量子计算 · 2026年11月9日(周一)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Symanzik Effective Hamiltonian for Lattice Quantum Field Theories

说明格点量子场论的 Symanzik 有效哈密顿量

简介本文提出一种框架,直接依据哈密顿形式下的量纲分析和对称性,构造格点量子场论的 Symanzik 有效哈密顿量。该框架可以列出在给定空间格距阶次下可能产生贡献的所有算符,并利用运动方程等恒等式对列表进行约化。作者以 φ⁴ 理论和纯规范理论为例进行了验证,经典改进情形下的结果与此前文献一致。

Fernanda Steffens, Carsten Urbach

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

Holonomy, Spectral Topology, and Detailed Balance in Classical and Open Quantum Systems

说明拓扑与细致平衡:经典与开放量子系统中的和乐、谱拓扑与细致平衡

简介本文以和乐(holonomy)为线索,综述能带拓扑与非厄米谱理论在力学超材料、手性活性流体、随机网络和开放量子系统中的应用。作者指出,线性生成元的谱数据可以排除细致平衡,但并不能决定耗散的大小:非实特征值、例外点或非零点谱绕数都会使系统偏离细致平衡,并使熵产大于零。

Alvan Hunt

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An Alternative to Quantum Theory

说明量子理论的一种替代框架

简介该论文提出一种替代量子理论的框架,试图从整体的、尺度不变的本体论中还原量子理论的经验结果。框架仅假设欧几里得空间中的点粒子,以质量与电荷之比及相互间距之比来描述,并通过单一的尺度不变函数刻画形状,无需动力学演化。作者认为,该框架原则上可统一描述无限多粒子构型中的有限子系统。

Julian Barbour, Maria I. R. Louren\c{c}o

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Universal two-qubit control across dilution refrigerators via a 10-km coherent optical link

说明通过10公里相干光链路实现跨稀释制冷机的通用双量子比特控制

简介本文提出一种相干光链路,可在两台稀释制冷机之间传输微波控制波形及其相位参考。该系统结合激光器、微波-光转换器和光-微波光电探测器,通过10公里光纤传输微波控制信号。利用该链路,研究者对另一台制冷机中的transmon量子比特和腔量子比特施加通用门集并使其纠缠,贝尔态保真度达到80.6%。

Chuanlong Ma, Jiajun Chen, Jia-Qi Wang 等

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Attainable and unattainable quantum precision limits in ultrastrong light--matter coupling

说明超强光与物质耦合中可达与不可达的量子精度极限

简介本文研究超强耦合光与物质体系中量子精度对规范选择的依赖性。不同规范之间的幺正变换携带耦合常数g,因此每种截断都对应一族不同的结果。文中指出,量子费舍尔信息在各规范间呈精确抛物线变化,谐振子物质在一个仅由物质和腔频率决定的普适取值处使其最小。只有最小耦合下的界限可以达到,各规范之间相差9.6倍且变化趋势相反。

Wangjun Lu, Qing Yu

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Discrete time crystals stabilized by bounded measurement noise

说明有界测量噪声稳定的离散时间晶体

简介该论文研究周期驱动的相互作用自旋链在连续弱测量下能否维持离散时间晶体的倍周期序。研究发现,典型量子轨迹会进入无亚谐振荡的状态,而抑制测量涨落后的最可能轨迹则表现出稳定的倍周期现象。作者提出有界噪声方案,限定测量涨落的范围:窄窗口保持倍周期,中等窗口使有序与无序轨迹并存,宽窗口则破坏有序。

Pallabi Chatterjee, Tanay Nag, and Ranjan Modak

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Calibration-free quantum thermometry with strain-swept two-level defects

说明无需校准的应变扫描二能级缺陷量子测温方法

简介本文研究约瑟夫森结势垒中的固有二能级缺陷能否作为局部温度计,利用其布居响应的形状估计温度,无需预先校准读出偏移和对比度。论文指出,窄扫描范围下可用信息随扫描宽度的四次方减小,并以一个应变扫描的约瑟夫森结缺陷为例进行分析。

Asghar ullah, \"Ozg\"ur E. M\"ustecapl{\i}o\u{g}lu, Mehmet Cengiz Onba\c{s}l\i

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Deploying QKD on the fiber links of the National Quantum Communication Infrastructure in Sweden

说明在瑞典国家量子通信基础设施的光纤链路上部署量子密钥分发

简介本文介绍瑞典国家量子通信基础设施中,在光纤链路上部署量子密钥分发(QKD)的研究。作者提出了评估光纤链路是否适合QKD的测量方法,并用简化模型把可测量的链路特性与影响安全密钥速率的关键因素联系起来。最后,作者报告了其中一条链路上为期一个月的成功测试,证明在该链路上实现QKD是可行的。

