量子计算 · 2026年10月12日(周一)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Mutual information across the commensurate--incommensurate crossover and near the Kosterlitz--Thouless point of the spin-tfrac12 J₁--J₂ Heisenberg chain

说明自旋-1/2 J1-J2 海森堡链在公度–非公度过渡与 Kosterlitz–Thouless 点附近的互信息研究

简介本文用 DMRG 方法研究自旋-1/2 的 J1-J2 海森堡链,分析块互信息中各关联通道的贡献。在二聚化相中,块互信息主要反映键能关联;在 J2/J1≤0.40 的公度区,标量通道在大距离处占主导,而在 J2/J1=1/2 附近之后降至百分之几。在无隙一侧,作者将有限环上的块互信息与 SU(2)₁ 共形场论的双区间预测进行比较,结果在 Kosterlitz–Thouless 点 J2/J1=0.241167 附近显示出一致的修正行为。

Wuttichai Pankeaw, Pruet Kalasuwan

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Thermal aliases in quantum noise: sampling clocks and pulse widths

说明量子噪声中的热混叠:采样时钟与脉冲宽度

简介该论文研究在耦合谱未知时,能否借助集体量子噪声测量区分不同模式温度与共同温度。对于平稳高斯振子环境,作者在整数时间采样格上推导出精确热混叠的带宽阈值,并提出分数时间涨落观测与校准的第二脉冲宽度两种途径。文中给出两种设计所需的测量次数,并声明这些结论依赖于独立验证的制备、谱支持与控制规范。

Zi-Xuan Wang, Xiu-Hao Deng

arXiv quant-ph

Geomagic Square Representation of a Real AME(4, 6) State

说明实数 AME(4,6) 态的 Geomagic 方块表示

简介本文从带符号的泡利矩阵表中独立构造了一个局部维数为 6 的四方实绝对最大纠缠(AME)态。该态的双幺正矩阵有 60 个非零元素,取值为 1 或 ±1/√2。通过局部等价变换,作者得到一个真正的 geomagic 方块,其中每行、每列和主对角线都能拼成一个六边形,36 个图块两两不全等。图形中的颜色、形状和阴影保留了完整张量信息,因此可以从图中重建该态。

Wojciech Bruzda

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Direct polarisation-state reconstruction with a temporal pointer: accessible states, resolution and optimal coupling

说明利用时间指针的直接偏振态重构:可重构态、分辨率与最优耦合

简介该论文研究用时间指针弱测量直接重构偏振态的方法,弱值由后选脉冲的平均到达时间和平均频率读出。文章给出高斯时间指针和任意后选态下的三项结论:无法重构的态构成以后选正交态为中心的球冠,其半角由三个阈值中的最大者决定;一阶反演存在最优耦合,且随入射光子数的负六次方根变化;有限耦合下的精确反演可消除系统误差,但存在由双质心读出决定的下界。

Shane P. Gervais, Lambert Giner

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Exact Gaussian--Hermite closure of the mapping quantum--classical Liouville equation

说明映射量子-经典刘维尔方程的精确高斯-厄米闭合

简介本文在Meyer-Miller-Stock-Thoss映射表示下,研究量子-经典刘维尔方程的精确形式。作者将映射密度在厄米函数基下展开,证明额外耦合项与反作用力产生的升阶项相互抵消,因此精确动力学在有限的稀疏方程组上闭合。以Tully双避免交叉模型为例,文中指出在所考察的各种情形中,泊松括号映射方程(PBME)在布居、相干性和动量分布方面的精度均低于量子-经典描述。

Sahand Nikzat Ali Nassimi, Rony Modak Parai

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Geodesic steering for rapid dissipative entanglement distribution

说明用于快速耗散纠缠分发的测地线操控方法

简介本文提出一种最优控制策略,用于加速开放量子多体系统中高度纠缠态的耗散制备。该方法沿瞬时稳态轨迹引导系统演化,并尽量减少非绝热跃迁造成的泄漏。作者将其应用于与共同光子波导或分布式压缩储层耦合的量子比特系统,结果显示,相比裸弛豫动力学,制备近最大纠缠态的时间缩短了几个数量级。

Keshav Venkataraman, Pablo Martinez-Azcona, Marko Ljubotina 等

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The Quantum Character Transform

说明量子特征标变换:利用群对称性的量子算法

简介本文讨论离散特征标变换,即限制在群代数中心上的群傅里叶变换,其中类函数构成交换卷积代数,不可约特征标是其谱基。作者指出,借助限制算子,只要有高效的量子傅里叶变换,便可为任意有限群实现高效的量子特征标变换。文中还给出基于类和块编码与特征标基谱实现的两种类卷积量子算法,并讨论其在对称自适应多体动力学、分子对称性分析、量子游走及隐子群问题中的应用与局限。

Kagwe A. Muchane

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QMBL: the Quantum Many-Body Leaderboard. A live record of published ground-state energies for lattice Hamiltonians and the electron gas

说明量子多体排行榜(QMBL):晶格哈密顿量与电子气基态能量已发表结果的持续更新记录

简介该论文介绍了量子多体排行榜QMBL,这是一个可交互、持续维护的网站,收集已发表的晶格哈密顿量和均匀电子气基态能量。最新版本v0.5.0收录了532个实例上的2511个能量值。其中285个实例没有精确解,可作为开放科学问题的目标。

