量子计算 · 2026年10月16日(周五)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

arXiv nlin.CD · quant-ph

Action-Quantized Scar Multiplets and Dissipative Cat States from Fractal Period-Locking in the Open Quantum Baker Map

说明开放量子 Baker 映射中由分形周期锁定产生的作用量量子化散射多重态与耗散猫态

简介本文研究开放量子 Baker 映射,在位置上设置宽度为 w、中心为 q_c 的窗口。经典剪枝将 (q_c, w) 平面划分为菱形区域,其中 T 个主导共振形成单位根多重态。在 w=1/2 时,几乎对所有 q_c 都有一个周期轨道存活,多重态的模为 2^{-1/2},相位为轨道作用量。

Leonardo Ermann

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Electrostatic Limits on Quantum Spatial Search

说明量子空间搜索的静电学上限

简介本文证明量子行走者无法在二维格点上以 Grover 算法的 O(√N) 时间完成搜索。作者将标记顶点视为点电荷,并借助与经典静电学的对应关系给出下界。结果表明,即使内存无限、查询免费,局部步数仍至少需要 Ω(√(N log N)),因此 Tulsi 算法在渐近意义上是最优的。

看点以静电势类比给出二维格点量子搜索的下界,解决了Aaronson与Ambainis提出的长期开放问题;证明完整性尚需同行验证。

Weikang Li

arXiv quant-ph

Temperature dependence of a warm ensemble based memory on quantum communication rates

说明温度对基于温热原子系综的量子存储器与量子通信速率的影响

简介长距离量子通信依赖于配备可靠、可扩展量子存储器的量子中继节点。本文研究一种在电磁诱导透明(EIT)条件下工作的温热原子蒸气存储器,通过模拟与测量其光学深度相关性能。作者进一步将光学深度与效率指标换算为预期的纠缠分发速率,并评估该存储器用于光学量子中继节点的可行性。

Kenny Gregory, Khaled Mnaymneh, Connor Kupchak 等

arXiv quant-ph

Solving Large-Scale Parameter Inference in Controllable Nuclear Fusion via Coherent Ising Machines and Block Coordinate Descent

说明利用相干伊辛机与分块坐标下降求解可控核聚变中的大规模参数反演

简介论文提出一种基于相干伊辛机(CIM,一种基于耦合简并光学参量振荡器的量子计算架构)的贝叶斯反演框架,用于托卡马克的等离子体参数反演。该方法将负对数后验势映射为自旋哈密顿量,并在EAST托卡马克的等离子体电流剖面反演中实现约1毫秒的单次求解时间。由于当前量子比特数量有限,文中采用分块迭代方案,尚无法实现完整的实时运行。

Zijie Liu, Wenchao Liu, Yao Huang 等

arXiv quant-ph

A Fibre-Integrated SPDC Heralded Single-Photon Source Using Zn-Indiffused PPLN Ridge Waveguides at Telecom Wavelengths

说明基于锌扩散PPLN脊形波导的光纤集成SPDC启示单光子源(电信波段)

简介作者报道了一种全光纤集成的宽带偏振纠缠光子对光源,工作在电信波段,核心是商用的锌扩散MgO:PPLN脊形波导,并置于Sagnac干涉仪中。仅用泵浦抑制滤波即可覆盖整个简并SPDC光谱,测得带宽约67 nm。实验观测到强非经典关联,双光子干涉可见度平均为96.9±0.2%,与Φ+贝尔态的保真度为78.1%,CHSH贝尔参数S=2.501±0.005。文章还考察了提高光源亮度对贝尔态性能的影响,指出在高通量运行时经偶然符合校正的指标存在局限。

Peter Iveson, Paolo L. Mennea, Goronwy Tawy 等

arXiv quant-ph · cs.NA · math.NA

Cayley access models for matrix functions: reachable class and cost

说明矩阵函数的 Cayley 访问模型:可达类与代价

简介论文研究在量子计算机上计算 f(A)b(A 为厄米矩阵)的方法。作者提出以参数 σ 和 γ 定义的 Cayley 变换作为标准量子访问模型的替代,它可把厄米矩阵变为酉矩阵,并将精度集中在函数较难处理的谱区域。比较结果显示,在困难集中于谱局部时,所需多项式次数可减少约三到四倍;但从分块编码实现时需要求解移位线性系统,其代价会抵消部分查询复杂度优势,对结构化矩阵则可直接构造低深度电路。

Gianna M. Del Corso

arXiv quant-ph · cs.AR · cs.SY

ConQUESTA: Topology-Aware Post-Training Structural Pruning of Quantum Neural Networks

说明ConQUESTA:面向拓扑结构的量子神经网络训练后结构剪枝

简介该论文提出ConQUESTA框架,用于在稀疏硬件上部署量子神经网络时,在保持任务精度的前提下减少编译产生的双量子比特门、SWAP和电路深度。方法结合任务显著性与编译代价,筛选候选纠缠门,并在明确的精度约束下搜索完整剪枝掩码,每个掩码在多种耦合拓扑上整体转译。论文报告在55%剪枝率下,三个数据集上的平均资源降低幅度分别为61.6%、72.0%和82.2%。

Saim Rehman, Muhammad Shafique

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Quantum Circuits for Variable-Coefficient Vlasov Dynamics via Schrödingerisation

说明基于薛定谔化的变系数Vlasov动力学量子电路

简介这篇论文提出了在外场给定条件下模拟Vlasov动力学的显式量子电路,无需经典场更新。作者在1D1V情形下直接由速度寄存器编码输流,并用可逆定点运算计算非线性三次场。作为概念验证,他们在六维相空间上模拟了一个耦合的3D3V非谐Penning系统,结果与经典计算一致,并分析了资源开销。

Fong Yew Leong, Dax Enshan Koh, Wei-Bin Ewe 等

arXiv quant-ph

Quantum Sensitivity of N-Component Cat States

说明N 分量猫态的量子灵敏度

简介本文将作者此前关于压缩双分量薛定谔猫态的研究,推广到具有任意数量 N 个相干分量和一般相对相位的单模态族。文中推导了位移、相位旋转和压缩有序作用下的复重叠核,并比较了 N=2 至 9 的等相位态在相同平均光子数下的量子费舍尔信息(QFI)。文章指出,理想局部量子克拉美-罗界的下降并不意味着可以达到无限精度,实际精度还受先验相位信息、样本量、光损耗等因素制约。

