.optics · quant-ph

Boosting the photon bunching of classical light via a modified Fabry-Pérot cavity

说明通过改进的法布里-珀罗腔增强经典光的光子聚束效应

简介该研究用一台空间光调制器替代腔镜之一,构成改进的法布里-珀罗腔,在腔内沿纵向依次级联多次横向调制以编码波前相位。测得生成的超聚束光场二光子和三光子聚束峰值分别为36.9±2.0与(2.46±0.12)×10³,相比热光分别提升约一个和三个数量级。用该光重建的鬼成像可见度约为伪热光的40倍。

Lu Zhang, Dongxu Zhou, Hongzhi Zhang 等

arXiv quant-ph

Multi-time advantage for certifying quantum coherence

说明用于验证量子相干性的多时间优势

简介论文指出,开放量子系统中的非经典动力学可能隐藏在单独的态或信道检验无法发现的时间关联中。作者为多时间量子过程定义相干性,并表明中间时刻的信息可以揭示所有两两信道都不具备的相干性。在以伊辛模型为例的验证中,三个两两信道均为非相干,而完整的三时过程仍具相干性,该相干性在超导量子处理器上通过相干见证和完整过程层析得到观测。

Karol Sajnok, Fabio Costa

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Inertial Counterdiabatic Driving

说明惯性反绝热驱动:用运动参考系对角化设计捷径绝热方案的一种方法

简介该论文提出一种惯性反绝热(CD)方案,把捷径绝热设计转化为运动参考系中的对角化问题。方法利用Magnus展开构造由可实现的CD拟设生成的变分传播子。在两比特系统和一维量子伊辛链上的基准测试中,该方案优于基于作用量最小化的变分CD方案,在接近能隙闭合的区域提升最明显。

Juli\'an Ferreiro-V\'elez, F. A. C\'ardenas-L\'opez, F. Motzoi 等

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Measurement Complexity of Quantum Compressed Sensing

说明量子压缩感知的测量复杂度:量子并行性下的理论下界

简介论文研究量子压缩感知(QCS)的测量复杂度下界,指出在无自适应测量的经典压缩感知中下界为Ω(K log(N/K)),而量子并行性可以把稀疏基映射到测量基上。作者给出在不同需求下的有效索引样本复杂度:仅需统计信息时为Ω(K),需精确恢复支撑集时为Θ(K ln K),若再要求幅值相对误差ε则为Θ(K ln K + K/ε²)。多模光子数分辨探测可减少实验轮数,但不减少总的有效索引样本复杂度。

Jianyong Hu, Wei Li

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Post-Selection-Free Quantum Automated Learning

说明无需后选择的量子自动学习:把完整训练路径组织为一个相干量子线路,并用定点振幅放大提高获得学习模型的概率。

简介该论文提出一种无需后选择的量子自动学习算法,通过直接更新量子态来训练量子模型,而不优化变分线路参数。作者将完整训练路径组织为一个相干量子线路,并利用定点振幅放大提高得到最终学习模型的概率。论文给出了输出误差和学习损失的理论保证,并说明了在何种条件下额外的相干资源可降低重启失败轨迹的成本。

Junkai Wang, Jin-Peng Liu

arXiv cs.AI · quant-ph

Quantum Entangled Multimodal Fusion Networks (QEMFN): Resource-Aware Hybrid Vision-Language Fusion via Trainable Entanglement

说明量子纠缠多模态融合网络(QEMFN):通过可训练纠缠实现的资源感知混合视觉-语言融合

简介该论文提出QEMFN,一种量子-经典混合框架,用参数化纠缠电路融合图像与文本的预训练特征,用于图文检索。在相同参数预算和相同冻结的CLIP骨干下,它在COCO-5k和Flickr30k上优于多种经典融合基线。论文同时在模拟器和真实超导设备上执行,并明确指出不主张量子计算优势。

Srikar Alla, Ali Shiri Sichani, and Chi-Ren Shyu

arXiv quant-ph

Classical Verification of a Remote Quantum Processor via Degenerate Concordant Computations: An Application to Randomness Generation

说明通过简并一致计算对远程量子处理器进行经典验证:在随机数生成中的应用

简介论文提出一种协议,让租用云端量子处理器的客户端能以 O(n) 时间对每轮输出打分,从而判断结果是否来自量子设备。协议基于简并一致系综,客户端秘密保存奇偶校验信息,服务器只能收到随机输入并返回样本。论文在理想模型中证明完备性、客户端效率和可靠性,但显式构造的可靠性仍是猜想。

Bishal Kumar Das, Lakshya Priyadarshi

arXiv quant-ph

The polarization behavior of a system of two interacting identical spins 1/2 in adiabatically varying magnetic field

说明绝热变化磁场中两个相互作用的相同自旋1/2体系的极化行为

简介该论文在绝热表象下推导了非平稳体系的密度矩阵及对应的刘维尔方程,该表象适用于标准相互作用表象不适用的情形。作者以两个空间分离、通过磁偶极-偶极相互作用耦合的相同自旋1/2粒子、处于缓慢变化外磁场中为例进行说明,分析了进入纠缠状态时伪三能级(pseudo-qutrit)态的自旋极化。结果表明,纠缠态能显著改变这些可观测量随时间的行为,并为其调控提供了更多可能。

Yury Belousov, Dim Safin

arXiv quant-ph

Operational quasiprobability formulation of non-signaling in time for macrorealism violations

说明宏观实在论违背的操作性拟概率表述:时间上的非信号性

简介本文提出时间上的准非信号性(QNSIT),将时间上的非信号性推广到拟概率分布。它要求中间时刻拟概率分布的边缘分布不受一系列量子测量反作用的扰动。据此提出宏观实在论的拟概率刻画 MR_qp,要求同时满足 QNSIT 条件且由测量结果构造的拟概率分布为正。文中证明 MR_qp 蕴含 NSIT,反之不成立;对于二能级系统,两者条件一致。

Stefano Gherardini, Paolo Solinas

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Total Ordering of Resources: A Quantum-Classical Separation

说明资源的全序关系:量子与经典的分界

简介该论文讨论量子态之间能否相互转换的问题。理想情况下,所有状态可以用一个数值排序,排名较高的状态总能转换为排名较低的状态。论文证明,对于维数大于2的任何量子系统,这种简单的全序排列在根本上是不可能的,因为某些状态必然不可比较。作者还构造了任意规模的经典系统,证明它们可以被完全排序,从而表明这一现象是量子特有的。

看点证明了量子系统(维度大于2)不存在全序资源排序,并构造经典体系可完全排序,形成量子与经典的严格分界,理论意义明确。

Jingsong Ao, Julio I. de Vicente, Alexander Streltsov

arXiv quant-ph

Memory Separations from a Collective-Spin Quantum Register

说明集体自旋量子寄存器带来的记忆优势

简介论文研究仅由总自旋算符驱动的自旋一半系统,它会产生一个更新过程,其中某一个事件间隔时间被禁止、其余均可出现。作者指出,经典隐马尔可夫模型要复现该过程,所需状态数至少为 1+√n*,且这一差距可以任意大,所依赖的资源仅是一个 π 的相对相位。

Jamal Slim

arXiv quant-ph

Broadband Telecom Entanglement from an All-Fiber Type-0 Sagnac Source

说明基于全光纤Type-0 Sagnac光源的宽带通信波段纠缠

简介本文演示了一种由现成元件组装的紧凑型全光纤非简并通信波段偏振纠缠光子对光源。光子对通过嵌入Sagnac干涉仪中的尾纤周期性极化铌酸锂波导,经Type-0自发参量下转换产生。在0.5 mW泵浦功率下,量子态层析测得贝尔态保真度为0.850,纯度为0.836,并发度为0.782,CHSH测量值S为2.3301±0.0075。

