量子计算 · 2026年10月23日(周五)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Entanglement Asymmetry and Asymmetry Contour under Boundary Symmetry Breaking

说明边界对称性破缺下的纠缠不对称性与不对称轮廓

简介该论文研究横场伊辛模型中,边界磁场破坏对称性时磁化强度和Rényi-2纠缠不对称性(EA)的变化。作者给出了EA的上下界,并考察了边界淬火动力学中磁化向体内的传播。为空间分辨地刻画对称性破缺信息,论文引入了“不对称轮廓”这一有限差分量。

Takahiro Orito, Daisuke Yamamoto

arXiv quant-ph

Optimal probes for estimating the dephasing of a quantum spin system

说明用于估计量子自旋系统退相干的最优探针态

简介本文研究有限维量子自旋系统中退相干强度的最优估计问题。作者给出了计算最优精度并确定最优探针态的高效数值算法,并解析确定了自旋态(猫态)在高斯相位扩散下保持全局最优的退相干强度范围。文章还比较了多种探针态,并在中心自旋与核自旋浴耦合模型中,用簇关联展开模拟动力学,结果表明最优探针态依赖于退相干强度和动力学形式。

Leonardo Ratini, Stefano Carretta, Francesco Albarelli

arXiv cond-mat.str-el · math-ph · math.MP

Discrete WKB approach to density profiles in inhomogeneous two-band free-fermion chains

说明非均匀双能带自由费米子链中密度分布的离散WKB方法

简介本文把离散WKB方法推广到跳跃幅度和在位势能缓慢变化的一维双子格紧束缚自由费米子链。作者以非均匀Rice-Mele模型为重点,给出单粒子波函数、态密度以及各子格局域粒子密度和任意费米能下填充率的半经典表达式。结果显示WKB给出的密度分布与局域密度近似所得结果一致。

Federico Finkel, Artemio Gonz\'alez-L\'opez, Mart\'in Zapata

arXiv quant-ph

Elementary proofs of quantum lower bounds for element distinctness and k-sum

说明元素唯一性与k 和问题的量子下界初等证明

简介本文给出元素唯一性问题(Ω(n^{2/3}) 量子查询下界)和固定 k 的 k 和问题(Ω(n^{k/(k+1)}) 下界)的初等证明,适用于足够大的分组。证明只使用量子态的基本性质和线性代数,通过分析算法在不同输入上的状态差异完成。

Andris Ambainis, Martins Kokainis

arXiv cond-mat.stat-mech · quant-ph

Stochastic and quantum autonomous information machine: efficiency fluctuations, precision and optimization

说明随机与量子自主信息机:效率涨落、精度与优化

简介该论文研究一台与热库和信息带(充当信息库)耦合的自主机器,在热能与信息资源之间进行转换。机器可以在热驱动下进行信息擦除,也可以由信息驱动实现制冷,文中为此引入了相应的效率定义。研究重点是电流和随机效率中的涨落,以及最优性能下的运行情况;模型还扩展到相干信息库,它可改变机器的运行与性能。该工作为小尺度信息-功转换器件的设计与优化提供了参考。

Lucas Trigal, Gonzalo Manzano

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

An Invitation to Algebraic Methods in Quantum Theory

说明量子理论中代数方法的入门介绍

简介本文以若干经典量子系统为例,说明如何用代数方法分析它们,涵盖谐振子、类氢原子、光学元件和粒子自旋。文章指出算符之间的代数关系决定系统的物理性质,并提到李代数 so(2,1)≅su(1,1) 作为谱生成代数的普遍作用。作者希望本文能为对量子力学代数方法感兴趣的读者提供入门指引。

Peter T. J. Bradshaw, Jonte R. Hance

arXiv cond-mat.mtrl-sci · quant-ph

High-quality, deep formation and identification of oxygen-vacancy defects in silicon carbide

说明碳化硅中氧空位缺陷的高质量深层形成与识别

简介本文研究碳化硅(SiC)中可光学寻址的顺磁缺陷PL5、PL6、PL7,它们在量子传感等领域有应用前景。作者通过将氧掺入与缺陷形成解耦,获得自旋共振频率高度均匀、光学线宽窄、T2*相干时间长的缺陷,并利用氧扩散实现超出离子射程的缺陷形成。文中还统计了多个PL6缺陷的17O与宿主核超精细相互作用,从而确认其氧空位起源。

Ryo Shiotani, Fu-Chieh Chuang, Mitsuaki Kaneko 等

arXiv quant-ph

From Link Availability to Deadline-Constrained Key Service: A Feasibility Framework for Mobile Free-Space Quantum Key Distribution

说明从链路可用性到截止期约束的密钥服务:移动自由空间量子密钥分发的可行性框架

简介本文针对移动自由空间量子密钥分发(QKD)链路提出一个可行性分析框架,区分光学可行性、有限密钥正输出与按期交付密钥三类不同结论。作者用带时间索引的安全合格到达过程和密钥库存模型形式化这种区分,并给出在明确假设下的前缀可行性条件。文中还通过简化的有限分块模型和两个数值示例说明,长期光学可用性为正并不保证碎片化接触下的有限密钥输出为正。该工作是系统层面的核算与基准框架,并非新的QKD安全证明或硬件性能演示。

Hasan Abbas Al-Mohammed

arXiv quant-ph

Trace-distance characterization of recurrent pairwise synchronization in cavity-coupled superconducting qubits

