量子计算 · 2026年10月8日(周四)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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A deterministic polynomial chaos Galerkin method for non-Markovian quantum state diffusion

说明用于非马尔可夫量子态扩散的确定性多项式混沌伽辽金方法

简介本文提出一种确定性的多项式混沌伽辽金方法,用于模拟非马尔可夫量子态扩散,实现简便、精度较高。该方法将浴相关函数的低秩分解与多项式混沌基上的伽辽金投影相结合,得到可由标准偏微分方程求解器处理的确定性formulation。与替代N_traj条轨迹的系综计算相比,据称可将计算成本降低约N_traj倍,并避免统计抽样误差。

Quanhui Zhu, Zhenning Cai

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

Mass quench in interacting finite-size quantum field system

说明有限尺寸相互作用量子场系统中的质量淬火

简介该论文研究了有限尺寸系统中量子标量场在质量突变(淬火)后的非平衡关联函数演化。作者在单圈近似下数值求解了Keldysh关联函数的自洽方程。结果显示,在约为系统尺寸一半的时刻,有效质量会受到明显扰动,这一效应来自光锥内相向传播的涨落波前的干涉,并由周期性边界条件引起。

Grachik A Simonian, Alexey G. Mikhaylenko, Andrew G. Semenov

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Who can sample forever? Shot noise effects in quantum linear regression

说明谁能无限采样?量子线性回归中的散粒噪声效应

简介本文研究量子线性回归(包括量子保真度核和量子极限学习机)中有限测量次数带来的问题。由于量子特征需要通过有限次测量估计,训练会变得病态,对采样噪声更加敏感。作者分析了量子极限学习机的情形,指出有限采样误差随测量次数N二次下降,但增加数据集大小无法消除该误差;若训练目标也含噪声,测试误差可能随N增大。

Gabriele Lo Monaco, Salvatore Lorenzo, Alessandro Ferraro 等

★★★★☆ 值得关注
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Exact value and rigidity of the 2×3 magic rectangle

说明2×3 魔术矩形博弈的精确值与刚性定理

简介该论文研究 2×3 魔术矩形非局域博弈,两名参与者需要匹配受到互不兼容奇偶约束的条目。作者证明其量子值为 (1+√(2/3))/2,并在任意有限局域维度、允许一般测量的条件下,对所有最优策略进行了分类。结果显示,每个最优策略都包含一对最大纠缠的四维系统。

看点给出2×3魔方矩形博弈的精确量子值并完整分类所有最优策略,证明严格,改进了已知结果的理解。

Isaac Barouch Essayag, Aryeh Lev Zabokritskiy (Yohananov)

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On the separability of Bell-diagonal states with absolutely positive partial transposition

说明关于具有绝对正部分转置的贝尔对角态的可分性研究

简介本文研究量子纠缠中的一类结构化态,即贝尔对角态。作者分别在两量子三能级系统的Weyl-Heisenberg基和两量子四能级系统的格基下,分析这类态是否可分。结果表明,在两种设定下,所有此类态中不存在纠缠的绝对正部分转置态,并给出了基于频谱的充分可分性判据。但这些结论依赖于特定基,因此尚不能证明绝对正部分转置与绝对可分性在一般情况下是否等价。

Ayan Patra, Beatrix C. Hiesmayr

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Unitary-accessible coherence-erasure distance: Exact qubit solution and a tight qutrit bound

说明幺正可达的相干性抹除距离:量子比特精确解与三能级紧界

简介本文提出一种“幺正可达的相干性抹除距离”,衡量在不改变谱的前提下,用幺正控制把量子态变为非相干态所需的最小代价。目标态限定在同一幺正轨道上的非相干态。作者对量子比特给出精确表达式,并对非简并三能级体系给出通用紧界及可达构造。

Dong-Ping Xuan, Hua Nan, Zhi-Xi Wang 等

arXiv physics.soc-ph · cs.SI · quant-ph

A Gauge-Invariant Clustering Coefficient for Complex-Weighted Bipartite Networks

说明复数加权二分网络的规范不变聚类系数

简介该论文针对带复数边权(相位)的二分网络,定义了一种聚类系数,它在相位为零时退化为经典二分聚类系数,相位相消时可为负。作者指出,四节点方形所累积的相位是二分网络中最小的规范不变结构相位信息载体,并给出该系数可由单次稀疏矩阵乘积求得。文中还推导了相位均匀分布时的解析结果,并通过数值验证,指出相位无序会增大相干距离。

Anjali Waghmare, Yu Tian, Renaud Lambiotte

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Emergent SSH physics and localization in a cavity--atom system beyond the rotating-wave approximation

说明超出旋波近似的腔-原子系统中涌现的SSH物理与局域化

简介该论文研究超出旋波近似的腔-原子系统,将其动力学写成激发数基下的有效紧束缚模型。在大光子数区域,有效晶格近似为带线性能量梯度的二聚化SSH型链,出现Wannier-Stark梯,可产生Bloch振荡与Bloch-Zener振荡。在小光子数区域,跃迁幅度发生二聚化形变,增强集体局域化并产生直接相关的动力学行为。

H. Shen, J. Cao, R. Wang 等

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Prelocality No-Go Theorems and Exactly Solvable Relational History Hamiltonians

说明证明局部性无法从对称性直接获得的不可能性定理,以及两个可精确求解的关系历史哈密顿量

简介论文指出,仅有置换协变性并不能自动得到稀疏的度量几何结构,并给出多个不可能性结果,包括基态简并度下界与连通性障碍。作者随后构造了两个有限尺寸的关系历史哈密顿量并给出精确能隙与基态数,结果显示时钟与局部性资源之间存在权衡,但并未证明涌现的几何相。

Maxim V. Churilov

arXiv gr-qc · quant-ph

Sharing of Gaussian tripartite steering in de-Sitter space

说明de-Sitter 空间中高斯三方转向的共享与分布

简介本文在连续变量框架下研究 de-Sitter 空间中高斯三方量子转向的重新分布与方向性。通过 Bogoliubov 变换将 Bunch-Davies 真空用开放坐标图模式表示,推导多方高斯态的协方差矩阵,并分析一对二与二对一两种转向结构。研究发现,曲率一般会抑制原本在可访问模式间共享的转向,但影响随转向方向而异;二对一转向在所考虑的参数范围内保持非零,显示出三方转向在二方情形中不具备的稳健性。

Xin-Ze Song, Xiao-Li Huang, Shu-Min Wu

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From Majorana to Bloch: two ways to generalize the Bloch sphere representation

说明从马约拉纳表示到布洛赫表示:推广布洛赫球的两种方法

简介布洛赫球是描述单个量子比特状态的经典几何图示,但推广到纯量子d能级态(d>2)时并不唯一。本文比较两种推广方式:马约拉纳表示用多个点描述状态,广义布洛赫表示用更高维空间中的一个点描述状态。作者给出了两者之间的显式解析关系,包括由状态的马约拉纳点求布洛赫矢量的一般公式。

Louis Hanotel

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Extended Results on Absorbing Boundary Conditions as Limits of Complex Potentials

说明吸收边界条件作为复势极限的扩展结果:关于量子力学中探测时间与位置计算方法的研究

简介该论文研究量子力学中计算粒子在空间某曲面或区域内被探测时间与位置概率分布的两种方法:吸收边界条件与复吸收势。此前已证明吸收边界条件可作为复吸收势的极限情形,但假设末端为诺伊曼(反射)边界条件。本文改用狄利克雷边界条件,得到吸收边界条件的另一种极限,被认为更具实际意义和可实现性。

Rashi Kaimal, Roderich Tumulka

arXiv cond-mat.mes-hall · cond-mat.mtrl-sci · quant-ph

Tunable Ultrastrong Magnon-Magnon Coupling and Squeezed States in a Triaxial Van der Waals Antiferromagnet

说明三轴范德华反铁磁体中可调的超强磁振子-磁振子耦合与压缩态

简介本文研究二维范德华反铁磁体 CrPS4 中手性磁振子模与声学或光学磁振子模之间的超强耦合。作者将相互作用分解为三种微观通道,并给出归一化耦合比约为 0.41 的结果。文中还提出从热噪声驱动的磁化动力学中提取正交涨落和压缩因子(最高约 9.7 dB)的方案。

Xiao Xiao, Zishuang Li, Zui Tao 等

arXiv quant-ph · cs.LG · math.OC

Beyond QAOA: A Review of AI and Quantum Computing for Adaptive Combinatorial Optimization

