量子计算 · 2026年10月20日(周二)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Separability does not certify zero-noise extrapolation: Factorial diagnostics in dynamic quantum circuits

说明可分离性不能证明零噪声外推有效:动态量子电路中的析因诊断

简介该论文在 IBM 动态量子电路上做了预先设定的 2^3 析因实验,检验门、延迟和中途测量误差分别放大后,零噪声外推的可分离性、响应模型的适用性以及极限估计的校准。结果显示,弱交互作用并不能证明零噪声极限准确;多旋钮外推的中位绝对误差较小,但原有策略中仍有多数在若干可观测量上排除了已知理想值。论文强调这是对所实现响应面的诊断,而非对物理通道独立性或缓解精度的认证。

Aryan Kumar

arXiv cond-mat.quant-gas · quant-ph

Dynamics of two bosons with density-assisted tunnelling in a one-dimensional tilted lattice

说明两个玻色子在倾斜一维晶格中的动力学(含密度辅助隧穿)

简介本文研究两个玻色子在倾斜一维光学晶格中的动力学,同时考虑普通隧穿和密度辅助隧穿两种过程。两种隧穿的相对符号显著影响布洛赫动力学,形成增强与竞争两种不同区域。研究发现,在无在位相互作用时,早期纠缠增长与密度辅助隧穿幅度遵循相同的标度关系;有限在位相互作用会打破两种区域之间的对称性。当两种隧穿幅度相等时,双粒子与单粒子子空间完全解耦。

Muhammad S. Hasan, Vikash Mittal, Tomasz Sowi\'nski

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Observable-Level Framework for Finite-Key Security in Coherent-One-Way Quantum Key Distribution

说明面向有限密钥安全性的 COW-QKD 可观测层框架

简介本文提出一个模块化的可观测层仿真框架,用于分析相干单向(COW)量子密钥分发的有限密钥安全性,把物理器件参数、有限统计与安全性推断分开处理。框架在多个实验工作点上与实验报告的安全密钥率对比,并比较了 Kato 与 Azuma-Hoeffding 两种有限密钥推断方法。研究还表明,联合优化平均光子数与接收端分束比,可提高模型预测的安全密钥率。

Aryan Kuntal, Utkarsh Giradkar, Mudit Chaudhary 等

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el

Dynamical Mean-Field Theory for Real Materials using Variational Quantum Compressed Time Evolution on a Quantum Computer

说明基于量子计算机变分量子压缩时间演化的真实材料动力学平均场理论

简介本文设计了一种结合密度泛函理论与动力学平均场理论的量子-经典混合计算流程,用于研究高温铜氧化物超导体母体结构 CaCuO2 的电子性质。作者在 IBM Heron 量子设备上,以变分量子压缩时间演化算法作为杂质求解器计算含时格林函数,并借助误差缓解技术与 Lehmann 表示拟合提取态密度,成功解析出谱函数的主要特征。不过,作者指出完整 DMFT 自洽所需的数值精度超出当前硬件能力,实际应用可能需要后 NISQ 时代的硬件发展。

Stefan Wolf, Johannes Selisko, Timo Eckstein 等

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Structured light for addressable two-qubit gates in medium-sized ion crystals: modeling motional and dephasing errors

说明用于中等规模离子晶体中可寻址双量子比特门的结构光:运动与退相位误差建模

简介本文给出一种可寻址纠缠门方案的理论描述,该方案由 Faorlin 等人近期实现。通过让激光垂直于离子链传播并利用结构光梯度,它可以激发轴向声子并避开谱模拥挤,同时减小串扰。文中推导了由热运动涨落和退相位噪声引起的主要门误差的解析表达式,并给出将运动误差从 10^-3 降至 10^-5 量级的目标参数。

Pablo Vi\~nas, Alan Kahan, Tommaso Faorlin 等

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Parallel Teleportation via AME(5,2) States on IBM Quantum Hardware

说明基于 AME(5,2) 态在 IBM 量子硬件上的并行隐形传态

简介论文在 IBM 超导量子处理器 ibm_pittsburgh 上,利用五比特完全最大纠缠态 AME(5,2) 实现了两路并行隐形传态。作者构建了三比特 Clifford 解码线路,并结合 XY4 动力学去耦,经三轮传输后两路纠缠保真度分别为 0.704±0.028 和 0.680±0.022,下界均超过可分离阈值 1/2。

Zheng Liang Lim, Hoi-Kwong Lo

arXiv physics.hist-ph · hep-th · quant-ph

Black Holes are about Quantum Information

说明黑洞与量子信息:用量子信息理论探讨黑洞蒸发中的信息去向

简介本文回顾并分析了用量子信息理论研究黑洞蒸发的方法,这些方法旨在推进对黑洞信息悖论的理解,重点讨论Page时间悖论以及Hayden-Preskill模型。文章把黑洞视为有限维量子系统,借助量子线路描述其动力学,并指出快速扰乱动力学与纠缠作为资源是该模型中信息释放的两个关键特征。

Aude Corbeel, Sebastian De Haro

★★★★☆ 值得关注
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Dimension-free marginal inequalities for pure three-party states

说明纯三方量子态的与维数无关的边缘不等式

简介本文讨论量子边缘问题,即多体量子系统的局部性质与整体性质之间的相容性。作者提出一族新的不等式,用于限制纯三方量子态允许的局部谱。这族不等式的数量随系统维数增长,并且适用于任意维数。当局部维数相同且不超过4时,这些不等式构成完整的本征值不等式集合。

看点提出适用于任意维度的纯三方态局部谱不等式族,并在局部维数不超过4时给出完备的特征值不等式集,对量子边缘问题有实质推进。

Simon Morelli

arXiv cond-mat.mtrl-sci · cond-mat.mes-hall · physics.app-ph

Enhancement of Li and Na Storage in Janus HfSSe Monolayers by Co-Induced Electron-Deficient Chalcogen Sites: A First-Principles Study

说明Co掺杂Janus HfSSe单层作为锂、钠电池负极的第一性原理研究

简介该论文用第一性原理密度泛函理论研究了纯净及Co掺杂的Janus HfSSe单层作为锂离子和钠离子电池负极材料的性能。结果显示,Co掺杂使锂、钠的吸附能增强,理论容量从555.43提高到776.19 mAh/g(锂)和从370.29提高到582.14 mAh/g(钠),并给出平均开路电压与最低迁移势垒。作者据此认为Co掺杂Janus HfSSe是有前景的负极材料。

Md. Muktadir Hasan, Md. Mafizul Islam, and Ahmed Zubair

arXiv hep-ph · quant-ph

Polarization signatures of mixed scalar - pseudoscalar ALP - photon couplings in intense laser pulses

说明强激光脉冲中标量与赝标量轴子样粒子-光子耦合的偏振特征

简介本文研究线偏振激光脉冲中光子向单一轴子样粒子转换的过程,该粒子同时具有标量和赝标量两种光子耦合。改变强脉冲与探测光的碰撞角,可连续扫描共振轴子质量。两类转换振幅相干干涉,转换概率和偏振旋转都依赖于探测光偏振角与耦合角的差值。这些随偏振角变化的特征可用于识别混合型耦合。

Musajan Kadir, Hong-Hao Fan, Ying Wu 等

arXiv quant-ph

The family of Tietz potentials

说明Tietz 势函数族

简介该论文指出,若干基于指数函数 e^{-αr}(α>0)的势能函数,与 Tietz 势等价或完全相同。其中一些势函数含有冗余参数,去掉后不影响对双原子分子振动-转动光谱的描述。

Francisco M. Fern\'{a}ndez

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Measurement incompatibility in Bayesian quantum estimation beyond quadratic loss

