量子计算 · 2026年10月7日(周三)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Inequivalent Quantum Resources from Multipartite State Discrimination

说明多方态辨别所需量子资源的不等价性

简介该论文研究在多方系统中,用局部操作和经典通信(LOCC)区分两个正交量子态时所需消耗的资源。作者指出,不同的正交多方最大纠缠态对所需的量子资源数量并不相同。论文还分析了可局部区分与不可局部区分的较大正交态集合,揭示了其纠缠消耗的非平凡层级结构。

Srijani Das, Tuhin Paul, Manasi Patra 等

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

Characterizing Fermionic Non-Gaussianity in the Sachdev-Ye-Kitaev Model via Replica Twist Entropy

说明通过复本扭转熵刻画 Sachdev-Ye-Kitaev 模型中的费米子非高斯性

简介该论文提出用复本扭转熵作为纯费米子态非高斯性的探针,其定义基于带可调角度α的复本旋转算符期望值。作者在大N极限下为可解的 Sachdev-Ye-Kitaev 模型建立分析框架,并将其应用于热场双态的演化。结果显示在α与演化时间t的参数空间中存在新的动力学相图,包括α=π/4处的自发Z2对称性破缺以及长时间下随α变化的普适尖点。

Ning Sun, Pengfei Zhang

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Tradeoff between Wigner negativity and decoherence time for cubic Gaussian states

说明立方高斯态中维格纳负性与退相干时间之间的权衡

简介该论文研究用立方门作用于高斯态得到的立方高斯态。作者证明,维格纳负性 N 越大,退相干时间 τ 越短,且 τ 的上界为 N⁻²。达到该上界的最优态中,压缩量随 ln N 增长,立方性随 N⁻¹ 减小,但退相干时间仍随负性增大而减小,且制备对热噪声极为敏感。

Matthieu Arnhem, Valerio Crescimanna, Giuseppe Patera 等

arXiv quant-ph · hep-th

Can we make sense out of negative kinetic energy?

说明负动能能否被理解?

简介本文研究由正常子系统与鬼态(负能量)子系统耦合而成的简化量子力学模型。虽然这些模型的能谱无下界、没有真正的基态,作者转而考察其“准基态”(解耦系统中能量为零的本征态)的时间演化。结果显示,在较宽的耦合范围内,该准基态并不衰变,长时间保持动力学稳定。

Alessio Maiezza, Fabrizio Nesti

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Moment Methods for Uniform Average Mixing on Strongly Regular Graphs

说明强正则图上的均匀平均混合:矩方法

简介本文研究非完全连通强正则图上的连续时间量子游走,在由自由选定的概率分布抽取的随机时刻观测。作者构造了有界紧支撑的时间密度,并给出整数谱情形下的有限Toeplitz判据,证明每个平均混合矩阵至多需要两个观测时刻即可实现。文中还修正了Godsil、Mullin与Roy对强正则图瞬时均匀混合的分类。

Musung Kang

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Causal confusion in quantum systems: distinguishing direct cause and common cause

说明量子系统中的因果混淆:区分直接因果与共同原因

简介论文研究两种测量因果结构:同一量子态先后经过一个量子信道再测量的直接因果情形,以及共享二体量子态并行测量的共同原因情形。作者找出了使两者的泡利算符联合期望值相同(称为因果混淆)的输入态。结论是,在任意有限维系统中,一个信道对某输入态出现因果混淆,当且仅当它是部分转置正(PPT)信道;对于量子比特信道,能导致因果混淆的信道恰为纠缠破坏信道。

Krisztina Tolotti, Riley Blank-Matthews, Arthur J. Parzygnat

arXiv physics.chem-ph · cond-mat.mes-hall · physics.bio-ph

Cotunneling-Assisted Redistribution of Nonpassivity in a Photosynthetic Junction

说明光合结中共隧穿辅助的非被动性重新分布

简介该论文以光系统II反应中心为模型,构建非平衡分子结,研究共隧穿如何影响被动态排序。作者用有效能和能量电容衡量被动态的变化,发现这两个热力学量变化平滑,却可能掩盖微观态的重排。共隧穿会在醌类受体、供体-脱镁叶绿素自由基对以及激子态之间重新分配可提取的非平衡能量;在库仑相互作用很强时,则不产生被动态重排。

Manjet Rajak, Trishna Kalita, Debasish Sharma 等

arXiv quant-ph

Dissipation-selected photon-phonon pair and photon-bundle emission in a tripartite Mollow system

说明三体Mollow系统中由耗散选择的光子-声子对与光子束发射

简介该论文研究一个强驱动二能级发射体同时耦合腔光子与运动声子的三体Mollow系统。研究发现,玻色子耗散通道的对称性可以选择并切换发射的量子态:对称耗散下产生强关联的光子-声子对及多对束流,耗散不对称时两类自由度解耦,声子积累于高激发Fock态,光子则转化为高纯度单光子与双光子束。

Jiayuan Zhang, Geng Zhao, Jing Tang 等

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On the Expressive Power and Capacity of Quantum Data Reuploaders

说明量子数据重复上传(data reuploading)模型的表达能力与容量研究

简介本文研究量子神经网络中“数据重复上传”结构的频谱特性,给出可访问频率集合的精确刻画。作者证明频谱方向在一次上传时即已稳定,但频谱本身随上传次数增加而持续扩大。论文还给出基于频谱大小的容量上界,并通过函数逼近与分类实验与参数匹配的经典神经网络进行比较,结果显示其在部分低维任务上表现较好,在高维回归上则较差。

Lord Sen, Shyamapada Mukherjee

arXiv quant-ph · cs.ET

Sufficient quantum provenance: retained fields and certified recording precision

说明充分量子溯源:保留字段与可认证的记录精度

简介本文研究共享同一溯源记录的量子执行之间输出分布的一致性问题,探讨应保留哪些执行细节、以何种精度记录,才能保证在给定的 Hellinger 容差内输出一致。作者在特定信道模型下结合随机机制与相干旋转差异,无需模拟输出即可认证记录精度。对于深度为一的四量子比特 QAOA,13 位比较记录在容差 0.05 下即可满足要求;六量子比特硬件实验也给出了可认证的最小标签计数。