说明超越QAOA:面向自适应组合优化的人工智能与量子计算综述

简介这篇综述讨论了量子计算与人工智能结合用于组合优化的研究现状。作者按照被学习的决策类型而非应用场景,梳理了三类范式,共收录119篇论文并编码其中67篇作为证据核心。综述发现,AI辅助量子优化的证据比反向方向更充分,但实验对照普遍薄弱,并提出了M0-M5证据层级,目前尚无在最高层级上令人信服的结果。

Hoong Chuin Lau

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Parameter-Dependent Noise Resilience in the Quantum Approximate Optimization Algorithm

说明量子近似优化算法中与参数相关的噪声鲁棒性

简介本文研究量子近似优化算法(QAOA)在噪声下的稳定性,发现其稳定性取决于变分参数。作者在泡利噪声模型下推导了含噪与无噪电路输出之间总变差距离的上界,并通过噪声模拟加以支持。作者还基于该上界提出了误差惩罚和截断搜索等优化方法以增强抗误差能力,并将分析推广到取连续极限后的量子绝热算法(QAA)。

Jorja Kirk, Ashley Montanaro

arXiv physics.chem-ph · quant-ph

Non-Perturbative Vibrational Excitation by Arbitrary Electric Fields from Classical Phase-Space Dynamics

说明任意电场驱动下分子振动激发的非微扰经典相空间动力学研究

简介本文提出一种非微扰框架,用于研究分子体系在任意随时间变化的电场驱动下的量子振动激发。对于线性偶极耦合的简谐势,场致动力学可由位移相干态精确描述,其演化完全由一个复相空间坐标决定。文中给出该坐标的解析表达式,并区分共振与非共振两种情形。振动布居服从由无量纲相空间位移决定的泊松分布。在弱场极限下该方法退化为标准含时微扰理论,在微扰方法失效的强场区域仍然成立。

Sameernandan Upadhyayula, Ji\v{r}\'i J. L. Van\'i\v{c}ek

★★★★☆ 值得关注
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Error-Corrected Memory and Logic on a Heavy-Hex Superconducting-Qubit Processor

说明在重六边形超导量子处理器上实现纠错存储与逻辑运算

简介本文在一块包含156个超导量子比特、采用重六边形排布的处理器上,运行了一个较大的动态指南针码。研究者通过噪声感知解码器,并排除表现最差的量子比特和耦合器,使存储实验的逻辑错误概率最多降低35%,基于测量的逻辑稳定性实验最多提升56%。此外,他们还通过格点手术实现了容错逻辑操作,并利用后选择将Bell态保真度从超过77%提升至97%以上。

看点在156比特异构超导处理器上结合噪声感知解码与排除差元件,实现存储与逻辑的性能提升,并演示格点手术贝尔态保真度,改进明确但属于工程整合。

Campbell K. McLauchlan, Georgia M. Nixon, Julien M. Drouet 等

arXiv quant-ph · physics.optics

From Solid-State Spin Defects to Fluorescent Proteins: A Perspective on Quantum Optical Sensing Platforms for Biomedical Applications

说明从固态自旋缺陷到荧光蛋白:面向生物医学的量子光学传感平台综述

简介本文是一篇观点性综述,梳理量子光学传感从固态自旋缺陷平台向生物集成系统的发展,涵盖金刚石中的氮空位色心以及新兴的荧光蛋白自旋量子比特。文中提到金刚石加工进展带来的光子腔、纳米机械谐振器等器件,以及面向体外、体内研究的芯片架构、微流控集成和可用于细胞内纳米测温与纳米流变测量的纳米金刚石探针。作者总结了这些进展及生命科学应用仍面临的挑战。

Jyotiprakash Parhi, Ayan Majumder, Kasturi Saha

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

Dielectric constant of holographic insulator from quantum geometry

说明从量子几何推导全息绝缘体的介电常数

简介本文研究全息绝缘体的介电性质,通过量子几何分析基态。作者利用全息费米子的赝标量相互作用实现绝缘态,计算费米子格林函数以提取有效哈密顿量。随后由此推导量子度规和贝里曲率,计算输运性质,并由电导率的虚部得到介电常数。

Debabrata Ghorai, Taewon Yuk, Sang-Jin Sin

arXiv quant-ph · hep-th

Spin-outcome correlations and memory-assisted entropic uncertainty in Bhabha scattering with an entangled spectator

说明纠缠旁观者参与下 Bhabha 散射中的自旋结果关联与记忆辅助熵不确定性

简介该论文研究树图层级 Bhabha 散射中,入射电子 A 与与旁观电子 C 纠缠的正电子 B 碰撞时的自旋结果关联。作者比较了三种泡利测量下的总记忆辅助不确定性 U_A 与 A|BC 划分的纠缠熵。结果显示,A|BC 纠缠增强时 U_A 通常降低,在高能后向散射附近最明显;B-C 初始纠缠可通过增强与旁观者 C 的关联来降低总不确定性。

Zan Cao, Meng-Long Song, Xue-Ke Song 等

arXiv quant-ph

Remote nonreciprocal magnon magnon entanglement via the Barnett effect with coherent feedback

说明基于巴内特效应与相干反馈的远程非互易磁振子-磁振子纠缠

简介该论文提出一种在带相干反馈的腔磁子系统中产生并控制远程非互易磁振子-磁振子纠缠的方案。两个微波腔分别由独立的单模压缩真空场驱动,左腔中为旋转的YIG球,右腔中为静止的YIG球。通过反转施加于旋转球的偏置磁场,可改变巴内特位移的符号,从而产生非互易纠缠;调节腔失谐和反馈相位,可使纠缠仅在一个偏置方向出现。

Jinhao Jia, Yingyu Li, Ran Liang 等

arXiv quant-ph

Quickly extracting fidelity decay rates in random circuit benchmarking experiments

说明快速提取随机电路基准测试中的保真度衰减率:一种无需额外实验、仅通过经典后处理抑制瞬态模式的方法

简介论文指出,结构化随机电路基准测试在浅层电路中会因系统混合不完全而产生偏差估计。作者提出一种“迹滤波函数”后处理方法,并给出一族可在标准LinXEB后处理与新方法之间插值的估计器。实验在Rigetti超导处理器上对最多12个比特的一维电路进行验证,结果显示该方法可在10层以下给出稳定估计,而标准估计器需要超过40层的实验窗口。

Ake K\"ohne, Stavros Efthymiou, Joanna Majsak 等

arXiv quant-ph · cs.LG

An Efficient Quantum Circuit for Flow Model Execution Using Quantum Neural Networks

说明基于量子神经网络的高效量子电路,用于流模型执行

简介论文研究如何在量子计算机上高效模拟波函数流,从而实现流模型。作者先采用基于量子只读存储器(QROM)的相位反冲框架,生成与传统流模型相近的概率密度。为降低电路资源开销,进一步用训练好的量子神经网络替代QROM进行数据编码。数值实验表明,该方法在保持精度的同时显著减少了电路资源。

Rui Che, Ludvig af Klinteberg

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A Power-Liouville Hermite Orbit: Common Spectral Quantization of the Singular Sextic Oscillator and Fractional-Power Potentials

说明幂型-刘维尔埃尔米特轨道:奇异六次振子与分数幂势的共同谱量子化

简介本文研究一个奇异六次振子,它属于有限埃尔米特双合流Heun层级,可生成一组精确的四成员幂型-刘维尔埃尔米特轨道。通过带刘维尔振幅的幂坐标变换,该层级第四成员被映射到四个半直线薛定谔谱图表。作者指出,该轨道包含两个先前研究过的势(x^{2/3} 与负二分之一次方的条件可积势),并给出六次振子的精确四次斯图姆本征耦合序列,同时用独立的双侧打靶法验证了代表性本征耦合与节点数。

Artur Ishkhanyan, Miloslav Znojil

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

Topological Superradiant Universality Classes in Cavity-Mediated Spin Chains

说明腔介导自旋链中的拓扑超辐射普适类

简介该论文研究光与物质耦合系统中的超辐射相变,提出一类与已知超辐射转变拓扑性质不同的新型临界性。以腔介导的簇-伊辛链为例,数值计算显示超辐射相与腔拓扑相之间的临界线上存在受对称性保护的边缘简并,这是传统超辐射转变所没有的。作者还指出,该临界性在腔介导的Z_n 簇-qudit链中同样存在。