说明超越二次损失的贝叶斯量子估计中的测量不相容性

简介该论文研究单次贝叶斯多参数量子估计中测量不相容性的影响。结果表明,联合最小损失至多比各参数单独优化时的界高出两倍。作者利用广义 Barnum–Knill 不等式,将这一结论推广到由正得分函数生成的一类更广的可加损失,包括干涉测量中使用的正弦损失,并进一步扩展到绝对值损失等无界损失。

Francesco Albarelli, Stefano Chessa, Jes\'us Rubio

arXiv quant-ph

A q-Inspired Radial Quantum Kinematics

说明受 q 变形启发的径向量子运动学:把一维 q 形变推广到具有旋转对称性的径向模型,并研究由此产生的可观测效应。

简介论文只对径向导数作 q 形变,切向导数保持原样,并构造了自伴的标架动量算符。由此得到一个与旋转不变的不确定性下界,其修正项与到中心的平均距离成正比。在弱形变下,论文推导了谐振子的主要能量移动:它会拆开原本简并、角动量不同的能级,同时保留与旋转对称相关的简并。

Mir Afrasiar, Xian-Hui Ge

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Optimal Quantum-Circuit Synthesis and Implementation of General Unitaries with Parallelized Bitstring-Conditioned Rotations

说明面向通用酉变换的最优量子线路合成与并行比特串条件旋转实现

简介该论文提出一种量子线路合成方法,可在相差对角矩阵的意义下实现任意 n 比特酉变换 U(2^n)。在以可调角度与旋转轴的比特串条件旋转为原生操作的系统中,该线路在门数与深度上均为最优。作者在两比特小型超导电路上进行了实验验证,对哈尔随机两比特酉变换的平均门保真度达到 97.6%。

Heikki Suominen, Suman Kundu, Heidi Kivij\"arvi 等

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Microscopically informed self-consistent multi-resolvent closure for dense many-body spectra

说明基于微观信息的自洽多预解式闭合方法用于稠密多体谱

简介本文提出多预解式自洽方程(MRSC),把多预解式层级的精确代数关系与有限参数的近似闭合分开。在自由费米子基准上复现了精确恒等式;在相互作用伊辛链的盲测中,闭合预测误差为0.35%至0.97%。论文还讨论了局域旋转不变性窗口条件的诊断方法,属于有限阶框架,并非普适涌现的证明。

Zhiqiang Huang

arXiv physics.optics · quant-ph

Enhanced orbital-angular-momentum dimensionality and spatial-spectral decoupling in thin-film SPDC

说明薄膜自发参量下转换中增强的轨道角动量维度与空间-光谱解耦

简介该论文研究在厚度为7微米的铌酸锂薄膜中产生光子对,并与500微米厚的周期极化铌酸锂晶体进行对比。结果显示,薄膜光源的轨道角动量谱明显更宽,其方位角施密特数约为体材料光源的9倍,且轨道角动量谱与频谱基本解耦。作者还在选定的二维和四维子空间中完成了量子态层析,证实了高纯度最大纠缠态,表明薄非线性薄膜适合用于高维量子态生成。

Dmitrii Akatev, Jakub Lewandowski, Maria Chekhova

arXiv quant-ph · gr-qc

Relativistic Strong Quantum Mpemba Effect

说明相对论强量子姆佩巴效应:加速度如何改变量子弛豫次序

简介该论文研究一个与无质量标量场耦合的两能级探测器在Unruh效应下的弛豫过程。对于一对等谱初始态,惯性运动中不相交的弛豫曲线在超过某一阈值加速度后会出现交叉,即姆佩巴效应。在更高且精确调节的加速度下,初始更远的态与最慢衰减模式无重叠,并以更快的渐近指数速率弛豫。作者还指出加速度可在布居与相干模式之间切换弛豫瓶颈,并给出相应的谱切换条件。

Zhilong Liu, Zehua Tian, Hui Jing 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Optimal Approximate Quantum Conversion from a Taut-String Principle in Majorization-Based Resource Theories

说明基于绷紧弦原理的多数化量子资源理论中最优近似量子转换

简介论文研究量子资源理论中的最优近似态转换问题,证明在非均匀性、二分纯态纠缠和纯态相干性三个基于多数化的理论中,此类问题都可归结为四种基本的绷紧弦构造之一。该框架适用于迹距、酉不变范数、量子相对熵、最大量子f-散度及α-z Rényi相对熵等多种距离度量。绷紧弦的增量向量决定了最优近似误差和一个典型最优态。

看点将多种近似资源转换问题统一归约为四种taut-string构造,覆盖多类散度,理论框架新颖且证明充分,对子领域影响较大。

Franco Meroi, Cesar Massri, Marcelo Losada 等

arXiv cs.IT · math.IT · quant-ph

Certified Non-Degenerate Maximum-Likelihood Benchmarking of Quantum LDPC Decoders

说明量子LDPC解码器的可认证非退化最大似然基准测试

简介本文提出一套框架,可在电路级噪声下对单次采样结果认证非退化最大似然(ML)解码的结论,为比较不同解码器和码提供统一参照。通过界定真实逻辑类与竞争逻辑类中最小纠错代价的上下界,判定成功、失败或未定。在两个双变量自行车码上的结果显示,最佳优先有序统计解码(BF-OSD)与该非退化ML基准非常接近,但仍遗漏了一些ML可纠正的样本。

Michele Banfi, Marco Ferrari, Antonino Favano 等

arXiv quant-ph · physics.atm-clus

Phase shifts and fluctuations from motional, relativistic, and dark-matter effects in ion-trap clocks

说明离子阱光钟中运动、相对论及暗物质效应引起的相移与涨落

简介本文提出一套量子理论,将离子阱光钟中由离子质心运动和内部态受扰动引起的系统频移与涨落,与所用脉冲序列决定的滤波函数联系起来。作者分析了激光频率噪声、反冲与多普勒频移、微运动等影响,并讨论了相对论效应和类暗物质信号的同一框架应用。通过考察系综平均相位及其方差,该框架可刻画系统频移与统计涨落,为控制决定准确度与精度的因素提供统一方法。

Alexander Bott, Fabio Di Pumpo, Enno Giese

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

The Fer expansion of a driven spin under mathfraksu(2) operations cannot terminate beyond first order

说明驱动自旋的Fer展开在su(2)运算下无法在一阶之后终止

简介本文研究驱动量子系统的Fer展开,即把传播子写成一系列有序指数乘积。针对su(2)(适用于量子比特至任意自旋),作者将Fer递推整理为作用于R^3中曲线的闭合映射。作者证明,对于实解析驱动,在两种可终止的情形下,展开在第一个因子之后只能平凡地终止,即第一个指数本身已是精确解。

Lorenzo Bagnasacco, Daniel Burgarth, Vittorio Giovannetti 等

arXiv quant-ph

Cooling more while dissipating less: anomalous tradeoffs from thermodynamic geometry

说明在耗散更少的同时降温更多:热力学几何导致的反常权衡

简介论文指出,从同一初始状态出发,最优驱动有时能在相同时间内把体系冷却到更低(或加热到更高)的目标,同时耗散更少能量;或者在更短时间内耗散相同能量。作者在开放量子系统的慢驱动区域研究这一现象并命名为近平衡反常权衡(NEAT),给出其发生的必要条件和几何起源,并在可精确求解的三能级模型及一维生灭动力学中加以演示,还展示了它如何提升卡诺热机的性能。