说明腔耦合超导量子比特中循环两两同步的迹距离表征

简介该论文理论研究了三个超导量子比特通过共享单模微波腔间接耦合并受相干微波驱动时的循环两两同步现象。作者用约化单比特密度矩阵之间的迹距离量化同步程度,低迹距离区间对应有限的同步窗口,并用包络阈值方法提取其代表性持续时间。结果显示,随外侧量子比特相对耦合比增大,同步窗口持续时间迅速缩短,在较强耦合区域则对中间比特耦合强度变得较不敏感。

Tiantian Huan

arXiv quant-ph

Optimizing Quantum Battery via Counterdiabatic driving

说明通过反绝热驱动优化量子电池

简介本文在开放量子框架下研究量子电池的充电过程,以一个受驱动的量子比特作为充电器,通过辅助元件控制电池与电源之间的相互作用。为实现无损能量传输并加速充电,论文采用绝热演化方案,并施加辅助控制场进行反绝热驱动以抑制不必要的跃迁。结果显示,该方案可提高绝热演化下的充电效率,使其表现稳定且无振荡,同时确定了最佳操作时长。

F. Ahmadi, S. Salimi

arXiv quant-ph · physics.comp-ph 有代码

QuantumBilliards.jl: An extensible, user friendly, high-performance Julia library for the large scale computation of spectra and eigenstates of quantum billiards and related problems

说明QuantumBilliards.jl:用于量子台球谱与本征态大规模计算的 Julia 开源库

简介该论文介绍了 QuantumBilliards.jl,这是一个开源的 Julia 库,用于求解二维狄利克雷边界条件下的亥姆霍兹本征问题,这是量子混沌中的经典模型。库中包含传统的波数扫描方法,以及 Vergini–Saraceno 缩放法、扩展边界积分法(EBIM)、Beyn 围道积分法和紧致有理 Krylov(CORK)法等加速本征求解器。它还支持边界法向导数重构本征函数,并计算庞加莱–Husimi(PH)相空间表示。

Matic Orel, \v{C}rt Lozej

arXiv quant-ph

The Compendium of Super-Quadratic Computational Quantum Advantages

说明超二次方量子计算优势汇编:列出有望在实际问题中实现远超平方加速的计算问题及其结构特征

简介这是一份面向非量子领域研究者与领域专家的参考汇编,收录了有较好证据表明量子计算机可在离线、非相对化时间复杂度上实现超过二次方加速的计算问题。文件侧重描述问题特征而非具体算法,并说明真实实例需要满足哪些结构约束才能在实践中获得这种优势,以便把量子算法与实际应用场景联系起来。

Philipp Kammerlander, Thomas E. O'Brien, Robbie King 等

arXiv quant-ph

A note on the monotonicity of observational ergotropic advantage

说明关于观测性能量提取优势单调性的注记

简介该论文针对Mahanti等人提出的观测性能量提取优势(即测量相对于所有非相干测量能额外获取的最大功)进行讨论。原文指出该量在测量相干性资源理论下不具有单调性,因此需要找到使其成为单调量的资源理论。作者以保能量信道和被动复位为自由操作,以能量非相干测量为自由对象,推导出该量的单调性,并指出单调性是测量变换的必要条件但不是充分条件,同时证明该量不是凸的。

Debanjan Dey Sarkar, Mallika Mondal, and Preeti Parashar

arXiv quant-ph

Classical Pre-Training of Large Shallow Parametrized Quantum Circuits through Pauli Propagation and deployment on Quantum Hardware

说明通过泡利传播在经典计算机上预训练大规模浅层参数化量子线路,并部署到量子硬件

简介本文提出用泡利传播框架,把量子机器学习的损失函数改写为可在经典计算机上最小化的显式参数表达式,从而避免昂贵的参数移位梯度估计。作者给出权重和阶数截断等策略以提高可扩展性,并在64量子比特线路上测试了二维伊辛模型变分量子本征求解器和二值图像生成模型两个基准。文中称,经典预训练的参数已部署到IBM量子处理器ibm_berlin上,且生成学习所用线路比IQP型ansatz需要的参数化门明显更少。

Saverio Monaco, Jamal Slim, Ran Xue 等

arXiv quant-ph

Photon-Pair Advantage for Dissipative Parameter Estimation in Whispering-Gallery-Mode Interferometers

说明光子对在耗散参数估计中的优势:回音壁模式干涉仪研究

简介本文研究位于平衡马赫-曾德尔干涉仪中的有损回音壁模式(WGM)谐振腔,用于估计失谐量和本征损耗。作者比较了纠缠无关的不可区分光子对与相干态探针在相同平均光子数下的量子费舍尔信息(QFI)。结果显示,在远离临界耦合的共振条件下,光子对探针对本征损耗等耗散参数可提供更高的QFI,且光子数分辨探测可使其达到饱和。

Elnaz Darsheshdar, Callum Jones, Seyed Mostafa Moniri 等

arXiv quant-ph

LYNX - A trapped-ion quantum information processor

说明LYNX:一台基于囚禁离子的量子信息处理器

简介该论文介绍了LYNX,一台基于囚禁钙40离子(40Ca+)的量子信息处理器,可使用多达31个量子比特,并实现全连接。作者通过随机基准测试、GHZ态保真度估计和量子体积测试对其性能进行了评估。结果显示,在24量子比特寄存器中,单比特门平均错误率为8(5)×10⁻⁵,双比特门平均错误率为2.84(8)×10⁻³,设备通过了使用多达15个量子比特的量子体积测试,量子体积达到2¹⁵。

Alexander Erhard, Georg Jacob, Max Hettrich 等

arXiv quant-ph

Quantum Secret Sharing from CSS qLDPC Codes: Computable Access Structures, Accessible Logical Dimension, and Topology-Aware Network Cost