George Kourousias, Sergio Carrato, Roberto Pugliese 等

arXiv quant-ph · physics.optics

Beyond Spectroscopic Strong Coupling: Operational Benchmarks for Cavity-to-Magnon Quantum Transfer

说明超越光谱强耦合:腔—磁振子量子转移的操作性基准

简介论文指出,常见的正态模分裂只能说明腔与磁振子之间存在相干杂化,并不能保证有限时间内的量子态转移。作者把该系统建模为带有热损耗的通道,并给出单比特保真度、纠缠保持和压缩态保持的判据。结果表明,传统线宽强耦合标准不足以保证量子转移性能,而在噪声足够低时,纠缠或压缩仍可在该标准以下保持。

Huang Xinyi, Zhang Xiang, Zhao Dongxing

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Kerr-Filtered Hybrid States from Double-Squeezed Tripartite Interactions

说明经克尔滤波的混合态:双压缩三方相互作用产生的量子态

简介该论文研究在自旋-光子-声子三体系统中,通过双压缩与腔克尔非线性的协同作用,工程化制备经克尔滤波的混合量子态。双压缩指数级增强自旋介导的光子-声子成对产生过程,克尔相互作用则选择性地重塑光子成分。研究结果提出了一种结合相互作用放大与模式选择性非线性滤波来设计混合量子态的策略。

Jing Tang, Yuangang Deng

arXiv quant-ph

Path Complementarity Enables Directional Quantum Light in Hybridized Cavity Polaritons

说明利用路径互补在杂化腔极化激元中实现定向量子光

简介该论文提出一种微观路径互补机制,使杂化腔极化激元体系能同时产生非对称光子统计与单光子路径纠缠。在塞曼分裂的环形腔量子电动力学系统中,腔内背向散射使反向传播模式杂化,塞曼分裂则产生谱上不对称的激发通道。在弱驱动下,一个输入方向表现为反聚束,相反方向表现为聚束,且在较宽参数范围内路径纠缠度基本保持。

Jing Tang, Yuangang Deng

arXiv quant-ph

Extensively degenerate superradiant phase in a giant-atom quantum Rabi ring

说明巨原子量子Rabi环中的极度简并超辐射相

简介本文研究由N个格点组成的量子Rabi环,每个原子与相隔两个格点的两个腔耦合,并在原子与腔频率比趋于无穷时分析其超辐射构型。作者指出存在2^N个简并的超辐射构型,简并在二次量子涨落下仍然保持;有限频率比时,二阶过程会选择铁磁或反铁磁型超辐射构型。

Shu He, Li-Wei Duan

arXiv quant-ph

Coherent consensus for the estimation and classification of phases

说明用于相位估计与分类的相干共识方法

简介受量子计量学启发,论文提出一种“相干共识”方法,让多个独立量子分类器在决策边界附近协同工作。方法先在 n 个量子比特上制备 GHZ 态,再把各分类器的输出编码为相位,最后收集到一个量子比特上。作者称其相比直接多数投票,采样误差可降低 √n 倍,并在离子阱量子计算机上用一组不完美相位门完成了实验验证。

Roberto Ruiz, Alessandro Luongo, Sergi Ramos-Calderer 等

arXiv hep-th · gr-qc · math-ph

Spacetime Quasicrystals and Computational Complexity Theory in the Road Towards Quantum Gravity

说明时空准晶与量子引力道路上的计算复杂性理论:探讨半经典引力与时空准晶结构的理论论文

简介论文第一部分假设引力场为经典场并通过半经典爱因斯坦场方程与量子场耦合,论证弱场下一个非相对论性量子比特的动力学原则上可在多项式时间内求解一个NP完全问题,并认为这种计算能力源于半经典场方程带来的非线性动力学,从而与扩展的物理丘奇-图灵论题相冲突,作者将此视为引力需要量子化的证据。第二部分把彭罗斯拼图等准晶推广到闵可夫斯基时空,构造了首批洛伦兹准晶,并探讨其在统一物理、因果集理论和超均匀性方面的可能联系。

Sotirios Mygdalas

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech · gr-qc

Redundant Records of the Past: Unifying Quantum Darwinism and Decoherent Histories

说明冗余的过去记录:统一量子达尔文主义与退相干历史

简介该论文指出,量子体系中关于过去事件的记录有两种框架:退相干历史和量子达尔文主义,二者彼此独立且很少被联系。作者提出“过去冗余”框架,把两者统一起来,并通过Bhattacharyya系数(或保真度)把冗余与历史退相干及概率和规则联系起来。文中的多个例子表明,冗余比量子达尔文主义所需的精细调节模型更为普遍。

Philipp Strasberg

arXiv quant-ph

Quantum Optimization of the Color-of-Money Problem on IBM Quantum Hardware: A Proof-of-Concept Study

说明在IBM量子硬件上用量子优化求解“资金颜色”问题:概念验证研究

简介论文研究企业资金配置难题“资金颜色”(Color-of-Money)问题,将其转化为QUBO形式,并用变分量子算法与Pauli相关编码及误差缓解,在IBM真实量子硬件上求解一个含3项资产、3项义务和2个时间段的小规模实例。结果与经典精确求解器SCIP得到的最优解一致,验证了方法的正确性与可行性,但在该小规模实例上当前含噪硬件尚未优于经典方法。

Rahul Rana, Suman Kumar Roy, M Girish Chandra

arXiv quant-ph

Mixed States in Quantum Rabin Oblivious Transfer

说明量子Rabin不经意传输中的混合态研究

简介本文研究在量子Rabin不经意传输(OT)中使用混合量子态。不经意传输是多方计算的基础密码学原语。作者提出三种基于混合态的协议,分别采用两种不同方法构造,其中一种扩展了已有的纯态方案,另一种采用概率方法。文中表明,在不同参数下,这些协议相比经典协议和纯态量子协议表现更好。

James T. Peat, Lara Stroh, Kenny Campbell 等

arXiv quant-ph

Stimulated emission for a three-level artificial atom in waveguide quantum electrodynamics