Ranjit Singh, Alexander E. Teretenkov

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Resonance crossings and diabolical points for DC electric field quantum sensors

说明用于直流电场量子传感器的共振交叉与“魔鬼点”

简介这篇论文研究双势阱异质结构中直流电场引起的量子共振现象。自上世纪九十年代起,实验发现外加直流电场在特定强度下会引起明显的波包振荡。作者拟对共振交叉点附近的量子共振性质做定量分析,为设计能快速判断外加直流电场强度是否落在窄目标范围内的量子传感器提供理论基础。

Andrea Sacchetti

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph

Designing Robust Quantum Gates

说明设计稳健的量子门:存在性判据与数值构造

简介本文研究量子门在误差下的稳健性,而不仅是能否实现。作者给出 d 能级系统中稳健门存在的判据:当驱动哈密顿量没有共同对称性时,才存在一族通用的稳健门。在满足判据时,可针对静态扰动、哈密顿量缩放、特定频率扰动等构造稳健门,并给出数值方案,使平均门失真度在哈密顿扰动与环境噪声下降低约两到七个数量级。

看点提出鲁棒量子门存在性判据并数值构造协议,将门保真度误差降低约两到七个数量级,证据较充分,对量子平台设计有较大影响。

Yuanxing Hao, Marin Bukov

arXiv quant-ph

Bell scenarios encode classical non-causality

说明贝尔场景编码经典非因果性

简介本文在超图框架下统一了贝尔场景与情境性场景,并指出复合贝尔场景的测量恰好对应“过程函数”,即可能非因果的确定性经典通信协议。作者由此给出仅依赖归一化与无信号条件来刻画过程函数的方法,并提出一个基于图的非因果判别准则。

Andreas Leitherer, Kyrylo Simonov, Ravi Kunjwal 等

arXiv quant-ph

Temperature dependence of the Casimir force between plane-layered structures: an approach based on the principle of argument

说明平面分层结构之间卡西米尔力的温度依赖性:基于辐角原理的方法

简介本文利用复分析中的辐角原理,推导了两个任意平面分层结构之间卡西米尔-利夫希茨色散力随温度变化的公式。这两个结构之间可以是尺寸为d的真空间隙,也可以是由任意有色散的耗散介电材料构成的尺寸为d的夹层。公式由温度相关的利夫希茨公式加上温度相关的围道积分组成。

Michael V. Davidovich

arXiv quant-ph · cs.SE

SpinControl: Control Software for Prototyping and Benchmarking of Spin-Qubit Devices and Measurement Protocols

说明SpinControl:用于自旋量子比特器件与测量方案原型开发和基准测试的控制软件

简介本文介绍了 SpinControl 的软件设计,这是一款用于控制自旋量子比特的控制软件。它通过分离数据与行为、分离功能模块以及采用持续集成和输入校验来兼顾可定制性、模块化和稳健性。该软件支持多种测量类型,可组合标准化实验并按条件顺序执行校准,并集成了来自代尔夫特理工大学的开源软件包。

Harold B. Meerwaldt, Dani\"el P. van der Velde, Pieter T. Eendebak 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.LG

Learning angles for quantum approximate optimization

说明用于量子近似优化的学习角度

简介量子近似优化算法(QAOA)是求解组合优化问题的主要算法之一,其效果依赖于一组需要为每个问题实例反复优化的变分角度。本文训练模型直接从问题实例映射到高质量的QAOA角度,以一次前向计算替代逐实例优化,据称速度快数个数量级且质量接近。模型还能推广到未见过的图结构,实际量子硬件实验也表明其角度与求解器结果难以区分。

看点用学习模型替代每个实例的QAOA角度优化,并在量子硬件上验证,对子领域有实际用途,新意属于有实质改进的组合。

Johannes Jakubik, Isabelle Wittmann, Zaheed Gaffoor 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv cs.CC · quant-ph

Unconditional Quantum PAC Learning Advantage in the Large Error Regime

说明大误差区间下无条件的量子PAC学习优势

简介本文证明,在均匀分布下,对布尔函数的PAC学习存在无条件的超多项式分离:量子多项式时间学习者可以达到1/2+λ(n)的一致性,而任何经典多项式时间学习者即使可使用成员查询,也无法达到相应的一致性。作者为此提出一种近似最优的量子学习算法,将傅里叶采样从奇偶假设推广到二次假设,并借助干涉偏置采样。文中还指出,若在小误差区间也能得到类似分离,将蕴含NP不包含于BPP。

看点构造了无条件的超多项式量子与经典PAC学习分离,并提出推广傅里叶采样的新量子学习器,给出严格证明,对学习理论有较大影响。

Igor C. Oliveira

arXiv quant-ph · hep-th · math-ph

Anticommuting Displacement Operators, Exact Pauli Algebras,and the Singlet State from the Oscillator Vacuum

说明反对易位移算符、精确泡利代数与由振子真空得到的单重态

简介本文构造了一对反对易的 Weyl 位移算符,用于谐振子,并借助有界泛函演算得到泡利代数的精确二值表示。两个独立振子分别为 Alice 和 Bob 提供彼此对易的泡利代数,再将标准单重态扇区投影子用这些有界振子可观测量表示,作用于双振子真空。文中证明投影后真空的范数非零,因而归一化有定义,并给出精确的单重态关联,在常用的 Bell-CHSH 设置下达到 Tsirelson 值 2√2。文章还指出该构造一般给出带重数的单重态扇区,而非在完整振子希尔伯特空间中选出唯一向量,并与较早的连续变量 Bell 检验赝自旋方法作了比较。

S. P. Sorella

arXiv quant-ph · physics.atom-ph

Exponential-SWAP gate between bosonic motional modes of trapped ions

说明离子阱中玻色子运动模式之间的指数交换门

简介本文在被囚禁离子的两个玻色子运动模式之间实验实现了指数交换(eSWAP)门,该门生成恒等操作与交换操作的相干叠加,叠加振幅可连续调节。研究利用自旋无关和自旋相关的分束器相互作用完成实现。通过测量不同输入态联合特征函数的选定切片来检验该门,并展示了对恒等-交换叠加的连续控制,可用于混合量子比特-玻色子量子信息处理。