说明基于CSS型qLDPC码的量子秘密共享:可计算的访问结构、可访问逻辑维度与拓扑感知的网络代价

简介本文研究由CSS型量子低密度奇偶校验(qLDPC)纠错码构造的量子秘密共享方案。作者提出一套精确计算框架,利用受限奇偶校验矩阵与二元线性代数刻画授权、禁止及中间联盟,并引入可访问逻辑维度κ(A)以细化对中间联盟的刻画。研究还纳入了网络嵌入、路由与调度相关的代价,并在四个CSS qLDPC码上进行数值实验,验证了理论预测的性质。

Malik Mouaji, Saif Al-Kuwari

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Quantum Landau Lifshitz Gilbert equation in ferromagnetic conductors and magnetic insulators

说明铁磁导体与磁性绝缘体中的量子 Landau-Lifshitz-Gilbert 方程

简介本文建立微观框架,从特定相互作用推导磁性材料中的 Gilbert 阻尼项。在铁磁导体中,阻尼主要来自局域磁矩与巡游电子之间的 s-d 交换相互作用,并由此得到量子 LLG 方程;在没有自由电子的磁性绝缘体中,主要来源是自旋-声子相互作用,作者利用线性响应理论解析推导出含 Gilbert 阻尼张量的量子 LLG 方程。结果表明,不同微观相互作用会导致阻尼结构截然不同,阻尼可以具有空间依赖性和张量性质,而非单一标量参数。

Ji Yang Zhu, Zheng Chuan Wang

arXiv quant-ph

Quantum theory of laser noise in coherent-scattering levitated optomechanics

说明相干散射悬浮光力学中激光噪声的量子理论

简介该论文研究悬浮纳米粒子通过相干散射冷却时,激光振幅和相位的经典噪声如何限制量子态纯度。作者建立了包含激光噪声的主方程,量化了不同噪声水平下的冷却性能,并给出弱耦合与强耦合两种情形下噪声引起的加热速率和过剩声子数的近似解析式。该模型还适用于具有任意功率谱密度和有限关联时间的激光噪声。

Davide Candoli, Andreu Riera-Campeny, Lorenzo Dania 等

arXiv quant-ph

Entangled logical qubits on a superconducting quantum processor

说明基于超导量子处理器的纠缠逻辑量子比特

简介论文在 120 个超导量子比特组成的方形晶格处理器 ibm_phoenix 上演示了高保真度的逻辑量子比特操作。研究者构建距离为 3 和 5 的表面码,并通过格点手术实现两个逻辑量子比特之间的纠缠,贝尔态保真度超过 93%。文中还报告了三个逻辑量子比特上的逻辑隐形传态,保真度在 78% 至 93% 之间,并在 170 轮稳定性实验中观察到约 2·10⁻⁷ 的改进。

Robin Harper, Xanda C. Kolesnikow, Campbell K. McLauchlan 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Finite Nonsignalling Resources Suffice to Simulate Entangled Qubits

说明有限的无信号资源足以模拟纠缠量子比特

简介本文证明,对于任意固定的纯双量子比特态,都可以利用共享随机性和有限个PR盒(Popescu-Rohrlich盒)精确模拟其全部局域投影测量统计,无需通信或后选择。所需PR盒的数量在最坏情况下有上界,且与测量设置无关。该结果表明,量子测量关联的连续性与模拟所需资源的字母表大小之间存在根本区别。

看点以有限个PR盒和共享随机性精确模拟部分纠缠量子比特的全部局域测量统计,解决了一个长期公开问题,理论结果有明显新意。

Ziao Tang, Xin Wang, Ge Bai

arXiv quant-ph

Fundamental bound on Wigner negativity generation from environmental collisions

说明环境碰撞产生维格纳负性的基本下限

简介该论文研究量子系统在与环境发生碰撞时,经典演化规律何时能够精确出现。作者推导出一个不等式,将环境动量冲量的分布与势能傅里叶变换的绝对值联系起来,并证明违反该不等式是非二次势产生维格纳负性的充要条件。研究还给出了量子系统有效经典化所需加热速率的一个下限,并以光镊中的悬浮纳米粒子为例进行了说明。

Isaac Layton, Takahiro Sagawa, Ken Funo

arXiv quant-ph · physics.optics

High Resolution Hyperspectral Quantum Infrared Imaging with Undetected Photons

说明利用未探测光子的高分辨率超光谱量子红外成像

简介本文利用基于自发参量下转换的折叠非线性干涉方案,在约1550纳米波段实现了光谱分辨的未探测光子透射成像,并以斑马鱼幼体的衰减成像作为生物可行性测试。研究者对干涉仪进行了表征与校准,获得了光谱分辨干涉条纹,近红外区的最大基线可见度约为74%。光栅光谱仪的相位步进读出在1550纳米处给出约1460的分辨本领(由点扩散函数得出),由相干长度得出的约为730。

Aadi Suketu Bharatia, Vidya Prakash Muppalla, Ananya Asthana 等

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall

Near-field maps of topological edge states of molecular aggregates

说明分子聚集体拓扑边缘态的近场图谱

简介本文研究由两类分子亚晶格组成的二维自组装分子聚集体中的拓扑边缘态。由于这类态的远场跃迁强度很弱,且远场光谱无法显示激发是否局域在边缘,作者提出用空间分辨近场光谱来刻画其完整空间结构。研究表明,近场图谱呈现强烈不均匀的干涉型特征,并非简单对应各分子位点的布居。作者还指出,卷积神经网络能够从这些图谱中重建本征态的复展开系数,且对较强的随机噪声具有稳健性。

