量子计算 · 2026年10月29日(周四)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Detuning-assisted cavity enhancement in spectroscopy

说明失谐辅助的腔增强光谱技术:通过调节腔频率提高偶极矩估计精度

简介本文研究在腔增强光谱中,让腔频率偏离目标跃迁频率的做法。作者发现,相比腔与跃迁共振的情形,失谐可使偶极矩估计的精度最多提高两个数量级,且在存在损耗时依然成立。该增益源于失谐调控下光与物质类极化激元之间的信息再分配,并可用常规光电探测和时间相关单光子计数实现。

Subhasish Guha, Sourav Das, Francesco Albarelli 等

arXiv hep-th · math-ph · math.MP

A density calculus for quantum field theory

说明量子场论的密度演算:Haagerup非交换L^p空间导论

简介本文为量子场论研究者介绍Haagerup非交换L^p空间。作者先在矩阵代数上构造交叉积、其迹与对偶作用,再推广到一般冯·诺依曼代数,并讨论正规态的Haagerup密度表示。文中以手征流的相干激发为例,计算了夹心Rényi散度,验证了其在限制下的单调性以及各实数阶α>1下的Rényi量子零能条件。

Tanay Kibe, Pratik Roy

★★★★☆ 值得关注
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Inevitability of the Petz transpose map

说明Petz 转置映射的必然性:量子版贝叶斯回推规则的唯一性证明

简介该论文研究量子理论中是否存在与经典贝叶斯规则同样通用的回推规则。作者证明,在满足对合性、与顺序及并行复合相容、并与幺正求逆一致等要求时,回推映射必须是 Petz 转置映射。结果适用于有限维全矩阵代数之间的信道。

看点证明Petz转置映射在一组一致性要求下唯一,是量子贝叶斯规则的公理化刻画,并给出一族双旋转Petz映射。

Jacopo Surace, Chenxu Li, Francesco Buscemi

★★★★★ 值得关注
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Reversible photorefractive attack in continuous-variable quantum key distribution

说明可逆光折变攻击在连续变量量子密钥分发中的实验研究

简介该论文通过实验研究连续变量量子密钥分发系统中的一种可逆光折变攻击。论文发现,适度的蓝光照射可使铌酸锂调制器的调制方差降至稳定值,撤除光照后方差会恢复。作者利用这种恢复特性设计攻击,使调制校准出现偏差,进而导致信道透过率被高估、过量噪声被低估,并可能使按校准数据计算的密钥率由非正转为正值。

看点提出可逆光折变攻击并利用恢复过程破坏CV-QKD调制校准,实验验证了密钥率由负变正,影响实用QKD安全性。

Junxuan Liu, Yuchao Liu, Qingquan Peng 等

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Distributed Inner-Product Estimation for Continuous-Variable Quantum States

说明连续变量量子态的分布式内积估计:在分布式量子平台上估计两个未知量子态之间的内积,并给出有限样本保证

简介本文提出一种连续变量分布式内积估计(CV-DIPE)协议,仅使用共享相位设置下的局部零差测量和经典通信,估计两个分布在不同量子平台上的未知量子态的内积。在已知每模平均能量上界的条件下,文中给出了达到指定精度和置信度所需的显式有限样本保证与充分的样本副本数。数值模拟显示了截断偏差与统计误差之间的平衡。

Jun Tang, Congcong Zheng, Xutao Yu 等

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Dissipative controller as a hidden source of errors in quantum gates

说明耗散控制器:量子门中一个隐藏的误差来源

简介量子系统通常由经典控制装置操控,而这些装置必然向环境耗散能量。论文依据涨落-耗散定理,分析控制场中产生的噪声与宏观控制器产生的熵之间的关系,并以一个简单的最小模型进行研究。结果表明,在快速控制和高保真度的情形下,耗散与控制误差之间存在权衡;文中通过门保真度的微扰计算和Landau-Zener模型中捷径绝热方案的态转移保真度予以说明。

Serhat C. Kad{\i}o\u{g}lu, Saulo V. Moreira, Mark T. Mitchison 等

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Identifying Logical Operations from Syndrome Histories for qLDPC Codes

说明从综合征历史识别 qLDPC 码上的逻辑操作

简介容错量子计算中,综合征历史通常用于检测和纠正错误。本文研究仅利用综合征历史或结合其他经典测量结果,识别所执行的逻辑操作。作者在 [[18,4,2]] 和 [[72,12,6]] 双变量自行车码上进行评估,单个逻辑指令在电路级噪声下识别准确率超过 94%,基于自同构的逻辑电路超过 99%,结合三类指令的逻辑电路为 78.32%。

Yizhuo Tan, Shifan Xu, Yongshan Ding 等

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Non-Bloch Dynamical Quantum Phase Transitions with Memory

说明带记忆效应的非布洛赫动力学量子相变

简介周期链的动力学量子相变由真实的布洛赫动量决定。本文提出只在开放链中出现的非布洛赫动力学量子相变,其由复动量决定。该现象出现在与简单基底耦合的厄米链中,记忆效应被精确处理,源于投影传播子的点隙绕数W。当W不为零时,即使在热力学极限下,开放边界也会改变动力学自由能和临界时间,并且二者都可通过解析延拓到复动量得到。作者还指出W可通过粒子计数测量。

Zhesen Yang, Wei-Wei Yang, Henning Schomerus 等

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Nonequilibrium statistical thermodynamics of a small quantum system coupled to quantum reservoirs

说明量子小系统与量子热库耦合时的非平衡统计热力学

简介本文用一种统计力学框架,以局域密度算符的平均值精确给出所选量子可观测量的非平衡平均,用来描述与热库耦合的小量子系统的动力学和热力学。研究关注量子子系统平均内能的演化(系统可能受外部自主驱动而做功)以及系统内的熵产生。当子系统与大型量子热库耦合时,子系统对热库的影响可通过热库方程的边界条件体现,文中推导了这些边界条件,并以两个不同温度热库之间的热传输为例进行说明。

Jeremy Schofield, Raymond Kapral

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Bath-state (In)dependence of Non-Markovianity Measures in Quadratic Open Systems