E. J. W. Koh, Rongjie Zhang, Dzmitry Matsukevich

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.LO

Controlled PROP: Theory and Applications to Quantum Circuits

说明受控 PROP:理论及其在量子电路中的应用

简介本文提出一个以“控制”为构造子的图示推理框架,通过扩展标准 PROP 形式体系为受控 PROP 来公理化控制函子。作者证明,受控 PROP 能为量子电路提供简洁且完备的公理化,所涉及的量子比特至多为三个;而在标准 PROP 框架下,完备性则必须依赖涉及任意多量子比特的公理。

看点将控制构造引入PROP形式化,提出受控PROP公理化,并证明量子线路仅需至多三个量子比特的完备公理化,相比标准PROP是显著改进。

No\'e Delorme, Simon Perdrix

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Sample-Based Quantum Linear Solver and Bounds on Krylov-State Sampling

说明基于采样的量子线性方程求解器与 Krylov 态采样的界限

简介本文提出一种基于采样的量子线性方程组求解方法,结合量子 Krylov 态采样与经典变分对角化来近似求解 Ax=b。作者推导了计算基采样概率的下界,并给出有限时间网格与带符号时间采样的支撑发现保证。文中还分析了有限长度 qDRIFT 编译与电路复用对采样和解的保真度的影响。

看点提出以量子Krylov态采样替代代价哈密顿量模拟的新框架,并给出近似匹配下界的样本复杂度,理论贡献明确。

Byeongyong Park, Keunhong Jeong, Doyeol Ahn

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

Liouvillian Non-Invertible Symmetry

说明利乌维尔非可逆对称性:将非可逆对偶性推广到开放量子系统的论文

简介该论文提出一个利乌维尔空间中的对偶框架,把希尔伯特空间中的非可逆对偶推广到开放量子系统。以带两个集体林德布拉德通道的周期横场伊辛链为例,研究了Kramers-Wannier对偶,并讨论了自对偶时的谱结构,包括与若尔当块相关的动量选择规则。

Ying-Cheng Yang, Jhen-Dong Lin, Yueh-Nan Chen

arXiv q-bio.BM · quant-ph

Multiscale Quantum-Classical Simulation of Protein Autoproteolysis in a Million-Atom Membrane Environment

说明百万原子膜环境中蛋白质自催化裂解的多尺度量子-经典模拟

简介本文提出一种量子-经典混合工作流,结合分子动力学、密度泛函理论和相关波函数方法,并整合CPU、GPU与量子处理器(QPU)。研究对象是粘附G蛋白偶联受体ADGRG1的自催化裂解这一成熟反应,此前未用相关电子结构方法研究过。模拟包含超过一百万个原子的体系,使用54量子比特的IQM量子处理器和多达1200块NVIDIA H100 GPU,展示了量子计算机作为加速器在科学计算工作流中的应用。

Alexander Orlov, Alexis Ralli, Tim Weaving 等

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

From quantum emitters to technological platforms: a perspective on semiconductor quantum dots

说明从量子发射体到技术平台:半导体量子点观点综述

简介光子量子技术依赖可控的光子态,量子点已成为单光子和纠缠光子的优良光源。本文回顾了量子点作为光子源的发展历程,从21世纪初作为量子发射体的起步,到当今正在研发的先进光子器件。文章还讨论了基础研究与产业应用之间的相互促进,并展望了未来可能出现的光子量子技术。

Klaus D. J\"ons, Dorian A. Gangloff, Doris E. Reiter

arXiv cond-mat.stat-mech · quant-ph

Nonergodicity from Hilbert-Subspace Cloning

说明希尔伯特子空间克隆导致的非遍历性:一类由单个泡利串构成的非可积量子多体系统,其能谱指数简并,部分打破遍历性。

简介论文研究一类由单个泡利串构成的非可积量子多体系统,它们具有大量互不对易的局域守恒量,并因能谱指数简并而部分打破遍历性。作者提出一种新机制:希尔伯特子空间克隆,即同一混沌哈密顿量作用于指数多个互不相连的希尔伯特子空间。各克隆内部的动力学会热化,但不同克隆之间的量子相干性得以保持,并可被局域观测量探测到。因此,局域观测量的长时行为由保持相干性的部分吉布斯系综描述。

Yuuya Chiba, Ryusuke Hamazaki

arXiv quant-ph

Nonequilibrium Dynamical Quantum Phase Transitions in the Extended Agassi Model

说明扩展Agassi模型中的非平衡动力学量子相变

简介本文在扩展Agassi模型中研究突然淬火后的动力学量子相变,利用精确对角化和Loschmidt回波、回返率函数进行刻画。跨越平衡相边界的淬火会使回返率出现尖点结构,并随系统尺寸增大呈现非解析性。作者认为,不同参数通道下的动力学标度行为各不相同,动力学临界性并不完全由平衡相变的阶数决定。

Ritesh Kumar Palai, Rajiv Kumar, Venktesh Singh 等

arXiv quant-ph · cond-mat.quant-gas

Discrete time crystals and classical logic gates in coupled open Dicke models

说明开放 Dicke 模型耦合体系中的离散时间晶体与经典逻辑门

简介本文研究耦合离散时间晶体(以耗散 Dicke 二聚体形式)的动力学。数值模拟显示,耦合会使振荡幅度降低,强耦合时体系趋向正常相;在临界耦合强度附近弛豫时间发散,提示连续相变。作者还探讨了量子涨落与噪声的影响,并提出用三个离散时间晶体实现 NAND 与 NOR 逻辑运算的方案。

Emmanuel D.G. U, Roy D. Jara Jr., and Jayson G. Cosme

arXiv quant-ph

Quantum Tsallis Entropy Estimation: Near-Optimal Bounds and High-Precision Improvements