说明波导量子电动力学中三能级人工原子的受激辐射研究

简介本文从理论上研究一维开放波导中三能级阶梯型量子系统与连续电磁场的相互作用,模拟受激辐射情形,即单光子指数脉冲被激发态三能级发射体散射。作者用实空间方法给出了系统波函数的解析表达式。结果显示,当三能级系统的相对非谐性低于4%(|α_r|<4%)时,第三能级会明显抑制受激辐射效应;同时,三能级系统还可在反射场中产生光子聚束等关联效应,并可通过调节入射光子参数将其关闭。

O. A. Chuikin, Ya. S. Greenberg, V. V. Taravkova 等

arXiv quant-ph

Automated reduction of fault-tolerant circuits

说明容错量子电路的自动化化简

简介本文提出一种通过保持故障等价的重写来化简容错电路的自动搜索方法。以 [[7,1,3]] 码的 Shor 式综合征提取为例,一轮综合征测量的辅助比特制备由 30 次减至 18 次,CNOT 门由 54 个减至 42 个;在物理双比特错误率 p=10^-3 下,逻辑错误率降低约 21%。

Hyeongjun Jeon, Jeonghoon Lee, Taehyun Kim

arXiv quant-ph

A Minimal Bicomplex Extension of the Complex Scalar Algebra of Quantum Mechanics with an Ideal-Valued Sector

说明量子力学复标量代数的最小双复数扩展:含理想值分支

简介本文探讨量子力学的复数标量代数能否嵌入一个更大的交换结合代数。作者证明,若保留普通复数部分并加入一个稳定的类复数解析分支,则该分支形成真理想,有限维下必然出现零因子,且实维数至少为四。双复数代数满足这一最小条件,在附加相容性假设下四维实现唯一,并可恢复标准的玻恩规则。该理想分支还支持泰勒级数、振荡指数等结构,其物理意义仍是未决问题。

Ralf Otte

arXiv quant-ph · physics.optics

Efficient detection of spectral cluster states

说明高效探测光谱簇态:用多模光参量放大同时表征60节点连续变量簇态

简介该研究提出并验证了多模光参量放大(MOPA)作为探测多模纠缠光态的方法,可在宽带范围内同时读取大量模式及其量子关联。作者同时表征了一个60节点的双轨连续变量簇态,测得各光谱模式的压缩量约为-7.2至-6.5 dB。通过对所有相关二分组评估van Loock-Furusawa判据,验证了整个60节点态中存在真正的多方纠缠。

M. Kalash, U.-N. Han, C. Roh 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · physics.chem-ph

Spurious zero-dispersion continua in full (2,q)-positivity: A linear hierarchy-depth lower bound from an exactly solvable counting operator

说明完整 (2,q) 正定性中的伪零色散连续谱:来自可精确求解计数算子的线性层级深度下界

简介该论文研究变分双粒子约化密度矩阵方法中固定层级的半定约束,能否正确恢复简单的多费米子谱。针对一个计数半数自旋轨道费米子的可精确求解算算子,作者确定了完整粒子-空穴半定约束层级下被接受的全部数值。结果表明,除整数外,除非层级随粒子数线性增长,否则还会出现一整段非整数区间,并给出了精确阈值。

看点给出精确阈值的线性层级深度下界,并以可解算计数算符构造伪约化密度矩阵,理论新意突出,但适用范围较窄。

Maho Nakata

arXiv math.OA · math-ph · math.FA

The Differential Structure of Generators of KMS-Symmetric Quantum Markov Semigroups

说明KMS对称量子马尔可夫半群生成元的微分结构

简介本文研究KMS对称量子马尔可夫半群,它完全由其在GNS希尔伯特空间上诱导的二次型决定,这类二次型称为量子狄利克雷型。作者用导子给出有界量子狄利克雷型的完整刻画,并给出I型因子上的显式判别条件。论文还证明任意无界量子狄利克雷型都可以用导子表示。

Matthijs Vernooij, Melchior Wirth

arXiv quant-ph

Exploring topology via momentum-selective tomography

说明通过动量选择性层析探测拓扑结构

简介该论文提出一种通过动量选择性测量直接进行能带拓扑层析的方法,并在一个高连接度的超导量子处理器上做了实验验证。研究利用星形结构的辅助探针选择性地访问一维拓扑链的特定动量态,从而直接提取缠绕相位。团队还实现了扩展的SSH模型并绘制了其完整拓扑相图,得到量子化的缠绕数。

Sainan Huai, Ling Lin, Kunliang Bu 等

arXiv quant-ph

Geodesic-based optimal control for leakage suppression in superconducting qubits

说明基于测地线的最优控制:抑制超导量子比特中的泄漏

简介超导量子比特通常利用非谐振 LC 振荡器的前两个能级,但其非谐性远小于能级间隔,粒子数容易泄漏到更高能级。本文将基于次黎曼测地线搜索的最优控制方法应用于含泄漏能级的两个超导量子比特系统,分别分析单比特 Rx(π/2) 旋转和双比特 iSWAP 操作。结果显示,在单比特操作中,与高斯脉冲和 DRAG 脉冲相比,最优脉冲的平均门保真度和泄漏抑制均有明显提升,短脉冲尤为明显;对 iSWAP 门,泄漏误差大致不变,但保真度显著提高,代价是演化时间略长。

Adonai Hil\'ario da Silva, Tanmoy Pandit, Francesco Cosco

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

Correspondence between Asymptotic Quantum Many-Body Scars in Closed Systems and Diffusive Nambu-Goldstone Modes in Open Systems

说明封闭系统中的渐近量子多体疤痕与开放系统中的扩散型南部-戈德斯通模式之间的对应关系

简介该论文研究封闭量子多体系统中的彩虹量子多体疤痕态与开放量子系统中的扩散型南部-戈德斯通模式之间的联系。作者在两类系统的哈密顿量与有效林德布拉德算符之间建立谱对应,并构造了渐近彩虹量子多体疤痕态。在均匀速率条件下,两个算符成比例且本征模式一致,因此二次型母哈密顿量分支可直接对应扩散型南部-戈德斯通模式。

Masaya Kunimi, Taiki Haga, Masaya Nakagawa

arXiv quant-ph · cs.LG

Quantum anomaly detection in real scarce data

说明真实稀缺数据上的量子异常检测:用于光伏电站的混合量子-经典方法

简介该论文针对小样本、不平衡数据下的异常检测难题,提出一种面向序列数据的两步式经典-量子混合架构。作者以大型光伏电站的自动异常检测为测试场景进行验证。文中称其可用更少的可训练参数和更小的数据集工作,并取得了较好的泛化能力和有竞争力的预测精度。