Andrea Canzio, Vasco Cavina, Salvatore Raia 等

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

Local-Channel Stability of Classical ℤ₂ Lattice Gauge Models

说明经典 Z₂ 格点规范模型的局部信道稳定性

简介本文研究二维以上经典 Z₂ 格点规范模型在弱局部经典或非对易扰动下的局部量子信道稳定性,给出在低温区可双向等价于标准平坦系综的充分条件。文章证明了高温态则与乘积态双向等价,并引入在平行环面间优化的协方差作为区分低温与高温区域的指标。这些充分条件并不能完整确定相图。

看点提出局部量子信道等价的充分条件并给出低温与高温两类严格结论,理论上有新意;影响主要限于量子相与格点规范模型的子领域。

Guanxi Xun, Weiguang Cao, Haruki Watanabe

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Constant-Depth Quantum Barrier Option Pricing via a Static Bivariate Oracle Framework

说明基于静态双变量预言机的恒定深度量子障碍期权定价

简介本文提出一种与监控日期数无关的量子定价框架,用于障碍期权。通过布朗反射原理与Girsanov定理,将路径最大值问题转化为终端价格与运行最大值的静态联合分布,把逐日边界检查归结为静态双变量预言机。作者在每日监控(252个日期)的转译基准中,报告CNOT数量减少98.59%、两比特深度减少98.02%,并在IBM Eagle噪声模型下给出约7.84%的相对定价误差。

Ji-Hui Mo, Yuan-Hong Tao

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Sparse block encoding with low subnormalisation for quantum linear solvers on unstructured meshes

说明用于非结构化网格量子线性求解器的低次归一化稀疏块编码

简介本文提出一种针对非结构化网格求解器的块编码方法,将系统矩阵分解为若干1-稀疏矩阵之和,以降低次归一化因子。研究评估了二维与三维计算流体力学矩阵,结果显示在预处理填充层级增加时次归一化因子接近常数,并可通过降低精度减少多路复用旋转门的数量。

Leigh Lapworth, Jarrett Smalley, Christoph S\"underhauf

arXiv cond-mat.quant-gas · cs.NA · math.NA

Computing excited states of dipolar Bose--Einstein condensates by constrained gentlest ascent dynamics

说明用约束最陡上升动力学计算偶极玻色-爱因斯坦凝聚体的激发态

简介该论文针对具有长程偶极相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体,提出一种基于约束最陡上升动力学(CGAD)的数值方法,用于计算指定 Morse 指数的约束鞍点形式的激发态。方法采用半隐式正弦伪谱离散并结合正交化修正,偶极相互作用项用非均匀快速傅里叶变换高效计算,并应用于一维、二维和三维体系。作者指出,在凝聚体基态已变为平均场不稳定的参数范围内,激发态仍可存在。

Fu Zheng, Wei Liu, Xu Qian

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

Moments of Random Permanents and Hafnians: A Replica Approach

说明随机永久式与哈夫尼安式的矩:副本方法

简介论文用永久式和哈夫尼安式的围道积分表示,把随机矩阵这两类量的矩计算转化为副本计算,类似平均场自旋玻璃配分函数矩的计算。对于独立元素的 N×N 矩阵,给出了 2k 阶矩在 k>2 时的指数增长率、前置因子及一阶 1/N 修正,与精确枚举结果一致。文中还指出,在 k=2 时副本对称解失稳,区分出分布的幂律主体与大偏差尾部,并对其进行了计算。研究结果适用于单光子和压缩光的玻色采样。

看点将随机永久式与Hafnian的矩计算转化为复本方法,给出闭式增长率、前因子和1/N修正,并与精确枚举一致,对玻色采样分析有实质推进。

Paolo Facchi, Angelo Mariano, Giorgio Parisi 等

arXiv cs.NI · quant-ph

Atmospheric channel model for QKD over satellite megaconstellations

说明卫星巨型星座量子密钥分发的大气信道模型

简介本文建立了一个开放的大气信道模型,用于地面到卫星的量子光链路,综合考虑随海拔变化的分子与气溶胶吸收以及大气湍流。该模型利用 Micius 和 Hispasat 等任务的数据进行了验证,并对假想的基于 Starlink 的量子通信网络做了可行性评估,比较单光子透过率、功率平衡及上行与下行链路的信道容量。作者认为该模型在简单大气假设下能较好地预测实测数据,可为未来量子卫星任务的设计与优化提供实用指导。

Sergio G\'andara G\'andara, Javier Vecino-Pe\~nas, Ana Fern\'andez-Vilas 等

arXiv quant-ph

Trapped-ion-based quantum repeater node across a 17 km metropolitan fiber

说明基于离子阱的17公里城市光纤量子中继节点

简介该研究在横跨城市的17公里光纤上演示了一个基于离子阱的量子中继节点,超越了仅限实验室的原型。节点包含两个原子离子并与光学腔耦合,先对长光纤信道和分布其上的离子-光子纠缠进行表征,再实现中继节点协议,使本地光子与远端光子之间建立纠缠,贝尔态保真度为论文所报告的数值。结果表明该技术可在现有城市光纤基础设施上运行,是迈向分布式量子中继网络的一步。

K. Fabitha, T. Runggaldier, A. Winkler 等

arXiv quant-ph

Controlled-Z Gates via Floquet Coupling to Two Auxiliary States in Transmon Circuits

说明基于 Floquet 耦合两个辅助态的受控 Z 门(transmon 电路)

简介论文提出利用 |02⟩ 和 |20⟩ 两个非计算态、通过选择性 Floquet 耦合实现受控 Z(CZ)门的方法。文中设计了两种门方案:一种是经由亮辅助叠加态的非绝热往返演化,另一种是沿零能暗态的绝热演化,数值模拟显示两者平均门保真度均较高。通过控制调制相位,还可实现传统和非传统的几何 CZ 门。

Yutao Chen, Jia-Chi Zhang, Tian-Ming Li 等

arXiv quant-ph · physics.optics

Narrowband nonreciprocal transmission in a Doppler-broadened multilevel atomic system

说明多能级原子系统中多普勒展宽下的窄带非互易透射

简介该论文理论研究了多普勒展宽的五能级M型原子介质中的窄带非互易透射。多普勒平均后,M型体系仍保留一个比标准三能级Λ体系更窄的近共振电磁诱导透明窗口。通过两个独立的驱动场可以调控透明线宽和正反向探测光透射,同时中心透明频率基本不变。作者认为该方案适用于频率选择性光学滤波以及热原子介质中的非互易光传输,并有望用于基于蒸气池的紧凑型量子网络非互易器件。

Ying-Xue Zhang, Hui-Min Zhao, and Yan-Kui Bai

arXiv quant-ph

Fates of Exact Finite-N First-Order Transitions: Coherent Suppression versus Spectral-Collapse Termination

说明有限N精确一级相变的命运:相干抑制与谱坍缩终止

简介本文研究对称性保护的基态交叉如何在有限粒子数下产生精确的一级相变。作者在单光子和双光子各向异性Dicke模型中证明了任意有限N的精确Juddian基态交叉,并指出耦合矩阵的特征值决定局部阈值、行列式决定精确交叉。在单光子模型中,相干分支的重叠在热力学极限下消失,相变尖点被渐近抑制;在双光子模型中,压缩态在谱坍缩处失去可归一性,使有限N的相变线终止。

Jiong Li, Li-Wei Duan, Qing-Hu Chen 等

arXiv quant-ph

Bidirectional Path Integral Monte Carlo Simulation of Quantum Circuits

说明量子线路的双向路径积分蒙特卡洛模拟:一种用经典计算估算量子线路跃迁振幅的近似方法

简介论文提出一种经典近似算法,用于估算量子线路的跃迁振幅。该方法从输入态和输出态两端同时随机游走,采样费曼路径,并结合多重重要性采样降低方差。数值结果显示,双向采样的收敛速度优于仅从前向采样的单向方法,并在最多4096个量子比特的大型线路上给出了结果。