说明量子开放系统非马尔可夫性度量对浴态的(不)依赖性

简介本文研究费米子二次型开放量子系统。作者证明Breuer-Laine-Piilo与Lorenzo-Plastina-Paternostro两种非马尔可夫性度量与浴态无关。而基于纠缠和可分性的Rivas-Huelga-Plenio度量以及基于熵的Megier-Smirne-Vacchini度量仍受库态的温度和化学势影响。

Mirko Consiglio, Ilia Khomchenko, Tony J. G. Apollaro

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Distributed Inner Product Estimation of Continuous-Variable Quantum States

说明连续变量量子态的分布式内积估计

简介本文研究连续变量分布式内积估计(CV-DIPE),用于比较相距较远的玻色子系统与量子光学系统中制备的未知态,无需高效经典描述或联合测量。作者提出三种协议,分别基于协调位移宇称测量、协调Haar测量和独立零差测量的影子方法,适用于能量受限的连续变量量子态。文中给出了截断误差界和最坏情况下的样本复杂度保证,并指出协调Haar测量的主导项最优,但其全局实现在实验上较为困难。

Kun Wang

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Kelvin-Wave Multiplication by Sound Emission

说明通过声子发射实现开尔文波倍增

简介论文研究亚音速的开尔文量子如何发射一个声子并分裂成两个能量更低的量子,从而增加开尔文波的数量同时损失能量。在软声子极限下,旋转不变性将声学剪切振幅与释放的能量联系起来,微观计算支持这一色散关系。作者还在反射腔中用Gross-Pitaevskii演化模拟了相干声波与开尔文种子的相互作用,显示出开尔文增长,并且初始声相位移动π会使这些变化反转。

Weican Yang

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Digital-Analog Quantum Neural Network with Long-Range Interactions

说明具有长程相互作用的数模混合量子神经网络

简介该论文提出数模混合量子神经网络(DA-QNN),在模拟演化块中使用带幂律长程相互作用的伊辛模型产生纠缠,减少双比特纠缠门的使用。研究在监督学习与无监督学习任务上进行基准测试,发现长程相互作用在图像分类和多体相位识别中可用更少的层数或更短的演化时间达到与短程模型相当的性能。在无监督相位检测中,长程与短程模型各有互补特征,共同可重构完整的相图。

Zongyuan Ge, Daili Li, Zewen Zhang

★★★★☆ 值得关注
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Non-Asymptotic Bounds via the Nussbaum-Szkola Mapping for Quantum Hypothesis Testing

说明基于Nussbaum-Szkoła映射的量子假设检验非渐近界

简介本文研究量子假设检验,即区分两个量子态。作者基于Nussbaum-Szkoła映射提出了新的非对称量子假设检验下界和上界,并统一得到大偏差、中偏差和小偏差等渐近区域的逆定理与可达性结果。数值比较表明,这些界在小区块长度下对最优量子误差权衡函数的近似更精确。

看点用Nussbaum-Szkoła映射统一推导非渐近上下界,覆盖大、中、小偏差区间,并与现有界数值比较。

Jorge Lizarribar-Carrillo, Gonzalo Vazquez-Vilar, Tobias Koch

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Maximum-Entropy Ensemble of Quantum Subsystems with a Fixed Average State

说明固定平均态下量子子系统的最大熵系综

简介本文研究在给定系综平均态的约束下,混合态的最大熵分布。作者指出,其本征值密度渐近地趋于相关Wishart系综(CWE)的密度,并利用自由乘积卷积公式求得该密度。作者以横场Ising模型加热平均态为例,推导了Marchenko-Pastur定律的高温一阶修正,并通过随机POVM测量验证了相关结论。

Charlie Shakeshaft, Christopher David White, Harry J. D. Miller

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Quantum Query Complexity of Tournament Solutions

说明竞赛图解的量子查询复杂度

简介本文研究在给定两两比较结果的竞赛图上计算竞赛解(如顶圈、Condorcet胜者、强王)所需的量子查询次数。经典情形下这些问题均需Θ(N²)次查询,而文中证明顶圈可用Θ̃(N)次量子查询计算,Condorcet胜者可用Θ̃(√N)次找到,寻找强王与寻找最大出度顶点均需Θ(N^{3/2})次。

Pragya Arora, Udit Kumar

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Optimized Dynamical Decoupling for Spin Ensembles with Large Inhomogeneities

说明针对大非均匀性自旋系综的优化动力学去耦

简介本文比较了多种动力学去耦(DD)方案在环境条件下金刚石氮空位(NV)色心系综中对相干性保护与量子传感的表现。研究发现,结合对幅度和频率非均匀性具有鲁棒性的快速绝热通道脉冲并改变其相位,是最优方案。实验表明,与常用的矩形脉冲XY8相比,该方案信号对比度提高,记忆时间提升约一个数量级,并可用于微弱振荡场的传感。

Rajan Paul, Genko Genov, Oliver Schmid 等

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Error-Corrected Quantum Optimization via Rydberg Atom Array Embeddings

说明基于里德堡原子阵列嵌入的纠错量子优化:利用嵌入中的辅助原子实现纠错,以提升优化求解的成功率

简介该论文研究用里德堡原子阵列求解组合优化问题时,为适配复杂拓扑而引入的辅助原子嵌入。作者指出,嵌入形成的结构可自然构成经典纠错码,并提出专用的Cluster解码器来纠正比特翻转错误。在QuEra Aquila设备上,最多107个原子的系统经解码后能以约8%以上的平均成功率恢复精确优化解。

Andrew Byun, Berend Klaver, Arinjoy De 等

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Detection and Inhibition of Decoherence Through Collisions: A dynamical approach

说明通过碰撞探测与抑制退相干:一种动力学方法

简介本文提出两种与噪声类型无关的量子态保护方案,基于碰撞模型实现。第一种方案无需完全掌握底层噪声动力学即可保护量子比特的状态,第二种方案在类似条件下保护逻辑量子比特。原文称这些方案可对抗一般噪声过程,保护任意单量子比特及纠缠态,并适用于任意数量的量子比特。

Sagnik Chakraborty, Srijon Ghosh, Federico Amato 等

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Probabilistic imaginary-time evolution via compiled diagonal representations

说明基于编译对角表示的概率性虚时间演化方法

简介该论文提出一种概率性虚时间演化方案,利用哈密顿量的编译近似对角表示,并在离线阶段优化基变换。对于固定的编译表示,每次尝试的线上电路结构和门数与虚时间无关,且可在不同输入态和演化时间之间复用。论文给出了提高成功概率的条件,数值实验显示在相同精度阈值下线上开销低于逐项泡利方法,并讨论了近似误差与离线准备成本对整体收益的影响。