Aritra Mishra, Sidhartha Nayak, Alexander Eisfeld

arXiv quant-ph

Two-Layer Verification for Fault-Tolerant Magic-State Preparation in High-Rate Quantum Codes

说明高码率量子码中容错魔态制备的两层验证方案

简介本文针对高码率量子码中魔态制备资源开销大的问题,提出两层验证方案:先对独立制备的子块做局部验证,再在嵌入目标码后进行逻辑验证,从而能检出仅靠整体乘积校验无法发现的偶宇称逻辑本征值翻转等有害错误。作者以 [[21,3,5]] 码为例,将三个经过验证的七比特 Steane 码魔态嵌入目标码;电路级模拟显示 T 态和 S 态制备的逻辑错误抑制与码距相符。

Naoyuki Kanomata, Hayato Goto

arXiv cond-mat.quant-gas · nlin.PS · quant-ph

Bose-Einstein condensate in a shell: nonlinear modes and symmetry breaking

说明壳层中的玻色-爱因斯坦凝聚:非线性模式与对称性破缺

简介该研究分析了在球壳形状下玻色-爱因斯坦凝聚中出现的非线性模式,涵盖排斥与吸引两种粒子间相互作用。研究发现几类模式,其中一类是单一球谐函数或其叠加的解析延拓,部分对应平面中的Townes孤子与涡旋;另一类源于排斥相互作用下的对称性破缺分岔,没有线性对应物。文中还展示了在不稳定孤子与稳定涡旋项链态之间振荡的呼吸动力学,并指出弯曲几何中的非线性物质波与平面系统有显著差异。

Alexander Wolf, Vladimir V. Konotop, and Maxim A. Efremov

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Performing a Quantum Subroutine Using Cluster States

说明利用簇态执行量子子程序:基于测量的量子计算中的相位预言机

简介该论文研究如何在基于测量的量子计算框架中,利用可在实验上实现的簇态来实现一个可复用的相位预言机子程序。与以往省略显式预言机构造的格罗弗算法演示不同,作者给出了该预言机的完整表述,包括测量模式、副产物相关性、密度矩阵模拟以及对应的测量电路。

Sakibul Islam Rayhan, Karima Hassan, Md Rasedujjaman 等

arXiv quant-ph

Traceable Quantum Secret Sharing

说明可追溯的量子秘密共享

简介量子秘密共享用于保护分布式量子信息,防止未经授权的重构,但现有方案在份额泄露或被伪造时无法追责。本文提出两类可追溯方案:LVT-QSS通过泄露验证机制识别泄露的份额,MTA-QSS则在重构时识别提交伪造份额的参与者。作者为两种设定给出了安全定义并证明了协议满足相应保证,数值模拟还显示验证环节对噪声最为敏感。

Mengyan Qiao, Jian Long, Yu Li 等

arXiv quant-ph · physics.optics

Bogoliubov Dynamics and Zitterbewegung in Optical Dirac Systems

说明光学狄拉克系统中的玻戈留布夫动力学与颤动运动

简介本文用玻色型玻戈留布夫描述方法,研究时间依赖的光学狄拉克系统中的颤动运动(Zitterbewegung)。当参数随时间变化时,正负频率分支之间出现动态耦合并产生相干性;在周期性调制且频率接近2ω₀时,这种耦合发生共振,相干性被参量放大,颤动运动随之增强。

Lili Yang

arXiv physics.atom-ph · quant-ph

Single-step SU(3) Hahn Echo in a Qutrit Atom Interferometer

说明量子三能级原子干涉仪中的单步SU(3)Hahn回波

简介本文将Hahn回波推广到三能级(qutrit)体系,采用单步SU(3)门,使相干时间延长一个数量级以上。这些门由最优控制理论生成,并在自由下落的超冷原子系统中实现。过程层析基准测试给出约93%的保真度,误差主要来自态制备和测量。由于激光束几何结构,该方法还实现了三路径Mach-Zehnder原子干涉仪,具有两个独立的干涉相位差。

Chirantan Mitra, Lucas Gabardos, Fran\c{c}ois Impens 等

arXiv quant-ph

Quantum Evolution Networks Learn Long-Time Coherent Dynamics in Driven Spin Registers

说明量子演化网络:学习驱动自旋寄存器中的长时间相干动力学

简介论文提出量子演化网络(QENs),输入物理参数和时间,输出周期性驱动三自旋寄存器的完整传播子。模型学习单周期幺正传播子及周期内路径,通过已知的周期复合进行预测,无需针对每次查询做数值积分。在横向驱动的实验中,于 256 个保留配置、24 个周期上,第五百分位保真度为 0.9947。作者还分析了谱分辨的终点残差,以更好地预测多周期过程误差。

Puran Li, Condon Lau, Xiu-Hao Deng

arXiv quant-ph · hep-ex · physics.app-ph

Photon-Number Discrimination from Increasing Time-of-Arrival Separation in Wide Superconducting Microstrip Single-Photon Detectors

说明基于到达时间间隔增大实现光子数分辨:宽超导微带单光子探测器

简介本文测量了宽NbN超导微带单光子探测器(SMSPD)中与光子数相关的到达时间分布,器件宽度分别为3.2 μm和6.4 μm,采用515 nm脉冲光激发。较宽器件的到达时间直方图可用指数修正高斯分量拟合,最高对应8个光子。在较高光子数下,相邻峰值的可分辨性相对增强,这与传统窄线SNSPD中相邻光子数时间偏移被压缩的情况相反。