Tristan Zerweck, Juan Carrasquilla

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Realistic simulation of universal multiport interferometers with losses within a Gaussian formalism

说明在高斯形式体系下对带损耗通用多端口干涉仪的真实模拟

简介该论文针对光量子计算中光子损耗的问题,提出一种高斯模型,通过对不完美干涉仪的实验表征,得到相应的均值向量和协方差矩阵,从而再现有损耗的动力学过程。该模型可适用于空间或时间-bin编码的连续变量架构,以及高斯玻色采样或广义外差类算法。作者还通过数值模拟量化了光学损耗偏离多端口干涉仪内均匀分布的程度。

Sebastiano Corli, Dario Chemoli, Samuele Altilia 等

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Fisher-Information Certification from Bell Statistics: CHSH Bounds, Information Loss, and Finite-Data Guarantees

说明从贝尔统计量认证费舍尔信息:CHSH界限、信息损失与有限数据保证

简介本文利用可实验获取的贝尔统计量,从贝尔得分及其参数依赖关系直接推导经典费舍尔信息的下界,无需完整的态层析。针对CHSH测量,文章建立了完整结果记录、单个关联函数与压缩后的贝尔参数之间所含信息的层级关系,并量化了数据压缩带来的计量代价。文章还根据符合计数给出有限样本的置信下界,并分析了边际偏差、偶然符合、可见度下降和多对发射等影响。

Juan Sumaya-Mart\'inez, Omar Olmos-L\'opez, Jorge Mulia Rodr\'iguez

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Reverse quantum aging: Restoring rhythmicity from quantum aging state

说明逆向量子老化:从量子老化状态恢复节律性

简介研究者在全局耦合的量子振荡器网络中,通过引入受控的非相干单玻色子泵浦,探索节律动力学从老化状态恢复的过程。利用Lindblad形式的自洽量子主方程进行模拟,结果显示增大泵浦强度可逐步抑制直至消除老化转变,即使所有振荡器都处于非活跃状态也能恢复节律性。研究还指出,并不需要完全补偿耦合引起的耗散损失,较弱的泵浦即可消除老化转变。

Bulti Paul, Biswabibek Bandyopadhyay, and Tanmoy Banerjee

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Bosonic Quantum Conditional Mutual Information and Bose-Einstein Condensation

说明玻色子量子条件互信息与玻色-爱因斯坦凝聚:一篇关于用量子信息量刻画玻色-爱因斯坦凝聚的理论论文

简介该论文在无限维Fock空间中通过量子仪器严格定义了玻色子条件互信息,并证明玻色-爱因斯坦凝聚会使其出现对数发散,从而可作为凝聚的量子信息序参量。文中还讨论了其在复合玻色子、BEC-BCS交叉及量子气体显微镜测量中的应用,并将其与Binder累积量作类比用作有限尺寸标度探针。

Anupam Ghosh

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Closed-form construction of exceptional points in a two-parametric PT-symmetric large-matrix model

说明双参数PT对称大矩阵模型中例外点的闭式构造

简介该论文研究一维离散N点格点上的束缚态,这些束缚态由某个双参数PT对称势V=V(A,B)产生。作者给出了加藤例外点(标志稳定性丧失相变时刻)的参数坐标A和B,并通过一个初等四次多项式的根精确确定这些坐标。

Miloslav Znojil

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Emergent quantum algebras in dissipative time crystals

说明耗散时间晶体中的涌现量子代数

简介该论文研究开放量子系统中持续振荡的代数描述,以 Lindblad 方程为框架。作者给出单个自旋在磁场中受线性跳跃算符耗散时,非衰减振荡模式出现的精确条件,并构造作用于稳态的近似对称算符(误差为 O(1/S))。该方法还可推广到共享同一储库的两个相互作用自旋,用于解析分析淬火过程中的纠缠。

Joseph Tindall

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Towards the Geometry of Quantum Optical Measurements: Kraus Trajectories in the Instrumental Weyl-Heisenberg Group Manifold

说明量子光学测量的几何:仪器 Weyl-Heisenberg 群流形上的 Kraus 轨迹

简介该论文借助李群几何研究单模量子光学测量。作者指出,许多此类测量的 Kraus 算子位于一个十二维李群(IWH^12)之中,该群也包含所有扩散型“dyne”测量。论文提出两类更一般的 dyne 测量:一类介于扩散零差与外差之间(slomodyne),另一类加入自适应压缩与位移,并用仪器流形程序(IMP)中的 Harish-Chandra 型分解,随测量记录追踪 Kraus 算子的演化。

Tzula B. Propp, Chris S. Jackson

★★★★★ 值得关注
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Bell's go theorem: regaining local causality with a new notion of realism

说明贝尔“可行”定理:以新的实在论概念重新获得局域因果性

简介该论文指出,贝尔定理通常被理解为量子理论与局域实在论不相容,但其实际依赖于经典的本体模型框架。作者用无点拓扑(sublocale)的“记录”替代经典点状实在要素,并让概率论不再满足经典的包含-排斥律,从而推广了柯尔莫哥洛夫概率论。作者称,在此框架下局域因果模型可以再现包括最优CHSH违背在内的多种量子策略,并覆盖直至代数最大值的各种CHSH值。