Yunhao Liu, Sheng Yang, Mingyuan Chen 等

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Quantitative Rules for Parallel Calibration and Drift-Resilient Maintenance of Large-Scale Superconducting Quantum Processors

说明大规模超导量子处理器并行校准与抗漂移维护的量化规则

简介论文研究超导量子处理器规模扩大后自动校准面临的两个关键因素:并行操作引起的串扰和控制参数的时间漂移。在一台66比特处理器上,单比特校准可在全芯片并发下几乎不损失保真度,而CZ门校准需要耦合器图上距离至少为4,以避免控制误差升高。作者据此给出按误差预算消耗排序的参数刷新规则,并在337比特处理器上将平均单比特误差从0.023降至0.011。

Zhihao Wu, Kechengqi Zhu, Shichuan Xue 等

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An iterative Bayesian variational quantum eigensolver with the von Mises-Fisher distribution

说明基于冯·米塞斯-费舍尔分布的迭代贝叶斯变分量子本征求解器

简介本文提出一种迭代贝叶斯变分量子本征求解器,用冯·米塞斯-费舍尔分布对未知基态(表示为实单位向量)进行序贯推断,更新依据来自单个辅助比特的哈达玛测试测量结果。方法将单次成功结果的情形推广到每轮以 m 个成功结果进行条件化,并在高集中度条件下给出闭式后验。文中证明,在明确界定的 m 取值范围内,单结果方案的重叠度和集中度非减性质仍然成立,并在随机三比特、四比特哈密顿量矩阵及 HeH+、H2 上进行了演示。

Trung Minh Huynh, Gwangil An, Minsu Kim 等

★★★★☆ 值得关注
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Deterministic generation of large-scale photonic GHZ states utilizing spin echo in a solid-state quantum light source

说明利用固态量子光源中的自旋回波确定性生成大规模光子GHZ态

简介本文报道一种基于半导体量子点的器件,可在GHz速率下确定性地生成全同单光子,并形成包含十余个光子的稳定GHZ态。器件利用自然自旋回波概念,通过激发速率的精细调节抵消电子和空穴自旋进动所积累的相位。作者称这是目前记录中最长的GHZ态产生装置,并指出其仍有改进空间。

看点利用自然自旋回波在量子点中确定性生成超过十二光子的GHZ态,思路新颖;但证据主要依赖摘要描述,实验细节有限。

Zu-En Su, Dan Cogan, Oded Kenneth 等

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Robust quantum key distribution with imperfections in state preparation and characterization

说明量子密钥分发中制备与表征存在缺陷时的稳健性分析

简介本文针对量子密钥分发(QKD)系统在编码、强度调制及其表征环节中存在的实际缺陷,给出了安全性分析,并基于算子占优方法估计安全密钥率。模拟结果显示,采用商用QKD系统参数时,密钥率与理想条件下的结果接近,有限数据情形下可达250公里。研究还表明该方法在测量设备无关(MDI)QKD中同样可行。

Yi-Fei Lu, Yan-Yang Zhou, Yang Wang 等

arXiv quant-ph

Experimental Measurement-Device-Independent Quantum Key distribution with Flawed State-Preparation over 300 km

说明存在源端制备缺陷时的测量设备无关量子密钥分发实验:300公里以上

简介该论文通过实验实现了测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD),并考虑了光源制备不确定性(SPU)这一实际缺陷。作者采用算符优势方法对安全密钥率进行了较紧的估计。实验实现了303.37公里的安全密钥分发,论文称这是涉及SPU的实验中距离最远的一次。

Yi-Fei Lu, Yan-Yang Zhou, Yang Wang 等

arXiv cond-mat.stat-mech · cond-mat.dis-nn · quant-ph

Quantum annealing of the random transverse-field Ising model in one, two, and three dimensions

说明随机横场伊辛模型在一、二、三维中的量子退火

简介论文研究量子退火需要多慢才能避免缺陷产生,以随机横场伊辛模型为对象,基于绝热定理和强无序重整化群方法分析退火过程中强耦合团簇的聚合及误差形成。结果显示,误差密度随退火时间以对数形式缓慢下降,其临界指数取决于维度,并给出了可能产生缺陷的事件在激发能与控制参数平面上的分布图。

Istv\'an A. Kov\'acs, Neil Shah, R\'obert Juh\'asz

arXiv gr-qc · hep-th · quant-ph

A note on decoherence in quantum cosmology by thermal perturbations: an open quantum systems approach

说明关于热扰动在量子宇宙学中退相干的一篇短文:开放量子系统方法

简介本文用一个玩具模型研究宇宙学微扰构成的热浴如何使宇宙的最小超空间自由度发生退相干,并将微扰视为开放量子系统中的环境。作者通过有效二阶耦合考虑微扰对背景的反作用,推导出主方程,该主方程是非马尔可夫的。在所设定的参数估计下,热贡献对应的退相干时间尺度可以短于哈勃时间尺度,作者还探讨了由此产生的指针态结构能否为量子宇宙学中半经典态的选择提供判据。

Alexander Kulyabin

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Minimal Scenarios Witnessing Genuine Multipartite Nonlocality Possibilistically

说明用最少场景证明真正的多方非定域性(可能性层面)

简介本文研究一种强形式的真正多方非定域性(GMNL):在 n 方场景中,量子策略能确定地产生落在受限结果集合中的输出,而任何只使用至多 k<n 方之间非经典资源的策略,都会以正概率失败。作者利用 inflation 技术,在最简单的五方 Bell 场景中证明了一个博弈的完美量子策略与仅基于双方资源(LOSR)的模型之间存在稳健分离,从而确立该行为为 LOSR-GMNL。此外,文章还构造了一族稳健的 LOSR-GMNL 博弈,其 ε 最优量子策略在极限下与理想的获胜概率为一的策略在实验上无法区分。

Soumyadip Patra, Peter Bierhorst

arXiv quant-ph

Heisenberg Echo Symmetrization for Gate-Insertion Error Mitigation

说明海森堡回波对称化:一种用于门插入误差缓解的方法

简介量子计算中,门插入误差缓解通过重复门来放大噪声以便外推。该论文指出,对于非对易门噪声这种放大方式会失效,并提出结合海森堡表象回波的海森堡回波对称化(HES)方法,以抵消主要误差。模拟结果显示,与门插入方法相比,HES 将绝对保真度误差降低一到两个数量级,且仅需电路级访问。

Raam Uzdin

arXiv quant-ph · cs.CE

When Does Interference Help Learning? Kernel Geometry as a Pre-Experimental Test for Photonic Reservoir Computing

说明干涉何时有助于学习?光子储备计算的核几何作为实验前检验

简介本文研究多光子干涉对光子量子机器学习的作用。作者通过玻色采样特征映射的核几何,在与任务无关的层面比较干涉与可区分粒子统计的差异,指出干涉会在更多有效维度上重新分布特征方差,从而产生较大的核几何分离。文中报告该分离随不可分辨性增长,并在实验采样预算下于对抗构造任务上可学习,在自然任务上则小一个数量级,取决于核与任务的对齐程度。

Oishik Kar, Aswath Babu H

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Magnonic cavity-enhanced quantum magnetometry with nitrogen-vacancy centre ensembles

说明基于磁子腔增强的氮空位色心系综量子磁力计研究

简介该论文提出一种芯片级氮空位(NV)色心磁力计,由一维YIG/CoFeB磁子晶体构成,结构缺陷形成无源磁子腔,集成永磁体提供偏置场。模拟显示缺陷局域自旋波模式位于磁子带隙内,并与NV零场分裂相差40 MHz。理论计算表明,结合三条边缘的读出可将灵敏度预测为93 pT/√Hz,并在约0.2-0.4 MHz的耦合强度下达到更优结果。

Nikhil Kumar

arXiv quant-ph

Photonic Chips for Universal Quantum Computing: Retrospective and Prospective

说明用于通用量子计算的光子芯片:回顾与展望

简介这是一篇综述论文,梳理集成光子量子芯片在离散变量与连续变量两类通用光子量子计算中的最新进展。文中介绍了容错架构和主流集成平台,并指出将光子系统扩展到完全容错所需解决的关键挑战。最后,文章展望了缩小当前原理验证演示与可扩展量子微处理器之间差距的未来方向。