Emanuele Casciaro, Fabio Mascherpa, Alfonso Amendola 等

arXiv quant-ph

Divide et Impera quantum neural networks for modular hybrid computing architectures

说明分而治之的量子神经网络:面向模块化混合计算架构

简介本文提出一种“分而治之”的训练方法,把量子神经网络拆成较小的组件并分别优化,以减少所需的量子比特和量子门数量。作者在电动汽车充电站状态和全球空气质量指数等实际预测任务上进行了测试。结果提出了一种适用于多种应用的量子机器学习设计思路,可在现有量子处理器或模块化量子架构上进行验证。

Emanuele Casciaro, Fabio Mascherpa, Alfonso Amendola 等

arXiv quant-ph

Sample-based quantum simulation of vibrational structure of polyyne chains

说明基于采样的量子模拟:多炔链振动结构

简介本文提出一种基于采样的量子对角化(SQD)框架,用于计算非谐振动能级与光谱。方法结合量子态制备与采样、构型恢复、在基组子空间中对哈密顿量对角化,并计算跃迁偶极矩,以得到振动能量和红外光谱。作者以多炔分子C2H2与C4H2为例,表示所需量子比特数最多达104个。

Sarah Mostame, Tanvi P. Gujarati, Alberto Baiardi 等

arXiv cs.DS · quant-ph

Grover Search for a Threshold-Fraction Variant of the Travelling Salesman Problem: A Circuit-Level Construction

说明针对旅行商问题阈值比例变体的Grover搜索:电路级构造

简介本文研究旅行商问题的一个阈值比例变体,称为稳健TSP,以承诺问题形式表述。作者构造了量子电路,利用Grover搜索判定至少一定比例的巡回路线长度是否不超过给定阈值。该算法的查询次数为O(1/√p),与城市数N无关,但每次查询电路规模随N多项式增长。

Aayra Dhindsa Sawkmie

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Quantum Approximation Complexity of Classical Optimization Problems

说明经典优化问题的量子近似复杂度:研究量子计算能否在最坏情况下提供更好的近似保证

简介本文将经典近似复杂度类(APX、PTAS、FPTAS)及其随机化版本推广为有界误差的量子版本,要求量子算法在每个输入上以至少2/3的概率给出满足近似比的可行解。作者在NP不包含于BQP的条件假设下,建立了对数、多项式与指数近似因子的严格层级,并给出基于质因数分解与离散对数问题的条件性量子—经典分离。文章指出,对MaxCut、MaxSAT等常见问题的量子—经典差距仍未解决。

看点定义了有界误差量子近似复杂度类,并在条件假设下建立量子近似层级与与经典的分离,理论新意突出。

Stuart Hadfield

arXiv quant-ph

Time-Bin Properties of Photon Pairs from a 2GHz Waveguide Resonator

说明2GHz波导谐振腔光子对的时间槽特性

简介该研究利用Fabry-Pérot波导谐振腔中的参量下转换产生简并光子对(信号光与闲频光),谐振腔带宽接近2GHz,位于电信C波段。研究者选取单个谐振模式后,用标准光子计数测量了亚纳秒长脉冲形状即时间槽,发现信号光与闲频光的时间槽宽度差异明显,可由两者不同的光学损耗来解释。研究还通过联合光谱的傅里叶变换模拟了两者的时间特性,为未来窄带脉冲边缘量子网络提供了实验依据。

Stefan Kazmaier, Kaisa Laiho

arXiv quant-ph

Vibrational Sample-Based Quantum Diagonalization with Unitary-Cluster-Jastrow Ansätze on IBM QPUs

说明基于IBM量子处理器、采用幺正簇-Jastrow拟设的振动样本量子对角化

简介本文将样本量子对角化方法扩展到非简谐振动光谱,并在IBM量子处理器上以最多72个量子比特测试各类振动拟设的扩展性。研究比较了五种保粒子数线路,并通过自洽构型恢复流程从硬件样本重建关联态,计算了H2O、CH2O和CH2ClF的基态能量,还计算了部分分子的基频振动频率。

Kunal Kumar, Erik L\"otstedt, Yuri Kobayashi 等

arXiv physics.ed-ph · quant-ph

Using Learning Analytics to Study Novice Learners' Work on Quantum Circuit Simulator Tasks

说明用学习分析研究初学者在量子线路模拟器任务中的表现

简介本文提出一个面向量子线路模拟器任务的学习分析框架,并基于一门入门量子计算课程的匿名日志进行任务层面的分析。数据涵盖492名学习者、47,533次有效提交和21道必做的量子线路练习。研究发现了仅凭最终成绩难以察觉的瓶颈任务、较宽的解空间和反复出现的错误模式,并提出以纯文本形式呈现观察到的答案空间,便于教师理解开放式线路提交。

Juuso Jaakola, Vlad Stirbu, Teiko Heinosaari

arXiv quant-ph · math-ph · math.CV

The Geometry of Lee-Yang Tensors

说明Lee-Yang张量的几何结构:一篇关于量子多体谱隙与Gibbs态性质的数学物理论文

简介本文从几何角度描述Lee-Yang张量,在Bravyi、Gosset、Liu和Wong等人的若干结果基础上,运用复Perron-Frobenius理论推广其关键引理,以界定Lee-Yang半径大于一的非正规算子的谱比。作者由此给出Suzuki-Fisher哈密顿量谱隙的局部到整体界估方法,并证明k≥3的k-局部哈密顿量的Gibbs态不可能在所有逆温度下都具有至少为一的Lee-Yang半径。

Jake Hofgard

arXiv cs.LG · quant-ph

What a Reporting Convention Hides: A Matched-Budget Audit of Quantum Natural Gradient with an Exactly Computed Metric

说明报告惯例可能掩盖的问题:对量子自然梯度的等预算审计(精确计算度量)