说明量子 Tsallis 熵估计:接近最优的下界与高精度改进

简介本文研究在给定纯化量子查询访问的前提下,估计概率分布的 q-Tsallis 熵(0<q<1)的量子算法。当 0<q≤1/2 时,给出查询复杂度为 Õ((n/ε)^{1/(2q)}) 的算法,在多项式对数因子内是最优的。当 1/2<q<1 时,提出两阶段同时概率估计方法,得到查询复杂度更低的算法,在 ε=O(n^{1-2q}) 的情形下改进了 Chen 等人(ICALP 2026)的结果。

Chengshen Gao, Zongxing Xiong, Lvzhou Li

arXiv quant-ph · cs.DC

Encodings and Node Architecture: Lessons from the Fault-Tolerant Distributed Transversal Fanout

说明纠错编码与节点架构:容错分布式横向扇出的经验

简介本文研究分布式横向扇出操作中所用的量子纠错编码,比较不同编码在物理比特数、逻辑比特数、码距和可执行的容错操作上的差异,并探讨其对节点架构的影响。实验表明,码距更高的编码即使需要更多纠缠比特(ebit),也可能降低分布式操作的逻辑错误率。此外,在分布式操作前先“升级”编码,并在节点架构中设置量子比特缓存,对分布式操作可能有所帮助。

Seng W. Loke

arXiv quant-ph

Quantum-Assisted Unambiguous Discrimination of Pure States with Robustness Bounds

说明基于量子辅助的纯态无歧义区分及鲁棒性界

简介本文提出一种量子-经典混合框架,用于纯态的无歧义区分,结合了含噪中等规模量子半定规划求解器(NSS)与倒易态表示。通过以待区分态本身作为试探态,优化问题被简化为关于 N 个标量变量的优化,减少了变量与半正定约束的数量。文中还给出了对 Gram 矩阵估计误差的鲁棒性界,并在 IBM 量子硬件上进行了实验验证。

Jinhyeok Heo, Dongkeun Lee, Junghee Ryu 等

arXiv quant-ph

Quantum approximate stochastic combinatorial optimisation

说明量子近似随机组合优化:用于两阶段随机组合优化的变分量子行走方法

简介该论文研究两阶段随机组合优化:先做离散的初始决策,不确定性消除后再依情境付出代价进行调整,目标是使前期成本与期望调整成本之和最小。作者提出量子近似随机组合优化(QASCO),一种变分量子行走方案,将依情境的调整纳入其动力学中,无需显式计算期望最小调整成本。论文以随机边权的最大割问题进行演示,并通过精确态矢量模拟研究该方案。

Edric Matwiejew, Paulo E. Santos, Jingbo B. Wang 等

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

Chirality-resolved imaging of spin waves with a quantum spin

说明利用量子自旋对自旋波进行手性分辨成像

简介自旋波的传播方向体现在其圆偏振杂散场的手性中,普通标量磁力计无法探测。研究利用金刚石中的氮空位色心作为偏振分析器,借助其两个激发态跃迁对钇铁石榴石薄膜中两个方向的Damon-Eshbach表面波进行成像。反射会改变手性,因此入射波与反射波可在同一谱中分别成像。读取两个通道即可在单点确定自旋波方向,无需相位参考。

Enbo Zhang, Tiancheng Zheng, Bo-Yuan Yang 等

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

On the relationship between the POVM framework and the no-signaling hypothesis

说明论POVM框架与无信号假设之间的关系

简介许多量子基础论文用玻恩规则或正算符值测度(POVM)框架来论证非相对论量子力学的资源不能用于超光速传信。本文把所谓的无信号假设(不同隔离系统之间任何速度的传信都被禁止)精确表述出来,并研究其逆命题:在何种附加假设下它能推出所有实验结果概率都可用POVM描述。结论是,在标准表示和两个教科书式的边际概率论断之下,无信号假设与POVM框架的普适性等价,并且它能推导出非相对论量子力学概率生成部分的大部分内容。

Will Cavendish

arXiv physics.optics · quant-ph

Development of a fabrication-to-benchtop process for SiN-based quantum devices

说明氮化硅量子器件从制造到台架测试的开发流程

简介本文介绍了一套针对氮化硅量子器件的完整流程,涵盖自研的化学计量比制造工艺、光学损耗与材料特性的系统表征。作者利用实测折射率模拟微环谐振器,并展示其用于产生光学孤子的应用。

Connor Kupchak, Abubaker Tareki, Tara Moradi 等

arXiv quant-ph

Quantumness of Entanglement in Schwarzschild de Sitter Spacetime

说明施瓦西-德西特时空中纠缠的量子性研究:利用含噪广义GHZ态考察多方纠缠与三方非局域性

简介论文研究了施瓦西-德西特时空中含噪广义GHZ态的真多方纠缠和真三方非局域性,采用真多方纠缠度(concurrence)和优化的Svetlichny参数来刻画这两类量子关联。结果显示,黑洞视界和宇宙学事件视界对可被物理访问与不可访问的约化态中的真多方纠缠分布不同,而Svetlichny违背只出现在可访问态中;初始白噪声会抑制两种关联,且Svetlichny非局域性存活的参数范围更窄。

Sumeng Wang, Xiaofen Huang

arXiv quant-ph

The Classical Boundary of Quantum Computation: History-Resolved Causal Stochastic Machines and the Cost of Classicalization

说明量子计算的经典边界:历史分辨因果随机机与经典化成本

简介本文研究在经典模型可以保留所有分支历史和任意因果记忆的前提下,量子计算与经典计算的区别。作者引入历史分辨因果随机机(HCSM),证明其历史律恰好对应理想量子过程中固定基、保前缀的对角部分,并指出相干量子过程严格超出这一范围。文中还通过可逆性和相位账本,论证精确的正随机模拟需要保留可见概率之外的预测信息。

Kyoungho Cho, Junghee Ryu, Minsu Kim 等

arXiv quant-ph

Programmable Preparation of Topological Entangled States

说明拓扑纠缠态的可编程制备(一种利用硅光子拓扑超晶格、通过调控非线性泵浦实现可编程纠缠态制备的方法)