Wei Wang, Menglong Fang, Hao Yu 等

arXiv quant-ph

Gap Sensitivity and Bottleneck Migration in Sparse Constraint-Preserving Quantum Annealing

说明稀疏约束保持量子退火中的间隙敏感性与瓶颈迁移

简介该论文研究在固定基数拉普拉斯驱动项下,不同耦合图如何保持相同可行扇区却呈现不同的最小能隙。作者推导了归一化最小能隙对交换项的敏感性,用于寻找局部有利的驱动修改。数值实验表明,该敏感性能较可靠地预测无穷小改动的效果,但扩展到有限边替换时可靠性下降,原因是改善当前瓶颈可能暴露新的竞争最小值。

Aruna Gupta, S. R. Hassan

arXiv quant-ph · cs.LG

Q-Capsule: A Localized Capsule-Based Quantum Neural Architecture for Barren Plateau Mitigation

说明Q-Capsule:用于缓解贫瘠高原问题的局部胶囊型量子神经网络架构

简介变分量子算法常因“贫瘠高原”问题而难以训练,梯度随电路规模和深度增加而消失。本文提出 Q-Capsule,通过寄存器划分、局部读出、稀疏胶囊间耦合、可训练数据重上传以及基于量子费希尔信息矩阵(QFIM)的自适应深度增长来缓解该问题。实验显示,随寄存器宽度增加,Q-Capsule 的梯度方差保持稳定,而全局纠缠的基线方法则呈指数衰减;其自适应策略在二分类和四分类任务上分别达到 98.1% 和 97.7% 的准确率,在多分类任务中所用双比特门约减少 73%。

Awal Ahmed Fime, Tasfia Zaman Samiha, Saika Zaman 等

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

Markov length can diverge in systems whose universal physics is spatially Markovian

说明马尔可夫长度在空间上具有马尔可夫性的普适物理体系中可能发散

简介该论文研究混合态中的条件互信息(CMI),它用于刻画空间非马尔可夫性。作者发现,流向同一重整化群不动点的状态,其CMI可能表现不同。从有限程经典哈密顿量的临界吉布斯态出发,打破细致平衡的重整化群无关微扰会产生幂律衰减的CMI,但这些尾部会随格点截断消失,在连续极限下趋于零。

看点揭示RG不动点相同的混合态可有不同的CMI行为,构造可解模型并给出一维判据,理论新意明显,但应用范围偏窄。

Yu-Hsueh Chen, Tarun Grover

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el

Exact polariton-condensate states via nonlinear Stark coupling

说明基于非线性斯塔克耦合的精确极化激元凝聚态

简介该论文研究了耦合腔体系统(可掺入或不掺入二能级原子)。利用非线性斯塔克耦合构造的积木式方法,找到一组可解析求解的精确多体本征态。这些态在混沌谱中表现为违反本征态热化假设的量子疤痕,而作为固定总激发数子空间的基态,则呈现非对角长程有序并形成极化激元凝聚体。

DaKai He, Zhi Song

arXiv quant-ph

High-Rate Concatenated Quantum Error-Correcting Codes for Qudits

说明用于高维量子比特(qudit)的高码率级联量子纠错码

简介本文将高码率级联量子码 MHC 从量子比特推广到素数维 q 的 qudit,构造了二级和三级码,并推广了逐级最小距离译码器。在 X 错误模型下,误差阈值随维数 q 增加而上升,q=13 时达到 10.0%,约为量子比特的 5.1% 的两倍。研究还分析了噪声熵与译码表现的关系,显示高维系统能有效提升此类码的性能。

Takanori Nishi, Hayato Goto

arXiv quant-ph · cs.SE

Retromorphic Testing of Quantum Compiler Passes

说明量子编译器优化过程的逆向形态测试

简介本文系统分析了 PennyLane、Qiskit、Cirq 和 pytket 四个框架中量子编译器优化过程的单元测试,发现验证多以程序内容和指标断言为主,测试电路通常规模小、深度浅。作者据此提出基于逆向形态测试与 Hadamard 测试原理的自动验证方法,并实现为 RetroQ 框架。在 PennyLane 和 Qiskit 上的实验复现了若干已知缺陷,还发现了符号参数处理错误、交换逻辑错误等此前未被发现的问题。

Mushahid Khan, Olivia Di Matteo

arXiv quant-ph

Sub-MHz SWAP spectroscopy of two-level systems in superconducting qubits

说明超导量子比特中双能级系统的亚兆赫兹SWAP光谱测量

简介超导量子电路中,双能级系统(TLS)缺陷造成的损耗是一个难题。作者改进了SWAP光谱方法,仅在态制备和读出时施加快速磁通脉冲,在能量弛豫延迟期间关闭,从而获得更精细的频率分辨率和更长的相互作用时间。他们在低至0.1 MHz的交换速率下探测到了拉比啁啾图样,比以往报道低一个数量级;拟合得到的TLS能量弛豫时间中位数为10微秒。

Joaquin Minguzzi, John Clai Owens, Oskar Painter 等

arXiv hep-ph · hep-th · nucl-th

Quantum Magic and the Strong Coupling Constant

说明量子魔法与强耦合常数:用量子计算资源最小化来解释强相互作用强度的一篇论文

简介该论文研究在树图层级、包含光子、胶子、W/Z和希格斯交换的六种味对角色单态夸克散射道中的量子魔法(magic)产生量。仅改变强耦合常数α_s,其余输入固定,作者发现顶夸克道中的有限α_s魔法最小值在1 TeV到10^9 GeV范围内与MS-bar值的偏差在5%以内,其中涉及大顶夸克汤川耦合的希格斯交换对此一致性至关重要。作者提出,基本相互作用参数可能反映量子计算效率原则。

Qiaofeng Liu, Ian Low, Zhewei Yin

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

A lower bound on the overhead of addressable surgery on sparse stabiliser codes

说明稀疏稳定子码上可寻址手术开销的下界

简介本文证明,对于稳定子码,总存在一个逻辑子空间,用稀疏手术辅助比特来测量它需要约 Ω̃(k²) 个辅助量子比特。对于 CSS 码,困难子空间可取为由全 X 或全 Z 算子生成的子空间。因此,当 k 较大时,常数开销的辅助比特只能实现可能测量中的一小部分。

看点证明稳定子码中存在需要$\tilde{\Omega}(k^2)$辅助比特的逻辑子空间,为稀疏手术开销提供下界,理论意义明确。

Nou\'edyn Baspin

arXiv quant-ph

Attainable Boundaries versus Operational Equivalence: Dual Benchmarks for the Hierarchical Assessment of Quantum Resources

说明可达边界与操作等价:量子资源分级评估的双重基准

简介该论文针对当前实验条件下可实现的量子态集合,提出评估任意量子态相对效用的框架。文中给出两种基准:依据可达边界(自由操作可达的态)的策略相关基准,以及对每个态分别取最优策略得到的策略无关下界。作者还展示了该方法在选择性提取与资源集中上的应用,并以量子纠缠为例证明,当参考集限于纯态时,可蒸馏纠缠可通过提取与集中完全恢复。

Sunho Kim, Chunhe Xiong, and Junde Wu

arXiv quant-ph

Quantum Simulation of a Hyperbolically Driven Quantum System with Superconducting Circuits

说明用超导电路量子模拟双曲驱动量子系统

简介本文提出在超导量子电路的参数空间中实现双曲几何的量子模拟,构建了双曲驱动量子系统(HDQS),把双曲性质映射到可动态调控的哈密顿量参数上。作者通过几何量子驱动探测系统响应,说明参数空间的内在几何如何决定可观测的物理量,并把理论框架推广到系综模拟。

Han-xin Che, Yangyang Yu, Tao Zhang 等

arXiv quant-ph

2 Fast 2 Surgery: Fast surgery on QLDPC codes with tildeO(n(k + d)) space overhead

说明快速手术:以 Õ(n(k+d)) 辅助比特开销对 QLDPC 码进行快速手术

简介本文证明,Baspin-Berent-Cohen 提出的快速手术框架只需至多 Õ(n(k+d)) 个辅助量子比特即可实现,优于此前可达的 O(n·k·d) 开销。这使快速手术的成本可与常规手术所需的 Õ(nk) 开销相当。作者先构造稠密但可扩展的系统,再采用来自规范化(gauging)和码嵌入的保扩展稀疏化方法来构建手术辅助系统。