Alessandro Cestelli, Spyridon Grountas, Scott Mc Haffie 等

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Cyclic triorthogonal codes in prime dimension

说明素数维度下的循环三正交码

简介本文研究素数维度 p 上的循环三正交码,在这类码上,横截的三级对角门可作为逻辑非 Clifford 门。对于与 p 互素长度的循环码,三正交性可化为谱支集上的和集条件,从而使穷举搜索可行。作者还给出了量子比特情形的完整刻画,并提出了若干改进 Reed-Muller 与 Reed-Solomon 码的 qudit 码例子。

Shiroman Prakash

arXiv quant-ph · physics.optics

Squeezed light from a semiconductor amplifier

说明半导体放大器产生的压缩光

简介该论文从理论上分析了半导体放大器在饱和光放大过程中产生量子压缩态光的可能性。放大过程中的四波混频使介质自发辐射中与强放大波频率对称偏移的弱成分具有双模压缩光的量子特性。在数GHz的频移范围内出现正交分量压缩,最佳条件下可达10 dB或更高。

Andrey S. Aleksandrov, Anatoly V. Masalov

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

A Single Conformal Coordinate Decodes Outcome-Resolved Measurement-Induced Entanglement

说明单一共形坐标解码测量结果分辨的测量诱导纠缠

简介该论文研究临界多体量子态经局域测量后,未测量两区域之间残留纠缠的预测。作者证明,在临界量子链中,测量结果分辨的通用 Rényi 熵渐近地由测量记录中提取的单一紧致共形坐标决定。基于紧致玻色子理论,该熵只保留一个相对紧致零模,对边界分布的空间变化分量不敏感。

Reyhaneh Khasseh, M.A. Rajabpour

arXiv quant-ph

Entanglement Swapping Scheduling for Quantum Repeater Chains under Decoherence during Classical Communications

说明经典通信期间退相干条件下量子中继链的纠缠交换调度

简介本文针对量子中继链,提出一个解析模型,用于估算纠缠交换过程中经典通信(宣告测量结果)期间退相干的影响。研究发现,随着中继器数量增加,纠缠生成增多,但存储器退相干对最终纠缠速率的累加影响也随之增大,因此存在一个最优的中继器数量。这些结果可为未来量子网络在中继间距和交换时序上的设计提供参考。

Jorge Benito D\'iaz, Andr\'es Agust\'i, Jabier Faba 等

arXiv quant-ph

Divisibility of Non-Invertible Quantum Dynamics in the Heisenberg Picture

说明海森堡绘景中不可逆量子动力学的可分性

简介本文研究有限维量子动力学在海森堡绘景下的可分性,此时动力学映射不一定可逆。作者证明海森堡CP可分性等价于算符范数单调性,并讨论由独立选取的扩张无法满足复合律的问题,以及用广义逆和单位完全正投影来恢复该复合律的构造。文中还指出,对于量子比特动力学,海森堡CP可分性总能保证存在完全正的广义逆传播子,并分析了奇异时刻的时局部生成元及其规范自由度。

Federico Settimo, Dariusz Chru\'sci\'nski

★★★★☆ 值得关注
arXiv cond-mat.quant-gas · physics.atom-ph · quant-ph

Polaronic Response of a Supersonic Impurity Strongly Coupled to a Bose Condensate

说明超音速杂质与玻色凝聚体强耦合时的极化子响应

简介本文研究在冷原子体系中,一个运动很快的费米子杂质(40K)浸没于玻色-爱因斯坦凝聚体(23Na)中的动力学。作者用拉曼脉冲同时使凝聚体运动并改变种间散射长度,使初始相对速度达到凝聚体声速的36倍。随着种间相互作用从弱耦合调至共振,近共振时杂质早期加速度明显受抑,表现出显著增强的动力学惯性,并在两个不同的Feshbach共振附近观察到该现象,为强耦合超音速区简并玻色-费米混合物中的极化子响应提供了证据。

看点在强耦合超音速极限下观测到极化子式的动力学惯性增强,实验设计新颖,并在两个Feshbach共振附近给出证据。

Sooshin Kim, Yoonsoo Kim, Seokmin Jang 等

arXiv gr-qc · physics.space-ph · quant-ph

Horizon-Scale Corrections to Black Hole Geometry from a Conserved Quantum Atmosphere

说明黑洞视界附近量子大气对几何的修正:一种守恒源的确定性平均场构造

简介该论文提出在视界尺度引入一个守恒的各向异性源,用来表示粗粒化后的近视界量子“大气”,并在固定ADM质量下对静态黑洞求解爱因斯坦方程。结果显示,修正后的几何具有重整化的质量函数、自洽移动的视界和改变的表面引力,轨道结构也随之调整。作者认为这为之后用爱因斯坦-朗之万框架处理随机度规涨落提供了可控的背景。

Kashif Ammar Yasir

arXiv quant-ph

Charging Dicke and Tavis--Cummings quantum batteries with a PT-symmetric lossy--gain cavity pair

说明用宇称-时间对称的有损-增益腔对充电Dicke与Tavis-Cummings量子电池

简介本文研究宇称-时间对称的光子环境如何影响Dicke与Tavis-Cummings量子电池的充电过程。在耗散与增益腔对中,每个腔各放置一个相同的电池以保持对称性;在破缺相中增益侧电池储能、功率与可用能增加,在未破缺相中增益侧电池则明显减少,低于有损侧电池。原文指出最优点位于例外点的破缺一侧,并靠近但不在该点上。

Shiqing Tang, Qing Yu, Ying Li 等

arXiv quant-ph

Quantum Data Ruler

说明量子数据标尺:用已知参考信号读取未知量子态的矩阵元

简介论文提出一种“量子数据标尺”方法,通过未知量子态信号与已知参考信号的比值来读取未知量子态的矩阵元。该方法对任意哈密顿量和任意时间都成立,并在退相位和振幅阻尼下保持无偏,还能恢复两点测量会抹去的量子电池相干遍历性。

Wangjun Lu

arXiv quant-ph

Quantum telescopy with realistic anti-correlated optical fields as references

说明基于现实反相关光场参考的量子望远术:利用空间纠缠单光子态改进星光干涉测量,并评估探测器不完美和天体光带宽对信噪比的影响。

简介本文研究量子望远术,即用空间纠缠单光子态改进HBT恒星干涉测量。作者将共振荧光产生的反聚束光源经分束器生成空间纠缠态,考虑探测系统不完美和天体光有限带宽,优化光源与探测器参数以获得最佳信噪比。结果表明,在弱入射光场极限下,现实反聚束光源作为参考光场的信噪比仍优于相干态方案。

Xuan Tang, Z. Y. Ou

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

Spontaneous Hawking Radiation from Dynamical Black-Hole Formation in Quantum Spin Systems

说明量子自旋体系中动态黑洞形成引发的自发霍金辐射

简介该论文证明,在局域量子自旋模型中可以实现由动态黑洞形成自发产生的霍金辐射。从早期真空对应的基态出发,在没有预先激发的条件下追踪几何演化驱动的动力学。作者推导出连续量子场论中的重整化局域能量密度,并找到其对应的局域自旋可观测量,其期望值与连续理论预测定量一致,包括对表面引力的依赖。两者的一致性在有限时间窗口内保持,且该窗口的持续时间随系统尺寸对数增长。

Shunichiro Kinoshita, Keiju Murata, Daisuke Yamamoto 等

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Convergence Without Finite Exactness in the Eigenstate Quantum Bootstrap

说明在有限阶次下不精确但仍收敛的本征态量子自举法

简介本文研究本征态量子自举法:该方法的矩约束在每个有限阶次都不精确,但其矩集合仍可收敛到物理矩集合。作者以一维准精确可解六次振子为例(含激发态)证明了这一现象,并给出了收敛性的充分条件。文中还展示了一个四模扩展,其中出现了具有严格正定矩阵但非物理的可行点。