Hsin-Yeh Wu, Shu-Xiao Liu, Boris Tuchming 等

arXiv quant-ph

Trident: Efficient Load Verification for Yoked Surface Codes using a Three-Level Memory Hierarchy

说明Trident:利用三级存储层级对并联表面码进行高效加载验证

简介量子计算机常用表面码保护逻辑量子比特,但编码率低。本文针对2D并联表面码(YSC)存储中加载量子比特时的验证开销,提出Trident方案,在两级层级中加入基于1D YSC的中间层。作者称,该方案在仅增加4.9%物理比特成本的前提下,分别实现了2.8倍(按需)与4.2倍(预取)的加速。

Gunagya Singh Mamak, Suhas Vittal, Kabir Dubey 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Quantum Cryptomania with Classical Communication without One-Way Functions

说明无单向函数的量子密码学:经典通信下的量子公钥加密

简介该论文研究量子公钥加密(qPKE,公钥与密文均为经典)是否必须依赖量子可计算的单向函数(qOWF)。作者构造了相对于特定预言机的黑盒分离:存在qPKE方案,但不存在qOWF。另一方面,作者基于量子不可区分性混淆和可高效验证的单向谜题构造了qPKE。

看点证明了qPKE与qOWF之间的黑盒分离,并给出从量子iO与一次性谜题构造qPKE的方法,理论上较有新意。

Mohammed Barhoush, Amit Behera

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

Kinetic competition controls loss-induced exceptional points of Hubbard pairs

说明动能竞争决定损耗诱导的哈伯德对束缚是否形成例外点

简介该论文研究二体损耗使哈伯德晶格中两个费米子束缚的情形。在有限总动量下,两粒子的跃迁相互干涉,形成相对运动的有效跃迁,决定相对运动的动能。当某一方向的最大动能超过其余横向最大动能之和时,束缚阈值成为例外点,并伴随两个相干完美吸收散射零点合并。若不存在主导方向,则束缚出现时不会发生合并,也不会破坏宇称-时间对称性。

Ho-Kin Tang, Xiaosen Yang

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

Material criteria for angular-momentum transfer from twisted photons to photoelectrons

说明从扭转光子到光电子的角动量转移:材料判据研究

简介本文研究如何把扭转光子的总角动量投影转移到从n型半导体表面发射的光电子轨道角动量上。作者在单谷有效质量模型下,计算了GaAs、InSb等材料在扭转光照射下的轨道角动量分辨谱。结论认为,高效转移要求导带电子的横向动量远小于光子横向动量宽度,因此低温、小有效质量和浅施主能级更有利,而GaAs在该模型中相对不利。

A. A. Shchepkin, D. V. Karlovets

arXiv quant-ph

Real-space construction and selection rules of center-of-mass momentum eigenstates in two-dimensional many-body lattices

说明二维多体格点中质心动量本征态的实空间构造与选择规则:提出一套在实空间构造二维多体系统质心动量本征态的方法,并给出选择规则

简介本文提出一套在实空间构造二维量子多体系统质心动量本征态的框架,考虑了多粒子构型的空间对称性和粒子统计带来的循环子空间维数不均匀性。作者指出,在高对称粒子分布中,一个方向允许的动量值会受到垂直方向的严格约束,忽略这种耦合会导致数值实现中基态缺失或重复。文中给出了具体例子说明实现方式。

Ling Lin, Yongguan Ke, and Chaohong Lee

arXiv quant-ph · physics.optics

Robustness of Quantum Correlations and Controlled Teleportation Fidelity under Noisy Channels

说明噪声信道下量子关联与受控隐形传态保真度的稳健性研究

简介本文研究三比特GHZ资源在比特翻转、相位翻转、去极化和振幅阻尼噪声下的稳健性,并用多体量子失协、真多体纠缠度、可定位纠缠和受控隐形传态保真度来刻画受噪声影响的资源。文中还概述了制备该资源并实现受控隐形传态协议的光子学概念验证方案。结果显示,比特翻转和振幅阻尼噪声通常能在更宽的参数范围内保持有用的多体量子关联。

S. Archana, Aditi Das, Venkat Abhignan 等

arXiv quant-ph

Asymptotic scars arising from the remnants of quantum phase transitions

说明量子相变残余产生的渐近量子多体疤痕

简介该论文提出渐近量子多体疤痕(AQMBS)是某些量子相变的残余:对一类无挫折哈密顿量,其无隙激发在变形为带疤痕的哈密顿量后仍保持为能量方差受激发能隙限制的态。模型包括临界Fredkin链、Motzkin链和二维PVBS模型,其稳定性由动态临界指数决定。

Leonard Logari\'c, Shane Dooley, Tsuyoshi Okubo 等

arXiv hep-th · gr-qc · math-ph

Can Spontaneous Time-Translation Symmetry Breaking Be Quantized Without Explicit Branches?

说明自发时间平移对称性破缺能否在不显式保留分支的情况下量子化?