Nou\'edyn Baspin

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall · hep-lat

Analog quantum simulation of φ⁴ field theory with a superconducting transmission line

说明用超导传输线对 φ⁴ 场论进行模拟量子仿真

简介本文提出一种超导传输线,用于(1+1)维 φ⁴ 场论的模拟量子仿真。传输线由类 fluxonium 电路元件构成,其连续且无界的相位变量编码标量场。通过调节电路参数,可实现单阱势和双阱势两种状态,分别对应对称相与对称破缺相,并可用于粒子散射与孤子(拓扑扭结)碰撞的实验研究。

Ilan T. Rosen, Neill C. Warrington, Max Hays 等

arXiv quant-ph

Demonstration of subspace-search variational quantum eigensolver using photonic orbital angular momentum qudits

说明利用光子轨道角动量量子比特演示子空间搜索变分量子本征求解器

简介该论文用单光子的轨道角动量编码正交的量子态,并在共享的变分线路上优化,以此实验实现了子空间搜索变分量子本征求解器(SSVQE),用于计算激发态能量。研究估算了四维氦氢离子(HeH⁺)分子和八维海森堡链的激发态能量,展示了在高维希尔伯特空间中可扩展的激发态求解。作者认为光子量子比特是激发态量子模拟中资源高效的途径。

Kang-Min Hu, Myung-Hyun Sohn, Yong-Su Kim 等

arXiv quant-ph · physics.atom-ph

Fast entanglement generation via cavity-mediated nematic tensor dynamics

说明借助腔介导的向列张量动力学快速产生纠缠

简介论文研究用光学腔与原子系综相互作用来产生多体纠缠,这类纠缠可用于增强传感器。作者指出,只在单一超精细能级中的原子也能产生纠缠,但以往方法需要远失谐激光场,动力学极慢。作者显示,接近共振时也能实现等效的压缩动力学,纠缠产生速度比典型实验快一百多倍,并可借助绝热通道加速产生最大纠缠态。

Stuart J. Masson

arXiv quant-ph · physics.optics

Structured leakage in OAM-encoded qubits revealed by distributed quantum feature extraction

说明OAM编码量子比特中的结构化泄漏:基于分布式量子特征提取的研究

简介该论文研究了轨道角动量(OAM)模式在湍流等噪声信道中的传播,将其视为逻辑量子比特,湍流表现为逻辑子空间向外的泄漏。研究发现泄漏强度与湍流强度和OAM阶数存在系统性关系。作者据此提出分布式量子特征提取方法,并通过模拟和实验验证了其在多种条件下提取抗湍流特征的效果。

Yayu Mo, Nazifa Rumman, Sanjeev Shapkota 等

arXiv quant-ph

A Flash-Based Relativistic Collapse Model for Quantum Fields

说明一种用于量子场的基于闪现的相对论坍缩模型

简介自发坍缩模型是解决量子测量问题的一种可检验方案,但构建适用于量子场论的相对论版本仍是难题。本文提出一个相对论坍缩框架,通过引入一类新的物理态空间来应对超光速信号、依赖于时空切片的问题、能量产生以及真空稳定性等挑战。作者还对自由标量场进行了应用,在长时间极限下得到有限的粒子数与能量增加速率。

Nicol\`{o} Piccione

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Geometry-optimized hyperbolic codes for modular fault-tolerant quantum architectures

说明几何优化的双曲码,用于模块化容错量子架构

简介该论文提出有限族双曲表面码,利用有界局部几何下表面码可达到的效率标度。作者通过优化周期性标识,在量子比特数、编码率和校验权重固定时将码距翻倍,效率提高四倍。此外,论文提出一种拓扑感知算法,将双曲码划分为有界平面模块,以减少长程通信需求。电路级蒙特卡洛模拟显示,长程门错误概率增至三倍只会轻微降低、但不会消除估计的纠错阈值。

Ahmed Adel Mahmoud, Steven Rayan

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall

Decoupling ultrastrong Rabi splitting from quantum vacuum dressing in a chiral cavity

说明手性腔中超强Rabi分裂与量子真空修饰的解耦

简介本文研究回旋共振与单一圆偏振腔模耦合的体系,通过改变磁场方向来调控腔场与物质激发的相对转动方向。同向转动时能量共振交换,产生大Rabi分裂和常规极化激元,基态仍为裸真空;反向转动时出现成对产生和湮灭的反常过程,常规反交叉消失,基态出现压缩和虚激发。结果表明谱杂化与量子真空修饰是超强耦合的两种不同表现。

Ayoub El-Amrani, Nasir Boubekraoui, Zakaria Mzaouali 等

arXiv hep-th · math-ph · math.AG

Quantum geometry at arbitrary genus - I: Anharmonic potentials

说明任意亏格的量子几何(一):非简谐势

简介该论文研究量子力学中高亏格势函数的微扰论与非微扰瞬子鞍点之间的关系(P/NP关系)。作者借助复代数几何与精确WKB方法,证明在亏格不低于2时,可通过修正的黎曼双线性恒等式建立适用于任意亏格的全阶量子P/NP关系,并对亏格2(五次和六次)及亏格3(七次和八次)的非简谐振子给出了显式推导。

Mustafa T\"ure, Mithat \"Unsal

arXiv quant-ph · cs.AI

Can the Quantum Fisher Effective Dimension Judge a Hybrid Quantum Neural Network?

说明量子Fisher有效维数能否评判混合量子神经网络?

简介本文研究混合量子神经网络中常用的量子Fisher信息矩阵有效维数到底衡量什么。作者在两个图像数据集、四种冻结主干网络(含随机投影对照)、四种电路深度(8量子比特)和三个随机种子上进行评估。结果显示,该指标与测试准确率的相关性变化很大,且其初始值在不同主干网络间相近,说明它反映的是电路几何结构而非模型质量。

Md Masum Mia, Amith Khandakar, Mohamed Arselene Ayari

arXiv quant-ph

Uncertainty Quantification for Quantum Fidelity Estimation

说明量子保真度估计的不确定性量化:一种基于共形预测的置信区间方法

简介本文针对量子态保真度估计缺乏严格不确定性量化的问题,提出一种结合贝叶斯思想的共形预测框架,可给出无分布假设的预测区间。该方法可接入经典点估计器或神经网络估计器,并在有限样本噪声、层析不完备、物理模型误差和分布外数据等情形下进行了评估。结果显示,共形化估计器在传统方法失效的场景中仍保持统计有效性,其中基于类条件共形预测的变体表现最好。

Kuchibhotla Aditi, Stephen Becker

arXiv physics.optics · quant-ph

Optimal Diffractive Focusing of Vortex Beams

说明涡旋光束衍射聚焦的最优化设计

简介本文把携带轨道角动量(OAM)的傍轴光束通过有限圆孔的衍射环形聚焦问题,表述为变分优化问题,求解在输入场归一化约束下使指定环半径和传播距离处强度最大的实值径向光瞳。文中给出精确解析解,并推导出环形强度可达到的理论上界。作者还分析了透镜辅助配置,并在光学实验中验证了理论预测。

Roohollah Ghobadi, Carrie Rodriguez, Lukas Scarfe 等

arXiv quant-ph

Susceptibility of qudit-qudit entanglement to quantum noise: insights from the negativity rank

说明量子噪声对二能级以上粒子间纠缠的影响:基于负性秩的分析

简介本文研究量子噪声如何削弱量子多体系统中的纠缠资源。作者以负性见证作为纠缠度量,分析部分转置密度矩阵的本征值谱,发现较高的负性秩对定向噪声更稳健、对去极化噪声的鲁棒性较弱。文中还给出了可混入纠缠纯态系综的可分离态最大数目,并计算了APPT子空间的噪声边界及三能级对的最大APPT纯度。

Matthew Chen, Natalie Klco

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall · physics.atom-ph

Coherence-assisted quantum state preparation and thermal control through repeated interactions

说明借助相干性通过重复相互作用进行量子态制备与热控制

简介该论文研究一个量子比特通过能量守恒的翻转-翻转相互作用与相干环境耦合时的弛豫动力学和稳态,采用马尔可夫重复相互作用框架,并给出了不依赖环境相干性微扰展开的精确解析解。研究发现,环境相干性可作为耗散态制备的资源,使系统基态布居超过热库,并提高稳态纯度,但系统纯度不会超过辅助系统的纯度;相干性还可改变甚至反转热流方向。