简介本文审计了变分量子优化器的比较方式。作者在Adam、SPSA与量子自然梯度(QNG)之间,按电路求值次数为每步计价并给各方法相同预算,同时精确计算QNG所用的度量。结果显示,若只统计达到目标的运行,会掩盖SPSA的成本差距;QNG在严格目标上的优势,取决于度量的计价方式。作者建议对每次失败都计入预算,并跨多个目标报告结论。

Lu Wei, Yufeng Wang, Haibin Ling

arXiv quant-ph · cond-mat.other

Non-Hermitian Cooperation Induced Chern Insulator

说明非厄米协同作用诱导的陈绝缘体

简介传统陈绝缘体需要磁场或合成规范场来打破时间反演对称性。本文提出一种新途径:不含任何规范场的静态晶格,仅靠在位损耗与非互易耦合两种非厄米因素的协同作用,就能成为陈绝缘体,并出现具有非零陈数的稳健手性边缘态。作者认为其机制来自由损耗格点构成的非厄米手性分子。

Weiwei Zhu, Bingbing Wang, Mengxiang Xie 等

arXiv quant-ph

Distance Structure of Insertion Kernels and Local Port Response in Non-Reciprocal Su--Schrieffer--Heeger Chains

说明非互易SSH链中插入核的距离结构与局部端口响应

简介本文研究带交错增益与损耗的非互易Su–Schrieffer–Heeger(SSH)链,把插入核与相干透射强度联系起来。文中给出了强插入与弱插入两种情形下的渐近结论,并通过有限链计算与驱动动力学检验这些结果。作者由此区分图路径结构、相干端口响应与动力学建立过程。

Xudong Zhang, Bin Guo

arXiv quant-ph · cs.NA · math.NA

Particle-Number-Preserving Quantum Signal Processing for Thermal Properties: Canonical-Ensemble Estimation and Grand-Canonical Reconstruction

说明保持粒子数的量子信号处理:用于热性质的正则系综估计与巨正则重构

简介本文提出一套端到端框架,用量子模拟估计粒子数守恒的二次量子化哈密顿量的正则热力学性质。框架包括用混合Dicke态制备初态、保持粒子数的Trotter化模拟以及广义量子信号处理,用于估计正则配分函数和可观测量。在此基础上,作者提出巨正则重构方案,可通过经典重加权复用同一批量子测量数据,以处理任意化学势而无需反复执行量子电路。文中证明了存在与系统规模无关的温度区间,在该区间内两种方案的渐近时间复杂度低于经典Lanczos方法(相差多项式因子)。数值结果在二维Hubbard模型的弱耦合与中等耦合区间中得到验证。

Taehee Ko, Sungbin Lim, Sangkook Choi

arXiv quant-ph

Non-Orthogonal Amplitude Amplification for Hybrid CV-DV Quantum Processors

说明混合连续变量-离散变量量子处理器的非正交振幅放大

简介本文提出一种面向混合连续变量-离散变量(CV-DV)量子处理器的非正交振幅放大方法(NOAA),适用于辅助投影算符对目标态选择性不完美的情形。作者给出了可达目标态保真度的上界,该上界由初始目标态振幅和可用反射算符的选择性决定。数值模拟显示,在初始目标态振幅较小时,该方案的保真度和效率高于重复直到成功(RUS)方法。

Jiyuan Liu, Joel Bierman, Yuan Liu

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Building codes with transversal CCZ using projective geometry and SAT solvers

说明利用射影几何与 SAT 求解器构造可横向实现 CCZ 门的量子纠错码

简介论文构造了具有三个逻辑量子比特的 CSS 码,其逻辑 CCZ 门可由物理 T/T† 门横向实现,且 Z 方向距离至少为 3。码的 X 稳定子基于射影几何构造,并由 SAT 求解器寻找与横向 CCZ 兼容的 X 逻辑算子。作者在 n=48 至 n=496 之间的十三种码长上构造了码,并证明在该类码中 n=39 以下不存在满足条件的码。

Bohan Lu, Kenneth R. Brown

arXiv quant-ph

Cross-Validation of Open-Source Quantum Network Simulators

说明开源量子网络模拟器的交叉验证:比较 QuISP 与 SeQUeNCe 的基础网络任务结果

简介本文比较了两款开源量子网络模拟器 QuISP 和 SeQUeNCe,通过模拟纠缠生成、纯化和交换等基础网络任务,检验两者结果是否一致。研究发现,两者在完成任务所需时间上存在固定倍数的差异,这源于各自的连接模型;但在相同误差参数下,它们对所分发资源的保真度结论一致。作者认为,这是提升量子网络模拟可靠性与可复现性的第一步。

Joaquin Chung (1, 2), Michal Hajdu\v{s}ek (3) 等

arXiv quant-ph · math.ST · stat.TH

Witnessing Quantum Bayesian Inference beyond Classical Learning

说明在经典学习之外验证量子贝叶斯推断

简介本文研究量子贝叶斯回溯推断的预测能否超出经典贝叶斯学习的解释范围。作者证明,当测量结果不超过四个时,量子预测总能找到经典实现;而单量子比特上的五结果测量则违反一个明确的经典界限。该界限只涉及智能体的初始与更新预测,因此无需观察其内部描述即可验证这种差异。

Francesco Buscemi

arXiv cs.LG · quant-ph

A Cognitive-Aware QML-CRL Framework for Detecting Affinity and Romance-Investment Fraud

说明基于认知感知的量子机器学习与强化学习框架,用于识别感情型和恋爱投资诈骗

简介本文提出一种量子-经典混合框架,通过对诈骗对话中的认知偏差建模来检测感情型与恋爱投资诈骗。框架使用参数化量子电路编码认知偏差、话语框架的时间顺序及叙事共现关系,并与强化学习智能体联合训练,逐轮决定是否标记对话。实验在包含困难负样本、合法但紧迫及合法但强势销售对话的合成数据上进行。

Bibhas Adhikari, Ramya Srinivasan

arXiv quant-ph

The coupler Eve did not monitor: non-signalling reports from interacting cavities

说明Eve未监测的耦合器:相互作用腔体发出的无信号报告

简介作者构造了一个基于腔体的反例,说明仅凭两台不透明设备的非信号统计,无法证明物理隔离。设备在输入到达后通过共享相互作用耦合,内部测量可得CHSH分数S=13/4(四次重复),大块时接近4;但报告的边缘统计仍严格无信号,表明高分并非来自违反量子力学,而是源于设备在响应期间相互作用。