Ye Zhou, Daniel Keren

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Demonstration of Parallel Multi-QPU Execution for Fragment-Based Quantum Chemistry Using On-Premises Hardware

说明在本地硬件上演示基于片段的量子化学并行多量子处理器执行

简介本文在橡树岭领导力计算设施现场的三台室温金刚石量子计算机上,演示了片段分子轨道(FMO)量子化学的并行计算。以氦团簇为测试体系,采用量子波函数采样器(QWFS)计算总能量,比较了同步的测量次数并行和异步的片段并行两种执行模式。结果显示两种模式都能提高量子采样吞吐量且未明显损失精度,三处理器测量次数并行的并行效率为93.60%,片段并行的测得效率为75.01%(排除不可中断作业的空闲时间后为95.17%)。

Nils Herrmann, Mariam Akhtar, Luke W. Bertels 等

arXiv quant-ph

When Expressivity Is Not Enough: Discrete Routing Geometry in Variational Quantum Circuits

说明当表达能力不够时:变分量子线路中的离散路由几何

简介该论文研究变分量子线路中 CNOT 门的离散路由方式如何同时影响线路的整体表达能力和训练时的局部可达性。作者给出表达能力的精确约束,并分析梯度可能消失的原因,还提出一种在插入新门时保持当前线路不变、同时增加新下降方向的方法。论文在受控的 Bell 任务、Heisenberg 链和 TFIM 模型上进行了精确态矢量测试。

Yu Wang

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

Sparse qubit operation in a 6×6 quantum dot array

说明6×6量子点阵列中的稀疏量子比特操作

简介该论文展示了一个6×6量子点阵列,通过共享势垒栅和独立plunger栅定义量子点。量子点借助相干自旋穿梭被调谐到稀疏配置,同时操作10个量子比特,并保留穿梭连接的空间。研究报告在分离状态下串扰降低42倍,可实现高保真度的同时单比特控制,并能通过穿梭和仅使用plunger栅的控制实现CZ操作。

看点通过相干自旋穿梭实现6×6二维量子点阵列并稀疏操控10个量子比特,串扰降低42倍,新颖性较突出;实验证据充分但仅限半导体平台。

Alexader S. Ivlev, Harold L. Co, Damien R. Crielaard 等

arXiv quant-ph

Spectroscopy using dipole-phonon quantum logic

说明基于偶极-声子量子逻辑的光谱测量

简介该研究首次通过实验验证了偶极-声子量子逻辑(DPQL)可作为光谱工具。研究人员利用CaO⁺-Ca⁺离子链的共享运动模式,测量了CaO⁺基态Ω双重态的频率分裂。结果为ω_mol=2π×454±1 kHz,并给出了有效偶极-声子耦合的下限。观测速率受限于分子基态转动能级中较低的热布居。

Lu Qi, Evan C. Reed, Duanyang Wang 等

arXiv quant-ph

Excitation of subradiant states in atom chains by surface plasmon waves

说明用表面等离激元波激发原子链中的亚辐射态

简介该论文研究有限长亚波长原子链在自由空间中的亚辐射态,这类状态可用于存储光子,但传统激光激发方法难以精确选择某一个态。作者提出一种新方法:让原子与沿金属薄膜界面传播的表面等离激元波耦合,通过调节原子链与表面的距离,实现光子的载入、存储和释放,为未来量子存储器提供了一种可能途径。

Giorgio Vimercati, Nicola Piovella

arXiv quant-ph

Quantum Darwinism through apparatus-mediated environmental recording

说明通过中间测量装置实现的环境记录量子达尔文主义

简介该论文研究量子达尔文主义如何在没有直接系统-环境相互作用的情况下建立冗余环境记录:环境只与中间测量装置相互作用。作者利用量子线路模型的精确解析解,比较了系统监测与装置监测两种情形。结果显示,在无噪声时两者得到相同的可获取指针信息与冗余度,而二者不同的互信息由不协调性解释;装置比特翻转会限制可恢复的信息,而较大的环境片段可减轻环境比特上的独立噪声。

Tran P.H Don, Lan Nguyen Tran, Le Bin Ho

arXiv quant-ph · physics.chem-ph

X2C-inspired approximation of the Dirac coupling operator in a multiwavelet basis

说明在多小波基中对狄拉克耦合算子进行 X2C 型近似

简介本文提出一种方法,把原本用于高斯型固定基的精确双分量(X2C)方法移植到自适应非均匀网格的多小波基上。X2C 方法能以与能量无关的方式,把限制在该基子空间上的狄拉克哈密顿量块对角化。该方法借鉴了原子平均场 X2C 方法在高斯基上的成功经验,将耦合算子表示为投影到体系各组成原子本征态小分量上的投影算子。

Quentin Pitteloud, Jacopo Masotti, Luca Frediani

arXiv physics.chem-ph · quant-ph

Coupled cluster theory for multireference and open-shell molecules

说明多参考态与开壳层分子的耦合簇理论

简介论文提出一种适用于多参考态和开壳层体系的简单耦合簇方法。该方法在受限活性空间框架中,簇算符只包含从双占据轨道到虚轨道的激发,使各算符之间可以互相对易。论文以RAS-CCSD模型和完全活性空间为例进行演示,并以自旋适应方式处理具有多参考特征和开壳层的体系,结果显示该方法比不做耦合簇相似变换时能捕获明显更多的动态相关能。

Sarai Dery Folkestad, Henrik Koch

arXiv hep-th · quant-ph

Quantum Algorithms for Finding Vacua in the ADK Landscape

说明用量子算法在ADK景观中寻找真空

简介本文研究了用量子算法在Arkani-Hamed、Dimopoulos与Kachru提出的弦景观玩具模型中寻找宇宙学常数较小的真空。作者先构造函数值预言机并用于Grover搜索,查询复杂度为O(2^{N/2}),其中N为标量场数目。随后利用真空能量的线性性质,将问题化为比特串两段之间的碰撞问题,由此构造出查询复杂度为O(2^{N/3})的两种量子算法,相比Denef与Douglas的伪多项式经典算法,在物理上合理的参数下计算代价大幅降低。

Shirabe Endo, Yuta Hamada

arXiv quant-ph · gr-qc

White paper: 1-10 Hz matter-wave interferometer to test the spin entanglement witness for quantum gravity

说明白皮书:用于检验量子引力自旋纠缠见证的1-10赫兹物质波干涉仪

简介本白皮书强调1至10赫兹低频段对利用引力诱导质量纠缠(QGEM)协议检验引力量子性的重要性。QGEM需要质量约10^-15至10^-14千克、间距约30至50微米、空间叠加约1至20微米并保持相干的物质波干涉仪,因此低频环境噪声是核心挑战。文中指出,相对加速度噪声和引力梯度噪声需要被压制到远低于10^-15 m·s^-2/√Hz的水平,这与爱因斯坦望远镜和宇宙探索者所面临的低频噪声问题密切相关。

Sougato Bose, Anupam Mazumdar, Marko Toro\v{s} 等

arXiv quant-ph

Benchmarking exchange-only control of a 48-spin singlet manifold

说明基于仅交换相互作用的48自旋单重态流形控制基准测试

简介本文研究仅利用交换相互作用进行量子计算的系统性能。作者在多达48个电子自旋的阵列上测量了乱序关联函数(OTOC),观察到丰富的信息扰动动力学。借助广义交叉熵和镜像随机基准测试,作者评估了整个交换系统每个两自旋交换操作的综合误差,结果约为3×10⁻⁴。