简介论文研究经典分支动力学(与自发时间平移对称性破缺相关)能否在不显式保留哈密顿量分支的前提下量子化。作者采用约化相空间方法,使哈密顿量单值,并把勒让德映射的临界结构编码进依赖动量的奇异辛几何。量子化后得到变形的位置-动量对易关系,并区分出一个有界中心动量区和两个无界外区;在中心区,平均动量为零的态其位置不确定度有非零下界,但这依赖于表示的算符定义域假设。论文还提及与k-essence的可能联系,但其与分支匹配量子化之间的关系仍未解决。

Partha Nandi

arXiv quant-ph · math.OA

Additive uncertainty relations via pseudospectral methods

说明通过伪谱方法得到的加性不确定性关系

简介本文研究有限个厄米可观测量的方差之和。作者证明,对 d 个可观测量 A_1 至 A_d,方差之和不小于一个由 i[A_j,A_k] 期望值构成的表达式,再加上相关局域化算子最小奇异值的平方。文章还建立了 d 个可观测量的 Clifford 伪谱与二次伪谱之间的一种包含关系。

Alexander Cerjan, Lara Ismert, Terry A. Loring

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el

QuantumMatterExplorer: An Autonomous Agent for the Discovery of Quantum Many-Body Phases of Matter

说明QuantumMatterExplorer:用于发现量子多体物相的自主智能体

简介该论文提出一个基于大语言模型的自主智能体,只需输入哈密顿量及参数范围,即可通过自身数值模拟得到相图。智能体结合持久规划、计算物理工具与DMRG计算,并以精确对角化交叉验证。在一个较新发表的自旋-1链模型上,它无需提示即识别出Néel、Haldane和二聚化等候选相,并在八小时计算预算内完成。

Jannes Nys, Andrew Jreissaty, Juan Carrasquilla

arXiv quant-ph

Demonstrating RFSoC-based Control of a Fully Connected Exchange-Only Qubit

说明基于RFSoC控制全连接纯交换门量子比特的演示

简介本文介绍了spinQICK,一个基于Xilinx RFSoC(射频片上系统)的开源自旋量子比特控制软件包,可用于半导体三量子点器件的电压控制与读出。作者利用它实现了全连接三角形纯交换器件的相干控制、态制备与读出,并提出、实验验证了一种新的动力学解耦序列,用于表征电噪声。

Abigail L. Wessels, M. Garrett Bimstefer, Joseph D. Broz 等

arXiv quant-ph

Noise-Assisted Quantum Entanglement: Memory-Enhanced Coherence in Stochastic Jaynes-Cummings Dynamics

说明噪声辅助的量子纠缠:随机Jaynes-Cummings动力学中由记忆增强的相干性

简介该论文研究两个量子比特与腔体耦合、耦合强度随机涨落时的纠缠动力学,比较了白噪声(马尔可夫)与Ornstein-Uhlenbeck噪声(非马尔可夫)两种情形。作者对Fock态与相干态腔场两种情况给出解析解,并分析初始量子比特状态与腔光子统计如何影响纠缠的产生与保持。结果显示,在强且相关时间较长的非马尔可夫噪声下,纠缠对突然死亡表现出较强的抵抗力,并出现反复复苏。

Fang Wang, Quanzhen Ding, Jun Jing 等

arXiv quant-ph

Fidelity Dynamics of a Jaynes--Cummings Qubit under Markovian and Non-Markovian Coupling Noise

说明在马尔可夫与非马尔可夫耦合噪声下 Jaynes–Cummings 量子比特的保真度动力学

简介本文用解析方法研究一个与单模腔耦合的 Jaynes–Cummings 量子比特,在量子比特与腔之间耦合强度存在随机涨落时的保真度变化。作者考虑了高斯白噪声和具有有限关联时间的 Ornstein–Uhlenbeck 噪声两种模型,并推导出噪声平均密度矩阵和保真度的精确表达式。结果显示,保真度由一个退相干因子决定,白噪声下呈指数衰减,有限关联时间则导致非指数衰减。

Fang Wang, Da-Wei Luo, and Ting Yu

arXiv quant-ph

Graphical Rigidity of Continuous Variable Graph States under Gaussian Local Transformations

说明连续变量图态在高斯局域变换下的图刚性

简介该论文研究多模纠缠纯高斯态(用复邻接矩阵描述的连续变量图态)的等价判据,判断两种图态之间能否通过高斯局域幺正变换互相转换。作者发现,在有限压缩情形下,纯虚图态与实图态之间的拓扑结构关系简单,且这两类图态结构刚性较强,不存在精确的量模局域加边操作,但在压缩足够强时可定义近似版本。

Giorgio Ciliberto, Fr\'ed\'eric Grosshans

arXiv quant-ph

Optimal Control of a Fluxonium Circuit with the Q-PRONTO Numerical Method

说明用 Q-PRONTO 数值方法对磁通量子比特电路进行最优控制

简介本文针对磁通量子比特(fluxonium)超导量子比特的电路哈密顿量,使用新提出的 Q-PRONTO 方法设计并测试单比特量子门。作者还修改了 QICK 固件的内存分配,以便施加长串任意脉冲。通过标准随机基准测试,得到每个门的总误差为 6.6×10^-4。

John Barta, Brian D. Isakov, Pablo Aramburu Sanchez 等

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

Temporal Degeneracy Limits Message Passing Decoding of QLDPC Codes Under Repeated Noisy Syndrome Measurements

说明重复噪声校验测量下QLDPC码消息传递译码的时间退化限制

简介本文研究量子低密度奇偶校验(QLDPC)码在重复含噪校验测量下的译码问题,指出时空译码图中的时间退化会限制消息传递译码器的性能。作者刻画了时间核并构造了权重较低的退化错误模式,这些模式会导致确定性消息传递译码器局部失败,且失败取决于节点度数而非最小距离。作者据此提出时空各向异性最小和译码方法,并在双变量自行车(BB)码上显示出阈值式行为和优于带有序统计后处理的MS译码的失效概率。

看点刻画了重复噪声测量下的时间退化核并给出计数界与退化错误模式,证明较严谨;实验覆盖BB码与MS解码,对QLDPC译码有实际意义。

Dimitris Chytas, Nithin Raveendran, Bane Vasi\'{c}

arXiv cs.CE · cs.ET · quant-ph

A Topology-Aware Quantum-Classical Framework for Multi-Target Active Debris Removal using Gaussian Boson Sampling