简介该论文提出通过反向设计集成光子晶格的非线性光泵浦分布,实现拓扑纠缠态的可编程制备。研究人员在硅光子拓扑超晶格中实验验证了这一方法,可确定性地控制生成纠缠态的维度与模式结构,并保持其拓扑特性。实验表明,双光子关联测量在名义上相同的器件间具有可重复性,显示出对纳米加工无序的一定稳健性。

M. Javad Zakeri, Alaric Pan, Darren D Hudson 等

arXiv quant-ph · gr-qc

Metric and Dispersive Dynamics of Phase Perturbations in Bohmian Quantum Mechanics

说明玻姆量子力学中相位扰动的度规与色散动力学

简介作者通过线性化玻姆动力学中与马德隆变换相关的流体力学方程,推导出背景态附近相位扰动的有效度规。该结果是更一般结构的特例,保留了量子势的完整泛函变化并可纳入外部经典势,由此产生的附加项带来色散修正,并在有效克莱因-戈登方程中作为源项出现。作者还指出这些附加项可忽略的条件,此时自由粒子高斯波包的均匀传播与有效几何得以恢复。

Felipe S. Esc\'orcio, Hermano Velten

arXiv cs.IT · math.IT · quant-ph

Area Theorems for Quantum Error Correction

说明量子纠错的面积定理

简介本文将经典编码中的 EXIT 与 GEXIT 面积定理推广到量子纠错。作者对稳定子码引入陪集熵形式,证明该 GEXIT 函数的面积等于每次信道使用所编码的量子比特数。对于 CSS 码在量子擦除信道和独立比特翻转与相位翻转噪声下的情形,问题被分解为两个二元陪集译码问题。

Avijit Mandal, Mert G\"{o}kduman, Henry D. Pfister

arXiv quant-ph · cs.LG

Quantum-Classical Neural Networks for Solving Lindblad Master Equations

说明用于求解 Lindblad 主方程的量子-经典神经网络

简介本文提出一种变分方法,通过最小化残差代价函数来求解描述开放量子系统演化的 Lindblad 主方程。该方法将经典神经网络与参数化量子电路组合成复合模型,并利用纯化表示密度矩阵,使正定性、厄米性和单位迹由构造保证,梯度用参数移位规则精确计算。论文还推导了该复合模型覆盖数的上界并与纯量子神经网络比较,数值实验验证了方法精度及梯度集中现象的理论预测。

Rafael Florencio D\'iaz, Julio Guerrero Garc\'ia, Elvira Romera Guti\'errez

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Circuit Synthesis for Variational Quantum Algorithms: The Depth of Algebra and Geometry

说明变分量子算法的电路综合:代数与几何的深度

简介本文研究哈密顿变分拟设中的三个基本问题:从给定初态可精确到达哪些态,需要多少原生控制深度才能完成局部与全局综合,以及有界电路扩展能否在次优输出处指出降低代价的方向。作者利用电路相关的动力学李代数及初态在对应动力学李群作用下的轨道几何进行分析。文中给出了若干局部与全局构造结果及其应用,并说明若干条件下可实现精确的有限深度基态制备。

看点以李代数与轨道几何统一刻画变分电路的可达性与综合深度,给出有限深度基态制备的严格结论,理论推进明显,但缺乏数值验证。

Boris Tsvelikhovskiy

arXiv math-ph · hep-th · math.MP

On the Energy Minimizing Problem in Plasma Dynamics

说明等离子体动力学中的能量最小化问题

简介该论文关注等离子体物理及其在聚变理论中的应用,核心问题是寻找等离子体的最低能量状态。作者提出以量子力学形式重新表述该问题,基于Wigner变换和高斯态的辛几何,以规避秦鸿提出的经典(哈密顿)框架中的拓扑困难。

Maurice de Gosson

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

Universal Threshold Laws for Dipolar Evaporation of Molecular Fermi Gases

说明偶极分子费米气体蒸发冷却的通用阈值定律

简介该论文研究屏蔽型单组分超冷偶极分子费米气体在 Wigner 阈值区的蒸发冷却瓶颈。作者指出,费米统计会抑制使气体重新热化的弹性碰撞,而这一抑制效应由气体的有效维度决定:三维中随温度二次方变化,二维中仅线性变化。论文还给出与 KRb 分子费米简并气体实验测量吻合较好的从头计算结果。

Kevin B. Xu, John L. Bohn, and Reuben R. W. Wang

arXiv physics.optics · astro-ph.IM · gr-qc

Trapping of nanofabricated SiO₂ high-aspect-ratio discs in an optical lattice

说明纳米加工的高深宽比二氧化硅圆盘在光学晶格中的囚禁

简介本文描述了将光刻图案化的高深宽比二氧化硅圆盘(直径10微米、厚400纳米)加工并装载到真空中的光学驻波阱中的方法。作者结合干涉与成像方法获得了圆盘质心运动的运动谱。该方法可用少量粒子实现高效装载与光学囚禁,其几何形状与尺寸可定制,并与晶圆级纳米加工兼容。文中指出,光阱中的盘状粒子有望用于高频引力波探测器或灵敏加速度计。

Shelby Klomp, Shafaq Gulzar Elahi, Scott Grudichak 等

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

A thermally and perturbatively stable classical spin model in two dimensions

说明一个在二维中对温度和哈密顿扰动都稳定的经典自旋模型

简介本文基于 arXiv:2605.10943 中构造的二维经典自旋模型,证明该模型在非零温度下存在许多亚稳态,并且这些状态对任意哈密顿量扰动都是稳定的。作者称这是此类结果的首个例子。证明依赖于对团展开(cluster expansion)的递归应用。

看点证明二维经典自旋模型在非零温度下存在对任意哈密顿扰动稳定的亚稳态,首次给出此类例子,依据是递归应用团展开的严格论证。

Shankar Balasubramanian, Margarita Davydova, Ting-Chun Lin 等

arXiv quant-ph · physics.atom-ph

Resonant pair production and flat band melting in a driven Rydberg chain

说明里德堡链中的共振成对产生与平带熔化:周期驱动下的理论研究

简介该论文研究一条受双频周期驱动的里德堡原子链,在强里德堡阻塞极限下它退化为PXP模型并具有精确的Floquet平带。作者用含时Schrieffer-Wolff变换确定了PXP动力学的适用范围,并用Floquet微扰理论分析了有限阻塞强度下平带熔化的两种机制。结果与有限链的精确对角化一致,并提出可通过里德堡原子量子模拟器测量最近邻对关联函数来检验这些效应。