Alessandro Prositto, Dvira Segal

arXiv quant-ph · cs.ET · math.OC

Scaling Quantum Optimization to the Thousand-Qubit Scale with Distributed Quantum Sampling

说明利用分布式量子采样将量子优化扩展到千比特规模

简介论文研究最小Birkhoff分解(MBD),即寻找匹配的稀疏加权和,可用于网络调度和能源交易。作者将单层QAOA采样、扩展全校正Frank-Wolfe优化、谱图划分和贪心可行性修复相结合,并在1354节点的PEGASE电网测试用例上,借助IBM超导量子处理器进行了分布式实验。结果显示,修复后的QAOA样本残差误差低于模拟退火和均匀随机采样基线,空间电路打包使硬件执行时间约缩短为原来的三分之一。

Amana Liaqat, Ahmed Darwish, Stephen DiAdamo 等

arXiv hep-th · gr-qc · quant-ph

Reconstruction of Black Hole Islands from Hawking Radiation via the Algebraic Petz Map

说明通过代数Petz映射从霍金辐射重建黑洞岛屿

简介该论文针对黑洞岛屿公式,提出一种利用代数Petz映射从渐近霍金辐射重建视界内算符的协议。作者借助模理论把岛屿算符映射到可访问的补集,再传输至边界并映射到辐射代数。论文还指出,这一纯代数推导自然得出Papadodimas-Raju镜像算符的结构。

Niloofar Vardian

arXiv quant-ph · physics.ed-ph

Engineering Quantum Interactions: From Effective Models to Validated Physical Predictions

说明量子相互作用的工程化:从有效模型到经验证的物理预测

简介这篇论文提出一个统一框架,用投影方法、Schrieffer–Wolff变换、Magnus展开、绝热消去和Floquet理论等工具构建并验证量子系统的有效模型。文中以量子Rabi模型及其色散极限为基准案例,讨论如何识别控制参数、虚过程和失效原因。作者还将物理预测分为编码、有效动力学演化和可观测量重构三步,并附有QuTiP实现的配套笔记本。

Sinara S. Dourado, Ciro Micheletti Diniz, Gabriel P. L. M. Fernandes 等

arXiv quant-ph

Quantum-Enhanced Inference of Conditional Future Probabilities with Reduced Memory Cost

说明用较少内存实现量子增强的条件未来概率推断

简介该论文关注地震、金融黑天鹅等潜在事件发生概率的估计,指出随着相关随机系统日益复杂,概率计算依赖的历史数据越来越多,对内存需求上升。作者提出一种量子算法,在降低系统性偏差的同时保持二次加速,有助于在内存资源宝贵的近期量子设备上应用。

Jianjun Chen, Akshat Gupta, Chengran Yang 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Single-shot magic state factories for quantum LDPC codes

说明面向量子 LDPC 码的单次测量魔术态工厂

简介该论文针对高码率量子 LDPC 码,提出一种时空高效的魔术态(magic state)工厂,用于以容错方式实现非 Clifford 门。方法结合了近期提出的 tricycle 码的横截非 Clifford 门与单次测量的四维平衡乘积 quadcycle 码,并通过可后选择逻辑魔术态的“逃逸”机制将其传送到距离更大的码中。作者称在标准电路级噪声模型、物理错误率 10⁻³ 下,可产生逻辑错误率低至 10⁻⁹ 的 CCZ 态,时空开销据称比现有方法低 10 至 40 倍。

看点将三循环码的横向非Clifford门与单次纠错四维四循环码结合,提出逃逸机制实现魔法态工厂,新意明显;数值证据基于电路级噪声模拟,规模与对比仍有限。

Varun Menon, Rohan Mehta, Andi Gu 等

arXiv quant-ph

Nonlinear Feedback in Josephson Circuit Optimization: Application to a Kerr-Reversal JTWPA

说明约瑟夫森电路优化中的非线性反馈:应用于反克尔行波参量放大器

简介该论文针对约瑟夫森非线性微波器件的优化效率问题,提出在线性优化阶段引入非线性反馈机制,将泵浦后的响应信息回传给线性优化。研究以具有反克尔结构的约瑟夫森行波参量放大器为例,模型经实验增益测量验证,并以输入反射系数指标在线性与泵浦响应之间的差异作为候选反馈量。

Emanuele Palumbo, Alessandro Alocco, Andrea Celotto 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Quantum jumps of sound

说明声音的量子跃迁:用超导量子比特探测纳米机械共振器的单声子能级跳变

简介该研究用与纳米机械共振器色散耦合的超导量子比特,对声子数进行反复的量子非破坏性测量。实验测得机械寿命为2.1毫秒,每个声子的色散位移为328千赫兹,并以85%的保真度预示出单声子态。研究还观测到共振器在第一激发态与基态之间的量子跃迁。

看点首次用超导量子比特对纳米机械谐振器进行声子数重复量子非破坏测量,观察到声子数量子跃迁,新颖性突出;实验数据完整,但影响局限于量子声学子领域。

Takuma Makihara, Erik Szakiel, Matthew P. Maksymowych 等

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

Quantum simulation of material-specific Hubbard models with alkaline-earth atoms

说明用碱土原子量子模拟特定材料的Hubbard模型

简介该论文提出一种基于费米子碱土原子的集成量子模拟架构,可对多轨道材料哈密顿量的关键要素进行可编程控制。研究以双层镍氧化物La3Ni2O7的四能带低能哈密顿量作为测试基准,并通过自洽计算说明,第一性原理得到的微观参数可在单一可实验实现的晶格构型中复现。

Henning Schl\"omer, Reuben R. W. Wang, Bo Xing 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Quantum Networking at the Speed of Quantum Computation: Kilohertz Entanglement in a Heterogeneous Quantum System

说明以量子计算速度进行量子联网:异构量子系统中的千赫兹纠缠

简介该论文将一个囚禁的钡离子(138Ba+)与金刚石纳米光子腔中的硅空位色心(SiV-)纠缠起来。离子发出的光子经波长和编码转换后,被SiV-腔体系统反射并探测,探测到单个光子即可宣告纠缠成功。计入全部转换损耗后,平均生成速率为每秒1.03千次贝尔对,即约每毫秒一对,与规划中的囚禁离子处理器的循环时间相当。

看点将离子与金刚石中SiV色心纠缠,实现约1kHz的光子链路纠缠速率,较已有离子间链路快四倍,并给出实验测量。

Lukas Hartung, Pierre Barral, Noah Glachman 等

arXiv hep-th · hep-ph · quant-ph

Scattering entanglement entropy between one particle species and the others

说明一种粒子与其余末态之间的散射纠缠熵

简介本文构造了某一粒子种类(记为A)与末态其余粒子之间一般散射过程的纠缠熵。假设初始态为纯的动量本征态,作者证明A的约化密度矩阵在零粒子、单粒子和多粒子态上呈块对角,单粒子态在动量基下为对角。在假设A的多粒子产生概率可忽略的前提下,可用散射概率与微分截面写出A的冯·诺依曼熵。

Yuan-Hao Zheng, Jiayin Gu

arXiv quant-ph

Combining Error Verification and Privacy Amplification in Quantum Key Distribution

说明量子密钥分发中纠错验证与隐私放大的合并方法

简介量子密钥分发协议通常分两步进行纠错验证和隐私放大,两步都要对经典数据应用哈希函数。本文研究把两步合并为一次哈希的做法:宣布并比较部分输出比特用于纠错验证,其余比特作为最终密钥。作者证明,在某些简单条件下,这种协议的安全性可由去掉最后纠错验证步骤后的略作修改的保密性概念得出;对于大多数基于熵的证明,合并协议的密钥率不变,仅安全参数需作小幅调整。

Devashish Tupkary, Zhiyao Wang, Ernest Y.-Z. Tan

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

Millisecond phonon lifetimes in piezoelectric nanomechanical resonators

说明压电纳米机械谐振器中的毫秒级声子寿命:通过修复表面损伤,铌酸锂器件的内禀品质因数可达很高水平

简介该论文研究了工作在吉赫兹频段的压电纳米机械谐振器中声子寿命受限的问题。作者通过化学修复离子铣削表面并结合遮蔽掩模金属化工艺,制得铌酸锂声子晶体谐振器,在3.6吉赫兹、毫开尔文温度下推算出内部声子寿命可达21毫秒,品质因数超过4×10^8。实验还表明,测得的寿命主要由器件与测量电路之间的外部耦合决定,而非材料本身的损耗。