说明基于拓扑感知的量子-经典框架:利用高斯玻色采样进行多目标主动空间碎片清除

简介本文提出一个结合轨道力学、加权轨道转移图、高斯玻色采样(GBS)与多目标进化优化的框架,用于从多个候选碎片中选出若干目标并规划清除顺序。目标选取的组合搜索空间很大,该框架先由GBS生成候选目标子集,再以PyGMO进化优化评估任务序列,以同时最小化总速度增量和任务时长。作者在SOCRATES Minefield、Collision Cloud和Random三种基准环境下进行了实验。

Komal Pandya, Saiyam Sakhuja, Nagaraj Kattaian

arXiv physics.atom-ph · physics.optics · quant-ph

Photoelectrons resolve the phase-dependent variance of bright squeezed vacuum

说明光电子解析亮压缩真空的相位相关方差

简介该论文指出,亮压缩真空(BSV)的方差不仅强度大,还依赖于相位,而以往强场实验只记录了其幅度。研究利用同色相干光提供相位参考,对氙原子强场电离进行测量,发现光电子产额跟随沿相干场方向的BSV正交分量变化,并且电离的非线性把正交分量噪声在电子产额中放大许多倍。噪声在光电子动量分布上分布不均,不同电离通道之间相差一个数量级。

Haoran Ma, Yihe Wang, Chuan Cheng 等

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

Quantum Complexity and Stabilizer-State Expansions: From Pairing to Deformation in Fermionic Systems

说明量子复杂性与稳定子态展开:费米子系统中从配对到形变

简介本文研究费米子系统中形变与配对两种集体现象的量子复杂性,通过纠缠、非稳定子性和费米子非高斯性进行分析。结果显示形变相中高纠缠与低非稳定子性并存,超流配对相则表现出显著的多体纠缠和非稳定子性。作者还结合稳定子态展开与变分基优化,以经典可扩展且保持对称性的方式描述相图。

S. Momme Hengstenberg, Caroline E. P. Robin

arXiv quant-ph

What does quantum parameter estimation estimate? A no-go result for true quantity values

说明量子参数估计究竟在估计什么?关于“真实量值”的不可能性定理

简介本文探讨量子参数估计在何种条件下与“真实量值”(测量前即存在且唯一的数值)概念相容。作者指出标准量子计量中隐含三项假设,并证明这些假设与量子态完备性(无隐变量)及探针与被测系统之间存在纠缠这两项假设联合不相容。因纠缠是标准量子理论的普遍预测,若不接受隐变量或修改量子理论,实在论式的估计便无法成立。

Jacques L. Pienaar, Eran Tal, Asya Ciftci

arXiv quant-ph · cond-mat.mtrl-sci · cond-mat.str-el

Screening strongly correlated materials in solid oxide cells with quantum simulation

说明用量子模拟筛选固体氧化物电池中的强关联材料

简介论文提出一套评估量子计算在工业材料科学中应用的端到端框架,用于筛选SOFC与SOEC氧电极的强关联材料。作者以氧空位形成能、空位迁移势垒和电子电导率等界面性质为目标,并讨论了GW+DMFT或自能嵌入理论等嵌入方法在量子求解器中的应用,以及量子优势的潜在评估基准。

Ouns El Harzli, Jelle Bor, Linde Wester 等

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

Mixed State Deep Thermalization under Generic Quantum Errors

说明通用量子误差下的混合态深度热化

简介该论文研究含局部量子信道(即误差)的量子动力学中,混合态投影系综的深度热化问题。作者证明,后期的混合态投影系综完全由误差信道的归一化Choi态决定,并且与底层幺正动力学的微观细节无关,具有普适性。该结论在对偶幺正电路、全局Haar随机动力学和大局域维度的局域Haar随机电路中得到解析证明,并在量子比特电路和受激Ising动力学中通过数值验证。

看点将深热化推广到含噪混合态,证明极限分布由误差信道的Choi态完全决定,并解析与数值双重验证,新意明确。

Xie-Hang Yu, Pavel Kos

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

Size-independent Logarithmic Sobolev Inequalities for Quantum Gibbs Samplers

说明量子吉布斯采样器的与系统规模无关的对数索伯列夫不等式

简介本文提出一种证明方法,用于证明具有KMS细致平衡性质的量子吉布斯采样器的L²及修正对数索伯列夫不等式,且常数与系统规模无关。作者沿温度相关路径,从无限温度乘积态过渡到目标吉布斯态,得到夹心Rényi-2散度的与规模无关的衰减界,再通过张量幂论证与量子渐近均分性质,将其推广到相对熵。该方法应用于任意有限温度下的一维量子自旋链,以及足够高温度下任意固定维数的有限范围量子自旋系统。

看点提出通过温度路径传输并结合张量幂与量子AEP的新框架,得到与系统规模无关的对数Sobolev不等式,适用于一维自旋链及高温情形。

Hongrui Chen, Zhiyan Ding, Jianfeng Lu

arXiv quant-ph · cs.MS

ArcTN: Efficient Tensor-Network Contraction Planning for Quantum Circuit Simulation

说明ArcTN:面向量子电路模拟的高效张量网络收缩规划

简介本文提出 ArcTN,一种用于张量网络量子电路模拟的收缩顺序优化框架,提供 Light 与 Heavy 两种搜索预设。该方法结合随机贪心构造、子树重构与并行回火,并提供固定与动态切片以满足张量大小限制。在 QC32 网络上,Light 相比 Cotengra Auto/CMA-ES 减少 61.32% FLOPs、规划快 1.62 倍;Heavy 相比 Cotengra AutoHQ/Optuna 减少 43.83% FLOPs、规划快 7.21 倍。