Luis Paulo Santos, Thomas Bashford-Rogers

arXiv physics.ins-det · quant-ph

Searching for Axion Dark Matter via Superconductor-Spin Hybrid Magnetometers

说明利用超导体-自旋混合磁力计搜寻轴子暗物质

简介该论文提出轴子是超越标准模型理论所预言的暗物质候选者,并可通过实验室中的伪磁场进行探测。研究者将铁氧体自旋传感器与超导量子干涉器件读出系统结合,构建了灵敏度达亚100 aT/Hz^1/2(数万赫兹)的宽带磁力计。结果在5至60 kHz频率范围内给出了目前地面实验中对轴子-电子耦合最严格的限制。

Runqi Kang, Jian Zhang, Liangliang Rong 等

arXiv quant-ph

Multimode Parametric Amplifier for K-Band Quantum Measurements

说明用于K波段量子测量的多模参量放大器

简介本文展示了一种在由500个SNAIL阵列构成的多模谐振器中实现K波段非简并三波混频放大的器件。通过将K波段信号模式与较低频率的内部闲频模式配对,该放大器在19.6至25.6 GHz范围内连续提供20 dB增益,泵浦频率低于32.2 GHz。在20 dB增益下,3 dB带宽为2.6至11.7 MHz,输入参考1 dB压缩功率达到-100.9 dBm;在20至22 GHz频段内,平均附加噪声为0.73个量子。文中提出的双模模型描述了实测增益响应与增益带宽特性,多模Kerr模型则刻画了整体压缩尺度,该放大器为实现K波段超导量子比特的先进读出提供了一种实用方案。

Chulwoo Ahn, Vladimir Manucharyan

arXiv quant-ph · astro-ph.CO

Axion detection in the non-Markovian noise

说明非马尔可夫噪声中的暗物质轴子探测

简介该论文提出一种基于耦合 129Xe 自旋系综的量子计量方案,用于探测极弱相互作用的轴子暗物质。作者报告,在可实验实现的参数范围内,该方案对轴子耦合常数的理想排除限比传统方法严格数个数量级。研究还表明,当能谱中出现束缚态时,非马尔可夫动力学下的排除限可渐近恢复理想值,而马尔可夫近似下会因噪声显著恶化。

Jing Dong, Shuang-Quan Ma, Rong-Hang Chen 等

arXiv quant-ph · physics.optics

Single-photon time qubit: Quantum-vacuum control and complementarity of the arrow of time

说明单光子时间量子比特:真空控制与时间箭头的互补性

简介该论文提出并实验验证了单光子时间量子比特,用两束相干种子的纠缠非线性双光子源和相位分辨干涉测量。作者通过改变泵浦与种子的相位,使时间方向在量子真空中被翻转,并实现对时间Bloch球的单比特控制与断层测量。研究还表明,自发过程与相干种子对时间方向的信息具有互补关系,并给出了相应的可见度与纯度关系式。

Tai Hyun Yoon

arXiv quant-ph

Resolving Nonlocal State Reduction via Induced Coherence in Frequency-Comb Biphoton Sources

说明频率梳双光子源中通过诱导相干解决非定域态约化问题

简介本文提出一个在线性相对论量子电动力学框架内的开放系统与测量定义模型,用于解释类空间隔区域中纠缠叠加态如何产生非定域关联而无需超光速作用或特设的波函数坍缩。研究在两个类空间分离的非线性晶体中,借助多模频率梳与超窄相干激光实现该模型,并推导了空间退相干的Lindblad主方程。文中还给出了波粒子纠缠的三元等式P²+E²+V²=1,并讨论了其与诱导相干及量子测量理论的联系。

Tai Hyun Yoon

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

Stabilizer Rényi moments beyond entanglement

说明超出纠缠范畴的稳定子 Rényi 矩:临界量子链中的空间衰减研究

简介本文研究临界量子链中稳定子 Rényi 矩的空间衰减,这类量依赖于算符基的选择,不能仅由纠缠谱决定。作者给出纯稳定子态约化的精确纠缠基准及固定支撑下电荷贡献的对称选择规则。在伊辛模型的精确例子中,单点旋转改变了完整的衰减指数,但保持了每个子系统的纠缠谱不变。对于指数为二的伊辛区间,作者得到精确的 Pfaffian 表示,并将电荷振幅与共形边界计算的预测进行比较,数据支持该预测,但其与晶格极限的对应仍需端点匹配及极限顺序的控制。

Vishnu Jejjala, Joydeep Naskar

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

Fate of Discrete Time Crystals in Finite-Size Cavity QED Systems

说明有限尺寸腔量子电动力学系统中离散时间晶体的命运

简介该论文研究周期驱动的开放Dicke模型中的离散时间晶体(DTC)行为。在有限原子数下,非平均场涨落会使瞬态DTC的衰减率和振幅随原子数增加呈现非单调变化。作者发现二阶累积展开无法描述有限尺寸动力学,而随机版截断Wigner近似(TWA)较为准确,并借助TWA与蒙特卡洛波函数(MCWF)方法识别出三种动力学区间。

Haimi Nguyen, David R. Reichman

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Microscopic Bipartition and Macroscopic Symmetry in a Rényi Entanglement Ensemble

说明论文说明:在 Rényi 纠缠系综中,微观二分方式与宏观对称性的关系(量子蒙特卡洛研究)

简介这篇论文研究量子临界点处纠缠熵的一个问题:格点二分的微观细节是否会在第二 Rényi 熵对应的统计系综中保留下来。作者用量子蒙特卡洛模拟方形格点 J-Q3 模型在 Néel 与价键固体(VBS)转变点的情形,测量磁性和二聚体序参量。结果显示,标准轴向二分时 VBS 分量表现出与平行分量不等价的行为,而 45 度倾斜二分时两个分量在数值精度内等价,作者以 Rényi 扭转缺陷的对称性解释这一差异。

看点发现格点划分的微观信息可在Rényi-2系综中存活并改变物理,通过QMC对J-Q3模型的对比实验给出证据,对纠缠研究有较大启发。

Zhe Wang, Dongxu Liu, Zheng Yan

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el

Hybrid Lattice Surgery between Smooth Boundaries

说明光滑边界之间的混合格点手术:用于群表面码的联合逻辑测量

简介本文提出一种用于群表面码的光滑混合格点手术方法,通过沿光滑边界的合并与分裂操作实现联合逻辑测量。该方法可适用于相同或不同的有限群(包括非阿贝尔群)。核心结论是:光滑合并与分裂可实现对界面子群K的逻辑K-陪集测量,并推广了普通表面码的联合逻辑宇称测量。文中还给出了测量电路及非平凡测量结果的纠正方法,并以广义受控乘法门和T、CZ、CCX、CS魔术态的制备为例进行了说明。

Grace Ding, Yanzhu Chen, Sheng-Jie Huang

arXiv quant-ph

Low-nonlinearity advantage of hollow-core fiber for wavelength multiplexing of quantum entanglement and classical DWDM signals

说明空芯光纤用于量子纠缠与经典密集波分复用信号的低非线性复用研究

简介该论文在校园网络中,对等长的单模光纤与基于光子带隙的空芯光纤进行了直接比较,验证两者能否让偏振纠缠光子与高功率密集波分复用经典信号共存。实验显示,空芯光纤的背景噪声比单模光纤低约两个数量级,同时保持了高保真度的纠缠分发。

Hikaru Shimizu, Arisa Ohno, Mao Miyasugi 等

arXiv quant-ph

Collision-aware Bayesian mitigation of photon loss in linear optical quantum circuits