看点以点无关的拓扑(子位置)重新定义实在性,使局域因果与量子统计相容,挑战贝尔定理的传统解读,并构造模型复现最优CHSH违背,证据为理论构造与示例。

Lorenzo Catani, Nesta van der Schaaf, Rui Soares Barbosa

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Quantum state texture of maximal-resource Fourier states under Hawking radiation

说明霍金辐射下最大资源傅里叶态的量子态纹理研究

简介本文研究量子态纹理(QST,衡量密度矩阵在给定计算基下的非均匀性)在史瓦西黑洞霍金辐射下的变化,考察三种最大资源傅里叶态于双模狄拉克场中的表现。结果显示,若仅一个模式受辐射且未受影响的模式与无纹理单模态正交,整体QST保持最大且与霍金温度无关,称为正交保护;双模同时受辐射时该保护消失,三种态的QST均随温度升高而下降。研究还表明QST可在两模式间重新分配。

Shengyan Ma, Yiding Wang, Xiaofen Huang 等

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Deterministic positioning accuracy of B centers in hBN by electron irradiation

说明通过电子辐照实现 hBN 中 B 色心的确定性定位精度

简介本文研究在扫描电子显微镜中用电子束在六方氮化硼(hBN)中逐个生成 B 色心(发射波长约 436 nm 的单光子源)的定位精度。作者利用原位阴极发光成像监测,测量了电子束与发射体形成时的距离,得到约 27 nm 的标准差;加上紫外发光碳二聚体前驱体密度等因素后,总体位置标准差约为 40 nm。文章指出,改进该技术有望达到 10 nm 以下的精度。

A. N\'u\~nez Marcos, C. Arnold, J. Barjon 等

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Magic-Free Certification of Logical Error Rates in Universal Fault-Tolerant Circuits

说明无魔术态的通用容错电路逻辑错误率认证方法

简介该论文提出一种“无魔术态”认证协议,用于验证容错量子电路在设备上的逻辑错误率是否低于预设阈值。协议与纠错码和解码器无关,可与目标电路交错运行,样本复杂度随逻辑比特数和非Clifford门数量线性增长。作者通过Steane码模拟魔术态注入模块和量子傅里叶变换对该方法进行了验证。

Gebrat Porta-San Miguel, Shahram Panahiyan, Dieter Jaksch

arXiv quant-ph · cs.LG

QBFF: Deep Quantum Bottleneck for Automatic Speaker Verification Anti-Spoofing

说明QBFF:用于自动说话人验证反欺骗的深度量子瓶颈

简介该论文提出QBFF方法,用于检测合成(深度伪造)语音。它将压缩后的语音表示送入一个8量子比特的变分量子电路作为瓶颈层,并以等规模经典瓶颈作为对照。大多数对比实验中,量子电路给出的置信度校准更好,包括分布外评估,但下游部署成本的收益因模型而异。作者还在真实IBM量子处理器上运行该电路,这被认为是首个在量子处理器上运行的反欺骗流程,结果显示其子集EER和C_llr较低,而平均actDCF较高。

Anton Firc, Nouhaila Innan, Vojt\v{e}ch Stan\v{e}k 等

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Entanglement and parametric resonance in coupled oscillator systems

说明耦合振子系统中的纠缠与参量共振

简介本文研究两个二次耦合的谐振子系统,一个处于基态,另一个处于相干态,可用来近似描述量子场模式在振荡经典背景中的演化。作者利用Feynman-Vernon影响泛函,微扰计算求迹后混合态的纯度,以分析参量共振与量子纠缠之间的相互作用。结果显示,在参量不稳定区域,两振子间的纠缠出现失控式增长,且微扰理论的适用性迅速失效。

Roxane Th\'eriault, George Zahariade

arXiv quant-ph

Benchmarking a randomized quantum algorithm for estimating expectation values of molecular observables

说明基于随机化量子算法估计分子可观测量期望值的基准测试

简介本文对Wang等人提出的随机采样量子算法进行数值模拟,以氢分子为例,并对药物工业相关的细胞色素P450的多个活性空间做资源估算。结果显示,解析误差界明显高估了实际采样误差,而所需虚时间的解析界相对紧密。即便如此,测量开销仍然极高,最小活性空间约需10^10次采样,最大者超过10^15次,因此该方法在工业量子化学应用中要具有竞争力,仍需显著改进测量策略或算法标度。

Anna Schroeder, Gian-Luca R. Anselmetti, Matthias Degroote 等

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Pathfinder-BP: A Low-Latency Recursive Decoder for Topological Codes

说明Pathfinder-BP:面向拓扑码的低延迟递归解码器

简介该论文提出一种用于拓扑量子码的递归解码器 Pathfinder-BP,结合了置信传播与受控比特翻转。它先通过一次置信传播找出高置信度的错误并永久固定;若收敛失败,则尝试翻转低置信度变量来递归探索其他错误模式。在表面码上,其噪声阈值和逻辑错误率与最小权重完美匹配(MWPM)相当,且结构高度可并行,最坏情况下的解码延迟与码距呈准线性关系,适合低延迟硬件实现。

Stefano Tinelli, Francisco L\'azaro, Francisco Garc\'ia Herrero

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Finite-time quantum equilibration from local correlations