Hengyue Li, Huazhe Lou, Yang Li 等

arXiv math.FA · math-ph · math.MP

Sharp Tilting Inequalities

说明尖锐的倾斜不等式:关于矩阵对数方向导数与分数幂的一个精确上界

简介本文讨论一对半正定矩阵 A、B 之间的迹不等式,涉及对数的方向导数与分数幂,参数满足 1/2≤α≤1。作者证明了一个带有最优系数的上界,并将结论推广到半正定的迹类算子 A 与可能无界的自伴算子 B(定义在可分希尔伯特空间上)。证明依赖于对数方向导数的超算子表示以及分数幂导数的 Araki 型估计。

Hao-Chung Cheng, Po-Chieh Liu

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Adiabatic training of VQAs for entanglement detection

说明用绝热量子计算训练变分量子算法以检测纠缠

简介本文提出一种混合量子框架,用绝热启发的优化策略训练变分量子算法,以检测量子纠缠。方法结合参数空间离散化与分层分段方案,并将优化问题表述为二次无约束二值优化(QUBO)模型,以利用量子退火的能力。初步结果与经典神经网络及常规变分量子算法训练方法进行了比较。

E. Acosta, C. Cano, D. Manzano 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Optimal Linear Combination of Hamiltonian Simulation for Dissipative Dynamics

说明耗散动力学哈密顿量模拟的最优线性组合方法

简介线性组合哈密顿量模拟(LCHS)是量子计算机上模拟耗散动力学的一种高效方法,其核心选取的核函数决定算法开销。本文证明Ni与Ying提出的核函数族在极小极大意义下使LCHS的查询开销最小。对于目标精度ε,最小开销渐近为(2e/π)(ln(1/ε)−ln ln(1/ε)+o(1)),首项常数2e/π为最优。下界证明结合弱对偶性与一个实现引理。

看点证明了已有LCHS核族在极小极大意义下最优,给出最优首项常数2e/π,并通过弱对偶与实现引理给出下界证明。

Hongkang Ni, Lexing Ying

arXiv cs.PL · cs.LO · quant-ph

Automated Verification of Hamiltonian Simulation by Quantum Signal Processing

说明用量子信号处理验证哈密顿量模拟的自动化方法

简介本文提出一个针对基于量子信号处理(QSP)的哈密顿量模拟的全自动验证框架,据作者所知这是首个此类工作。框架利用模拟算法的结构,证明分块编码中全零辅助块与目标哈密顿量成比例,并自动推断子归一化因子,再通过提取实现的多项式变换并验证其近似误差来检验QSP部分。实验表明,该方法可处理多达256个系统量子比特的结构化泡利和哈密顿量的块编码。

Min Lai, Yu-Fang Chen, Shih-Han Hung

arXiv cs.NI · cs.DC · quant-ph

SeQUeNCe.DQC: Full-stack Simulation of Distributed Quantum Computing

说明SeQUeNCe.DQC:分布式量子计算的全栈仿真框架

简介本文提出 SeQUeNCe.DQC,一个基于 SeQUeNCe 软件包的顶层模块,可将单体量子电路编译为考虑网络拓扑的执行方案,并借助现有量子网络模块完成调度执行。作者在仿真中复现了双节点离子阱 Grover 实验,成功概率与报告的 71% 基准进行了比较。研究还分析了编译策略、拓扑结构和内存容量对分布式电路执行时间与成功率的共同影响,结果显示混合编译器生成的 TeleGate/TeleData 混合方案优于纯门隐形传态策略。

Sanjay Suresh, Caitao Zhan, Joaquin Chung 等

arXiv cs.SE · quant-ph

QSoftCore: A Conceptual Foundation for Quantum Software Engineering

说明QSoftCore:量子软件工程的概念基础

简介本文提出 QSoftCore,一个从软件工程视角重新组织量子计算既有概念的概念模型。它把量子应用、计算问题、算法、配置、程序和计算规范与状态演化、执行结果及后端连接起来。文章指出,该模型为量子软件工程生命周期中的计算、执行、部署配置、后端和测量证据提供了统一的概念指称。

Tao Yue, Yuechen Li, and Man Zhang

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Pöschl-Teller type of Jaynes-Cummings Hamiltonians: SUSY transformations

说明基于Pöschl-Teller势的Jaynes-Cummings哈密顿量:超对称变换

简介本文利用超对称量子力学方法,定义并研究了广义Jaynes-Cummings(JC)哈密顿量。作者以三角函数和双曲Pöschl-Teller势作为修改标准JC模型的两种自然成分。结果表明,这些广义哈密顿量与JC哈密顿量具有矩阵缠绕、激发数对称性、Rabi频率、原子反转公式以及经典时间和复兴时间等共同特征,因此JC哈密顿量可视为更广泛一类广义哈密顿量中的一个例子。

\.{I}smail Burak Ate\c{s}, \c{S}eng\"ul Kuru, Javier Negro 等

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Conditional Information Flow and Neural Representability of One-Dimensional Rotated Cluster States

说明一维旋转簇态中的条件信息流与神经网络可表示性

简介本文研究一维旋转簇态(精确矩阵乘积态键维为2)中测量结果的长程条件依赖。作者比较了纠缠交换端点的条件互信息与局域等价常规簇态的体相读出,并以自旋1 AKLT链作精确对照。此外,作者对比了多种神经网络学习器在同一目标态上的表现,发现键维为2的内存结构有助于显著简化优化过程。

Ziqi Xu

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Analytic Solutions To Fully Quantized Parametric Amplification

说明完全量子化参量放大的解析解

简介本文针对描述量子三波混频与参量放大的完全量子化三线性哈密顿量,推导出可观测量动态的解析表达式。作者以相干泵浦和真空信号光、闲频光为出发点,将海森堡展开重组为求和后的耗尽与回转形式,从而直接给出一阶到三阶关联的可计算表达式。文中数值基准显示,在整个泵浦耗尽过程中误差约为10的负12次方,在数十个耗尽与回转周期内误差低于10的负3次方。

Wanli Xing, Timothy C. Ralph

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Composable Device-Independent Quantum Digital Signatures