说明线性光学量子电路中光子损耗的碰撞感知贝叶斯缓解方法

简介线性光学量子电路中,光子损耗是主要噪声来源,会使探测计数偏离理想分布。本文把原始计数视为在每光子二项损耗下的多项观测,通过贝叶斯后验同时推断理想输出分布和损耗率,并可扩展到多光子落入同一模式的碰撞情形。在独立的 Perceval 模拟器数据(n=4,m=20 和 m=10)上,该方法在无碰撞基准中的 KL 散度低于回收法和后选择法,并能估计回收法无法估计的损耗率和碰撞模式概率。

Seungwoo Kim, Hyunho Cha, Jungwoo Lee 等

arXiv quant-ph

Quantum Cryptanalysis on Two Feistel-Type Constructions

说明两种 Feistel 型结构的量子密码分析

简介本文在量子选择明文攻击模型下,对 New Structure IV 和轻量级分组密码 LBlock 两种 Feistel 型结构提出新的量子攻击。针对 New Structure IV,构造了 8 轮量子区分器,并给出 r(r>12) 轮的量子密钥恢复攻击,时间复杂度相比已有结果降低 2^{n/2} 倍。针对 LBlock,构造了 9 轮量子区分器并扩展为 r(r>15) 轮的量子密钥恢复攻击,同时通过分析轮函数与密钥编排缩小子密钥猜测空间,将 15 轮攻击的时间复杂度从 O(2^38) 降至 O(2^26)。

Yan-Ying Zhu, Bin-Bin Cai, Fei Gao 等

arXiv quant-ph

Engineering XY and ZZ interactions between two remote superconducting qubits via a multimode waveguide

说明通过多模波导工程化两个远距离超导量子比特之间的 XY 与 ZZ 相互作用

简介本文研究如何借助有限多模波导的模式配置与驻波宇称,通过量子比特频率分配和多模干涉来调控两个量子比特之间的有效 XY 与 ZZ 相互作用。结果表明单模波导中两者不能同时被抑制为零;多模情形下,奇数模与偶数模的相互作用类型差异很大。模拟显示 XY 主导的 SWAP 动力学和 ZZ 主导的 CZ 型动力学,从而建立了选择性工程化相互作用类型的频率分配准则。

Da-Wei Wang, Yu-xi Liu

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

Systematic Truncated Wigner Approximation for Open Spin Systems Reveals Long-Range Order Far from Equilibrium

说明开放自旋系统的系统性截断Wigner近似:远离平衡态下的长程有序

简介本文提出一种SU(2)协变的截断Wigner方法,把耗散系统映射为每个格点一个布洛赫球上的随机动力学,可处理任意自旋S。该方法在400格点二维耗散各向异性XY晶格上应用,发现近邻耦合时涡旋-反涡旋增殖会破坏预测的交错XY相,而代数衰减的长程相互作用可稳定一个较大的Z2有序相。论文给出了超越平均场的稳态相图,显示强耦合时有序会再次消失,且有序区在α约3.5以上闭合。

看点提出基于SU(2)协变的截断Wigner新框架,首次给出二维长程相互作用耗散模型超越平均场的稳态相图,并经精确与张量网络基准验证。

Igor Timofeev, Dawid A. Hryniuk, Marzena H. Szyma\'nska

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

Steering of topological criticality in the Su-Schrieffer-Heeger chain via non-Hermitian substitutional impurities

说明通过非厄米替代杂质调控Su-Schrieffer-Heeger链的拓扑临界性

简介本文研究一维Su-Schrieffer-Heeger(SSH)链中含有一定浓度非厄米替代杂质时的拓扑相。作者提出一种确定性机制:通过引入随位点变化的非互易链内与链间跃迁幅度,打破杂质跃迁的内部结构对称性,可使临界点发生定向移动,从而受控地扩大或压缩拓扑相。文中还通过有限尺寸标度分析给出了关联长度临界指数,并报告了杂质诱导的实谱到复谱转变。

Juan A. Ca\~nas, Guo-Qing Zhang, A. Mart\'in-Ruiz

arXiv quant-ph · physics.optics

Field demonstration of a self-contained 10 km mobile-to-ground quantum network node via common-aperture co-propagation

说明一个自带电源、可移动的10公里移动到地面量子网络节点的现场演示(共口径同行传输)

简介该研究在一条10.31公里的地面自由空间光链路上,用同一光学口径同时运行803纳米的诱骗态BB84量子密钥分发和640/660纳米双向经典激光通信,链路从移动平台到固定地面站。经典链路采用10兆赫的曼彻斯特编码开关键控,并借助重传实现传输。密钥分发的平均量子比特误码率为2.512%,平均安全密钥率为644比特每秒,所得密钥用于经经典链路传输的AES-256加密图像。

Dongkyu Kim, Dong-Gil Im, Kyungdeuk Park 等

arXiv quant-ph

Quantum algorithm for high-dimensional nonlinear stochastic differential equations based on Carleman linearization

说明基于Carleman线性化的高维非线性随机微分方程量子算法

简介本文针对形如dX_t=(A(t)X_t+F(t)X_t^{⊗s})dt+B(t)dW_t的高维非线性随机微分方程,提出一种基于Carleman线性化(CL)的方法,目标是相对于维数N实现量子加速。作者引入近似X_t^{⊗j}的辅助过程,得到线性化的随机微分方程组及其期望所满足的线性常微分方程,再用量子常微分方程求解器求解并通过重叠估计提取期望值。在非线性项和噪声项相对线性项足够小的条件下,CL误差随截断阶数J指数下降,所需查询次数为polylog(N)。数值实验以与朗之万动力学相关的方程验证了误差随J增大而指数衰减。

Koichi Miyamoto

arXiv hep-ph · quant-ph

Non-Classicality in tW system via negativity and geometric quantum discord

说明tW系统中通过负性与几何量子失谐研究非经典关联

简介本文对13 TeV质子对撞中领头阶tW产生过程、轻子末态的混合维度量子比特-三能级系统做唯象研究。用条件归一化流重建两个缺失中微子,并由轻子衰变产物的角分布得到联合自旋密度矩阵。以Peres-Horodecki负性和几何量子失谐量化非经典关联,并分析标准模型及两种可约本底的影响。

Amir Subba, Yu Shi

arXiv quant-ph

Choi-Jamiolkowski isomorphism(s) and channel/state duality, naturally!

说明Choi-Jamiołkowski 同构与通道/态对偶的自然构造

简介本文从 Eilenberg 与 MacLane 的“自然性”角度重新审视量子信息论中的 Choi-Jamiołkowski 同构(通道/态对偶)。作者指出,对于有限维希尔伯特空间,存在唯一的同时在两个空间上自然的 Choi 映射,它无需纠缠态输入即可把完全正映射对应到密度算符。文章还说明了标准 Choi-Jamiołkowski 公式如何体现这种自然性。

Paul E. Lammert

arXiv math.OC · cs.ET · quant-ph

Quantum-Classical Hybrid Methods for Optimization: Lessons from Classical Decomposition

说明量子-经典混合优化方法:来自经典分解的经验

简介本文以经典分解为视角,综述量子与物理启发式求解器如何集成到混合量子-经典算法中。作者区分形式化分解、重构与归约以及计算编排三类接口,并分析各接口保留了什么信息、外层方法的收敛假设和内层求解器能提供的证明。文章指出,现有研究显示了部分组件在特定条件下的收益,但尚未证明可以在强经典基线之上实现可迁移的端到端优越性。

