量子计算 · 2026年10月25日(周日)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

arXiv quant-ph · math.OA

A Reduction Bound for Entanglement Detection by Positive Free Maps

说明用正映射检测纠缠的约化界

简介本文研究由自由概率构造的正映射在纠缠检测中的能力,这类映射与 Collins、Hayden 和 Nechita 的工作相关。作者证明,与紧支撑的自由无限可分分布相关的正自由映射,在每个辅助维数下都不强于约化判据。因此这些映射无法检测正部分转置(PPT)纠缠。

Chin-Yen Lee

arXiv math-ph · cond-mat.stat-mech · math.MP

On the uniqueness of translation-invariant ground states of the S=1 Heisenberg and J--D antiferromagnetic chains

说明S=1 J-D 反铁磁链无限链基态与边界条件无关性

简介本文研究 S=1 的 J-D 反铁磁链模型在较小 |D| 下的无限链基态,比较周期链(偶数格点)与带同向磁场的开放链(奇数格点)两种有限体系。作者证明两种构造的基态在整个序列上都有无限链极限,且两极限相同;该极限是对称、局部唯一且有能隙的基态,其局部期望值随 D 连续变化。

Hal Tasaki

arXiv quant-ph

Two-qubit binegativity can increase under local amplitude damping

说明两量子比特双负性在局部振幅阻尼下可能增大

简介论文讨论两量子比特态的双负性是否为纠缠单调量的猜想。作者给出一个满秩态的反例:仅对其中一个量子比特施加振幅阻尼,就可能使该态的双负性增大,且增大量可精确计算。作者还构造了随参数连续变化的一族反例。

Xiao-Lan Zong, Wei Song, and Ming Yang

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Observation of measurement-induced localization phenomena in a solid-state spin system

说明自旋系统中测量诱导局域化现象的观测

简介该研究在金刚石中相互作用的 13C 核自旋体系中,实验观测到测量诱导的局域化现象。与以往基于电路模型的实验不同,该体系在物理多体哈密顿量下演化,并间隔施加测量。随着测量频率增加,自旋自相关时间明显延长,数值模拟结果支持测量可使多体系统进入局域化状态。

看点在固态自旋体系中首次实验观测测量诱导的局域化,并与数值模拟相互印证,有新意但证据规模有限。

Haolin Zhang, Shaoyi Xu, Zihang Zheng 等

arXiv quant-ph

Minimal ancilla for boosting type-I photonic fusion

说明用于增强I型光子融合的最小辅助资源方案

简介融合门可用于构建大规模纠缠光子态,但在不加额外光子资源时成功概率仅为1/2。本文提出一种仅使用两个独立单光子辅助、无需纠缠辅助输入的增强型I型融合门,其直接成功概率为5/8,与此前使用四个单光子的方案相同,但辅助光子数减半。该电路以无源元件为主,仅含一个有源元件,并依据中间光电探测结果执行相移或交换两个模式的操作。

A. A. Melkozerov, S. S. Straupe, M. Yu. Saygin

arXiv quant-ph

Resonant Multiphoton Conversion Mediated by a Shared Vibration in Cavity QED

说明通过共享振动实现的腔量子电动力学共振多光子转换

简介本文研究两组发射体子系统共享的一个振动模式如何同时建立多光子共振并使转换通路相干相长。当两者位移方向相反且比值为整数时,位移可相互抵消,系统与 r+1 个腔光子共振,从而实现相干多光子转换。文中还指出,仅能量共振并不足以保证相干转换,相对振动位移可用于控制该过程及其噪声响应。

Yu-Mu Liu, Qiu-Yun Yang, Na Wang 等

arXiv quant-ph · hep-th · math-ph

Estimation of covariance matrix for Stokes-like measurement under phase-space deformation