HRL Quantum Team & Microsoft Collaborators: Stephen Carr, Matt Abbitt, Michael Abraham 等

arXiv quant-ph · nlin.CD

Classical chaotic signatures in Krylov space

说明克雷洛夫空间中的经典混沌特征

简介该论文研究用克雷洛夫空间方法刻画动力学混沌与经典混沌结构之间的联系,此前这一联系基本未被探索。对于具有经典极限的量子映射,作者指出经典混沌的两个特征(指数拉伸与混合)分别编码在克雷洛夫空间的不同结构中:拉伸体现在由李雅普诺夫指数决定的克雷洛夫算子几何中,混合则表现为Arnoldi序列的指数衰减,与Ruelle-Pollicott共振一致。

Gast\'on F. Scialchi, Augusto J. Roncaglia, Diego A. Wisniacki

arXiv quant-ph · cs.LG

Advantage of Entangled Learning Rules in Quantum Measurement Class Learning

说明量子测量学习中纠缠学习规则的优势

简介本文研究在量子测量PAC学习框架中,使用无法由局域操作与经典通信(LOCC)实现的纠缠测量作为学习规则,相较于单副本学习规则是否具有优势。作者构造了一类学习场景,证明在其中单副本学习规则渐近次优于最优规则。进一步证明,在一个自然的联合可测覆盖假设下,基于纠缠测量的学习规则相对单副本规则的样本复杂度优势至多为多项式级。

Arka Prabha Das, Abram Magner

arXiv quant-ph

Analytic construction of dimension-dependent steering witnesses from generalized equiangular measurements

说明从广义等角测量解析构造依赖维度的操纵见证

简介论文在每个素数维度 d≥5 下构造了一族广义等角测量(GEAM),并给出显式的量子操纵(steering)见证。构造包括 d-1 个互无偏测量,以及一族依赖参数 τ 的归一化厄米算符,并通过解析方法给出保证 POVM 有效的 τ 非对称区间。最后,利用最大纠缠实现和此前给出的局域隐态界,得到显式的操纵不等式及保证量子违反的充分判据。

Adam Rutkowski, Katarzyna Siudzi\'{n}ska

arXiv quant-ph

Quantum dynamics of spin systems using quantum-like resources

说明利用类量子资源模拟自旋系统的量子动力学

简介本文基于类量子比特(QL-bit)及其门操作的框架,提出一种模拟自旋系统量子动力学的方法。研究以横场伊辛模型为对象,展示如何用类量子门构建的电路制备任意初始波包,并模拟其时间演化以提取磁化强度等物理量。论文还提出一组图层面的指标,用于刻画电路对底层图连接的改变,可为硬件实现提供设计参考。

Debadrita Saha, Ethan Dickey, William Horvat 等

arXiv quant-ph

The parliament of observers - Against the observable axiom of quantum mechanics

说明《观察者议会》:质疑量子力学的“可观测量即自伴算符”公理

简介这篇论文讨论量子力学的基本假设,即可观测量对应自伴算符。作者认为,至少在同时考虑所有可观测量时,这一前提经不起仔细检验。文章质疑用有界算符的非交换代数来形式化“可观测量代数”的做法是否恰当。

Markus Frembs, Andreas D\"oring

arXiv quant-ph · cs.ET

Resource-Aware Grover Search for Minimum Vertex Cover

说明资源感知的 Grover 搜索求解最小顶点覆盖

简介本文针对最小顶点覆盖问题,比较了基于 Grover 算法的几种编码与预言机设计,以降低量子比特数、电路深度和门复杂度。文中提出 Dicke-Parallel、Edge-Counting 和 Edge-Centric 三种形式,分析它们在比特宽度、电路深度、门数与迭代次数之间的权衡,并给出依据硬件约束与图结构选择方案的参考。

Beilei Jiang, Harry Fu, Pavan Krishna Yarlagadda 等

arXiv quant-ph

Quantum Machine Learning for Few-Shot Impersonation Detection in Digital Account Opening

说明用于数字开户小样本冒名检测的量子机器学习

简介该论文研究在数字开户后利用行为与交易信号识别冒名欺诈的问题。研究基于智利 BCI 银行 2025 年 3,419 个开户样本(其中 8 例确认欺诈)的数据,比较量子单类分类器与经典方法。使用 2 个量子比特的量子分类器在 2025 年数据中召回率为 88%,精确率为 9.21%;在 2026 年独立数据上检出 31 例中的 20 例。

Javiera Canales, Jose Ortega, Maximiliano Araya

arXiv quant-ph

Open-System Probe Selection and Optimal Measurements for Dispersive Coupling Metrology

说明开放系统下色散耦合测量的探针选择与最优测量

简介该论文研究光子损耗和环境记忆如何影响腔-量子比特系统中色散耦合强度估计的探针选择与测量灵敏度。作者用密度算符和量子态扩散方法,比较了可分离与纠缠初态在马尔可夫与非马尔可夫情形下的量子Fisher信息。结果显示,仅闭系生成元方差不足以决定开放系统表现,有限环境记忆在所研究参数下可增强并延长灵敏度。

Achal Vinod, Da-Wei Luo, Ting Yu

arXiv quant-ph · cs.ET · cs.LG

Learning Disentangled Representations with Quantum Variational Autoencoders

说明用量子变分自编码器学习解耦表示

简介本文研究量子变分自编码器(QVAE)能否学习解耦、可解释的潜在因子。作者探讨了单个量子潜在维度的含义,并在合成问题(包括 MNIST 变体)上进行实证。三个数据集上的结果显示,QVAE 可以得到因子化且语义可解释的潜在表示,单个量子比特可作为有意义的潜在因子。

Gaoyuan Wang, Jerry Tan, Mark Gerstein

arXiv hep-th · quant-ph

Generalised entanglement wedges in three dimensions

说明三维广义纠缠楔:在三维AdS中,引力区域的广义纠缠楔性质可由边界CFT的纠缠性质推导

简介本文研究Bousso与Penington提出的广义纠缠楔(GW)在真空AdS3中、G的领头阶的情形。作者证明静态切片上的每个GW都是测地凸区域的并集,并由普通纠缠楔的并与交构成;再利用Crofton公式把凸区域的周长写成与之相交的测地线集合的测度,进而用CFT区间的冯诺依曼熵表示。由此,GW的单调性与强次可加性可由边界上的强次可加性推出。

Abhisek Sahu

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el

Connectivity Controls Variational Accessibility in Symmetry-Preserving Quantum Circuits

说明连接性决定对称保持量子线路的变分可达性

简介论文研究用于变分量子本征求解器(VQE)模拟多体系统的对称保持量子线路。作者发现,在XXZ模型和Hubbard模型中,仅含最近邻连接的线路只能覆盖受限的动力学李代数,在相互作用较强时VQE性能受限,即使增加线路深度也无明显改善。通过对生成元做最小修改、加入一个次近邻单激发连接(XXZ)或一个关联双激发(Hubbard),即可重建完整的正交动力学李代数,使基态保真度接近1。

Sahinur Reja

arXiv quant-ph

Pauli Flat Quantum States Mimicking Maximal Magic

说明模拟最大魔法态的泡利平坦量子态

简介该论文研究了使Rényi稳定子熵最大化的量子态(如T型态和Hoggar态)的泡利相关结构,并提出“泡利平坦态”,即所有泡利算符期望值绝对值相等的多比特态。这类态复现了高魔法态的相关结构,但不一定具有非平凡的量子魔法。文中讨论了其存在性与构造方法,并分析了其纠缠与贝尔非定域性。

Pawe{\l} Cie\'sli\'nski

arXiv hep-ph · astro-ph.HE · hep-ex

Magnus: neutrino oscillation probabilities for any Hermitian Hamiltonian, any number of flavors, and any matter profile

说明Magnus:用于任意厄米哈密顿量、任意味数和任意物质密度分布的中微子振荡概率计算程序

简介论文介绍开源 Python 程序 Magnus,用 Magnus 展开计算中微子振荡概率,可处理任意密度分布、任意味数和任意厄米哈密顿量。在密度缓慢变化时,程序自动采用瞬时本征态方法,仅在共振处应用展开。论文称其在变密度物质中高精度计算速度快于已比较的公开程序,单点概率约需数毫秒。