David E. Bernal Neira

arXiv quant-ph

Assignment maps for arbitrary reduced quantum dynamics

说明任意约化量子动力学的赋值映射

简介本文研究开放量子系统 S 与环境 E 的组合。作者建立了从 S 到 E 的完全正保迹映射与赋值映射之间的一一对应,后者用于在幺正演化前将复合系统 SE 初始化为可能关联的状态。文中指出,这些映射保持厄米性和迹,但不保持全局正性,并给出了判断局域态是否属于其有效域的充要条件。

James Fullwood, Weixiang Ye

arXiv quant-ph

Shot Allocation Strategies in Debugging Quantum Circuits

说明量子电路调试中的测量次数分配策略

简介本文针对量子程序调试中测量次数(shot)如何在多个中间断言之间分配的问题,在CUDA-Q框架下的QDB量子调试器中提出并评估了四种分配策略,包括均分、静态权重、自适应熵路由和顺序退役。实验在无噪声和去极化噪声条件下对不同电路进行测试。结果显示,自适应策略将测量次数集中在不确定性高的断言上,在保持相近调试置信度的同时显著减少了总测量次数。

Era Thaqi, Coco Gong, Margaret Martonosi

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

Counterexamples to the total-current Hohenberg-Kohn conjecture

说明总电流Hohenberg-Kohn猜想的反例

简介该论文针对总电流Hohenberg-Kohn猜想给出三个反例,猜想认为基态粒子密度与总电流可唯一确定标量势与矢量势。研究以三维空间中两个无自旋费米子为对象,构造出总电流为零但磁场非零的基态哈密顿量。通过复共轭得到磁场反向而密度与电流不变的第二个哈密顿量,从而否定该猜想。

看点构造三个反例否定全电流Hohenberg-Kohn猜想,给出显式与单极子型构造,证明完整性较强,对密度泛函理论基础有实质影响。

Andre Laestadius, Mih\'aly A. Csirik

arXiv quant-ph

Optimal four-copy detection of the three-tangle and its fault-tolerant cost

说明四份副本最优检测三元纠缠度及其容错成本

简介本文研究三比特纯态中区分GHZ型与W型纠缠的三元纠缠度(τ3)的检测问题。作者提出统计最优的单侧四副本检测器,点击概率为τ3²/48,高于以往构造的τ3²/256,因此所需实验重复次数约减为其1/(16/3)。文中还给出两种无辅助比特的电路实现,并讨论了统计效率与电路成本之间的权衡,以及在容错编码下的非Clifford门开销。

Federico Tom\'as B. P\'erez, Berta Casas, I-Chi Chen 等

arXiv physics.optics · quant-ph

Controlling Optical Quantum Interference with Plasmonic Metasurfaces

说明用等离激元超表面控制光学量子干涉

简介本文提出一种复合量子等离激元超表面,可作为超薄非幺正分束器使用。通过改变入射光子频率或设计尺寸,它既能实现单光子玻色子聚束干涉,也能实现费米子反聚束干涉。论文使用量子聚并度量分析光子间相互作用,并指出该干涉操作可用于非经典光相互作用研究以及量子光学逻辑门的设计。

Lawrence M. Qin, Sky Semone, Matthew J. Brandsema 等

arXiv quant-ph

Comparative Optical Spectroscopy of Er³⁺, Tm³⁺, and Eu³⁺ Molecular Complexes at Cryogenic Temperature

说明低温下 Er³⁺、Tm³⁺、Eu³⁺ 稀土分子配合物的光谱比较研究

简介该论文在相同配体环境下比较了三种稀土分子配合物在低温下的光学性质。Eu³⁺ 配合物出现光谱烧孔现象,而 Er³⁺ 与 Tm³⁺ 配合物未检测到可测量的烧孔。研究观察到 Er³⁺ 和 Tm³⁺ 粉末样品中激光引起的局部加热及几秒到数十秒的缓慢热弛豫,并认为仅靠加热难以解释三者差异,差异更可能源于与电子能级结构及分子环境耦合相关的离子依赖性弛豫与退相干过程。

Farhad Rasekh, Sahil, Arsalan Mansourzadeh 等

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

Quantum Fluctuations and Wigner Dynamics of a Carbon Nanotube Oscillator Driven by an Atomic Force Microscope

说明受原子力显微镜驱动的碳纳米管振子的量子涨落与Wigner动力学

简介论文把原子力显微镜驱动的悬浮碳纳米管弯曲基模建模为与热环境线性耦合的谐振量子布朗振子,并在相空间中用Wigner函数描述其约化动力学。对于Drude记忆核,响应由一个三次特征方程的三个根表示,从而给出有限时间协方差矩阵的显式有限求和形式。文中还讨论了双波包叠加的干涉衰减,并以Wigner函数负部的积分作为非经典性的相空间度量。

Conrad Silio, Cristian Staii

arXiv quant-ph

The next phase of quantum energy science: from mechanisms to applications

说明量子能源科学的新阶段:从机制到应用

简介本文梳理了量子电池、分子与激子能量传输、极化激元、量子材料和核能控制等领域的研究,这些研究共同利用量子态、耦合和工程化环境来控制能量状态与路径。文章提出一个连接机制、功能、能力与应用的框架,归纳出激发、保持、释放、转移和转换五种基本功能,并讨论了存储、路由和转换三项工程能力及其性能指标。

Florian Metzler, Matt K. Lilley, Matthew C. DeCapua 等

arXiv physics.optics · quant-ph

Allight: A Perfect Photon Collector

说明Allight:一种完美的光子收集器

简介论文提出一种用于收集量子发射体光子的介质结构,通过逆向设计包围发射体的介质,使收集效率趋近于1。该结构可从全部4π立体角收集发射光,并将其平滑整形为准直光束。作者在二维情形下通过实验展示了使全方向发射光准直的光线弯折效果。

Dan Porat, Ran Finkelstein, Tal Carmon

arXiv quant-ph

Active isolation of transmon readout with a tunable inductive bridge

说明利用可调电感桥主动隔离 transmon 读出链路的噪声

简介可扩展超导量子计算需要快速、高保真的读出,通常依赖低温放大器,但放大器产生的热噪声会使量子比特退相干,因此常需铁氧体隔离器。该研究把芯片级微波开关(可调电感桥)接入固定频率 transmon 的读出链路,仅在读出时导通。实验表明,这一开关对量子比特相干性、残余激发态布居及读出保真度没有可察觉的影响;注入模拟放大器热光子的宽带噪声后,开关将退相位抑制了 30 dB 以上,与其独立测得的通断比一致,显示其有望作为芯片级集成方案替代读出链路隔离器。

Chunyang Ding, Chuyao Tong, Paul Varosy 等

arXiv hep-th · quant-ph

A group theoretic calculation of multi-invariants of some stabilizer states

说明某些稳定子态多重不变量的群论计算

简介本文研究简单稳定子态的多重不变量,即 Rényi 熵的多方推广,适用于任意复本对称群。作者提出一种在复本群上计数陪集交集的群论方法来计算这些不变量。该方法可简化含两个 GHZ 型节点的图态及其某些推广的计算,适合量子态简单但需要灵活选择复本群的情形。

Bartlomiej Czech, Yichen Feng, Jonathan Harper 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · hep-th

Rényi multi-entropy of graph states and the n -> 1 limit

说明图态的Rényi多重纠缠熵及n→1极限

简介本文研究量子比特图态的Rényi多重纠缠熵,该熵把Rényi熵推广到三方及以上的纯态,通过整数副本数n的副本收缩定义,多重纠缠熵是其n→1极限。作者证明每个奇数n下收缩值为2^(-k/2),并定义了所谓碰撞可控图类,其秩和为n的多项式,据此给出n→1的延拓。作者还指出该延拓不是纠缠单调量:在奇数环上对一个量子比特做Z测量,熵会增大。