说明基于局部关联的有限时间量子平衡化

简介孤立量子系统可逆演化,但其子系统可能几乎丢失初始态的全部信息。本文考虑与最大混合热浴耦合的子系统,证明最坏输入、对窗口起点取最大的均方平衡化误差,与去掉平稳部分后的完整局部自相关的均方量上下有界且线性可比。该结果可由有限区间内的关联记录控制等长区间内的误差,并适用于能量与能隙可任意简并的情形。

Piotr \'Cwikli\'nski

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Nested polynomial algebras and the exact spectrum of a three-dimensional two-spin oscillator

说明嵌套多项式代数与三维双自旋振子的精确谱

简介本文构造了一个三维振子(含两个自旋1/2自由度)对称代数的表示,并推导其精确谱。作者在与总角动量固定的有限模上给出二次代数与交换代数的作用,并通过正离散级数的su(1,1)表示给出能量序列。文中还给出了有限矩阵、Casimir与结构函数、归一化本征函数、径向阶梯作用及能量壳层的简并度。

Ian Marquette, O. Ogulcan Tuncer, I. Yurdusen

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Metasurface quantum graphs for polarization-independent certified randomness

说明基于超表面量子图的偏振无关可认证随机数

简介该论文提出一种紧凑的超表面平台,通过量子图框架实现与偏振无关的可认证随机数生成。作者将多通道纳米光子响应映射为图的顶点,并把加权图的度与条件最小熵估计直接联系起来。实验中制作了4通道和6通道介质超表面,分别用预示单光子和泊松光源验证了随机性认证。

Xing Lin, Wenwen Liu, Wange Song 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Continuity of certain quantum channel divergences

说明某些量子信道散度的连续性

简介本文研究量子信道的几何保真度、几何雷尼散度和Belavkin–Staszewski相对熵的连续性,这些量可用于容量、区分和估计的逆界。作者引入Arveson–Radon–Nikodym导数作为修正工具,证明在该导数下这些量及算子凸函数的最大f-散度是连续的,并给出与维数无关的连续模。对于具有相同和的两对信道,保真度之差可由导数差的范数估计。

看点提出以Arveson–Radon–Nikodym导数修正连续性问题,给出无维度依赖的显式连续性模数,理论改进较显著,但影响限于量子信息理论子领域。

Morgan Jones

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Classical and Quantum Information Measures Characterizing Convertibility: An Axiomatic Approach

说明用公理化方法刻画可转换性的经典与量子信息度量

简介这是一篇博士论文,采用公理化方法研究多元散度,即衡量一组经典或量子态信息量的指标。研究对象是大样本与催化条件下的态组转换性。论文在经典与量子两种情形下分别给出了所需散度族的明确形式:经典情形中相关散度是双变量Rényi散度的某种推广,且不要求分布具有相同支集;量子情形中,纯成分态的经典-量子态对之间的majorization由所有α<1的α-z相对熵刻画。

Frits Verhagen

arXiv quant-ph

Minimal Subsystems for Characterizing Genuine Multipartite Entanglement

说明用于刻画真正多体纠缠的最小子系统

简介本文讨论如何高效量化多体量子系统中的真正多体纠缠(GME),这是量子技术的重要资源。作者提出“GME评估长度”和“GME评估数”两个概念,分别衡量需要联合测量的最大子系统和需要测量的不同子系统数量。以真正多体并发度(GMC)为例,论文表明对于N个量子比特的Haar随机纯态,只需N次单比特纯度测量即可评估GMC。

Shashank Shekhar, Siddhartha Santra

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Collective Floquet engineering between two distant superconducting artificial atoms

说明两个远距离超导人工原子之间的集体Floquet工程

简介该论文研究一维波导中两个超导量子比特之间通过光子相互作用的动态调控。研究者对两个量子比特施加周期性磁通驱动(Floquet工程),在两者分别位于驻波的波腹或波节位置时,实现了厄米或非厄米耦合。结果表明,可以按需控制相干能级分裂和集体衰减,从而动态调节远距离量子发射体之间的相干与耗散光子介导相互作用。

Y.-H. Huang, Jiale Yuan, Z.Q. Niu 等

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

Bootstrapping Classical and Quantum Query Lower Bounds for Finding Tarski Fixed Points

说明用于寻找Tarski不动点的经典与量子查询下界自举方法

简介本文研究Tarski不动点问题,即在宽度为n、维度为k的网格格上求单调映射的不动点,该问题与博弈论、经济学和验证相关。作者证明了两个量子查询下界的自举定理,由此得到更强的经典与量子下界,包括Ω(k log² n)(k≥4)以及在k>n^α时的线性与多项式依赖下界。最后,文章给出指数宽网格上的超多项式下界,表明通用多项式查询黑盒求解器难以多项式时间求解随机博弈和ARRIVAL问题。

看点通过引导定理把已知量子查询下界显著提升,得到多项新下界,并排除了一类通用黑盒算法路线,证明较为严格。

Tongyang Li, Weiran Ma, Ziyi Yang 等

arXiv quant-ph

Deterministic preparation of squeezed and non-Gaussian states in coupled qubit-boson systems