Mauricio Bustamante

arXiv cond-mat.str-el · quant-ph

Chiral Parafermions in Floquet ℤ_N Topological Order

说明Floquet Z_N 拓扑序中的手性准费米子(基于周期驱动的非平衡拓扑态研究)

简介该论文研究了周期性驱动下的 Z_N Floquet 拓扑序,在带时钟自由度的广义 Kitaev 蜂窝模型中,用三步周期驱动实现这种非平衡拓扑态。驱动后的系统可用受约束的准费米子与守恒的 Z_N 规范场描述,边界上出现手性准费米子 Floquet 边缘模。作者通过关联函数追踪其传播,并借助手性幺正指数刻画分数量子信息的输运,同时在体相中用非平衡环序参量探讨任意子的动力学转变。

Melissa Will, Harald Schmid, Jan Egger 等

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Decoupling Spectral Gaps from Entanglement Complexity in Quantum Annealing

说明量子退火中谱隙与纠缠复杂度的解耦

简介该论文指出,量子退火中指数小的谱隙并不必然需要复杂的纠缠结构。作者展示了几类模型:一阶相变伴随有界的施密特秩,而连续相变的谱隙多项式闭合,纠缠熵却对数增长。文中还构造了谱隙指数闭合而纠缠熵仍对数增长的镜像孪生流形模型,认为流形密度与连通性决定两者的组合方式。

Roopayan Ghosh, Sougato Bose

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

Kardar-Parisi-Zhang superdiffusion in chaotic quantum circuits

说明混沌量子电路中的 KPZ 超扩散

简介作者构造了一族混沌砖墙型量子电路,其输运呈超扩散,动力学指数为 z=3/2,属于完整的 KPZ 普适类。论文利用非线性涨落流体力学,由微观平衡性质推导出传播速度、展宽尺度和电荷关联函数的普适标度形式,并用张量网络模拟两种电路加以验证,其中包括完整的稳态 KPZ 分布。结论是量子系统中的 KPZ 超扩散并不局限于经过精细调节的可积模型。

看点构造出可产生完整KPZ超扩散的混沌量子电路,并以非线性涨落流体力学推导参数无关预测,与张量网络模拟吻合。

Rustem Sharipov, Urban Duh, Sun Woo P. Kim 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Protecting bosonic codes from ancilla-induced errors with continuous-variable flags

说明用连续变量标志保护玻色码免受辅助比特误差影响

简介本文提出一种连续变量标志方法:用一个与辅助比特耦合的辅助振子,编码存储模式上的连续误差,测量后再反馈修正。该方法只使用实现门操作的同类耦合、位移和旋转,无需额外硬件。模拟显示,对四分量猫码的宇称测量,逻辑错误可减少三个数量级以上。

看点提出连续变量标志振子,对腔体比特门中的连续误差实现保护,并在电路QED参数下仿真显示逻辑错误大幅降低。

Thomas D\'ecultot, Ronan Gautier, and Mazyar Mirrahimi

arXiv quant-ph

Boundary-accessible work in a collision-charged topological quantum battery

说明拓扑量子电池中经边界可提取的功:一种碰撞充电的SSH自旋链研究

简介该论文研究一条二聚化自旋链(SSH型)构成的量子电池,由一端的激发两能级辅助体通过重复碰撞充电,并用同一位点的空两能级负载放电。作者借助精确的自由费米子映射,给出了所有保粒子数二次提取方案下负载可获功的上界。结果显示,拓扑边缘模在共振充电后可使单次边界脉冲获得该上界的98.6%(代表性参数下)。

Osman Or\c{c}un Keskin, \"Ozg\"ur E. M\"ustecapl{\i}o\u{g}lu

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

Rewire and reset are all you need: Minimal resources for manipulating non-Abelions

说明只需重连与重置:操控非阿贝尔任意子所需的最少资源

简介该论文研究在一般有限群的量子双模型中编织与融合任意子所需的最少电路资源。作者提出图重连的图示方法,可在不使用辅助比特的情况下通过序列幺正电路完成编织。对于融合,论文证明纯幺正协议无法在不引入辅助比特时融合未知任意子类型,但通过量子比特重置即可实现与输入无关的融合。

看点提出图重连演算,证明无辅助比特的幺正编织可行,并给出仅需重置的融合协议,颠覆既有认识;证明完整,对拓扑量子计算有较大影响。

Chiu Fan Bowen Lo, Rohith Sajith, Anasuya Lyons 等

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

Quantum information processing under maximal distance measures

说明最大距离度量下的量子信息处理:当误差标准更严格时,哪些任务的速率会改变

简介本文研究把量子信息中常用的距离度量(如迹距离、保真度型纯化距离)换成经典距离的最大扩展后,量子信息处理任务会受到什么影响。作者发现信道编码和量子资源蒸馏的性能不受影响,而信道模拟和量子资源稀释的速率则改由 Belavkin-Staszewski 相对熵决定,而非标准的 Umegaki 量子相对熵。结果还表明,包括逆 Shannon 定理在内的若干可逆性结论在最大距离度量下不再成立。

看点提出在最大距离度量下重新分析量子信息任务,发现Belavkin-Staszewski熵取代Umegaki熵,并推翻若干可逆性结果,证明较严格。

Bartosz Regula, Ludovico Lami, Mario Berta 等

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

A Spectrum-Based Converse for Quantum State Discrimination and Its Applications to Classical-Quantum Channel Coding

说明基于谱的量子态判别逆界及其在经典-量子信道编码中的应用

简介本文研究有限块长经典-量子信道编码中平均译码错误概率的逆界。作者先给出多元量子假设检验的下界(基于两两迹距),并推导相应的保真度界。随后得到仅依赖先验概率和量子态谱的基于谱的逆界,并表明在一定条件下该界对量子去极化信道是紧的。文中还将其应用于量子振幅阻尼信道上使用输入态|+⟩和|-⟩的二进制编码,并在大块长下讨论其正态近似;在所考虑的数值例子中,低噪声水平下该逆界比其他逆界更紧。

Tam{\'a}s Havas, Hsuan-Yin Lin, Eirik Rosnes

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Semi-Cliffordness of the Clifford hierarchy for a single qudit in composite dimensions

说明复合维度单量子比特Clifford层级门的半Clifford性

简介本文研究量子信息论中的一个重要问题:Clifford层级中的每个门是否都是半Clifford门,因为这类门可通过门隐形传态以高效资源实现。作者将素数维度的已有结果推广到任意维度d的单量子比特情形,证明当且仅当d为无平方因子数时,层级中的每个门都是半Clifford门。在复合维度下,文中区分了四类门,并指出在无平方因子维度中部分类别等价,而在非无平方因子维度中这些等价关系可能不成立。此外,文章还证明了一个量子比特层级中第三层的门在任意维度下都是广义半Clifford门。

看点将单量子比特素数维结果推广到合数维,证明平方自由维度下every层级门为半Clifford,并区分四类门,理论推进明确。

Yifei Qi, Rahul Sarkar

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Distributional Quantum Query Complexity

说明分布式量子查询复杂度:研究量子算法在给定输入分布下的查询代价,并分析组合、直和与直积问题的下界。

简介该论文指出,已有的量子查询复杂度结论(组合定理、直和定理、直积定理)都只针对最坏情况,并不考虑输入服从特定分布的情形。作者在分布意义下给出组合、直和与直积问题的联合计算下界。为此,他们引入了一种新的“乘性”γ2范数,以及一种称为“Shaltiel-free”的量子查询复杂度度量,并证明后者刻画了分布式量子查询复杂度的组合行为。