Yueying Wu

arXiv quant-ph

Interaction-Assisted Spin Coherence in a Multimode Trapped Atomic Ensemble

说明多模囚禁原子系综中相互作用辅助的自旋相干性

简介论文研究热占据的多模囚禁原子系综中,各模式失谐导致Ramsey对比度衰减的问题。作者建立了弱轴分辨的哈密顿理论,并表明交换相互作用在平均场层面可以减小相位离散、恢复集体对比度。结果显示,交换尺度与热致失谐展宽之比决定了恢复的转变,不可逆的纯退相干只能限制而无法消除这种恢复。

Aleksandre Merabishvili, Ebubechukwu O. Ilo-Okeke

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall · cond-mat.other

Geometric heat pumping on a quantum processor

说明量子处理器上的几何热泵

简介该研究在超导量子处理器上实现了几何热泵:一个受驱动的量子比特与两个处于热态的辅助量子比特反复相互作用,用以模拟两个热库。通过在每次相互作用前后测量能量,记录与各热库交换的热量,并通过反转驱动路径提取与泵送相关的热量贡献。该结果与碰撞模型的精确模拟一致,且在慢驱动情形下接近对应Lindblad动力学的几何极限。

Ger\'onimo J. Caselli, Luis O. Manuel, Liliana Arrachea 等

arXiv quant-ph

Heating and Escape of Confined Atoms Subject to Colored Noise

说明受色噪声作用的束缚原子加热与逃逸

简介本文研究有限深度束缚势阱中的粒子在幂律色噪声驱动下的逃逸时间,适用于电磁囚禁的原子或离子。作者在弱噪声条件下用随机平均法推导平均逃逸时间,并与完整运动方程的蒙特卡洛模拟比较。将结果应用于微加工离子阱的寿命测量,发现仅靠噪声谱色不足以解释观测到的快速逃逸,而杂散场引起的准静态势垒倾斜可以解释。

Joseph M. Ryan, Katherine Jonas, Christopher Monroe

arXiv quant-ph

Teleportation of a programmable gate

说明可编程量子门的隐形传态

简介论文探讨Alice和Bob各持一个量子比特,借助Charlie共同实现一个依赖参数的两比特量子门。参数可由Charlie掌握、之后以经典信息传来,或编码在程序态中。文中比较了Alice和Bob把量子比特交给Charlie纠缠,以及通过隐形传态与Charlie的态纠缠两种方案,并讨论了所需局部修正操作在何种条件下可行。

Nada Ali, Mark Hillery

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Valley transitions during spin shuttling in Si/SiGe heterostructures

说明硅/硅锗异质结中自旋穿梭过程的谷跃迁

简介该论文从理论上研究了硅/硅锗异质结中移动量子点在自旋穿梭时的谷动力学,把两个最低能谷态视为二能级系统。研究发现,取决于穿梭速度,系统可处于三种不同状态;在穿梭速度约为每秒数十米的状态下,即使存在谷激发,量子信息仍可保持,从而实现与穿梭距离无关的相干自旋穿梭。作者还提出基于部分朗道-齐纳模型的策略,用于提高谷穿梭保真度。

Jonas R F Lima, Guido Burkard

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall · cond-mat.stat-mech

An efficient variational polaron master equation for non-Markovian spin-boson dynamics: Transformed initial states and general observables

说明自旋-玻色子模型中非马尔可夫动力学的高效变分极化子主方程:变换后的初始态与一般可观测量

简介本文提出一种高效的变分极化子主方程方法,用于研究量子自旋-玻色子模型的动力学,并考察初始态的影响。该方法在扩展辅助Liouville空间中把积分-微分方程转化为常微分方程,并给出计算一般可观测量期望值的简化技术。作者还比较了相干叠加态与局域态的非平衡效应,并与弱耦合主方程作对比。

Chien-Chang Chen, Hsi-Sheng Goan

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Efficiently computable bounds on the energy-constrained quantum reading capacity

说明能量受限量子阅读容量的可高效计算上界与下界

简介本文研究量子阅读问题:经典信息编码在一系列量子信道中,通过探测信道并处理输出来恢复。作者在探测能量的平均约束下,给出了有限维信道族阅读容量的逆定理上界,并通过半定近似实现可计算。同时构造了可实际达到的速率下界,并对联合经典-量子信道给出了与非自适应协议匹配的结果。

Vishal Singh, Zixin Huang, and Mark M. Wilde

arXiv cond-mat.quant-gas · quant-ph

Matter wave bistability with a momentum chirped Bose-Einstein condensate

说明动量啁啾玻色-爱因斯坦凝聚体中的物质波双稳态:利用动量啁啾在原子间相互作用下实现的类法布里-珀罗干涉仪双稳态研究

简介该论文从理论上研究了类法布里-珀罗(FP)干涉仪的物质波版本:让玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)波包撞击由光诱导的一对高斯势垒构成的腔。作者提出通过在波包中引入动量啁啾,与透射过程中腔的动力学平均场能移相平衡,从而增强共振谱并产生由相互作用辅助隧穿引起的双稳态特征。文中还给出了所需的最佳啁啾,并讨论了近不连续FP透射谱的对比度,认为该方法可用于物质波开关和高精度速度测量。

Mikhail Mamaev, Nicholas Mantella, Noah P. Baker 等

arXiv quant-ph

High-Fidelity Inter-Species Rydberg Gates with Two-Photon Driving

说明基于双光子驱动的跨物种里德堡门高保真度研究

简介中性原子阵列在量子信息处理中前景良好,高保真纠缠操作通常借助双光子过程激发到高能里德堡态。本文建立了包含激光串扰影响的跨物种里德堡门模型,指出通过合适的门设计可将串扰影响压制到任意小,并在 85Rb/87Rb 体系近失谐情形下,于较保守的实验参数下实现了超过 99.8% 的门保真度。

Shuan Wang, Kevin Singh

arXiv cond-mat.str-el · cond-mat.mes-hall · cond-mat.supr-con

Zero Mode Operators and Charge-Conjugation Defects in Non-Abelian Fractional Quantum Hall-Superconductor Heterostructures