Tista Banerjee, K. Sengupta

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

Entropy Production and Thermalization in Heavy-Quark Langevin Dynamics

说明重夸克朗之万动力学中的熵产生与热化

简介该论文把重夸克视为夸克-胶子等离子体中的布朗探针,给出其动量分布的不可逆熵平衡,并区分碰撞产生的熵与介质演化带来的驱动。对于布耶肯膨胀温度方案,文中给出了总熵产生在强耦合与弱耦合极限下的闭式表达。数值求解的相对论福克-普朗克方程(采用于特纳稳态)也针对粲夸克和底夸克验证了这一结构。

A. M. Silva

★★★★☆ 值得关注
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Multi-Time States in Quantum and Operational Probabilistic Theories: An Axiomatic Framework

说明量子与操作概率理论中的多时态:一个公理化框架

简介本文提出一个面向多时态(跨时间的状态)的公理化框架,适用于包含量子力学在内的一类操作概率理论。框架基于组合性、可重构性和时空边际一致性三项假设,可同时描述马尔可夫与非马尔可夫动力学,并给出判定信号传递和时间记忆的充分条件。作者还完整刻画了盒子世界中的唯一多时态,并在非马尔可夫量子动力学中建立了与过程矩阵框架的对应关系。

看点在OPT框架下为非马尔可夫动力学建立多时态公理体系,并与过程矩阵形成对应,理论推进明显;证明完整但缺少实验验证,影响面主要在基础理论领域。

Kaumudibikash Goswami, Archana Barvar, Manabendra Nath Bera

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Exploring Quantum Phase Transitions Beyond Landau Theory on a Quantum Processor

说明在量子处理器上探索超越朗道理论的量子相变

简介该论文在超导量子处理器上研究一维自旋链中违反朗道理论的铁磁-价键固体(FM-VBS)连续量子相变。研究结合矩阵乘积态辅助的线路制备与量子硬件测量,观察长程铁磁关联的抑制和竞争序涨落的重新分布。作者还通过动力学模拟,追踪了二聚化态中VBS序及FM-VBS联合涨落的演化。

Ruizhe Shen, Yin Zhong, Ching Hua Lee

arXiv quant-ph

Typical Superpositions are Magical

说明典型叠加态具有“魔性”(非稳定子性)

简介本文研究量子态的非稳定子性(“魔性”),常用稳定子Rényi熵(SRE)衡量,它反映经典模拟的难度。作者证明,经典可模拟态的随机叠加会使SRE饱和到对称性受限的Haar随机最大值。随着叠加分量数m增加,SRE先呈对数增长,随后稳定在该最大值,并通过随机稳定子态与随机高斯态进行了数值验证。

Joshuah T. Heath, Andrew Urilyon, Damien Quinn 等

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Discovering state-of-the-art quantum circuits with large language models

说明利用大语言模型发现最先进的量子电路

简介论文提出一种进化式框架:大语言模型提出量子电路设计,独立的评估器负责验证并打分。该方法应用于数值计算、化学、优化、量子模拟和数论等任务。在八项任务中的七项,所发现的电路相比现有最优方案显著减少了Toffoli门和量子比特数量;在第八项中,搜索发现了一种用于素域模逆运算的新可逆架构。

看点用LLM与独立评估器的进化框架发现量子电路,在八项任务中七项降低Toffoli和量子比特数,并提出新的模逆可逆架构,新颖且证据充分。

Andi Gu, Alek H. Kemeny, Susanne F. Yelin 等

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

Stability of Quantum LDPC States under Local Pauli Noise

说明局域泡利噪声下量子LDPC态的稳定性

简介该论文研究量子低密度奇偶校验(qLDPC)码的归一化码空间投影态在局域泡利噪声下的稳定性。作者证明,在两种噪声强度区间内,缓冲区的条件互信息随缓冲区宽度指数衰减,且与系统大小无关。在此基础上,还得到了Levin-Wen拓扑熵在一定均匀性假设下的鲁棒性,并给出了弱噪声下的准局域Petz恢复信道结果。

看点提出在局部Pauli噪声下qLDPC码投影态CMI指数衰减的严格证明,并给出稳定性判据,理论推进明显,但应用范围限于理论层面。

Tai-Hsuan Yang, Andrew D. Kim, Akash Vijay 等

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Magic in quantum trajectory unravelings of noisy random quantum circuits

说明含噪随机量子线路量子轨迹展开中的魔法资源

简介本文研究含局域退相位噪声的Haar随机线路与T掺杂随机Clifford线路,在量子轨迹展开中的非稳定子性(魔法,以稳定子Rényi熵衡量)。研究发现,选择合适的Kraus算符(弱测量式的两结果广义测量)可在保持线性标度的同时降低轨迹平均魔法,但部分轨迹仍保留Haar随机的魔法量,其高魔法轨迹决定稳定子模拟的成本。

Sara Santos, Alessio Paviglianiti, Vincenzo Savona

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Magna: simulating magic state factories as cheaply as Clifford circuits

说明Magna:以接近 Clifford 电路的成本模拟魔法态工厂

简介本文提出经典模拟器 magna,用于模拟魔法态蒸馏、培育及码切换等魔法态工厂协议,这类协议含大量非 Clifford 成分,经典模拟通常困难。该工具将协议的接受率与已接受态的保真度表示为张量网络,并利用其与量子码上横向门的结构对应关系进行全局约简。文中报告可模拟最多 100 个输出魔法态的 Bravyi–Haah 蒸馏,并在距离为 5 的魔法态培育上取得当前最优的采样速度。

看点提出以张量网络全局约简高效模拟魔法态工厂的新方法,并在100输出蒸馏及cultivation基准上验证,证据充分,对量子容错工程影响较大。

Yifei Wang, Yingfei Gu

★★★★★ 值得关注
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Classical Capacity of Single-Mode Bosonic Gaussian Channels