说明耦合量子比特-玻色子系统中压缩态与非高斯态的确定性制备

简介本文提出一种基于测量的虚时间演化(MITE)方案,用于制备压缩态和非高斯态,结合辅助比特介导的哈密顿量弱测量与条件相位旋转,以抑制激发态捕获并使系统收敛到基态。该方法面向混合离散-连续变量平台,并在较宽参数范围内实现确定性收敛。研究还将框架扩展到薛定谔猫态及具有Wigner负性的单模压缩哈密顿量激发态,并指出压缩态在实验相关条件下对玻色子损耗具有稳健性。

Fengquan Zhang, Xiaotong Liu, Yuping Mao 等

arXiv quant-ph

Time-Frequency Continuous-Variable Quantum Teleportation with Single Photons

说明基于单光子时频连续变量的量子隐形传态

简介本文提出一种针对单光子时频连续变量的量子隐形传态协议,其中时间指光子到达探测器的时刻。作者分析了协议所需的非线性相互作用,并指出即使信道理想,只要接收方无法校正探测器位置失配,保真度就无法达到1,且保真度与输入光子波包的时间带宽之间存在权衡。该协议还可用于远程探测器同步。

Mohamed Meguebel, Nadia Belabas, Nicolas Fabre

arXiv quant-ph · cond-mat.dis-nn · cond-mat.quant-gas

Probe Signatures of Quantum Chaos with Quantum Sensing

说明用量子传感探测量子混沌的特征

简介这篇论文研究如何用量子传感方法检测量子混沌。作者建立了谱形因子(SFF)与量子Fisher信息(QFI)之间的联系。在哈密顿量本征值与本征态统计独立的条件下,作者证明QFI在短时和长时尺度上具有典型性,数值结果表明中间时间尺度上也如此,因此QFI具有自平均性。相比之下,SFF的直接测量不具自平均性,因此用该方法测量QFI噪声更小。

Isa\'ias Vallejo-Fabila, Jing Yang

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Architectural Robustness to Label Noise Using Variational Quantum Circuits for Medical Image Classification

说明用于医学图像分类的变分量子电路:通过网络架构提升标签噪声下的鲁棒性

简介医学图像数据集常含标签噪声,深度网络容易记住错误标签从而损害泛化。本文冻结预训练ViT-B/16骨干网络,将其特征经有界低维瓶颈映射到八比特变分量子电路再分类,无需显式噪声处理组件。在干净标签下,该模型在MedMNISTv2六个基准中的五个上领先已发表的混合量子-经典模型;在30%和50%对称噪声下,它在六个数据集上均优于多数已发表基线。

Yasoda Lasiru Ariyarathna Epa, Yaseema Rusiru Ariyarathna Epa, Sandaru Liyanaarachchi 等

arXiv quant-ph

Device-to-protocol simulation of spectrally-resolved quantum photonic circuits

说明频谱分辨量子光子线路的器件到协议仿真:一种从器件物理到协议性能的统一仿真框架

简介该论文提出 PhoQuS 框架,结合频率分辨的光源模型、电磁紧凑模型和空间相关的制造误差,用于仿真量子光子线路。通过协方差-Gram 约简,在保留主要频谱相关性的同时降低读出成本;在近似 GKP 线路中,频谱约简使光子计数加速 60.4 倍。论文指出,三光子 GHZ 线路的保真度取决于光源频谱、线路结构和控制方式的共同作用,而不只取决于元件的稳健性。

Seongjin Jeon, Youngbin Kim, Joaquin Matres 等

arXiv quant-ph

Perfect discrimination of an orthogonal 2otimes2 basis may require collective separable measurements on two copies

说明对一组正交二体基的完美区分可能需要对两份副本进行集体可分测量

简介论文研究二维乘二维复空间中的一组正交基,其中包含三个纠缠态和一个乘积态。单份副本时,该基无法通过LOCC或可分测量被完美区分。作者证明,若逐份测量两份副本的自适应可分协议,同样无法完美区分;而对两份副本进行集体可分测量则可以做到。两份副本是否足以用于LOCC,论文中仍未解决。

Somshubhro Bandyopadhyay

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

Few-Magnon Universality beyond Contact Interactions in Long-Range Spin Chains

说明长程自旋链中超越接触相互作用的少磁子普适性

简介本文研究长程量子自旋链中两个和三个磁子的少体问题,相互作用采用模型势 V(x)=V0/(1+|x|^β)。结果显示,对任意 β>1,少体普适性依然成立:两体共振附近的低能散射矩阵展开与接触相互作用理论的普适形式一致,三磁子束缚态谱呈现 Efimov 标度。该模型可在离子阱系统中实现。

看点将Efimov普适性推广到长程相互作用磁振子,两体与三体结果均与接触理论一致,新意明确,证据较扎实。

Yiran Huo, Pengfei Zhang

arXiv quant-ph

QIAP: A Quantum-Inspired Authentication Protocol with BB84-Based Channel Monitoring

说明QIAP:结合 BB84 信道监测的量子启发式认证协议

简介本文提出 QIAP,一种有状态的混合框架,将基于承诺的经典挑战-应答认证与基于 BB84 的量子信道监测相结合。认证通过两个分支完成,并在认证成功后估计量子比特误码率(QBER),若达到或超过阈值则中止会话。模拟结果显示,在 1,000 次错误密钥尝试中未出现成功认证;拦截-重发攻击下平均 QBER 约为 0.25,基线约为 0.02;认证阶段约需 0.6 毫秒,每轮消息约 113 字节。