说明可组合的设备无关量子数字签名

简介本文提出一种设备无关的量子数字签名(DI-QDS)协议,并在构造性密码学框架下建立了其可组合安全性框架。协议采用一次性通用哈希与多信道复用,以支持完整性、真实性与不可否认性。论文还分析了基于线性反馈移位寄存器的Toeplitz认证在相关密钥攻击下的安全界,并通过数值模拟说明该协议在有限规模下可在城域距离上对多比特文档进行签名。

看点首次为量子数字签名建立可组合安全框架,并提出DI-QDS协议,同时推导了LFSR Toeplitz认证的相关密钥攻击安全界,摘要报告了有限尺寸数值模拟。

Jing-Wei Bian, Bing-Hong Li, Xu-Yang Lu 等

arXiv quant-ph

Provably efficient experimental classification of quantum data with quantum kernels

说明利用量子核对量子数据进行可证明高效的实验分类

简介本文提出一种高效的量子态分类框架,通过量子机器学习减少测量次数,并给出测量次数随系统规模多项式增长的充分条件。作者将该方法应用于连续变量量子计算中的星级秩(衡量非高斯性)分类问题,并在可编程光子处理器上对星级秩为0和1的单模量子态完成了分类实验,结果在存在实验缺陷的情况下仍保持准确。

Keitaro Anai, Akimoto Nakayama, Shintaro Ooka 等

arXiv cond-mat.str-el · cond-mat.stat-mech · quant-ph

A Zoo of Fermionic Relative Rényi Negativities in the Sachdev-Ye-Kitaev Models

说明Sachdev-Ye-Kitaev模型中费米子相对Rényi负性的一类度量

简介本文提出一族相对Rényi负性,用作混合态纠缠的见证量,可替代计算代价高的对数负性。作者通过费米子部分时间反演与尺寸超算子的关系,建立路径积分表示,并在SYK模型及其推广(包括Maldacena-Qi耦合SYK模型)的热态中借助大N展开计算这些负性。研究发现了一类可作为对数负性近似的相对Rényi负性,并揭示了简单可观测量无法体现的一阶纠缠转变。

Linjing Jiang, Pengfei Zhang

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NAKO: A Benchmarking Framework for Evaluating and Diagnosing Neutral-Atom Quantum Compilers

说明NAKO:用于评估和诊断中性原子量子编译器的基准测试框架

简介中性原子量子处理器需要同时安排门操作、原子放置和原子传输,编译器的决策会共同影响物理执行成本。本文提出基准测试框架 NAKO,为每个基准配备可执行的参考调度,并以此量化编译器的资源差距,同时通过受控干预追溯多余成本的来源。在对 Enola 和 OLSQ-DPQA 的 648 次运行评测中,NAKO 识别出两者各自的瓶颈,并验证了针对性改进带来的资源节省。

Wenjie Sun, Zhigang Wang, Xiaoyu Li 等

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Quantum field theory with scale-dependent weighted measures: nonlinear momentum representations, vacuum fluctuations, and causal structure

说明具有尺度依赖加权测度的量子场论:非线性动量表示、真空涨落与因果结构

简介该论文重新考察了通过动量空间加权测度构造自由量子场的方法,引入独立能标,使低动量下恢复常规理论。所得理论族由无量纲谱函数刻画,其中一个特例是与欧几里得Snyder代数相关的空间权重。论文还讨论了其与修正色散关系及非线性动量坐标的联系,并分析了复Klein-Gordon场的等时代数、真空涨落、二点函数及非局域因果结构。

S. Gonz\'alez-Salud, R. Cartas-Fuentevilla

arXiv cond-mat.mes-hall · quant-ph

Dissipation dilution enhances SiV coupling to vdW diamond nanomechanics

说明耗散稀释增强SiV与范德华金刚石纳米力学的耦合

简介本文在张力金刚石纳米梁平台上实验研究了负电荷硅空位色心(SiV-)轨道态与机械谐振器之间的应变耦合。研究通过监测SiV的光学响应,观察到在静态应变下动态应变会集中在谐振器夹持端附近。这使得作者能够同时增强SiV与机械模式的耦合以及机械相干性,并给出了比以往文献值精度大幅提高的SiV应变灵敏度。

Guanhao Huang, Amberly Xie, Chang Jin 等

arXiv quant-ph

Efficient Quantum Optimization via Dissipative False Vacuum Decay

说明基于耗散型假真空衰变的高效量子优化方法

简介该论文提出一种基于光腔的耗散量子求解器,用于求解可编码为原子自旋哈密顿量的一类NP困难组合优化问题。该方法利用构型空间中的耗散假真空衰变,帮助系统从崎岖能量地貌中的亚稳态局部极小值逃逸。论文对MaxCut和最大独立集问题进行了数值研究,并基于有限尺寸标度分析估计了其时间复杂度,结论是优于标准Grover搜索。

Zhi-Hao Huang, Tian-Mu Hu, Shuaifan Cao 等

arXiv quant-ph

A VLSI-Like Design and Verification Flow for Quantum Circuits: A Case Study in PI Estimation

说明面向量子电路的类超大规模集成电路设计与验证流程:以圆周率估计为例

简介本文提出一套借鉴传统超大规模集成电路设计方法的量子电路设计与验证流程,涵盖行为建模、寄存器传输级、门级和与量子算法的完整集成四个层次。以量子蒙特卡洛法估计圆周率为案例,展示了从初始规格到大规模量子电路实现的路径。作者还通过经典模拟发现,用网格采样代替随机采样,在该案例中即可获得二次方改进,提示加速效果可能来自采样策略而非量子振幅估计电路本身。

Yu-Ting Kao, Yeong-Jar Chang

arXiv quant-ph

Beyond Direct Imaging: Quantum Measurement Design for Small-Target Detection in UAV Hyperspectral Sensing

说明超越直接成像:无人机高光谱小目标探测的量子测量设计

简介该论文提出一种量子辅助框架,用于无人机高光谱探测中的小目标识别。研究比较了直接成像与空间模式测量,在相同有效曝光预算下,基于矿物光谱和无人机采集参数的仿真显示,该方法优于完整直接成像。在经验1%区域级虚警率下,代表性目标的检测率从62.95%提高到69.65%。