说明单模玻色高斯信道的经典容量

简介本文研究单模玻色高斯信道(如光纤和自由空间光链路中的损耗与噪声模型)在平均输入能量受限下的经典信息传输极限。作者证明,对所有输入能量,独立制备的高斯态加上高斯分布的随机位移即可达到容量。文中还给出超过容量时正确解码概率随信道使用次数指数下降的界,并给出仅约束平均光子数时容量与误差的简单换算公式。

看点证明了单模玻色高斯信道的经典容量由高斯编码达到并解决了可加性问题,同时给出了超容量通信的指数衰减与精确速率-误差权衡,证明严格。

Gerardo Adesso, Ludovico Lami, Vittorio Giovannetti

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Adding Temperature to the Adiabatic Connection: Hybrid Functionals for Static and Dynamic Correlation

说明在绝热连接中引入温度:用于静态与动态关联的杂化泛函

简介论文把密度泛函理论中的绝热连接方法扩展到温度维度,提出热增强杂化泛函:静态关联由有效“关联温度”产生的分数占据数在热Hartree-Fock中描述,动态关联仍用现有密度泛函近似。该框架统一了i-DMFT与TAO-DFT两种方法,并测试了多种杂化泛函在i-DMFT此前失效的情形中的表现,以及关联温度的不同确定方案在联苯基准集上的精度。

Florian Matz, Paul G. Graf, Markus Penz 等

arXiv quant-ph · cs.ET

SynDebug: A Framework to Debug Logic Bugs in Fault-Tolerant Quantum Computing Programs

说明SynDebug:用于调试容错量子计算程序逻辑错误的框架

简介该论文提出 SynDebug,是首个面向容错量子计算(FTQC)程序的系统级调试框架。它引入轻量的断言式调试原语,直接在编码后的 FTQC 执行流程中运行,并在多种纠错码、码距和编码工作负载(包括态制备、纠缠验证和 Shor 类程序)上进行了评估。原文报告平均电路深度额外开销为 1.8%,多数情况下为 0%,且逻辑错误率没有可测量的增加。

Nicholas S. DiBrita, Jack Lange, Tirthak Patel

arXiv physics.comp-ph · quant-ph

Transient Heat Conduction on Quantum Hardware: Replicated Temperature-Field Reconstruction and Shot-Count Sensitivity with a Variational Quantum Linear Solver

说明量子硬件上的瞬态热传导:基于变分量子线性求解器的温度场重建与测量次数敏感性研究

简介该研究在 IBM 量子硬件上,用变分量子线性求解器(VQLS)求解一维热传导隐式离散的一步计算,考察其恢复温度场的精度。确认性实验比较了 N=4 与 N=8 两种规模,并另设 N=16 的探索性实验。结果显示,硬件上 N=8 的平均温度场相对误差高于 N=4,增加测量次数也未能消除 N=16 的温度场偏差。

Yijin Mao, Yuwen Zhang

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Constrained dissipation and the lifetime of quantum many-body scars

说明受限耗散与量子多体疤痕的寿命:研究耗散条件下PXP模型中量子多体疤痕的存续问题。

简介该论文研究了在马尔可夫耗散作用下PXP模型中量子多体疤痕的命运。当局域跃迁算符与哈密顿量保持相同对称性时,完整的Liouvillian谱中出现一组与标准量子疤痕性质类似的态。长时间动态是否由疤痕主导,取决于本征值的实部,而实部由两个弛豫速率之比决定。若跃迁算符仅为部分投影,则会破坏对称性并使耗散疤痕消失。

Weyner Ccuiro, Rosario Fazio, Alessandro Silva

arXiv quant-ph

Programmable all-to-all entangling gates for cavity-coupled atoms

说明用于腔耦合原子的可编程全对全纠缠门

简介论文提出一种类 Mølmer-Sørensen 的高保真纠缠门,用于与光子腔耦合的中性原子。借助共享的腔耦合,可实现可编程的全对全连接。使用实验可实现的参数,门保真度可超过 0.99,并可通过优化泵浦振幅的最优控制进一步提高。

Angus Crookes, Ben Yuen, and Angela Demetriadou

arXiv quant-ph

Efficient quantum simulation of unitary gates based on atomic ensembles

说明基于原子系综的幺正门高效量子模拟

简介论文提出一种基于全同量子比特(置换对称原子系综)模拟通用自旋哈密顿量幺正时间演化的方法。方法利用李代数的嘉当分解构造对称适配的生成元,用实验可实现的集体自旋操作构造紧凑电路。与精确演化和 Suzuki-Trotter 乘积公式相比,嘉当方法的误差明显更小,且其误差不随原子数增加,而 Trotter 误差随系统规模增大。

Manish Chaudhary, Tim Byrnes

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Classification of bipartite observables III: simplicity, mixtures and quantum error correction

说明双分量可观测量分类(III):单纯性、混合态与量子纠错

简介这是一个三篇系列论文的第三篇,旨在把模型论引入量子信息。论文将Shelah分类理论中区分温和与狂野一阶理论的界线,转化为双分量可观测量的性质,即两个独立制备的量子系统依次理想化后所得期望值的性质。本文聚焦于简单不稳定理论,并指出量子纠错中以反交换为关系的Pauli群,与随机图一样具有简单不稳定理论。文中还提到,在稳定子码中,分叉可识别逻辑错误,Kim–Pillay独立性定理可实现校验子的粘合。

Eduardo Due\~{n}ez, Jos\'{e} Iovino

arXiv quant-ph

Energetics of Fault-Tolerant Spin-Qubit Quantum Computation

说明容错自旋量子比特量子计算的能耗分析

简介本文评估了基于Loss-DiVincenzo自旋量子比特的量子计算机的功耗与能量需求,通过量子傅里叶变换并与经典快速傅里叶变换比较。研究发现低温冷却是纠错前的主要基线能耗,而在规模扩大后,仪器控制与解码成为主要能耗。论文还指出优化控制信号解复用比可大幅降低能耗,并估计约一百万物理比特的系统功耗约为100千瓦。