Owais Ishtiaq Siddiqui, Nouhaila Innan, Hira Zaheer 等

arXiv quant-ph

Noise-resistant off-resonance π-rotation realized in an NMR system

说明核磁共振系统中抗噪声的失谐π旋转

简介该论文提出两种脉冲序列(双脉冲序列与十八脉冲序列),在失谐条件下实现单自旋π旋转,以同时抑制退相位噪声和驱动场噪声。在核磁共振自旋系统中的实验显示,双脉冲序列保真度为0.9992±0.0008,十八脉冲序列为0.9997±0.0006。十八脉冲序列的噪声容忍范围约为驱动场强度的20%,约为双脉冲序列的三倍。

Xilong Wang, Peng Du, Tianzi Wang 等

arXiv math-ph · math.MP · quant-ph

From isolated singular wells to exact Bloch bands: the trigonometric Pöschl-Teller lattice

说明从孤立奇异势阱到精确布洛赫能带:三角型珀施尔-泰勒晶格

简介本文研究一种可精确求解的一维周期晶格,其周期性地含有平方反比奇点。通过对每个奇点处两个局域解均平方可积的耦合范围内的广义三角型珀施尔-泰勒势建模,并以保流自伴匹配条件连接相邻单元,得到非平凡的布洛赫谱。研究发现能隙闭合有两种物理机制:一种在两个子晶格等价时出现,但布里渊区折叠导致;另一种在非对称临界构型下出现,形成中心处的无质量狄拉克型锥。

Ulysses Camara da Silva

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Permanent Thermodynamic Mpemba Inversion from Quantum-Jump Feedback

说明量子跃迁反馈下的永久热力学Mpemba反转

简介本文提出一种常见的量子跃迁反馈方案,可使两个给定初始态的非平衡自由能排序永久反转,同时保持二者的吉布斯平衡态不变。作者证明,去除自由能较高的初始态的全部慢模贡献,同时保留另一态的对应贡献,会产生不同的渐近衰减指数,使其自由能比值在长时间后趋于零。文中还以热态三能级系统为例,展示了该机制及相关检测阈值。

Jincheng Lu, Chen Wang

arXiv quant-ph · physics.optics

Multipolar Nanophotonics with Quantum Computers

说明用量子计算机进行多极纳米光子学研究

简介该论文提出用量子比特表示纳米粒子的多极光响应,并用量子线路计算散射与珀塞尔效应(发射体衰变率因周围环境而改变)。作者在理想量子模拟器及IBM、IonQ的真实量子计算机上,与经典理论进行了对比测试。论文还分析了多极数量与所需精度对量子比特和测量的要求。

Alex Krasnok

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

Measuring higher-order bulk topology in a programmable quantum simulator

说明在可编程量子模拟器中测量高阶体拓扑

简介本文利用超导模拟-数字量子模拟器,使用多达728个量子比特,实现并探测了一维、二维和三维拓扑绝缘体。研究通过实空间测量重构复传播子,既能用局域态密度观测边界局域模,也能由重构的能带投影算符得到体拓扑不变量。最终通过第三阶嵌套Wilson环提取了三维八极矩。

Pratik Sathe, Niclas Heinsdorf, Majid Kheirkhah 等

arXiv quant-ph

Sequential optimization for orbital-optimized variational quantum eigensolvers

说明变分量子本征求解器中轨道优化的顺序优化方法

简介该论文针对变分量子本征求解器(VQE)框架下的轨道优化问题,提出一种无梯度、无超参数的顺序轨道优化单双激发酉耦合簇方法(SOO-UCCD),将顺序最小化思路扩展到轨道旋转参数。方法通过每个轨道旋转角的九点能量曲线确定最优角度,无需计算轨道梯度或Hessian。在LiH(STO-3G基组)的态矢量模拟中,该方法在键伸长曲线上达到与UCCSD相当的精度,且宏迭代收敛性接近基于L-BFGS的轨道优化。

Hiromichi Hayashi, Takeshi Sato

arXiv quant-ph

Adaptive Entanglement Witnessing for Two-Qubit Systems

说明两量子比特系统的自适应纠缠见证

简介纠缠见证可以在不做完整量子层析的情况下判断未知二分量子比特系统是否纠缠。本文在Riccardi等人提出的三组基的见证集{W3}基础上,增加了需要两组额外测量基的见证集{W5},并提出自适应两步方法,依据{W3}的测量结果选择需要计算的W5。计算结果显示,该方法能识别Roik等人方法生成的纠缠态中的72%,所需测量基数少于完整量子层析所需九组中的五组;实验还用偏振纠缠光子对验证了两类见证的表现。

Lev Gruber, Ria Haapala, Elio Thadhani 等

arXiv quant-ph 有代码

Scalable Exact Non-Pauli Noise Simulation for Fault-Tolerant Quantum Circuits

说明面向容错量子电路的可扩展精确非泡利噪声模拟

简介该论文针对容错量子纠错电路,提出QuasiStim框架,用于精确模拟相干控制误差等更真实的非泡利噪声,以替代常用的泡利扭曲近似。框架包括编译前端QuasiFold和采样后端DeltaFrame:前者合并等价的非泡利位点以减少采样次数,后者复用预计算参考进行采样。文中报告,在双变量自行车码上采样次数可减少100倍以上;在旋转表面码上,DeltaFrame相比逐次运行的tableau模拟器快166至1331倍。