看点提出图态多重熵在奇数副本下的有限域秩表示及n→1延拓,并证明延拓并非纠缠单调量,理论结果较为突出。

Sriram Akella, Abhijit Gadde

arXiv quant-ph · hep-lat

Cavity models of non-Abelian gauge theories

说明非阿贝尔规范理论的腔模型:用少量束缚模式描述SU(2)胶子场的低能动力学

简介论文借鉴量子光学中的腔量子电动力学方法,针对最简单的纯规范SU(2)场,从Yang-Mills拉格朗日量在库仑规范下推导出仅含三个局域玻色模式的腔哈密顿量。该模型出现了非平凡的激发谱,其最低能态为束缚的复合规范粒子(胶子球)。作者还将框架扩展到一维耦合腔阵列,讨论了胶子球凝聚体的驱动激发和多胶子球态的聚团,并提出可用超导量子电路实验探索。

Lucia Valor, Jacquelin Luneau, Klaus Liegener 等

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph

Polynomial-Time Classical Simulation of BosonSampling under Any Constant-Fraction Photon Loss

说明光子损耗下玻色采样的多项式时间经典模拟

简介本文提出一种多项式时间的经典模拟算法,适用于玻色采样在恒定比例光子存活时的情形。在固定损耗模型下,只要存活光子占输入光子的比例为固定常数,该算法即可在多项式时间内,以高概率生成与目标分布总变差距离在给定误差内的样本。该结果将可被证明可模拟的范围大幅扩展,并指出在线性存活的实验相关情形下也可能存在高效经典模拟。

看点将可证明可模拟的光子存活区间从n=O(√(εN))扩展到任意常数比例,新颖性较高;证明与Haar随机界限的可信度需进一步检验。

Byeongseon Go, Hyunseok Jeong

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

Spectral signatures of hidden order and hidden quantum critical points

说明隐藏序与隐藏量子临界点的谱学特征

简介该论文研究一类对称性破缺但无法用常规局域关联函数观测到的隐藏序相。作者以掺杂自旋链这一最小模型为例,指出可通过共振非弹性X射线散射(RIXS)和中子散射测得的动力学两点响应函数直接探测隐藏序,并数值识别出隐藏序相、隐藏量子临界点及一类无隙对称性保护拓扑相的谱学特征。

Reja H. Wilke, Henning Schl\"omer, Sebastian Paeckel 等

arXiv hep-th · cond-mat.other · hep-ph

Nambu-Goldstone Bosons and Quantum Fisher Information

说明南部-戈德斯通玻色子与量子费舍尔信息

简介本文证明了具有连续对称性系统基态的量子费舍尔矩阵与对称性破缺产生的南部-戈德斯通玻色子之间存在等价关系。文中指出,由费舍尔矩阵定义的信息度量与定义陪集空间的Zamolodchikov度量相同,并讨论了多参数估计相关的Uhlmann曲率与区分A型、B型南部-戈德斯通玻色子的电荷密度矩阵之间的联系。作者通过若干例子予以说明,并讨论了推广到有限温度的情形。

Eugene Chen, Daniel Green

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

Parallel Omnidirectional Atom Rearrangement with Dynamic Holograms

说明利用动态全息图实现并行全向原子重排

简介该论文展示了一种利用单台千赫兹级空间光调制器生成动态全息图、实现多个原子并行全向输运与重排的方法。作者提出无需训练的暖启动加权Gerchberg-Saxton算法,实时生成全息图,性能可与神经网络方法相当。利用该方法,研究者将镱原子组装成2078个位点的kagome晶格,平均填充率为99.0%,并实现了阵列层间的三维原子重排。

Samuel A. Engel, Dewei Gong, Ziguang Lin 等

arXiv cond-mat.stat-mech · cond-mat.mes-hall · cond-mat.other

Boundary-Sensitive Quantum Order on Non-Amenable Lattices

说明非可平均图格上的边界敏感量子有序

简介本文研究非可平均(non-amenable)图格上的量子系统,这类系统的边界占据了很大比例。作者结合保留边界的 iDMRG 方法与精确的对称固定对偶,考察三配位无限 Cayley 树上的 p<5 状态时钟模型。结果显示,在有序相与无序相之间存在一个中间相,其体相有序由任意弱的边界场诱导产生,而非传统的自发对称破缺。

Xingzhi Wang, Zohar Nussinov, and Gerardo Ortiz

arXiv quant-ph · math.OC

Quantum algorithms for optimal control: large-scale finite-horizon linear-quadratic regulation

说明用于最优控制的量子算法:大规模有限时域线性二次调节

简介本文提出量子算法求解有限时域连续时间线性二次调节(LQR)问题。作者将问题转化为多重打靶线性系统,不再求解非线性Riccati方程,并证明该系统的条件数界与时域长度无关。在稀疏矩阵块编码等假设下,算法的查询与门复杂度随系统规模和控制时长呈多对数增长,并通过阻尼质量弹簧链算例和数值实验给出支持。

Xiajie Huang, Cristina \'Alvarez Yuste, Nikita Guseynov 等

arXiv quant-ph · cs.LG

Supervised Learning with Quantum Hamiltonian Embeddings

说明基于量子哈密顿嵌入的监督学习:把训练数据编码为一个参数化哈密顿量,其近似基态决定分类规则的量子机器学习框架

简介该论文提出“量子哈密顿嵌入”框架,将经典训练数据编码为单个含参数的有效哈密顿量,训练即优化该数据相关哈密顿量的参数,其近似基态定义分类规则。作者给出了高效梯度估计方法和泛化保证,并在标准作法基准数据集上,于IBM Heron处理器上进行了规模化演示。

Riccardo Molteni, Minjun Jeon, Paolo Braccia 等

arXiv quant-ph

Fast Hubbard-Thouless Pumping with Local Counterdiabatic Driving

说明利用局域反绝热驱动实现快速哈伯德-图利斯泵浦

简介论文研究在Rice-Mele模型中加速拓扑泵浦的方法:反绝热驱动可抑制激发,但多体系统中的精确修正项通常是非局域的。作者先对无相互作用费米子采用变分方法得到近邻近似,再针对带在位与近邻排斥的自旋Rice-Mele链,提出按相互作用能分解近邻电流并用基态加权作用量拟合的局域方案,仅含14个系数。该方案在周期时间为2/t和1/t时仍能保持泵浦量子化,且8与12格点环的每格点精度不下降。

Alexander Chansky

arXiv quant-ph

Correlated decoding loses the surface code's effective distance below threshold

说明相关解码在阈值以下失去表面码的有效距离

简介相关解码通过依据另一子图的修正结果重新加权,改进表面码的匹配与聚类解码器。论文指出,标准的重加权可能使相关解码器在本应可纠正的故障配置上失败,从而削弱深阈值以下的错误抑制。作者提出正则化重加权规则,可恢复名义距离标度并带来明显的相关解码优势。

C\'esar Hernando de la Fuente, Joonas Majaniemi, Evert van Nieuwenburg 等

arXiv quant-ph

High-Accuracy Propagation-Assisted Local Decoding for Fast Transversal Clifford Circuits

说明用于快速横向 Clifford 电路的高精度传播辅助局部解码

简介本文将迭代重解码方案(IRS)应用于快速横向 Clifford 电路,使用局部解码器交换消息而非解码全局超图,实现高精度的关联解码。在深度随机 Clifford 基准及三块 GHZ 态制备中,IRS 的逻辑错误率明显低于对比方案(如 ghost 协议与 LOM)。结果显示误差率在数次迭代后即趋于饱和,迭代次数可设上限而精度损失可忽略。