Qipeng Qian, Jialiang Jin, Shihao Wang 等

arXiv physics.optics · quant-ph

Spatial-Mode Selection for Local Mineral Absorption Spectroscopy

说明用于局部矿物吸收光谱的空间模式选择

简介本文提出一种受量子启发的测量框架,利用空间模式解复用(SPADE)在探测前保留目标矿物区域的吸收响应,同时降低背景光的接收。在考虑定位不确定性、对准时间、标定和探测器成本的等时模拟中,相比同样背景自由度下的全像元直接成像,该方法在五种吸收强度下将吸收深度均方根误差降低14%至26%。

Qipeng Qian, Jialiang Jin, Shihao Wang 等

★★★★☆ 值得关注
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Geometric Rényi divergence and RLD Fisher information under quantum processes without definite causal order

说明无确定因果序量子过程下的几何Rényi散度与RLD Fisher信息

简介该论文研究在没有确定因果顺序的量子过程中,几何Rényi散度在输出端的上界:确定性完全正过程的输出散度不超过各次信道使用散度之和。作者还证明了参数相关信道的RLD Fisher信息也满足类似的可加上界,并由此得到局部无偏估计精度的Cramér–Rao界,一个擦除概率的例子达到了该界。

看点将几何Rényi散度与RLD Fisher信息的可加界推广到无确定因果序过程,给出紧的等式可达性与Cramér-Rao界,证明与示例支撑结论。

Zixin Huang, Mark M. Wilde

arXiv quant-ph

Force Sensing in a Recoverable Bosonic Quantum Memory

说明可恢复玻色子量子存储中的力传感

简介该论文提出有限能量玻色子码,使单个振荡器在保护未知逻辑比特的同时感知外力。通过将逻辑振幅编码到离散波包位置,并把力信号记录在共享内部坐标中,实现了在连续光子损耗下与逻辑状态无关的端点探测读出。论文还给出了二项式位点恢复的误差缩放结果,并以超导电路为例讨论了适合硬件实现的编码参数。

Tairong Bai, Wen Zheng, Haoyang Cai 等

arXiv quant-ph · cond-mat.other

Resonance and Transition-Channel Competition in Cavity-Assisted Floquet-State Stabilization

说明腔辅助Floquet态稳定中的共振与跃迁通道竞争

简介该论文研究把驱动量子系统耦合到耗散腔中,以实现Floquet本征态的自主稳定。结果表明,在中等驱动频率下,仅满足共振条件并不足以实现稳定,稳态还取决于共振选择与腔诱导跃迁强度之间的相互作用。这种相互作用可能带来成功稳定、共振下的混合稳态,或在Floquet区域杂化附近完全失效。作者指出同一机制也适用于多能级自旋-S系统。

Zhuocheng Ma, Hongzheng Zhao, Liang-You Peng

arXiv quant-ph · physics.optics

Signatures of Narrowband and Ultrashort-Pulse-Like Probing in Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Using Twin Beams and Sum-Frequency Generation Readout

说明双光束与和频读出的相干反斯托克斯拉曼散射中窄带及超短脉冲式探测特征

简介本文从理论上研究了由明亮双光束驱动、以和频产生作为读出的相干反斯托克斯拉曼散射。通过量子场关联函数表示和频输出,得到对应于两侧不同相互作用路径的多种关联结构。其中,CARS探测场与和频门控场之间的频率关联使两者可共同充当有效的窄带探测,从而避免探测引起的光谱卷积。

Yujiro Eto, Hideaki Kano, Masahiro Takeoka

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Beyond energy bounds: comparing Schrödinger eigenstates

说明超越能量界:比较薛定谔本征态

简介本文从有序薛定谔算符出发,推导本征态之间的比较结果,把能量界推广到重叠、空间分布和节点。在一维和径向情形下,基态似然比和单调可观测量的排序依赖于势能差的单次穿越条件。文中还利用 Hulthén 型比较函数,给出汤川势基态的重叠、径向矩和原子核处密度的界,并得到关于临界屏蔽参数的下界约为 1.13611。

Xiao-Ke Wang, Han Jia, Shengjun Wu 等

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

Reverse Quantum Annealing for Ground-State Energy Calculation in Molecule

说明用于分子基态能量计算的反向量子退火

简介本文报告了用反向量子退火计算碱土一氟化物分子基态能量的结果。研究将Dirac-Coulomb电子哈密顿量划分为子QUBO问题,并通过优化的反向退火调度改进正向退火得到的解,以系统地减少残余的构型误差。电子基态波函数和能量由量子退火本征求解器算法获得,论文认为该方法有望在量子退火框架下实现亚毫哈特里的化学精度。

Pradyot Pritam Sahoo

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Time-Switching Energy-Harvesting Quantum Relay-Assisted FSO Communication with Displaced Squeezed Signaling

说明基于时间切换能量收集的量子中继自由空间光通信与位移压缩信号研究

简介本文研究一种量子中继辅助的自由空间光通信系统,中继节点采用解码转发方式,通过时间切换光能量收集供电,并使用位移压缩信号转发信息。作者以截断伽马-伽马分布刻画湍流引起的随机透射率,推导了相干态与压缩态的误差和保真度表达式,并分析了压缩信号在有限光子预算下的收益。

Nizar Khalfet, Francisco A. Monteiro, and Ioannis Krikidis

arXiv cond-mat.mtrl-sci · quant-ph

A rhombic spin-1 interpretation of a room-temperature GaN emitter

说明室温GaN发光体的菱方自旋-1解释

简介该论文讨论室温下GaN中单缺陷的光探测磁共振信号。作者指出,一种常见缺陷的最简S=3/2模型无法解释一条g≈4的谱线,并提出用菱方S=1模型来描述三条谱线的位置,其均方根误差为8.1至9.8 MHz。作者认为现有数据尚不能唯一确定S=1的归属,并提出一项零场扫描实验以直接检验该解释。

Daniel Hashemi

arXiv quant-ph · cond-mat.mes-hall · cond-mat.stat-mech

Fate of Quantum Magic

说明量子魔法的命运:探讨量子“魔法”资源在热演化与动力学过程中的消亡与持续

简介该论文研究量子“魔法”(magic)这一区别于纠缠的量子资源,即量子态偏离由泡利算符乘积稳定的态的程度。作者提出了评估一般多体态魔法程度的框架,并研究其在热演化和动力学演化中的变化。论文报告了横场伊辛模型、一般自旋链以及蜂窝晶格上的基塔耶夫量子自旋液体中的魔法热突然死亡现象,并讨论了淬火后的平衡过程和非局域魔法的突然死亡。