看点将量子查询复杂度的组合、直和、直积定理推广到分布式设定,并提出新的乘性γ2范数与Shaltiel-free度量,理论贡献较突出。

Shalev Ben-David, M. H. Ebtehaj

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

Energy-constrained two-way capacities of pure-loss and quantum-limited amplifier channels

说明纯损耗与量子受限放大器信道在能量约束下的双向容量

简介本文在无条件平均发射光子数约束下,确定了纯损耗玻色子信道的双向量子容量、纠缠分发容量、私有容量和密钥容量。四者相同,均为 g(N)-g((1-η)N),其中 g 为热模式的熵。作者还给出了强逆阈值与无约束情形一致的结论,并确定了量子受限放大器在能量约束下的双向容量。

看点解决了能量受限纯损耗玻色信道双向容量的长期问题,证明了反向相干信息速率的最优性,并引入新的扇区隐形传态模拟工具,理论证明完整。

Stefano Pirandola

arXiv quant-ph

The practical cost of magic state cultivation

说明魔法态培育的实际成本:无需破坏性测量的后选择方法 Caliper

简介论文研究魔法态培育(magic state cultivation)这一低时空开销制备高保真非Clifford资源态的方法。以往估算假设可对输出魔法态做无噪声的横向测量以实现后选择,但这会破坏该态,实际计算中不可用。作者提出仅利用非破坏性中途校验信息的开放边界后选择方法 Caliper,在这些限制下明显优于已有方法。结果显示,在一些情形下它能恢复既有估算的资源效率;但在以往文献报告的时空开销下,可达到的逻辑错误率可能高出数个数量级,要达到所报告的错误率则需要大得多的码和更长的逃逸阶段。

Rohan Mehta, Varun Menon, Hengyun Zhou 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Natural proofs for quantum state preparation lower bounds

说明量子态制备下界的自然证明

简介本文提出一种障碍,解释为何证明更强的量子态制备下界如此困难。作者建立了 Razborov-Rudich 自然证明障碍的量子版本。在标准密码学假设下,任何“自然”性质都无法证明超多项式的量子态制备下界,即使针对 Magic Hierarchy 的固定层级也不行。文中指出,若干现有下界技术,如基于近似次数、非局部哈密顿量唯一基态及互信息的论证,都属于这种“自然”性质。

看点将Razborov-Rudich自然证明障碍推广到量子态制备下界,给出无法证明超多项式下界的密码学条件结论,理论上有明确新意。

Christine Li, Natalie Parham

arXiv quant-ph

Designing Group-Valued Codes with Full Regular Low-Weight Bases

说明用满秩低权基设计群值量子码:一种让逻辑算符更轻的编码构造方法

简介论文研究容错量子计算中低权重逻辑算符的需求,提出基于群值量子纠错码、由平移种子算符生成满正则规范逻辑基的设计原则,并引入框架宽度f作为新参数。作者给出[[1088,128,22]]的提升积码(f=22)和[[1024,256,24]]的配对分割码(f≤27)等具体例子,并结合对称约简与稳定子剪枝方法精确验证距离。

Jong Yeon Lee

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph

Improved bounds on stabilizer extent and Clifford rank

说明改进稳定子范围与Clifford秩的界

简介本文证明:稳定子秩不超过k的纯态,其稳定子范围至多为2^{O(√(k log(k+1)))},并对Clifford秩为k的算子建立了类似的界。由此得到稳定子保真度的下界,并给出张量幂非稳定子量子比特态近似稳定子秩的Ω(n²/log n)下界。文中还给出了秩不超过k的态的层析算法,其指数相比已知最佳算法近似改进为平方根量级。

看点将稳定子范围上界从指数改进到亚指数,并给出多项下界与层析算法,理论突破明显,证据为完整证明。

Pulkit Sinha, Benjamin Lovitz

arXiv quant-ph

The complete phase diagram of detailed-balanced Gibbs samplers for the mean-field Heisenberg model

说明平均场海森堡模型中细致平衡吉布斯采样器的完整相图

简介本文研究作用于 n 个自旋的平均场海森堡模型上,一类新发现的满足 KMS 细致平衡的吉布斯采样 Lindblad 算子族的谱隙。作者指出这些算子族具有相同的相图:高于临界温度(无序相)时谱隙为常数,临界温度处按 1/√n 缩放,低于临界温度(有序相)时按 1/n 缩放。该结果扩展了 Basso 等人(2026)的工作,后者刻画了 GNS 细致平衡 Davies 生成元的相图,但对临界温度处的谱隙缩放只作了部分确定。

Levente Raikovich, J\'ozsef M\'ak, Csaba Czab\'an 等

arXiv quant-ph · cs.DS

CV-QAOA: Efficient Low-Depth Quantum Optimization of Continuous Variables

说明CV-QAOA:连续变量量子近似优化算法,用于低深度的高效连续优化

简介该论文研究用于高维连续优化的连续变量量子近似优化算法(CV-QAOA),在早期方案基础上加入变分优化的初始态。文中给出了若干函数族上的理论性能保证,并与量子哈密顿下降(QHD)的收敛性质作比较。同时构造了两类新问题,并通过数值模拟展示该方法在一般问题上的表现。

Sriram Bharadwaj, Di Luo, Leo Zhou

arXiv quant-ph

Protecting Quantum Computers against Untrusted Users

说明保护量子计算机免受不可信用户滥用:一种限制输出的计算模型

简介论文提出受限计算模型 1/2BQP_1:量子服务器只提供随机的计算基输入,且仅在执行后公开一个指定输出比特,以兼顾科学用途并限制密码分析能力。作者猜想,多项式次自适应请求的经典客户端无法高效分解 RSA 模数。论文还讨论了该模型与单量子比特模型 DQC1 的关系及安全性的论证思路。

Shiv Akshar Yadavalli, Joel Rajakumar, Alexander Schuckert 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Polynomial-time simulation of non-Clifford quantum error correction

说明非 Clifford 量子纠错电路的多项式时间模拟

简介论文证明了一大类含非 Clifford 门的量子纠错电路,即使在随机 Pauli 噪声下,其每个中间态都是三阶相位多项式态。作者引入对角 Clifford 与 Pauli 稳定子形式体系(DCP),并证明这些态恰好是该形式体系中的稳定子态,其表示可在多项式时间内更新,由此给出精确的多项式时间模拟算法,并发布开源实现 merlin。基准测试显示,在 Bravyi-Haah 蒸馏中随逻辑输出数增加时运行时间与内存扩展更优,并能模拟超出其他测试模拟器能力范围的一个码切换电路。

看点提出三阶相位多项式态并证明其等价于DCP稳定子形式,给出多项式时间模拟非Clifford纠错电路的框架,新意突出。

Serban Cercelescu, Mark Koch, Arthur Pesah

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

Finding Gaussian Structure in Bosonic States

说明在玻色子态中寻找高斯结构:对任意量子态求最接近的纯高斯态

简介本文研究玻色子纯高斯态的不可知层析问题:给定任意 n 模玻色子态的多个副本,输出一个与之保真度误差接近最优值加 ε 的纯高斯态。作者给出了高、低保真度两种情形下的高效协议,并由此得到首个真正容错的高斯性检验方法。文章还证明,除非 NP 包含于 BQP,否则多项式时间的运行是不可能的。

看点提出玻色高斯态的容错(agnostic)层析与测试新框架,并证明非高斯测量必要及计算下界,理论贡献突出;影响局限于量子信息理论子领域。

Alvan Arulandu, Sitan Chen, Ziyun Chen 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.DS

Quantum 1-PCA with Pauli Measurements in Nearly Linear Time

说明利用泡利测量在近线性时间内完成量子主成分分析(Quantum 1-PCA)