Mark Webber, Simanraj Sadana, Matthew A. Lane 等

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph

PPT-assisted capacities of bosonic Gaussian channels

说明借助PPT保持操作的玻色高斯信道容量

简介该论文确定了三种基本玻色子信道(热损耗、热放大和加性高斯噪声)在完全保持部分转置正定(PPT)的操作辅助下的精确量子通信容量和纠缠分发容量。这些操作比本地操作与经典通信(LOCC)更强,但自身无法产生可蒸馏纠缠。对于热损耗信道,无约束容量在非纠缠破坏区域内与PLOB界一致,热放大和加性噪声的上界也同样可以达到;研究还将结论扩展到能量受限通信。

看点在PPT辅助下精确确定三类玻色高斯信道的容量,含能量约束情形,并使PLOB界在非纠缠破坏区得以达到,属理论突破。

Matthew Barber, Stefano Pirandola

arXiv quant-ph

A General Master Equation for Two Accelerated Detectors: Stationary States and Entanglement

说明两个加速探测器的通用主方程:稳态与纠缠

简介该论文推导了两个处于闵可夫斯基真空中、以均匀加速度运动的二能级探测器的通用主方程,其弱耦合于标量场,并保留了相干与耗散项,适用于任意取向、场质量和时空维度。针对相同取向、与四维无质量场耦合的情形,作者求得了稳态及其纠缠。结果显示,对称耦合下的并发度依赖于加速度,而旋转波耦合下的并发度与加速度无关。

Riccardo Acquaviva, Paolo Facchi

arXiv cond-mat.stat-mech · quant-ph

Phase-sensitive quantum-state texture during thermalization of a Dzyaloshinskii-Moriya Heisenberg dimer

说明Dzyaloshinskii-Moriya海森堡二聚体热化过程中相位敏感的量子态纹理

简介本文研究各向异性自旋-1/2海森堡二聚体在纵向磁场和Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用下热弛豫时的量子态纹理。作者由局域横向与纵向耦合构建全局弱耦合Lindblad方程,并讨论了久期近似的适用性与局限。结果表明DM耦合通过改变能级劈裂并旋转手性相位,同时影响单激发相干性的模与相位;加热与冷却过程中,纹理的变化与相干性、自旋手性和纯度的演化不同。

Onofre Rojas, Zhirayr Adamyan, Fadwa Benabdallah 等

arXiv quant-ph

Quantum Optimal Control Primer

说明量子最优控制入门讲义

简介这是一套博士课程的详细讲义,课程于2014年在首尔国立大学化学系讲授,部分内容也曾在耶拿弗里德里希·席勒大学化学系授课。内容聚焦量子最优控制,以及基于梯度法和扩展梯度法的量子最优控制算法。

Ignacio R. Sola

arXiv quant-ph · physics.chem-ph

Measurement-efficient energy estimator for quantum chemistry of photodynamic materials

说明面向光动力材料量子化学的高测量效率能量估计器

简介本文提出一种测量效率较高的相关能量估计方法,用于计算光动力材料相关化学反应的能量差,模型取自用于放射与光动力治疗的钌功能化铪金属有机框架。该方法将量子制备的目标态与稀疏多组态参考态结合,通过仅测幅值的计算-反计算测量恢复基态修正。作者报告分析方差估计可在数百次测量内达到约1.6 mHa精度,并在模拟器与Quantinuum Helios离子阱实验中验证了至(10,10)规模的方案。

Connor Lenihan, Kripa Panchagnula, Luca Erhart 等

arXiv quant-ph

Ground-State Sampling Correspondence between Penalty-Based and Constrained Quantum Annealing

说明惩罚法与约束量子退火之间基态采样的对应关系

简介量子退火通常以非均匀概率采样简并基态,这种偏差取决于驱动哈密顿量在退火末期如何耦合这些状态。本文比较了带基数约束组合优化问题中的惩罚法与约束量子退火(CQA),通过随机图二分实例的数值模拟和简并微扰理论进行分析。结果显示,在惩罚足够大、退火时间足够长时,惩罚法的条件基态分布趋近于CQA,两者的有效哈密顿量存在对应关系。

Shunta Ide, Shu Tanaka

arXiv cond-mat.str-el · quant-ph

An exactly solvable obstructed seam on a lattice Klein bottle: bulk-locked Majorana rings and register-dependent toric codes

说明克莱因瓶格点上的一个可精确求解的受阻接缝:体相锁定的马约拉纳环与依赖寄存器的托里克码

简介该论文研究在闭合格点克莱因瓶上,通过反射粘合Wen的方格模型所产生的受挫接缝。接缝算子的代数可约化为自由马约拉纳环,体相稳定子则约束允许的环扇区,从而得到精确的基态能量、激发能隙与简并度。作者同时对比了保持任意子标记的边缘寄存器与具有颜色相关接缝输运的Hadamard寄存器两种相容的托里克码实现。

Junhao (Eigen) Wang

arXiv math-ph · cond-mat.mes-hall · math.AP

Average lower bound on magnetic double-well tunneling with asymptotically large well separation

说明磁场中双势阱隧穿在大间距下的平均下界

简介本文研究两个相同、光滑、紧支集势阱在固定垂直磁场中的隧穿,固定耦合与磁场强度,令势阱间距趋于无穷。对足够小的正磁场,作者在密度为零的间距集合之外证明了跳跃系数和两个最低本征值分裂的下界,形式为 e 的负指数形式,指数含间距的平方项与 d 的 1+δ 次幂修正。证明结合显式 Landau 预解核与对跳跃系数对数平均的复分析估计,且不假设单阱势的径向或反射对称性。

Charles L. Fefferman, Say-Yeon Kwon, Jacob Shapiro 等

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall

Non-Markovian exceptional points and information backflow: a Heisenberg reaction-coordinate approach

说明非马尔可夫例外点与信息回流:基于海森堡反应坐标方法的研究

简介本文研究开放量子系统中的例外点(EP)。作者采用海森堡方程结合反应坐标形式,得到精确的解析动力学,并与主方程方法相比简化了分析。文章讨论了二阶及高阶例外点附近的非马尔可夫回复现象,指出例外点并不总是回复出现的起点,并推导了回复次数的界限以及高阶例外点附近的渐近弛豫。最后,研究了工程化储库中的非马尔可夫例外点,说明其可用于控制不可逆信息损失的速率。

Daniel Holst, Gianmichele Blasi, Shishir Khandelwal

arXiv quant-ph

Beyond Fidelity: Resolving Errors in Photonic Seed State Generation

说明超越保真度:解决光子种子态生成中的误差

简介线性光学量子计算中,常需概率性地生成小型双轨量子比特纠缠态(种子态)。本文建立了一个框架,用于区分线性光学态生成中不同物理误差对输出态性质的具体影响。作者借此找到了若干种子态生成方案,其中多光子相消干涉可防止探测器损耗与探测器噪声造成错误的成功herald事件,从而抑制误差。

Sara Bartolucci, Patrick Birchall, Jacob Bulmer 等

arXiv quant-ph · hep-th

Local Measurement Theory for Quantum Cellular Automata

说明量子元胞自动机的局域测量理论:通过局域操作与因果传播实现扩展量子测量

简介本文提出面向量子元胞自动机的局域测量理论,用局域完全正映射描述测量过程,并将多个局域仪器组织为非自适应的测量协议。协议在因果锥内分布,其等效测量的空间支撑受因果结构约束,非局域测量效应由因果传播产生。作者以一维最近邻量子比特自动机为例,构造两步协议,在特定参数下实现相邻两格上的Bell基投影测量。

Tommaso Brambilla, Alessandro Tosini, Paolo Perinotti