Liuke Lyu, Erik S. S{\o}rensen, William Witczak-Krempa

arXiv quant-ph

High bandwidth heterodyne sensing with bulk NV diamond

说明基于块状金刚石NV色心的高带宽外差传感

简介该论文提出一种利用强光与微波驱动进行外差混频的磁量子传感方案,使块状金刚石中的氮空位色心实现兆赫兹量级的瞬时带宽,灵敏度为548 pT/√Hz。作者还通过强磁场梯度和多路独立调制的微波控制场,将单一共振的带宽扩展到48 MHz,峰值灵敏度为8.5 nT/√Hz。

H.A.M. Taylor, J.P. Duff, L.B. Miller 等

arXiv quant-ph

Fully Quantum Latent Diffusion for Synthetic Malware Records: Effective Denoising, Limited Class Information, and Costly Post-Selection

说明用于合成恶意软件记录的全量子潜在扩散模型:去噪效果、类别信息有限与高成本后选择

简介本文提出一种完全量子的潜在扩散模型,用于生成恶意软件的操作码序列记录,其中参数化量子电路通过一次中途测量对振幅编码的潜在向量去噪,不使用经典神经网络层。在17个恶意软件家族上的实验显示,该电路将去噪不保真度降低63%,但基于其生成记录训练的分类器在真实记录上的宏F1分数仅为0.11,低于经典扩散模型的0.44,加入这些记录也使真实训练数据的分数从0.635降至0.593。作者由此认为,量子生成的安全数据需要同时评估效用、隐私和采样成本。

Ban Q. Tran, Quang Duy Tran, Anh H. Nguyen 等

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

Adaptive Local Measurements For Quantum Learning Can Exponentially Outperform Nonadaptive Global Measurements

说明自适应局部测量在量子学习中可指数级优于非自适应全局测量

简介该论文研究根据先前结果动态选择的测量能否比预先固定的测量指数级地提供更多信息。作者构造了多量子比特态族,其中一个标量参数编码在指数多个候选可观测量之一中,并用辅助标记指示是哪一个。自适应协议只用单比特测量和一轮自适应即可识别并测量相关可观测量,所需样本数随量子比特数呈对数增长,而所有非自适应协议都需要指数级样本。该优势来自测量不相容性,且所用态是可分的。

看点证明单次单副本、局部测量的自适应协议相对非自适应全局测量存在指数级优势,新意突出,理论界限紧致。

Alireza Goldar, Zhen Qin, Zhihui Zhu 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

High-Threshold Fusion-Based Quantum Computation with Optical Hybrid Qubits

说明基于光学混合量子比特的高阈值融合型量子计算

简介本文提出一种混合融合型量子计算方案,使用由离散变量与连续变量混合编码构成的小型光学资源态,并通过混合融合操作相互连接,以结合两类编码的优势。作者设计了无需局部混合逻辑门即可直接生成这些资源态的方法,并配套一种利用单次混合融合结果中误差信息的解码策略。文中报告光子损耗阈值为2.231%,每个表面码单元仅需12次混合融合,优于此前基于混合测量方案的0.89%阈值和60次融合要求。

看点将混合离散-连续变量编码引入融合型量子计算,光子损耗阈值与融合次数均有显著改进,并附带专门的解码策略。

Seong-Yeop Lim, Jaehak Lee, Nuri Kang 等

arXiv physics.chem-ph · quant-ph

Mitigating Errors in Variational Quantum Eigensolver Calculations through Extended Random Phase Approximation

说明通过扩展随机相位近似减轻变分量子本征求解器计算中的误差

简介该论文提出一种基于扩展随机相位近似(ERPA)的误差缓解方法,用于变分量子本征求解器(VQE)的分子模拟,以减少量子硬件噪声的影响。方法通过近似跃迁密度矩阵重构二粒子约化密度矩阵,并结合DMRG计算提供无噪声的一粒子约化密度矩阵。在IBM量子硬件上对水分子双键伸缩和环丁二烯自动异构化的测试显示,能量误差大幅降低,并结合多参考绝热连接修正恢复了活性空间之外的动态关联。

Michael Wagner, Pavel Begy, Ji\v{r}\'i Brabec 等

arXiv quant-ph

Execution bias, repeatability and mitigation cost in parameter-frozen molecular VQE energy evaluation

说明参数冻结的分子变分量子本征求解器能量评估中的执行偏差、可重复性与误差缓解成本

简介该论文在两台156量子比特的IBM Heron处理器(Aachen和Pittsburgh)上,对无噪声优化得到的分子VQE态进行能量评估,仅在硬件上运行能量估计,参数、映射和编译电路均保持冻结。研究比较了原始测量与零噪声外推、读出误差消除等缓解方法的残差、成本与可重复性。结论认为,统计误差棒变小并不代表分子能量更准确,建议在增加采样前先做工作负载检查并进行重复测量。

Julen Larrucea

arXiv quant-ph

Drive-tunable Floquet exchange spectroscopy with Hong--Ou--Mandel interference

说明可通过驱动调谐的Floquet交换谱与Hong–Ou–Mandel干涉测量

简介本文从理论上提出,在集体耦合腔中,利用延迟分辨的Hong–Ou–Mandel(HOM)符合计数可以探测Floquet驱动对双光子交换过程的影响。信号光子从受驱腔中线性散射,闲频光子作为延迟参考;对非同步驱动相位取平均后,两个光子交换干涉得以保留。对符合计数曲线做傅里叶变换,可得到与Floquet极化激元谱相关的两条随驱动变化的交换分支。

Eric R Bittner

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Local Quantum Fault Tolerance Without Expansion

说明无需扩展性的局部量子容错方法

简介该论文研究量子计算的容错方法,采用固定的局部纠错规则和几何结构简单的立方体(d,d')环面码,包括四维环面码。在足够弱的局部随机泡利噪声下,纠错循环只依据当前校验子,深度恒定,无需多尺度解码器或依赖规模的通信延迟。论文证明了高维扫描规则、电路级阈值定理,并给出了在局部随机噪声下理想解码的成功概率估计。