Jo\~ao Santos, Jayshankar Nath, Marco Pezzutto 等

arXiv quant-ph · cs.DM · math.CO

Connectivity Bounds for GHZ Graphs

说明GHZ图的连通性上界

简介该论文研究GHZ态(多方纠缠量子态)对应的图论模型,即GHZ图的维数。作者证明:对于至少四个顶点的简单连通GHZ图,其维数不超过与顶点连通度相关的一个界,并给出了关于边连通度和最大度的新界。

L. Sunil Chandran, Rishikesh Gajjala

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall

Gyrators for superconducting circuit design

说明用于超导电路设计的回转器(gyrator)

简介本文提出一种磁通-电荷对称的哈密顿量形式体系,适用于含回转器、电感、电容及任意非线性元件的超导电路(LCG电路)。作者引入非线性非互易电路的对偶概念,并给出一组可在回转器两侧插入、移除或移动互易元件、同时保持哈密顿谱不变的点变换。文章还将Tellegen关于回转器使互易元件表现为其对偶的经典结果,推广到约瑟夫森结和量子相滑移等非线性互易元件。

Ciro Salcedo, Sasha Cocquyt, Andrew A. Houck 等

arXiv cond-mat.str-el · physics.chem-ph · quant-ph

Putting a Temperature on Electron Correlation

说明给电子关联赋予一个“温度”:用平均场成本描述电子关联的框架

简介论文提出一个系统化框架,将电子关联能建模为约化单粒子密度矩阵的函数,从而归入约化密度矩阵泛函理论,计算成本保持在平均场水平。与该关联度量共轭的变量被解释为“关联温度”,并用于联系关联度量、泛函理论与有效温度。作者以 Hubbard 二聚体做解析示例,并用小分子体系做数值说明。

Paul G. Graf, Florian Matz, Markus Penz 等

arXiv quant-ph

Patchwork: automated lattice surgery and space-time partitioning for real-time decoding

说明Patchwork:面向实时解码的自动化格点手术与时空划分方法

简介本文提出 patchwork,一个针对任意多比特 Pauli 测量的格点手术编译器,适用于预设的窄通道二维表面码布局。文中给出几何规则以简化稳定子放置和门调度,并包含利用扭转缺陷实现的逻辑 Y 测量;在所测试的码距下,文章称其能保持完整的有效码距。作者还提出波前算法,将合并后的补丁划分为时空上的提交、缓冲和清理区域以支持并行解码;模拟显示,分阶段解码的总失败概率与整体解码接近。

Christopher Chamberland, Muyuan Li, Scott Thornton 等

arXiv quant-ph · gr-qc

Operational Limits of Gravity-Mediated Entanglement

说明引力介导纠缠的操作性极限:有限波包宽度与退相干的影响

简介该论文研究两个处于空间叠加态的大质量物体能否通过引力相互作用产生纠缠。作者在考虑有限宽度高斯波包、空间相关退相干和残余静电相互作用的两分支模型中,检验纠缠态是否仍具实用价值,如贝尔不等式违背和隐形传态保真度。结果显示,可用的参数窗口随波包变宽或退相干增强而缩小,残余静电相互作用还可能抵消引力非定域相位。

Atta ur Rahman, Muhammad Noman, Ying-Jian Zhu 等

arXiv quant-ph

Bubble-Sort Exchange Networks: Symmetry Selection Rules and Language-Model Distillation on Exchange-Only Spin Chains

说明冒泡排序交换网络:交换耦合自旋链上的对称性选择规则与语言模型蒸馏

简介论文提出一种用于交换耦合量子点链的变分“冒泡排序交换网络”,每个脉冲对应一个参数。作者推导了两自旋单重态-三重态编码下的选择规则,并证明其充分性,同时在无噪声模拟中把GPT-2的下一词分布蒸馏到该网络中,与矩阵乘积态对照。原文称在六个逻辑比特上可达到较低的KL散度,并将模拟扩展到10至14个逻辑比特。

Yuichiro Minato

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Generalized m-body mean-field projections for classical simulation of d-dimensional Heisenberg-picture dynamics

说明广义m体平均场投影:用于d维海森堡绘景动力学的经典模拟

简介本文提出一种基于广义m体平均场投影的态自适应泡利权重传播方法,将多体可观测量压缩为低体表示,并结合自适应类Krylov的受限海森堡动力学,以替代传统的Hilbert–Schmidt泡利权重截断。作者给出了低体近似精度的界,并通过数值基准展示了状态相关的精度提升及失效情形。对80个相互作用自旋的三维系统,该方法实现了较好的体阶收敛,并与张量网络模拟高度吻合,同时泡利表示更为稀疏。

看点提出基于初始态协方差几何的广义m体平均场投影,并给出界限,结合数值基准与张量网络对比验证,证据较充分,对三维多体模拟有实际影响。

Federico Tom\'as B. P\'erez, Gabriela W\'ojtowicz, Matthias Kost 等

arXiv quant-ph

Energetic channels in finite many-body quantum charging

说明有限多体量子充电过程中的能量通道

简介本文以Lipkin-Meshkov-Glick(LMG)模型为典型体系,研究有限多体系统如何作为单量子比特量子电池的有效充电器。作者以电池的可用功(ergotropy)为指标,并分析复合系统内部的能量流动。结果表明,充电器内部相互作用会改变能谱,既可能增加可用于充电的能量,也可能把能量转移到多体及电池-充电器相互作用通道中,因此仅看电池可用功不足以评估多体充电器。

Dara Murphy, George Mihailescu, Anne Matthies 等

arXiv quant-ph

Loss-independent time-delay estimation via Hong-Ou-Mandel photon bunching detection

说明基于 Hong-Ou-Mandel 光子聚束探测的、与损耗无关的时间延迟估计

简介本文研究双光子关联量子态在高精度时间估计中的应用:光子对输入 Hong-Ou-Mandel 偏振干涉仪,产生 N=2 的 N00N 纠缠态。比较了双探测器与四探测器方案的时间估计精度及其费舍尔信息。结果显示,四探测器方案可同时测量符合与光子聚束项,无需表征系统损耗即可达到量子费舍尔信息给出的最高精度。考虑系统误差导致的重复测量间相关性后,四探测器方案的时间延迟估计精度仍优于双探测器方案。

Juli\'an Defant, Agustina G. Magnoni, Miguel A. Larotonda 等