看点通过化学修复与遮罩金属化显著提升铌酸锂声子寿命至毫秒量级,并用电极间距实验区分外部耦合与材料损耗,证据较充分,影响较大。

Oliver A. Hitchcock, Matthew P. Maksymowych, Kaveh Pezeshki 等

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech · cs.LG

The surprising simplicity of forecasting quantum chaotic many-body dynamics

说明量子混沌多体动力学预测的出人意料的简单性

简介该论文把量子多体动力学视为时间序列预测问题,以可由里德堡原子阵列实现的少比特PXP链为基准。通过改变初始态,系统覆盖从遍历到量子多体疤痕的不同动力学区间。结果显示,非线性Transformer在遍历区间预测较准,但接近疤痕态时性能逐渐下降;简单线性模型DLinear在所有初始态下都保持较高精度,说明复杂的量子演化可以通过从过去到未来观测量的简单线性映射来预测。

Francesco Perciavalle, Agostino Gallo, Francesco Plastina 等

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Quantum non-Markovian response spectra

说明量子非马尔可夫响应谱:通过系统自身观测探测隐藏环境的记忆结构

简介量子系统常受周围环境影响,环境会保留信息并在之后返回,造成关联误差。本文提出一种响应矩阵,仅利用对系统的受控干预与观测,揭示环境记忆的时间结构。该矩阵的谱刻画记忆的组织方式及其在系统重置下的持续性,并可用于排除特定经典记忆模型。文中在相互作用自旋过程中刻画了响应谱,并在双量子比特基准中验证了量子记忆。

Aaron Sander, John F. Kam, Gauthameshwar S. 等

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

Spin Chain with Continuous Exponential Symmetry: Topological Phase and Beyond

说明具有连续指数对称性的自旋链:拓扑相及其他

简介本文研究一维自旋 S 链在 U(1)⋊Z2 连续指数对称性下的对称有隙基态,其中 U(1) 电荷单位按格点指数衰减,模型是 XXZ Haldane 自旋链的 q 变形。结果表明,拓扑性质取决于 S 与整数 q 的奇偶性:整数 S 且 q 为奇数时存在受对称性保护的 Haldane 型拓扑相,q 为偶数时则没有非平凡的拓扑相;半奇数 S 且 q 为偶数时出现名为“半 SPT 相”的新相,只在一端有边缘模。

Biao Lian, Zhen Bi

arXiv quant-ph

Efficient Estimation of Logical Sensitivities Through Fault-Counting

说明通过故障计数高效估计逻辑敏感度

简介本文针对量子纠错电路中各类物理噪声对逻辑错误率的贡献,提出一种可微估计器,只需一次蒙特卡洛数据即可同时得到逻辑错误率对各噪声参数的偏导数。在含电路级噪声的表面码模拟中,该方法与有限差分结果一致,而所需采样数少一到两个数量级即可达到相同方差。作者还将其用于误差预算分析、单量子比特层面的敏感度分析和有效码距推断,并结合牛顿求根法追踪多维噪声模型中的阈值等值线。

Winston Fu, J. Wilson Staples, Jeff D. Thompson

arXiv hep-th · quant-ph

Black hole radial geometry from a quantum spin chain

说明从量子自旋链看黑洞径向几何

简介论文证明,反德西特黑膜背景中标量场的径向微分方程,可以编码到一个可精确求解的半无限自旋链中,且与维数无关。径向坐标表现为晶格准动量,自旋相干性承载几何信息,谱与响应可还原引力可观测量并给出精确的屏蔽质量求和规则。作者还在超导处理器上实现了有限长自旋链。

Boris A. Khanikati

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Standard estimators cannot represent fault-tolerant workloads at measured error rates: evaluated, evidence-based uncertainty for quantum resource estimation

说明标准估算工具在实测错误率下无法表示容错量子计算负载:基于证据的不确定性量子资源估算

简介该论文指出,容错量子算法所需资源通常只给出单一数字,忽略了硬件参数的不确定性。作者用基于证据的先验分布,结合五种表面码成本模型和一套预先注册的评估流程,对 RSA-2048、ECC-256、AES-256 及 Hubbard 模型模拟进行估算。结果显示,采用实测错误率会使物理量子比特区间明显变宽,不同模型之间相差约两倍,而两款第三方估算工具在大部分参数空间内超出可表示范围,无法处理这些负载。

看点将证据驱动的不确定性传播应用于五种表面码成本模型,并发现标准工具在实测错误率下失效,新意明确;实验与预注册评估支撑充分,对量子资源估计领域有较大影响。

Furqan Nasir, Sher Jeel Ahmad

arXiv quant-ph

Optimized discrete Wigner representations and non-stabilizerness in qubit systems

说明优化的离散Wigner表示与量子比特系统中的非稳定子性

简介本文指出,量子比特系统缺乏稳定子专用相空间描述并非本质问题,而是源于使用了与态无关的固定离散Wigner映射。通过让相空间表示随态做简单优化,作者证明每个量子比特稳定子态都有精确的delta函数离散Wigner表示。文中还由此提出一种非稳定子见证量,即原点处优化后的Wigner函数值,稳定子态恰好取到纯态的普适下界。

A.B. Klimov, C. Mu\~noz, I. Sainz

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Dynamically protected erasure qubit via low-frequency charge driving

说明基于低频电荷驱动的动态保护擦除量子比特

简介该论文研究在超导Kerr振荡器(KO)上,利用亚GHz电荷驱动实现动态保护的擦除量子比特。作者发现KO对电荷驱动的频率灵敏度随驱动频率和幅度呈二次增长,因此对低频1/f电荷噪声不敏感,同时与约1 GHz驱动强耦合。基于此,研究展示了82 ns内的冷却与复位,并用双KO实现了双轨量子比特的逻辑控制与动态保护,擦除偏置接近四倍。

看点利用低频电荷驱动的频率依赖性同时实现快速参数相互作用与抑制1/f噪声,并以实验展示双轨擦除比特的动态保护,新颖性较高;实验证据充分,但对整个领域的直接影响仍限于特定超导平台。

Ahmed Hajr, Ke Wang, Bingcheng Qing 等

arXiv quant-ph · cs.SE

Design-Time Conformance Checking for Pulse-Level Quantum Control

说明脉冲级量子控制的设计期一致性检查

简介本文提出 qconform,一个离线、确定性的检查工具,依据设备的版本化能力描述文件判断脉冲级量子控制程序能否在该设备上实现,并给出判定结果、所用规则及未检查项的覆盖清单。作者用 QICK 与 Qblox 工具链在 4 种设备配置上进行差分测试,共 1263 次程序运行、969 个不同程序,检查器未接受任何被工具链拒绝的程序。论文还报告发现并修复了检查器及描述文件中的 10 个缺陷。

Rylan Malarchick

arXiv quant-ph

CV-QKD with noisy coherent states and realistic displacement receivers

说明带噪相干态与实际位移接收器的连续变量量子密钥分发

简介本文将近似最优的二元相干态判别方法(位移操作后进行光子探测)扩展为完整的连续变量量子密钥分发协议,采用带噪相干态(位移热态)的二元字母表和位移接收器。作者还提出了利用同一位移接收器估计信道参数的方法,并分析了协议在集体攻击下的渐近安全性。结果显示,该协议在带噪制备和不完美探测下仍可生成密钥,并在某些实验相关条件下可优于传统零差探测。

L. F. Melo, J. J. Lacerda, John A. Mora Rodr\'iguez 等

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

Quantum simulation of the Heisenberg XXZ model on a Rydberg atom array

说明在里德堡原子阵列上模拟海森堡 XXZ 模型

简介该论文在一台可商用获取的里德堡原子量子设备上实现了一种基于畴壁编码的方法,仅用伊辛型哈密顿量就能模拟一维自旋链。作者借此模拟了不同各向异性下海森堡 XXZ 模型的时间演化,观测到 XY 相与伊辛相,并在临界点上复现了若干单体与双体可观测量的定性行为。

Matthias Werner, Artur Garc\'ia-S\'aez

arXiv quant-ph · cs.LG

Measurement-Efficient Differentiable Quantum Architecture Search for Combinatorial Optimization