看点提出局部可实现的高维sweep规则并证明无需扩张的电路级阈值定理,结合Toom定理思路,覆盖4D Toric码;摘要报告其结果。

David Ponarovsky

arXiv math-ph · math.AT · math.DG

The geometry of Floquet states

说明Floquet态的几何:关于周期哈密顿量模空间的研究

简介本文研究具有非简并Floquet谱的“良好”周期哈密顿量的模空间。相应的Floquet态为该模空间给出了一个几何模型,该模型用构型空间、旗流形和主丛来表述。主要结果的一个推论是完整确定了良好周期哈密顿量空间的有理上同调环。文章还讨论了单参数良好周期哈密顿量族的绝热驱动,并提出两个猜想,描述由此产生的渐近量子演化,它们是量子力学绝热定理在Floquet情形下的类比。

Vladimir Y. Cherynak, John R. Klein

arXiv quant-ph

Inferring the Number of Quantum State Transfers with Neural Networks

说明用神经网络推断量子态传输的次数

简介该论文研究重复使用的量子态传输,即信道在两次使用之间不被重置、记忆会累积的情形。作者训练一个简单的前馈神经网络,仅依据单次使用XX自旋链信道时发送与接收的布洛赫向量,识别出该次为第几次使用,准确率超过90%。利用信道的U(1)对称性,采用两分量的约化表示后,准确率提高到约95%。

Hayden Zammit, Tony J. G. Apollaro, Gianluca Valentino 等

arXiv quant-ph

Gravitationally Mediated Entanglement in Interferometers with Repeated Splitting

说明通过重复分束的干涉仪实现引力介导的纠缠

简介本文提出并分析了重复分束的协议,每一级分束都会使被占据的路径数翻倍,用于研究引力介导的纠缠。作者给出了此类协议下纠缠(负性)变化的精确下界,并推导了额外分束何时能提高读出效果的精确条件。数值模拟显示,在所考虑的参数范围内,位置负性有所提升。

Riccardo Zampieri, Sougato Bose

arXiv quant-ph · gr-qc · physics.atom-ph

Gravitational Interactions in Nuclear Clocks

说明核钟中的引力相互作用:用核能级的量子叠加探测短距离引力

简介该论文研究大量核钟原子核之间的相互引力是否可以被观测。作者分析了相邻原子核引起的引力红移,并把核能级叠加视为引力源,指出这会产生成对核之间的量子引力相互作用。在固态钍核钟等体系中,这种相互作用导致的频率偏移对宏观数量的原子核可能不可忽略。

Konstantin Beyer, Niklas E. \"Onne, Shimon Kolkowitz 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv math-ph · cond-mat.stat-mech · math.MP

From Entanglement Bootstrap to DHR Theory

说明从纠缠自举到 DHR 理论

简介本文在二维量子自旋系统中,建立了纠缠自举(entanglement bootstrap)与 Doplicher–Haag–Roberts(DHR)超选择sector理论之间的直接联系。在纠缠自举假设下,作者证明了 Haag 对偶性,并建立了简单纠缠自举任意子类型与不可约超选择sector之间的一一对应。论文还把各融合通道上的密度矩阵与算子代数融合通道中的归一化正交换子建立仿射双射,且不依赖精确可解的格点模型。

看点建立纠缠自举与DHR超选择扇区理论之间的直接联系,证明Haag对偶并给出任意子类型与扇区的一一对应。

Kohtaro Kato, Yoshiko Ogata

arXiv quant-ph

Memory-Induced Limits on Entanglement Distribution

说明记忆效应对纠缠分发的限制

简介本文研究在不重新初始化的情况下重复使用量子信道分发纠缠的实际极限。作者指出,前几次使用残留在信道中的激发会形成记忆源,逐步抑制相干量子传输。文章推导了量子容量的解析下界,并与Holevo-Werner半定规划上界结合,给出容量区间;同时提供了识别纠缠破坏信道的解析判据。

Roberto Benjamin Salazar Vargas, Hayden Zammit, Trevor Spiteri 等

arXiv quant-ph

Key Evaluation of a Relativistic Quantum Key Distribution Over a Turbulent Free-space Optical Channel

说明湍流自由空间光信道上的相对论量子密钥分发关键性能评估

简介本文研究了相对论量子密钥分发(RQKD)在湍流自由空间光信道中的性能,分别考察单光子和相干态两种实现方式。作者建立理论模型,将大气湍流引起的相位起伏纳入密钥率分析,并在实际信道条件下进行数值模拟。结果表明,大气湍流会降低干涉可见度从而削弱协议性能,影响程度取决于干涉臂间距或时间间隔与弗里德参数之比。

G. Bebrov

arXiv quant-ph · cond-mat.stat-mech

Generating Multipartite Entanglement via Structured-Bath Engineering

说明通过结构化浴工程生成多体纠缠

简介本文提出一种耗散式制备方法,利用阿贝尔强对称性和时间相关的浴,使彼此独立的局域库得到真正的多体纠缠稳态。作者在相互作用的伊辛链中证明,平坦浴会指数级地抹除伊辛轴相关性,而结构化浴可将时间相关转化为经典空间相关,再由强对称性提升为量子纠缠。通过调节浴谱可增大关联长度,从可分离初态制备出类GHZ态。

Baptiste Debecker, Philipp Westhoff, Visal So 等

arXiv quant-ph

Generalized Mean-Field Ising Model as a Benchmark Family with Exact Solutions

说明广义平均场伊辛模型:一类可精确求解的基准模型族

简介该论文提出广义平均场伊辛(GMFI)模型族,这是一类密集连接且非均匀的伊辛哈密顿量,其基态可被精确求得。作者借此揭示隐藏的低维结构,并对不同系统尺寸和简并基态进行了数论分类。该模型族可用于评估量子与经典优化方法,包括量子退火、D-Wave量子处理器实验、QAOA等,并观察到量子退火能隙随系统尺寸出现明显的振荡现象。

Madita Willsch, Gopal Chandra Santra, Dennis Willsch 等

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

An Eigenvector-Continued Green's Function Method

说明基于本征向量延拓的格林函数方法:一种用降阶模型快速近似多体体系格林函数的仿真方法

简介论文指出,用降阶方程模拟格林函数很有挑战,因为它包含全能谱上的单粒子谱、单体密度矩阵和基态能量等大量信息。作者提出一种基于本征向量延拓和矩匹配的仿真器,可系统性地逐步改进,其近似结果通过求解线性方程得到,从而把计算分为离线和在线两个阶段。