说明非阿贝尔分数量子霍尔-超导体异质结中的零模算符与电荷共轭缺陷

简介本文研究由阿贝尔和非阿贝尔分数量子霍尔态与超导体构成的异质结中,束缚于电荷共轭缺陷上的零模。作者把局域零模算符的构造推广到非阿贝尔母体拓扑序,并给出了若干具体态的零模代数结构,包括Laughlin态、广义Moore-Read态和k=3的Read-Rezayi态。文中还指出,在Read-Rezayi情形下,零模算符隧穿与零模任意子直接转移会给出不同的普适振幅比。

Junyi Cao, Eduardo Fradkin

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

Energy-constrained two-way capacity bounds for noisy Gaussian channels

说明带能量约束的噪声高斯信道双向容量上界

简介本文针对存在额外噪声的玻色子通信,在无条件平均光子数约束下,推导出适用于热衰减、噪声放大和加性高斯噪声的统一自适应弱逆界。该界适用于带量子存储器的任意自适应协议,约束双向量子、纠缠分发、私有及秘密密钥容量。在纠缠破坏区域该界为零,能量无限时趋近于PLOB界。在有限能量下,它在相关参数区间改进了所评估的高斯压缩纠缠界和PLOB界,并与哈希速率比较,量化了与可达性之间的剩余差距。

看点提出统一的有限能量自适应弱逆界,适用于热衰减、噪声放大和加性高斯噪声信道,改进了已有的上界。

Stefano Pirandola

arXiv quant-ph · cond-mat.dis-nn

Observing the magic Mpemba effect in localized dynamics on a digital quantum computer

说明在数字量子计算机上观测局域化动力学中的魔法 Mpemba 效应

简介该论文研究量子“魔法”(非稳定子性,通用量子计算的关键资源)能否出现类似 Mpemba 效应的反转:初始魔法较少的态反而达到更高的饱和魔法并更早饱和。作者提出相互作用诱导的退相位是这一机制,并在 ℓ-bit 模型和局域自旋链中用精确模拟验证,同时在 IBM 超导量子处理器上观测到该现象。

Han-Ze Li, Xianquan Yan, Yi-Rui Zhang 等

arXiv quant-ph

Complexity of self-consistent entanglement certification

说明自洽纠缠认证的复杂度分析

简介作者此前提出一种基于广义非语境性的自洽纠缠认证方法,无需预先标定测量设备。本文研究该方法在有限实验中的复杂度:在固定局域维度下,达到给定纠缠分辨率所需的局域效应数量的最优标度,以及认证所需的目标态样本数。

Yujie Zhang

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

No-Disturbance-without-Uncertainty generates the Quantum set in the simplest Bell scenario

说明无扰动无不确定性原理生成简单贝尔场景下的量子集合

简介论文研究如何用信息论约束刻画量子非局域关联集合。作者证明,在一方有两个二值测量、另一方有任意有限个测量设置与结果、且满足共同重叠的无扰动无不确定性条件时,无信号行为的凸包恰为有限维量子集合。在最简单的二值输入输出贝尔场景中,这一结果刻画了包括局域边际在内的完整八维量子行为集合。

看点证明了在最简单贝尔场景中,满足共同重叠无扰动无不确定性条件的无信号集合恰好给出量子集,并构造了量子实现,新颖性较高。

Ravishankar Ramanathan

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el

Entanglement manipulation and magic area-laws

说明纠缠操控与魔法面积律:探讨量子态中纠缠与非稳定子性(魔法)的面积律行为及其计算复杂性

简介论文指出,局域相互作用的多体量子系统基态中纠缠随区域面积增长,而非稳定子性(魔法)通常呈体积律。依据一种最新的量子态分类,面积律态可分为两类:纠缠主导态的魔法服从面积律并可高效操控纠缠;魔法主导态的子系统魔法增长快于面积律,纠缠操控需要非高效算法。作者还提出了“稳定子区域”概念,即同时具有两种面积律且允许高效纠缠操控的受限量子相。

Rafael A. Macedo, Rafael Chaves

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Efficient Learning of Structured Fermionic States under General Quadratic Evolution

说明在一般二次演化下高效学习结构化费米子态

简介本文证明了在 n 个费米子模式上,对成对魔态的完整高斯轨道进行最优学习的结果:非自适应学习者可用 Θ(n^6/ε^2) 份副本,以给定置信度返回与真实态迹距离在 ε 以内的高斯制备,且该测量模型下任何学习者都无法做得更好。文章还把学习扩展到输入为有界粒子数的不相交占据模式叠加的纯态,给出分批自适应学习算法,其副本数为 Õ(n^7/f)。

看点在通用二次演化下给出费米高斯态学习的拷贝最优性证明,并扩展到叠加态,理论界限明确且严格,但应用范围较窄。

Erfan Amidi, Ali Asadian, Ali Hamed Moosavian

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Quantum Algorithms for Multivariable Polynomial Transformations: From Efficient Synthesis to Quantum Channel Transformations

说明多变量多项式变换的量子算法:从高效合成到量子信道变换

简介本文针对非交换矩阵的多变量多项式变换,建立了一套在联合分块访问下的构造性合成理论,给出查询复杂度约为 O(D/√τ) 的算法,并在行分块访问下达到精确的 D 次。作者还把该框架推广到量子信道变换,可在相干 Kraus 访问下合成完全正映射,并能把由因果 Choi 数据给出的信道变换显式合成为固定顺序的量子梳。

看点提出多变量非交换多项式变换的完整构造性综合理论,并把它推广到量子信道变换,理论框架新颖;证据主要是严格的理论构造与复杂度界。

Zheyu Shen, Yusen Wu, Xiao Yuan 等

arXiv quant-ph

Entanglement Sudden Death: Eberly's Work and the Limits of Local Dynamics

说明纠缠突然死亡:Eberly 的工作与局域动力学的局限

简介本文回顾了 Yu 与 Eberly 关于纠缠突然死亡(ESD)的研究脉络,从两比特扩展到多体纠缠。作者指出,在两个独立阻尼的量子比特中,纠缠在有限时间内消失,而布居和相干性仍不为零。对于退极化下的广义 GHZ 态,全局与独立局部退极化可产生相同的单比特演化,但多体纠缠的突然死亡时间不同,其先后顺序还会随初始态反转。