说明相空间变形下 Stokes 类测量的协方差矩阵估计

简介本文研究各向异性振子中相空间非对易性的特征,并提出一种光力学方案,通过光场的 Stokes 类测量来实验表征它。作者借助 Darboux 变换将非对易的动力学转换为正则变量下的等效哈密顿量,推导协方差矩阵,并分析光学相干衰减与克尔相位。最后利用平衡分束器与光电探测的干涉测量,由修正后的简正模频率估计非对易参数 θ 和 η。

Pinaki Patra

arXiv quant-ph

Feasibility of Distributed Fault-Tolerant Quantum Computing: From Quantum Links to Algorithms

说明分布式容错量子计算的可行性:从量子链路到算法

简介本文分析了用微波或光学链路互连的超导处理器上分布式容错量子计算的资源需求。在前瞻性的微波链路假设(1 MHz 物理纠缠对生成速率、90% 保真度)下,每个节点只需一条物理通信通道,就能显著减少单节点所需的物理比特数,但执行时间约增加十倍。降低执行时间开销则需要更多通信资源,例如更高的纠缠对保真度和大量复用。

Takumi Kobayashi, Hodaka Kurokawa, Yasunari Suzuki 等

arXiv quant-ph

Two exact quantum queries use at most six variables

说明两次精确量子查询至多依赖六个变量

简介本文给出一个直接的解析证明:任何能用至多两次量子查询精确计算的全布尔函数,至多依赖六个输入变量,且该界是紧的。此前的结论依赖于对至多四个变量的布尔函数的数值分类,而本文是作者所知的首个无条件证明。论文的关键在于建立支撑与分支分解,以克服查询路径向量不一定相互正交、干涉使标量计数论证失效的困难。

Yaqiao Li

arXiv quant-ph

Resource-Optimal Screening for Two-Tier Quantum System Characterization

说明面向两级量子系统表征的资源最优筛查方法

简介量子处理器需要频繁基准测试以跟踪硬件漂移,但随机基准测试等标准协议资源消耗大。本文提出一种两级筛查策略:轻量探针定期运行,仅在检测到显著变化时才触发完整表征,并在资源约束下优化探针设计以提高检测灵敏度。论文将该框架应用于门质量验证与编译器基准测试,在Rigetti Ankaa-3、IQM Garnet和IQM Emerald等设备上的实验结果与理论预测相符。

Yi-Ting Chen, Aniket S. Dalvi, Nils Quetschlich

arXiv quant-ph · cond-mat.mtrl-sci · physics.app-ph

Hidden Fisher Information in Many-Body Quantum Sensors

说明多体量子传感器中隐藏的费舍尔信息:读出复杂度瓶颈

简介论文提出一种矩费舍尔层级,衡量低阶集体自旋矩能获取多少量子费舍尔信息,并定义读出复杂度尺度 k90。对一个非线性集体自旋传感器的分析显示,在 N=100 以内,一阶矩只能获取约 10^-2 的可用信息,而恢复其中大部分信息所需的阶数约为 28,表明有限规模下存在读出复杂度瓶颈。

Atta ur Rahman, Muhammad Noman, Samira Elghaayda 等

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Helstrom geometry with time-dependent spectral calibration

说明随时间变化的谱校准下的Helstrom几何

简介本文延续作者此前关于标量-量子比特-标量有限谱三元组的工作,该结构的Connes距离在因子2/Λ下再现Bloch球的迹度量。作者分析了耦合强度随时间变化的情形,并区分了可分辨性与校准对谱增长速率的贡献。文中以去极化例子说明,即使迹距离单调收缩,谱量仍可增长。

Kaushlendra Kumar

arXiv math-ph · math.MP · math.OC

V-Representability Beyond Singular Times in Time-Dependent Density Functional Theory: The Hubbard Dimer Case