Stefano Brolli, Carlo Barbieri

arXiv cond-mat.str-el · cond-mat.stat-mech · quant-ph

Mixed-State Topological Transition and Emergent Fractionalized Supersymmetry in the Non-Abelian Kitaev Spin Liquid

说明非阿贝尔基塔耶自旋液体中的混合态拓扑相变与涌现的分数化超对称

简介该论文研究非阿贝尔基塔耶自旋液体在键退相干作用下的混合态拓扑相变。通过向量化方法,键退相干可映射为两个时间反演分数化马约拉纳体系之间的相互作用,从而可进行无符号问题的蒙特卡洛模拟。在拓扑与平凡基塔耶态的时间界面上,会出现受陈数失配保护的无能隙马约拉纳模,退相干驱动的相变中该模式呈现涌现的N=1超对称,数值结果与精确超对称值相符。

Zhou-Quan Wan, Hong Yao, Shao-Kai Jian

arXiv math-ph · math.MP · quant-ph

A Primer on Instanton Physics - A Short Course

说明瞬子物理入门:简明教程

简介这是一套六讲的讲义,2026年10月6日至21日在新不伦瑞克大学讲授,面向高年级本科生和研究生低年级学生,介绍量子力学和量子场论中的瞬子概念。前四讲只讨论粒子力学,为后两讲打基础;后两讲讲解半经典场论中的应用。

Pervez Hoodbhoy

arXiv quant-ph

Quenched Thermodynamics from Ancilla-Assisted Imaginary-Time Evolution

说明基于辅助比特虚时间演化的淬火热力学计算

简介该论文提出一种量子算法,用于计算横场伊辛模型在无序分布下的淬火平均值。作者借助辅助比特进行虚时间演化来制备近似吉布斯态,并利用测量记录区分耦合构型所属的规范类。在3×3开放晶格上的验证表明,单步线路可区分全部十六个磁通类,并能估算淬火能量与自由能。

Ibukunoluwa Adisa, Daniele Cuomo

arXiv cond-mat.str-el · cond-mat.mes-hall · quant-ph

Gravitational anomaly spectroscopy of a Kitaev spin liquid

说明基特耶夫自旋液体的引力反常谱学研究

简介该论文提出用边缘耦合的弱调制所产生的吸收谱来测定二维拓扑相的手征中心荷c,而不依赖热输运。作者利用维拉索代数推导出吸收权重与c及边缘态平均能量的关系,并以此构造与c直接对应的量。在基特耶夫蜂窝自旋液体的数值模拟中,文中报告所得结果与理论值相符,并讨论了误差和量子处理器协议下的表现。

Kumar Ghosh

arXiv quant-ph

Sample-Based Quantum Diagonalization for Variable Molecular Geometries

说明可变分子几何构型的基于采样的量子对角化方法

简介本文提出一种可变几何构型的基于采样的量子对角化算法(VGSQD),通过复用参考几何构型的量子采样结果来处理位移后的构型,从而显著降低量子计算成本。作者在IBM Heron r2量子处理器ibm-quebec上使用最多124个量子比特的线路,确定了弱束缚、强关联的铍二聚体和水分子的平衡几何构型与能量,并将方法扩展到氢交换反应,计算其最小能量路径和能垒。结果与CCSD(T)、DMRG等经典方法相当。

Matthieu Fortin-Deschenes, Ibrahim Shehzad

arXiv hep-ph · hep-th · quant-ph

Quantum Observables of Nonperturbative Superradiant Scattering

说明非微扰超辐射散射的量子可观测量

简介论文研究由N个相干自旋(或任意两态系统)造成的非弹性散射,指出其截面随N²增长,因此在N很大时即使耦合很弱,玻恩近似也不再成立。作者建立了描述这种超辐射散射及其对自旋反冲作用的非微扰理论。文中提到该理论可应用于毫电荷粒子搜索,以及可检验探测宇宙遗迹量子方案的中子与带电粒子束。

Asimina Arvanitaki, Savas Dimopoulos, Marios Galanis 等

arXiv quant-ph · math-ph · math.MP

Goldbach Representations in Quantum Optics and Metrology

说明量子光学与计量学中的哥德巴赫表示

简介该论文建立了哥德巴赫表示与量子光学装置中光子数统计之间的关系:将偶数Fock态注入透射率随机均匀分布的随机分束器,并将两输出模投影到素数子空间。作者指出每个成功结果对应一种哥德巴赫表示,平均探测概率与哥德巴赫表示的数量成正比。利用Hardy-Littlewood渐近公式,论文还比较了固定透射率与哥德巴赫表示等权叠加两种情形下的相位估计精度标度,分别呈现标准量子极限和海森堡标度。

Akira Sone, Maxim Olshanii

arXiv quant-ph

Homodyne versus heterodyne detection for classifying families of optical quantum states from finite records of detection events

说明基于有限探测事件记录区分光学量子态族:零差与外差探测的比较

简介研究比较了外差探测与零差探测(经滤波反投影重建 Wigner 函数)在有限次探测记录下,用神经网络识别七类光学量子态(包括 GKP 态)的效果。在第一组态族、20% 退相位、N=100 时,卷积网络的外差探测准确率比零差探测高 14.1 个百分点,且差异经多重比较校正后显著;N=10^3 和 10^4 时差异不显著。结论仅适用于基于重建的零差流程,并不代表零差探测的一般情况。

Franciszek Grzywa, Sebastian Dolata, Karol Bartkiewicz

arXiv hep-ph · hep-ex · hep-th

Probing micron-range fifth forces with cold atoms in optical tweezer arrays

说明用光镊阵列中的冷原子探测微米尺度的第五种力

简介该论文提出一种新方法,通过共振激发光镊阵列中基态冷却原子的运动状态,来搜索微米尺度的第五种力。作者开发了基于边带测温的零差读出方案,该方案可接近标准量子极限。据论文称,与现有限制相比,这种方法可将第五种力的探测能力提高至多四个数量级,并可借助高维引力的参数增强效应,探测超越当前桌面实验水平的额外维度模型。

Marios Galanis, Andrew A. Geraci