简介论文研究量子1-PCA问题:给定未知n量子比特混合态的多个副本,用非自适应、单量子比特泡利测量恢复其最大特征向量的经典描述。作者给出一种算法,在谱隙至少为Δ、最大特征值为λ的条件下,以高概率将特征向量恢复到保真度至少1−ε,并给出副本数和运行时间的上界。当谱隙为常数且ε与噪声水平η同阶时,复杂度约为2^n/ε(忽略多对数因子),推广了此前仅适用于纯态的结果。

看点将纯态结果推广到含误设混合态的情形,并提出结构化Pauli采样实现近线性时间,理论贡献较突出,但应用范围偏窄。

Dutch Hansen, Jerry Li

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

Polynomial-time classical algorithms for mean-field models up to the glass transition

说明关于SYK模型等平均场模型直到玻璃转变温度的多项式时间经典算法

简介本文研究强相互作用费米子系统SYK模型,该模型具有高度量子性。作者证明,经典算法可以在多项式时间内估计任意恒定温度下的局部可观测量,并把结果推广到经典自旋玻璃直到其相变点的热期望计算。论文还发展了严格的量子腔方法,并给出一个可在多项式时间与样本复杂度内从恒定温度吉布斯态学习SYK哈密顿量的量子算法。

看点将多项式时间经典算法的结论从高温推广到所有恒定温度,并首次严格建立量子腔方法,同时解决了自旋玻璃相变前的开放问题,证明较为严谨。

Alexander Schmidhuber, Alexander Zlokapa

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph

Tight bounds for hybrid quantum-classical query algorithms

说明混合量子-经典查询算法的紧致下界

简介本文研究查询模型下的混合量子-经典算法:量子子程序各自最多进行 q 次预言机查询,子程序之间测量并丢弃全部量子比特。作者为相位估计、振幅估计、N 项搜索和两层 AND-OR 树等问题给出了与 q 匹配的上下界,并提出了证明混合算法下界的方法。

看点给出混合量子-经典查询模型中多个问题的紧界,并提出证明下界的通用框架,理论结果严格且有新意,对子领域影响较大。

Andris Ambainis, Andr\'as Gily\'en, Martins Kokainis

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Bell nonlocality does not imply violation of nonlocal games

说明贝尔非定域性并不意味着违反非定域博弈

简介论文讨论非定域博弈与贝尔非定域性的关系。作者证明,若采用确定性判定函数的经典定义,非定域博弈不能完整地判定非定域性:存在不违反任何此类博弈的非定域行为。作者还指出,量子力学可以产生这类“博弈经典”的非定域行为,并证明该现象存在于每个 X,Y≥2、A,B≥4 的二方场景中。

看点证明了确定性谓词的非局域博弈并非Bell非局域性的完备见证,且给出存在性结论适用于所有A,B≥4的双方场景,结论较为新颖且证明扎实。

Ricardo Faleiro, Lucas E. A. Porto, Marco T\'ulio Quintino 等

arXiv quant-ph

From Quantum Tunneling to Classical Optimization through Instantons

说明从量子隧穿到经典优化:通过瞬子(instanton)分析

简介本文用瞬子方法分析路径积分随机梯度下降(PISGD,由路径积分蒙特卡洛衍生的经典优化算法),表明它可以继承量子隧穿机制。论文指出,经典噪声驱动优化器逃离局部极小值的时间随势垒高度指数增长,而隧穿的逃逸时间则取决于弹跳作用量(bounce action)。数值实验在可分与不可分势函数上验证了这一标度关系,但PISGD只保留非相干隧穿,因此不能排除量子隧穿算法整体上具有量子优势。

Jiayu Shen, Dylan Herman, Guneykan Ozgul 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Testing bosonic and fermionic Gaussian states with a constant number of copies

说明用常数个副本检验玻色子与费米子高斯态

简介该论文研究如何检验一个给定量子态是否为高斯态,或与任何高斯态有有界重叠。以往的检验方法所需的态副本数随模式数(系统规模)增长。作者证明,只需常数个副本即可完成检验,其依据是同态副本的对称性,并借助梯度流以及此前为球面上 Kac 随机游走研究的谱界来约束与高斯态集合的距离。

看点将高斯态检验所需的样本数从随模式数增长降为常数,借助对称性与梯度流方法,理论突破明显。

Jop Bri\"et, Davi Castro-Silva, Michael Walter 等

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

Imaginary magnetic fields for ultracold atoms

说明超冷原子的虚数磁场:一种利用拉曼耦合与态相关损耗实现均匀虚数合成磁场的四能级方案

简介论文提出一种四能级方案,借助拉曼耦合和与内态相关的粒子损耗,为超冷原子产生均匀的虚数磁场。通过消去两个有损耗的辅助态并投影到剩余的拉曼缀饰原子态上,原子运动受到一个旋度恒定的虚数矢势影响。作者解析推导了原子在该合成磁场中的高斯波包动力学,并数值验证了两能级非厄米哈密顿量与绝热投影描述的一致性。

Saulius Alminas, Domantas Burba, Gediminas Juzeli\=unas

arXiv quant-ph

Error Mitigation From a Single Unmodified Error-Corrected Circuit

说明基于单个未修改纠错电路的误差缓解方法(SOLEM)

简介该论文提出离线逻辑误差缓解框架SOLEM,只在后处理阶段利用纠错过程中产生的综合征(syndrome)数据,无需修改原有纠错电路。作者构建了离线版本的概率误差消除(PEC)、零噪声外推(ZNE)及全局回归等估计器。论文称其运行时开销相比外部逻辑误差缓解方法呈指数级降低,且与实时综合征感知方法相当。

Maor Shutman, Dorit Aharonov, Itai Arad 等

arXiv quant-ph · hep-ph · hep-th

Local universality of non-local quantum resources in rotationally invariant scattering

说明旋转不变散射中非局域量子资源的局部普适性

简介本文研究两个自旋-J粒子弹性散射时产生的纠缠与非局域魔法资源,这些资源由S矩阵编码。作者给出了所有J值下纠缠能力的封闭解,并证明一大类非局域量子资源的主导项仅取决于到最近非纠缠门的射影希尔伯特-施密特距离平方,资源类型只改变整体归一化系数。

Silas R. Beane, Roland C. Farrell

arXiv quant-ph · cs.CC

Characterizing Quantum Advantage for Generalizations of the Boolean Hidden Matching Problem

说明布尔隐藏匹配问题推广中的量子优势刻画

简介本文研究 f-布尔隐藏划分问题的单向通信复杂度:Alice 持有 n 比特串,Bob 持有若干不相交索引块及标签串,需用 Alice 的一条消息判断 f 在各块上的取值是否与标签一致。作者依据 f 的符号度 d 给出经典与量子通信界,证实了 Doriguello 与 Montanaro 的一个猜想。结论是:对符号度 d≥2 的函数,随机经典通信复杂度为 Θ(n^{1-1/d}),量子通信复杂度介于 Ω(n^{1-2/d}) 与 O(n^{1-1/⌈d/2⌉} log n) 之间,并由此刻画出可获得多项式量子优势的函数类。

Mark Bun, Joao F. Doriguello, John Kallaugher 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Computational entanglement distillation beyond pure states: efficient protocols and fundamental limitations

说明超越纯态的计算性纠缠蒸馏:高效协议与基本限制

简介本文研究从混合态中蒸馏纠缠的问题,考虑了样本数量和计算能力两类资源约束。作者指出,在最坏情况下,Rényi 相干信息决定了最优蒸馏速率。文中给出了通用高效协议,并证明了在相应条件下这一速率不可被超越。

看点将Rényi相干信息确立为有限资源下混合态纠缠蒸馏的最优速率,并给出普适协议与计算效率下界,理论推进明显,但应用范围偏理论。

Takeru Utsumi, Jacopo Rizzo, Ryuji Takagi 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Quantum-optimized phase closure for robust interferometric imaging