Yuewen Hou, Gokul Subramanian Ravi

arXiv quant-ph · cs.IT · math.IT

Quantum simultaneous decoding via pretty-good measurements of tilted states

说明基于倾斜态与近似最佳测量的量子同时解码

简介该论文研究多个发送者向同一接收者发送信息的量子多址信道,给出一种联合测量方法,可同时恢复各方信息并达到已知可达速率。证明结合了Sen的倾斜子空间方法与Cheng对近似最佳测量的分析,并得到适用于有限态系综(含不等先验)的确定性打包定理。文中还将该框架应用于若干已知的通信与压缩问题。

Mark M. Wilde

arXiv quant-ph

Quantum limit cycles from phase coupling: A framework for NISQ thermodynamic devices

说明相位耦合产生的量子极限环:面向NISQ热力学器件的框架

简介论文将Kuramoto模型和范德波尔振荡器量子化,并与一个或多个量子比特耦合,证明在典型量子热力学条件下仍能形成稳健的极限环。作者观察到纠缠态复苏、Zeno锁定和热流干涉等新现象,并提出可利用量子比特与非线性相位振荡器同步实现的玩具模型器件。

Nana Siddhartha

arXiv quant-ph

Local-dimension-invariant low-density parity-check stabilizer codes

说明局部维数不变的低密度奇偶校验稳定子码

简介本文研究如何把量子比特(qubit)的稳定子码转换为适用于多能级量子系统(qudit)的编码。作者分析了局部维数不变(LDI)方法中要求的较大截断值的影响,并聚焦于量子低密度奇偶校验(qLDPC)码,成功降低了该截断值。在部分情形下它可降至原始局部维数,对任意基于CSS的量子比特码则降为与距离d呈单指数关系、且与逻辑比特数k无关。

Md. Shahinul Islam, Aaryan Reza, Lane G. Gunderman

arXiv cs.IT · math.CO · math.IT

Stabilizer entropy cones as self-dual slices of linear rank cones: a five-party gap and dependence on the local dimension

说明稳定子熵锥作为线性秩锥的自对偶切片:五方间隙与局域维数依赖性

简介本文研究多方纯态的纠缠熵所满足的线性不等式,重点是量子纠错中的稳定子态所能达到的熵向量。作者证明,经过线性提升后,该锥的闭包恰好是某个经典对象的自对偶切片,该对象的元素比参与方多一个,由素数局域维数下子空间排列的秩函数生成。文中指出,对五个参与方,稳定子锥已严格小于量子线性秩锥,并给出了一个六变量的不等式作为证据;此外,锥的形状依赖于局域维数,六方情形下 Steane 码的逻辑零态位于所有奇数局域维数的稳定子锥之外。

Xidan Song, Ruifeng Cao

arXiv quant-ph

End-to-End Fidelity and Rate Analysis for Zero-Added-Loss Multiplexing

说明零附加损耗复用的端到端保真度与速率分析

简介本文针对零附加损耗复用(ZALM)这一中点光源纠缠分发方案,给出端到端的保真度与速率分析。分析涵盖发射端的多对光子发射与部分贝尔态测量损耗、传输损耗、接收端模式转换器的损耗与模式失配,以及量子存储器加载中的损耗。

Jeffrey H. Shapiro

arXiv cond-mat.dis-nn · quant-ph

Quantum Localization in Geometric Complex Networks

说明几何复杂网络中的量子局域化:用网络拓扑结构解释波的停滞现象

简介本文研究在几何软构型模型(S¹)生成的复杂网络上,单粒子态的量子局域化如何受网络拓扑结构影响。通过调节模型的温度与异质性参数,作者得到从小世界到非小世界的不同结构。结果表明,小世界网络倾向于出现扩展态,而非小世界网络倾向于局域化,说明复杂连接性可以起到随机能量无序的作用。

Jan Lewenstein-Sanpera, Tobias Grass, M. \`Angeles Serrano 等

arXiv cond-mat.dis-nn · cond-mat.mes-hall · cond-mat.quant-gas

Eigenstate transitions and critical transport in 3D Aubry-André model

说明三维Aubry-André模型中的本征态跃迁与临界输运

简介本文用数值方法研究三维Aubry-André模型在有限尺寸公度近似下的谱与波函数性质,以及时间演化。通过标度分析,作者证明存在两个临界点:一个是实空间中的局域-离域转变,与三维Anderson模型的临界点类似;另一个是对偶动量空间中的局域-离域转变,这在三维Anderson模型中没有对应。作者还指出,两个临界点都表现出量子遍历与局域之间临界点的特征,且临界动力学指数为z=3,呈亚扩散行为。

Pragna Das, Lev Vidmar, Miroslav Hopjan

arXiv quant-ph · cs.SY · eess.SY

Quantum ordinal optimization under a fixed comparison budget

说明固定比较预算下的量子序数优化:在比较次数有限时,如何用量子比较更高概率地选出足够好的设计方案

简介本文研究在评估代价高、预算有限时的序数优化问题,即选出“足够好”而非最优的设计。作者以对齐概率(所选集合包含足够多真正优秀设计的概率)为目标,在固定比较次数下讨论量子比较的优势。论文证明:对所有小于设计数量的经典比较预算,在均匀抽样设计中进行淘汰赛可达到最优;在相同预算下,量子最大度数至多为经典的两倍。对选出最优的n个设计,一次量子比较的最优成功概率约为3.30/n,而一次经典比较为2/n。