Abhaya S. Hegde, Songbo Xie

arXiv quant-ph · physics.ed-ph

Visualizing two qubits

说明可视化两个量子比特的纯态

简介论文提出一种可视化纯两比特量子态的简单方法,由两个分别表示边缘量子比特的布洛赫球和一个描述纠缠的分量(旋转反射与收缩)组成。作者证明该表示是状态空间上的整体微分同胚,没有缺口或退化。该方法还用于展示条件态、纠缠自由度以及单比特旋转。

Simon Grosse-Holz

arXiv quant-ph

Fault-tolerant resource estimation for ground-state preparation via Lindblad simulation

说明基于Lindblad模拟的基态制备容错资源估算

简介本文研究用Lindblad动力学模拟制备费米Hubbard模型基态所需的量子计算资源,采用单辅助比特方法,给出包含常数因子的严格误差界,并与电路级模拟的经验误差和收敛参数进行比较。作者指出,经验选取的参数可将所需资源大幅减少,对36格点费米Hubbard模型的低能子空间进行一单位时间演化约需7.7×10^8个T门;其中对能量跃迁的精确滤波是主要成本来源。

Marius Bothe, Patrick Schoepf, Nick S. Blunt

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

Analytical results for the Shannon entropy of the critical transverse-field Ising chain

说明临界横场伊辛链香农熵的解析结果

简介论文研究临界横场伊辛链在计算基下的香农熵,这类熵包含普适的次主导信息。作者把完整的玻恩分布表示为独立长程伯努利边的奇度边界,借此直接处理 n=1 时的香农点。对周期链,论文分离出解析的边反常项,并给出一系列可计算的连通顶点系数;对区间,给出解析的边贡献 γ_E=log2/4−1/16,并用精确有限尺寸概率独立重构了已知系数 γ1=0.060020(3)。

M. A. Rajabpour

arXiv quant-ph · cs.ET

Physical Design Automation for Planar Superconducting Quantum Chips

说明平面超导量子芯片的物理设计自动化:用可直接使用的开源流程替代数天到数周的人工版图设计

简介超导量子芯片的版图设计目前仍主要依赖人工,耗时数天至数周。本文提出一种形式化抽象,将器件物理特性转化为几何问题,并设计了三阶段自动化流程,包括几何感知的全局划分、基于整数线性规划的端口分配以及分层布线。论文称该流程可在数秒到几分钟内自动生成符合物理设计规则、可用于制造的版图,并在复杂案例上比现有方法快至多25倍,相关工具以开源形式发布为 mqt-scpd。

Michael Feldmeier, Marcel Walter, Gerhard B. P. Huber 等

arXiv quant-ph

Quantum Readout Complexity for Normalized Linear Functionals

说明归一化线性泛函的量子读出复杂度

简介量子数值算法常把正解编码在量子态的振幅中,但科学应用需要的是解的归一化线性泛函。论文研究这一输出接口问题,引入与目标相关的敏感度 χ_φ,用以刻画估计该泛函所需的解态副本数量。在固定正参考态附近,最优副本数为 Θ(χ_0 ε⁻² log(1/β)),并表明两种固定的单副本测量可达到同样的速率。

Roi Vence-Nogueira

arXiv quant-ph · hep-th · math-ph

Universal critical g factor for spin-1/2 Aharonov-Bohm bound states

说明自旋1/2阿哈罗诺夫-玻姆束缚态的普适临界g因子

简介该论文讨论自旋1/2阿哈罗诺夫-玻姆哈密顿量是否存在束缚态这一长期争议问题。作者指出Hagen的结论对应于描述奇异塞曼相互作用的一参数自伴扩张族中的一个特定成员,并将有限半径磁通管对应的扩张参数与之匹配。结果显示临界g因子为g_c=2,与磁通扇区和正则化半径无关。

Vin\'icius Salem, Edilberto O. Silva, Fabiano M. Andrade

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Optimal GHZ extraction from MABK violations

说明从MABK违背中提取GHZ态的最优下界

简介本文针对多方(三方以上)量子系统,确定了与Mermin-Ardehali-Belinskii-Klyshko(MABK)贝尔分数相容的最小GHZ可提取性。可提取性指通过分离的局域量子信道能得到的GHZ态的最大平方重叠。文中给出该最小值为双可分界与量子最大值之间的仿射插值,并处理了六方及以上的情形;对于全为量子比特的情形,给出了精确最小值。

看点给出任意多方、任意局域维数下GHZ可提取性下界的精确最小值,并以解析证明覆盖六方及以上情形,理论突破明显,但应用范围偏窄。

Avraham Kreindel, Aryeh Lev Zabokritskiy (Yohananov)

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Exact Catalysis Cannot Overcome the Gaussian-Steering Barrier for Remote Wigner Negativity

说明精确催化无法突破高斯操控障碍:远程维格纳负性的限制

简介该论文研究在爱丽丝只能进行高斯操作时,能否通过多份副本、辅助系统或催化剂,使鲍勃的测量在远距离上产生维格纳负性。作者引入了“操控负性”这一乘性单调量,其对数等于高斯态的高斯操控度,并由此界定鲍勃可预告的负性上限。结果表明,对于严格不可操控的高斯态,即使催化剂本身具有负性或可操控性,只要被精确返还,也无法帮助产生远程负性。

看点提出分乘性单调量并证明高斯导向无法被副本、辅助或催化剂激活,理论上很有新意,证明严谨,但应用范围窄。

Sudip Chakrabarty

arXiv quant-ph

Quantum algorithms for four problems in density peak clustering

说明密度峰聚类中四个问题的量子算法

简介该论文提出一种用于密度估计的量子蒙特卡洛方法,这是密度峰聚类中的关键步骤。基于此方法,作者为完整聚类问题及决策聚类、聚类计数、重聚类计数三个相关任务设计了量子算法。在对数据集相关参数的标度作出假设的条件下,每个问题都能获得多项式级的量子查询加速。数值实验表明,这些条件在若干实际相关的场景中成立。

Gon\c{c}alo Sousa, Duarte Magano