说明奇异时刻之外的时变密度泛函理论 V-可表示性:Hubbard 双格点模型研究

简介本文以两粒子 Hubbard 双格点模型(自旋单态sector)为例,研究时变密度泛函理论(TDDFT)中的全局 V-可表示性问题,即相互作用体系的时变密度能否由非相互作用的 Kohn-Sham 体系复现,并考虑奇异时刻之外的情形。作者分别针对传统变分原理和近期提出的几何形式两种框架,证明了全局时间上的 V-可表示性,指出奇异时刻会导致有效时变势非唯一,并对解集进行了分类。

\'Eric Canc\`es, Th\'eo Duez

arXiv quant-ph

Initial-State Preparation for Strongly Correlated Molecules from Matrix Product States: Benchmarking and Environment-Aware Divide-and-Conquer Compilation

说明从矩阵乘积态制备强关联分子的初始态:基准测试与考虑环境的分治编译

简介论文比较了将经典优化的矩阵乘积态(MPS)编译为量子线路的几类方法,测试对象包括氢链和铁硫簇,并比较了保真度损失、CNOT门数、经典运行时间与并行扩展性。作者还提出一种分治、考虑环境的编译算法(DCE)。结果显示不同方法适用于不同规模和精度要求,对于FeMo辅因子,DCE结合熵最小化轨道上的MPS是一条资源高效的路线。

Haiqi Liu, Longfei Chang, Zhendong Li 等

arXiv math.FA · quant-ph

Banach-Cesaro positive operator-valued measure

说明Banach-Cesàro 正算子值测度:把局部有限的协变 POVM 通过广义 Banach-Cesàro 渐近平均构造成有界有限可加的协变测度,并建立积分理论与算子值傅里叶变换。

简介论文在实直线上构造了一族有界、有限可加、协变的正算子值测度(POVM),方法是对局部有限的协变 POVM 施加广义 Banach-Cesàro 渐近平均。与严格平移不变的情形不同,该协变框架允许平均后的算子值彼此不交换,同时能使总质量归一化。作者还建立了复值函数的积分理论,并在这些积分空间上定义了算子值傅里叶变换,分析了协变性对指数乘子施加的代数约束。

Sviatoslav V. Dzhenzher

arXiv quant-ph · physics.chem-ph

Efficient Block Encodings of Vibrational Hamiltonians

说明振动哈密顿量的高效块编码

简介本文研究如何为分子振动哈密顿量构造高效的块编码,以便在量子计算机上模拟分子振动。作者基于泡利分解和张量超压缩(THC)得到线性组合酉算子(LCU)表示,并将BLISS技术扩展到振动哈密顿量,降低了LCU的1-范数。文中称,对所考虑的分子,BLISS-THC使量子相位估计的Toffoli成本比现有块编码方法降低两个数量级以上。

Shashank G. Mehendale, Ignacio Loaiza, Shreyas Malpathak 等

arXiv quant-ph · hep-th · math-ph

Induced Bell-CHSH observables in the Fewster-Verch measurement scheme

说明Fewster-Verch测量框架中诱导的贝尔-CHSH可观测量

简介该论文在Fewster-Verch测量框架下给出了可显式实现的算符构造,用于检验相对论量子场论中的贝尔-CHSH不等式。通过与马约拉纳探测子的局域耦合,在1+1维自由马约拉纳场中得到二值贝尔可观测量。在明确的可达性假设下,这些诱导可观测量在由真空制备的态中达到Tsirelson界,该构造还可推广到耦合标量场。

M. S. Guimaraes, I. Roditi, S. P. Sorella

arXiv quant-ph · math.ST · stat.TH

Task-Directed Spectral Design for Local Quantum Tomography

说明面向任务的谱设计:局部量子层析的探测方向选择

简介本文研究在测量前已知参数模型、可信中心点和可微下游任务时的局部纯态量子层析。作者利用拉回的Fubini-Study度量与任务度量定义的广义特征方向,构造固定的测地保真度探测库,并证明在特定条件下的最优性结果。数值实验显示,该方法在六量子比特情形下,任务误差与获取成本均优于事后最优的自适应方法。

Guy Hay, Nir Sharon