说明量子优化的相位闭合:用于稳健干涉成像的多光子联合测量方法

简介闭合相位可在地面干涉阵列成像中抵消大气扰动引起的望远镜相关相位误差。本文证明,对多个光子进行联合测量,可以用更少光子更精确地测得闭合相位;在大阵列中,这一方法所需光子数约随阵列规模近线性增长,而逐个光子的顺序测量需要的光子数更多。作者还在高精度情形下用多参数量子计量学分析,发现集体测量同样具有优势。

看点提出用多光子联合测量提取闭合相位,证明三光子可超越单光子,并给出O(m)光子成本的协议,理论结果较突出。

Zhenning Liu, Emil T. Khabiboulline, Lorcan O. Conlon 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Pretty good shadow tomography

说明较好的影子层析成像:用更少副本估计多个可观测量的期望值

简介该论文提出一种影子层析成像算法,用约 O(log(m) log(m/δ)/ε²) 份输入量子态副本,估计 m 个可观测量的期望值,使各估计值以 ±ε 误差成立,失败概率至多为 δ。作者先在随机先验态的平均情形下,用较好的测量取得常数误差保证,再通过增强和极小化原理得到最坏情形下的存在性结论。论文也指出该方法的一个障碍:较好的测量能放大对先验随机性的成功率,却不能放大对测量随机性的成功率,这使量子问题的复杂度比经典版本多出一个 log(m) 因子。

看点用平均情形与最小最大原理改进影子层析的样本复杂度,并指出方法的内在瓶颈,理论贡献明确。

Sabee Grewal, Angelos Pelecanos, Jack Spilecki 等

arXiv quant-ph

Informed Trading model with quantum walks

说明基于量子游走的知情交易模型

简介本文在经典的 Kyle 模型基础上,把资产未来价值分别建模为经典随机游走和连续时间量子游走。作者分析并数值求解了风险中性做市商与知情交易者之间的市场均衡。经典情形下知情交易者采用线性策略,做市商定价规则近似 logistic 曲线,其利润随时间呈次线性增长;量子情形下交易策略形成多个聚类,定价出现多次跳变,但利润随时间线性增长。

H. W. Shawn Liew, Patrick Rebentrost

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el

Engineering logical gates with irrep surface codes

说明用不可约表示表面码设计逻辑门

简介该论文提出不可约表示表面码(ISC),这是一类二维拓扑量子纠错码,可以横向实现预先指定的一组逻辑门。目标逻辑门需生成有限群并且是不可约的。论文还提出了晶格手术协议,用于在表面码与ISC之间传递编码信息,从而将其融入常规量子计算。

Yabo Li, Zijian Song, Vieri Mattei 等

arXiv quant-ph

Fast convergence of propagation algorithms for open quantum systems

说明开放量子系统传播算法的快速收敛性

简介本文给出量子多体系统(自旋与费米子系统)中,用传播算法计算局域可观测量期望值快速收敛的一般条件。作者以“充分压缩”的演化为前提,说明压缩性如何控制局域相互作用带来的增长,从而使经典模拟变得高效。应用于带噪声的时间演化时,结果表明噪声强度足够大时模拟可高效进行;无噪声情形下,可高效模拟的时间尺度由此前的对数量级扩展到与相互作用强度成反比。

Giorgio Facelli, Hamza Fawzi, Omar Fawzi 等

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Fermions and the Tsirelson Problem in Real Quantum Theory

说明实数量子理论中的费米子与Tsirelson问题

简介本文延续此前关于实数量子理论(RQT)与普通量子理论无法在实验上区分的结论,探讨这一结论在两种扩展设定下是否仍成立:一是用对易而非张量积的可观测量描述分离测量,二是引入超选择规则(如费米子信息理论)。作者证明两种情形下结论均成立,并给出实数情形下Tsirelson问题的肯定回答,同时构造了与费米子信息理论预测在实验上不可区分的实数费米子版本。

Timothee Hoffreumon, Mischa P. Woods

arXiv quant-ph · cs.CC

Complexity separations for optimal matchgate-Clifford synthesis

说明匹配门-Clifford 最优合成的复杂度分离

简介该论文研究 Clifford 电路与匹配门电路交集(匹配门-Clifford 群)中的最优精确合成问题,即用最少操作实现给定目标酉变换。结果显示该问题的复杂度强烈依赖于门集:路径图与完全图情形可在 O(n²) 时间内经典求解并给出最优编译器;树形连接图情形的判定版本为 NP 完全。作者还在至多 80 个比特的链上与 Qiskit、Tket 对比,门数分别有约 2.57 倍和 2.28 倍的常数因子改进。

Berta Casas, Diego Garc\'ia-Mart\'in, Yuxuan Zhang

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

Hypercontractivity and entropy decay for infinite-dimensional quantum Gibbs samplers

说明无限维量子吉布斯采样器的超压缩性与熵衰减

简介本文针对一大类无限维量子吉布斯采样器,推导了相对熵指数衰减的速率。核心技术是超压缩估计与对数Sobolev不等式的微扰稳定性理论。文中给出了多模Bose-Hubbard采样器、谐振约束量子库仑气体与分子体系的熵指数衰减结果,并构造了一个具有正谱隙但不存在任何p>2的有限时间L²到L^p界的周期充电模型。

看点提出无限维量子Gibbs采样器的熵衰减速率并建立扰动稳定性理论,给出超收缩与对数Sobolev的新结果;证明较完整,但应用范围主要限于特定模型。

Simon Becker, Cambyse Rouz\'e, Robert Salzmann

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

A classical oracle separation between QMA and QMA(2)

说明QMA 与 QMA(2) 在经典预言机下的分离

简介本文在一个经典预言机之下证明 QMA 与 QMA(2) 不相等。构造基于图上带符号边约束的可分哈密顿量问题:是实例存在零能乘积态,否实例则只有纠缠的零能态而无低能乘积态。证明 QMA 下界时,作者使用压缩预言机技术追踪少量查询所获得的信息。

看点构造经典预言机分离QMA与QMA(2),利用压缩预言机技术证明下界,解决了一个重要的复杂性类分离问题。

Sabee Grewal, Saachi Mutreja, Kabir Tomer

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

Nonadditivity in fermionic quantum Shannon theory

说明费米子量子香农理论中的非可加性

简介该论文研究费米子系统中的集体态制备与信道编码,遵循奇偶超选择规则与正则反对易关系。对双模高斯态,作者给出精确的形成纠缠度,并证明多份副本的形成值与单份不同,从而体现非可加性。对相关高斯信道,论文确定了各分组长度下的最小输出熵与霍勒沃信息,并证明二者均具非可加性。

看点证明了费米子量子香农理论中多项可加性问题的精确答案,包括对Shor和Hastings四类问题的非可加性结论,理论推导完整,对子领域影响较大。

Farzin Salek, Amir-Reza Negari, Graeme Smith 等

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

The Grothendieck Game and Self-Testing Continuous Groups

说明格罗滕迪克博弈与连续群的自测试

简介自测试是仅凭观测到的关联来认证量子态和测量的方法,无需了解产生它们的设备。本文提出一种博弈:双方在球面上接收方向并返回二元答案。研究表明,该博弈可以自测试马约拉纳算符,即一整个连续参数化的量子测量族。该结论还被推广到马约拉纳算符的乘积,得到对连续pin群自旋表示的稳健自测试。

Alexander Kulpe, Giulio Malavolta, Simon Schmidt 等

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

Finite-bath projected ensembles in dual-unitary circuits

说明有限浴的投影系综在双幺正电路中的研究

简介本文研究双幺正砖墙电路产生的投影系综中的涌现随机性。作者在部分系统上进行测量,使未测量子系统形成一组态系综。文章证明,在三个逆多项式假设下,多项式大小的浴即可形成近似 k 设计。

Rahul Arvind, Nicholas Hunter-Jones