说明面向组合优化的高效测量可微量子架构搜索

简介可微量子架构搜索(DQAS)可自动设计量子线路,但优化过程需要大量线路测量,在量子硬件上运行成本高。本文证明,对于一类组合优化问题和常用的旋转门参数化方式,可在不改变优化目标的前提下显著减少测量次数。作者在3-SAT和MaxCut基准问题上进行了实验验证,梯度测量成本约降低39%至41%,且只增加可忽略的经典后处理开销。

Lukas Thei{\ss}inger, Thore Gerlach, Christian Bauckhage

arXiv quant-ph

Binary Optimization of Measurement Groupings for Quantum Energy Estimation

说明用于量子能量估计的测量分组二元优化

简介本文将量子能量估计中的测量分组问题表述为基于团选择的经典二元优化问题,并用混合整数线性规划(MILP)构造互不重叠的可交换测量组。在分子哈密顿量基准上,与排序插入(SI)相比,该方法平均减少51.8%的测量需求;以其作为初始化的迭代系数拆分(MILP-ICS)相比SI-ICS平均减少24.3%。作者还提出直接优化重叠支撑的O-clique方法,并在费米-Hubbard、Kitaev-Heisenberg-Γ及XYZ晶格哈密顿量上验证了MILP方法的优势。

Isaac L. Huidobro-Meezs, Rodrigo A. Vargas-Hern\'andez

arXiv cs.LG · physics.chem-ph · quant-ph

Physics-Aligned Electronic Ground-State Learning Improves Generalization

说明物理对齐的电子基态学习提升泛化能力:利用物理约束改进分子电子结构的机器学习模型,以更好地推广到更大体系

简介论文提出一类电子基态描述子模型(GSM),其计算成本介于机器学习原子间势(MLIP)与 Kohn-Sham 密度泛函理论(KS-DFT)之间。作者通过施加物理约束并使学习目标与架构对齐 KS-DFT 方程,在从 QM9 外推到 QM40 的尺寸外推实验中,相比已有最优密度 GSM 显著降低了能量与力的平均绝对误差。文中还报告了在反应化学数据集 Transition1x 上迁移后能量误差低于化学精度的结果。

Eike S. Eberhard, Xaver Kainz, Viktor Kotsev 等

arXiv physics.optics · quant-ph

Sub-shot-noise mid-infrared photothermal measurements using twin beams

说明使用双光束的亚散粒噪声中红外光热测量

简介中红外光热测量通过可见光或近红外光探测中红外吸收引起的折射率变化,是生命科学中中红外光谱成像的新手段。本文利用种子光参量放大产生的双光束进行平衡探测,使噪声比相干光束的散粒噪声水平低5 dB以上。以液态水为样品的概念验证实验显示,相比平衡相干光束探测,信噪比提升超过2 dB。

Kazuki Hashimoto, Takuro Ideguchi

arXiv cond-mat.stat-mech · quant-ph

Gaussian Scrooge Ensemble from Deep Thermalization in Free-Fermions

说明自由费米子中深度热化产生的高斯 Scrooge 系综

简介该论文研究自由费米子链在测量环境后,子系统中纯态系综如何出现普适性(深度热化)。测量保持高斯性且打破粒子数守恒,结果只提供子系统局域守恒量的部分信息,在热力学极限下这些信息可以忽略。作者由此构造出由子系统广义吉布斯系综决定的费米子高斯 Scrooge 系综,并通过数值结果说明其描述有限温度下的晚期投影系综。

Angelo Russotto, Katja Klobas, Pasquale Calabrese 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Numerically exact simulation of open quantum networks with strong system-bath couplings using tensor network path integrals

说明利用张量网络路径积分对强系统-环境耦合开放量子网络进行数值精确模拟

简介该论文针对强耦合结构化环境中的非马尔可夫开放量子网络,提出了新的张量网络方案CTEMPO,单点问题的键维数很小。研究将其扩展为通过时间演化梳状张量网络来模拟量子网络的方法。作者报告了该单点算法在自旋-玻色子模型上比既有方法有数量级的改进,并成功处理了7点Fenna-Matthews-Olson光合复合体问题,还研究了最多20个量子点超辐射的标度行为。

看点提出小键维的CTEMPO张量网络方案并扩展到量子网络,在自旋玻色子和FMO复合体上验证,证据充分,对子领域影响较大。

Quentin W. Richter, Moritz Cygorek

arXiv cs.SE · cs.AI · quant-ph

QuSema: Detecting Silent Bugs in Quantum Libraries via Quantum-knowledge-enhanced Agents

说明QuSema:借助量子知识增强的智能体检测量子库中的静默缺陷

简介该论文提出 QuSema,一种用于发现量子计算库中静默缺陷的自主测试智能体。它以量子语义和文档约束作为源码层面的语义预言,检查实现是否会从合法输入产生无效输出。在 Qiskit 和 PennyLane 上的实验显示,该方法在 20 个历史静默缺陷基准上的定位表现优于 Claude Code 和 Codex,并发现了 40 个开发者确认的未知缺陷,其中 30 个为静默缺陷。

Yujin Song, Kaining Zhang, Qixin Zhang 等

arXiv quant-ph

Benchmarking Modular Optimization Strategies for Parameterized Quantum Circuits

说明参数化量子电路优化策略的模块化基准测试

简介本文提出一个模块化基准测试框架,将量子搜索方向估计与经典参数更新规则分开,分别考察其相互作用。研究在QAOA组合优化、Iris与MNIST分类的量子机器学习及氢分子VQE任务上比较多种优化器,并区分模拟器与156比特硬件上的结果。作者指出,硬件实验不足以确立优化器排名,也不能单独归因于设备噪声。

Carla Cotea, Stefan Balauca, Andreea Arusoaie

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph · math.FA · math.OA

An Explicit Counterexample to Tsirelson's Problem via a Linear System Game

说明用线性系统博弈给出 Tsirelson 问题的显式反例

简介本文构造了一个显式的二元线性系统博弈,用以区分有限维量子关联集闭包 C_qa 与交换算子关联集 C_qc。该博弈在交换算子策略下可取得完美成功率,而 C_qa 中的每个关联成功率都严格小于 1,从而给出近似形式 Tsirelson 问题的具体反例。文中还精确计算了经典值,并用 Lean 4 与 Mathlib 对完整系统和分离结论进行了形式化。

看点构造显式线性系统博弈,分离量子近似与交换算子关联集,给出Tsirelson问题的具体反例,属于突破性结果。证据依赖摘要所述的形式化证明与精确经典值计算。

Minbo Gao, Tianshi Yu, Lihong Zhi

arXiv cs.LG · quant-ph

ProtocolMatch: Protocol-Dependent Model Selection for Scientific Dynamics Forecasting

说明ProtocolMatch:面向科学动力学预测的依协议模型选择框架

简介论文提出 ProtocolMatch,一种计算量匹配、按验证集选择且保留失败结果的评估框架,用于科学动力学预测中的模型选择。研究在受驱动的量子自旋动力学上比较了循环、分块注意力、因果注意力和低秩线性预测器,并在多组独立生成的数据集上测试。结果显示,模型排序会随训练集规模、历史信息与闭环设置、系统规模而变化,物理惩罚项未必可靠地降低预测误差,驱动频率改变后区间覆盖率明显下降。作者认为科学模型选择应同时报告预测精度、物理有效性与分布偏移下的可靠性。

Lu Wei, Yufeng Wang, Haibin Ling

arXiv quant-ph

Dynamics of Work Extraction in Multipartite Atomic Systems: Role of Correlations and Relative Entropy

说明多粒子原子系统中的做功提取动力学:关联与相对熵的作用

简介本文研究由两能级原子与量子化场相互作用构成的多粒子系统中量子可提取功(ergotropy)的动力学。文中分析了多粒子量子互信息和量子相对熵的作用,并以两至五个原子的数值结果进行比较。结果显示,最大可提取功并不随系统规模线性增长,较大系统中零可提取功区间逐渐被改变并受到抑制。

M. Ibrahim, S. J. Anwar, and K. Khan

arXiv quant-ph

Engineering of Chirped Apodized Sources for Quantum Spectroscopy

说明量子光谱用啁啾切趾非线性晶体的设计与研制

简介本文报道了一种为量子光谱学专门设计的啁啾、切趾KTP晶体,用于产生量子光源。该光源在高度非简并配置下展现出前所未有的带宽。原文称其能支持宽光谱范围的量子光谱协议,并显著缩短测量时间。

Linda Sansoni, Max Widarsson, Patrick Mutter 等