Hongyu Wu

arXiv quant-ph

Violation of Bell-type Inequality in the Hanbury Brown-Twiss (HBT) Toy-Model: Quantum Correlations beyond Local-Realism

说明HBT玩具模型中贝尔型不等式的违背:超越局域实在论的量子关联

简介本文提出一个简化的四模式玩具模型,用以模拟原始八模式Hanbury Brown-Twiss(HBT)干涉仪的主要物理特征,同时降低分析复杂度。作者为该模型的测量配置构建了一个贝尔型不等式,并检验其关联是否具有非经典性。结果显示,该模型产生的关联违背了该不等式,表明存在与任何经典隐变量描述不相容的非定域特征。

Sarbani Chatterjee, Arvind

arXiv quant-ph

Rate and depth of two-axis twisting by pair exchange under the self-Kerr constraint

说明在自Kerr约束下通过成对交换实现双轴扭转的速率与深度

简介本文研究两个玻色子模式成对交换量子的系统,在固定粒子数的子空间内其交换算符与双轴扭转生成元成比例。实际非线性介质还会带来局域Kerr非线性,二者合并为单一扭转哈密顿量,由Kerr强度与交换强度之比r决定。研究发现压缩速率在r=±1处为零,而压缩深度则在r=0和r=±3处达到理想双轴扭转的数值。

Qing Yu, Ying Li, Cuilu Zhai 等

arXiv math.SP · math-ph · math.AP

An optimization problem for δ' leaky stars

说明δ′ 漏星图的一个优化问题

简介本文研究带有吸引型 δ′ 相互作用(强度为 β)、支撑在星形图上的奇异薛定谔算子。作者证明,基态本征值在具有最大对称性的星形图上取得唯一最大值。文中给出两种证明:一种针对偶数条边,通过与 δ 相互作用星形图比较完成;另一种适用于一般情形,基于 Birman-Schwinger 方法。

Pavel Exner

arXiv physics.optics · cond-mat.mes-hall · gr-qc

Nonperturbative optomechanics with thin, weakly reflective intracavity dielectrics

说明薄介质板在腔内的非微扰光力学:传感器本身参与定义腔场

简介论文研究一种悬浮介质传感器:其横向尺寸足以覆盖整个光学模式的介质板。作者指出,即使是光学上较薄、折射率适中的传感器,也会显著重构腔内场,把光腔分为两个相互强耦合的子腔,并产生新的光学共振和俘获位点。文中指出,常用的微扰公式在厚度约为 λ/(10n) 时即与精确解偏离,同时锁腔会显著降低耦合并提高俘获刚度。

Andrew Laeuger, Nancy Aggarwal

arXiv cond-mat.str-el · quant-ph

Variational Minimization of Almost Strong Zero Modes in Parafermionic Wires

说明参数化变分法搜索帕拉费米子线中的近似强零模

简介该论文研究具有Z_n对称性的强相互作用费米子链,这类体系中的拓扑相包含大量简并基态,由束缚很强的分数化边缘模(帕拉费米子零模)相连。作者提出一种受量子启发的变分算法,用于在一般帕拉费米子链模型中搜寻这类近似强零模。研究表明,该试探波函数在非可积Kitaev-Hubbard链和手性Potts模型中能可靠地复现精确结果并找到强束缚的帕拉费米子算符,还在手性Potts模型对称极限下验证了Z_3帕拉费米子真正强零模的存在。

Niklas Tausendpfund, Matteo Rizzi

arXiv cond-mat.supr-con · quant-ph

Spatial interference changes the symmetry class of a Josephson element

说明空间干涉改变约瑟夫森元件的对称类别:利用空间干涉使有效势失去反演对称性,从而获得奇次非线性项。

简介该论文指出,即使局部能量具有反演对称性,横向均匀的约瑟夫森结中的空间干涉也可能打破有效势的反演对称性。作者给出了基于谐波相关复空间形式因子的判据:单一谐波仍是平移余弦,而多个谐波可产生不兼容任何公共反演中心的相位,从而允许三次相互作用。对于电容分路结,相位反射会反转所有奇次展开系数,同时保持量子谱不变;中心交叉结是一个具体例子。

Takayuki Kubo

arXiv quant-ph · physics.chem-ph

Molecular Vibronic Complexity as a Quantum Resource for Optimal Control: Nonadiabatic Mixing Creates Protected Coherence Subspaces in Dissipative Environments

说明分子振动-电子复杂性作为最优控制的量子资源:非绝热混合在耗散环境中形成受保护的相干子空间

简介论文研究分子中电子相干在皮秒量级内的寿命,发现相干的衰减与被激发的相干模式有关。作者用基于梯度的最优控制(GRAPE)结合Redfield动力学,在三能级模型中最大化基态与光学亮激发态之间的振动-电子相干。结果显示存在一个与暗态混合而受保护、衰减较慢的相干模式,GRAPE可自动找到它,其在800飞秒时的相干度比高斯脉冲高出两个数量级以上。

Elisa Palacino-Gonz\'alez