Zhengyi Liu, Li Liu, Songtao Liu 等

arXiv quant-ph

Problem-aware sampling for bias and variance reduction in randomised Hamiltonian simulation

说明面向问题的采样方法:减少随机哈密顿量模拟中的偏差与方差

简介本文提出 StateDRIFT,是 qDRIFT 随机量子模拟算法的一个变体,利用初始态和目标可观测量来优化哈密顿量各项的采样分布,以估计含时演化后的量。作者在最多 18 个量子比特的晶格模型和分子体系短时间动力学上进行了测试,结果显示可显著降低估计偏差与方差,进而减少所需线路深度;例如在 BeH2 中,达到相同精度所需双量子比特门数从 11,201 降至 983。

Brian Coyle, Jonathan H. Fetherolf, Antonio M\'arquez Romero 等

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

One-shot entanglement generation and distillation via Petz recovery and binary hypothesis testing

说明基于Petz恢复与二元假设检验的单次纠缠生成与蒸馏

简介本文研究两个相隔较远的实验室在含噪连接下能共享多少纠缠,并将这一问题与判断两个量子假设哪一个成立联系起来。作者利用Cheng迹不等式,用二元假设检验代价来界定Petz解码器的不保真度,给出量子信道上纠缠生成和共享态单向纠缠蒸馏的单次界限。文中还证明了从纠缠生成码到纠缠传输码的误差保持转换,并给出了有限资源下的相干信息速率与对数余项。

看点将Petz恢复映射的误差用二元假设检验代价界定,并借助Cheng迹不等式与随机子空间二阶矩计算,给出一次性纠缠生成与蒸馏的显式界,理论推进明显但影响集中于量子信息理论子领域。

Matthew Can, Mark M. Wilde

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

The Impact of Markovian Errors on Random Circuits

说明马尔可夫误差对随机线路的影响:随机线路基准测试中噪声如何影响衰减参数

简介本文研究在小的门局部马尔可夫噪声下,随机基准测试(RB)及相关随机线路基准的衰减参数。作者把每个含噪门分解为理想作用加上小误差生成元的指数,并扰动RB的L矩阵。结果显示,泡利随机误差线性贡献于衰减参数,哈密顿误差则通过规范不变的二次型贡献。对单比特原生门集,作者给出了用三个一阶规范不变坐标表示的显式公式。

看点推导了小门局域马尔可夫噪声下RB衰减参数的显式表达式,线性与二次项结构清晰,理论贡献突出;但主要为解析理论,影响限于量子基准测试子领域。

Anthony M. Polloreno, Timothy Proctor, Robin Blume-Kohout

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

Nanopillar metasurfaces uniting high optical reflectivity with ultracoherent nanomechanics

说明纳米柱超表面:兼顾高光学反射率与超相干纳米力学

简介论文提出在薄膜顶部加入高折射率纳米柱超表面的反射镜方案,以解决光学反射与机械性能之间的矛盾。文中在直径50微米的纳米柱阵列上实现了对7微米光斑99.82(1)%的反射率,并在1550纳米附近形成约100纳米宽的高反射带。同时,该图案化结构形成的声子晶体隔离出一个超相干局域机械模式,其Q·f乘积为2·10^14 Hz,可用于轻质反射镜。

看点通过纳米柱超表面同时实现高反射率与超相干纳米力学,打破了厚度权衡,实验数据扎实。

Alexander Jung, Anastasiia Ciers, Hannes Pfeifer 等

arXiv quant-ph · cs.SE

ConQEC: Concolic Testing for Quantum Error-Correcting Code Implementations

说明ConQEC:面向量子纠错码实现的拟具体化(concolic)测试框架

简介论文提出 ConQEC,这是首个面向量子纠错码(QECC)实现的拟具体化测试框架。它将具体的 Pauli 错误回放与符号化修复路径约束结合,生成能暴露逻辑失败并说明修复路径最早偏离位置的测试。实验中,ConQEC 在每个案例里都检出了植入的缺陷,并为每个缺陷给出可回放且能定位故障的诊断结果。

Zihao Li, Ji Guan, Mingsheng Ying

arXiv quant-ph

Mutual Information Across Quantum Reference Frame Perspectives

说明跨量子参考系视角的互信息

简介本文研究在不同量子参考系(QRF)下,子系统的划分会随之改变,因此无法直接沿用固定张量积结构下的信息论概念。作者基于子系统的代数定义,分析了不同参考系下子系统代数的并与交,发现常用的链式法则会重复计算重叠部分的信息。据此,作者提出了修正的链式法则,并由此定义了跨参考系的量子互信息,该定义满足次可加性。

Leonardo Valente, Carla Ferradini, Flaminia Giacomini 等

arXiv quant-ph

Nonlinear quantum noise polarization in macroscopic nonlinear QED

说明非线性介质中的量子噪声极化:宏观非线性量子电动力学

简介本文构建了一个适用于具有色散和吸收的非线性响应材料中光的量子理论。该理论基于包含三次物质自相互作用的微观Huttner-Barnett模型的路径积分表述,并展示了与非线性吸收过程相关的非高斯噪声的出现。作者指出,该理论与非线性涨落-耗散定理保持一致,因此可作为非线性介质中光的可行量子理论。

Arman Kashef, Stefan Scheel, Marco Ornigotti