Giulio Foletto, Mira Abu Yahia, Shreya Gouravaram Navalur 等

★★★★☆ 值得关注
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Commuting-check gauging for fault-tolerant logical measurements

说明用于容错逻辑测量的对易检查规范化方法:通过补全量子比特使局部检查相互对易,从而实现容错的逻辑测量

简介论文提出“补全量子比特”方法,使量子稳定子码中 Clifford Z2 对称性对应的局部检查相互对易。每个不对易的配对增加一个补全量子比特,可保持规范化后码空间与码距不变,且检查仍为 Clifford 操作。作者还将其推广到 qudit,并证明对于距离为 d 的码,规范化再解除规范化可在 O(d) 轮内实现电路容错距离 Ω(d) 的逻辑测量,并通过两个环面码规范化为 D(D4) 量子双重码的例子进行了演示。

看点提出完成量子比特使门控校验对易,保持距离与Clifford性,并给出容错逻辑测量的电路故障距离界,对格点手术有意义。

Zongyuan Wang

★★★★☆ 值得关注
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Testing non-classical gravitational phase dynamics under strong dephasing

说明强退相干条件下检验非经典引力相位动力学

简介该论文研究在强退相干环境中,能否从引力相互作用的动力学中区分量子与经典引力。作者在退相干的 Bose–Marletto–Vedral 模型中,证明引力条件相位演化与所有被动随机局域相位模型(由经典介质引起)之间存在精确的有限时间区别。这一区别在纳入保持布居的经典测量与反馈后仍然存在,只是灵敏度有所改变。

看点提出在强退相干下区分引力条件相位动力学与被动随机局域相位模型的精确有限时间判据,并扩展到经典测量反馈情形;摘要报告了证明结果与波包重叠估计。

Tianfeng Feng, Vlatko Vedral

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High Rate Quantum Block Turbo Codes

说明高码率量子分块Turbo码

简介本文研究高码率量子分块Turbo码,即用于乘积形式级联量子纠错码的迭代译码技术。作者采用不同的成分码进行研究。文中考察了成分码参数变化及成分码顺序对Turbo译码性能的影响。

Khaled Jebari, Luiz Anet Neto, Ramesh Pyndiah 等

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Modular and Looping Quantum Photonic Processing Unit for Quantum Computing

说明用于量子计算的模块化循环式量子光子处理单元

简介本文提出一种通用光子量子计算机架构,采用模块化设计与基于回路的结构,以减少实验实现所需的物理元件数量。作者证明该架构具有通用性、确定性,兼容量子线路模型,并可重新编程、支持自适应测量。论文还通过数值模拟在具体示例上展示其运行情况,并利用机器学习方法获得架构中部分基本构件。

Denis Stanev, Nicol\`o Spagnolo, Fabio Sciarrino

★★★★☆ 值得关注
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A Universal Fault-Tolerant Quantum Computing Architecture with Globally Driven Atom Arrays

说明基于全局驱动原子阵列的通用容错量子计算架构

简介本文提出一种使用全局驱动双物种原子阵列的通用容错量子计算架构。该架构借助混合中性原子体系中的异种里德堡相互作用实现量子比特寻址,无需局部寻址量子门。作者构建了通用指令集GRAIL,并将表面码纠错与魔术态培育编译到其中,在硬件推导的电路级噪声模型下给出量子存储的纠错阈值为1.43%。

看点用全局驱动双物种原子阵列和原生指令集实现容错架构,移除局部门寻址,并报告约1.43%阈值。

Zhihao Zhang, Shuaifan Cao, Xinyang Yu 等

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Parameterized equivalence checking of quantum circuit generators via weighted automata

说明基于加权自动机的量子电路生成器参数化等价性检验

简介本文研究如何检验量子电路生成器与参考实现在所有参数取值下是否等价。生成器根据量子比特数和比特串构建电路,作者在六种等价关系下进行检验。对于梯形程序,论文证明在某个可计算阈值之上,电路矩阵构成维数与量子比特数无关的统一矩阵乘积算子(即加权自动机)。等价性检验归结为差分自动机的零性判定,并在素数模下进行。实验表明,该方法发现了固定规模检验遗漏的错误,且没有给出错误结论。

Pavel Chuklanov

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Rapid high-purity loading of barium ion via relayed selectivity from naturally abundant source

说明从天然丰度源中通过分级选择性快速装载高纯度钡离子

简介该研究提出一种快速、同位素选择性的方法,用于从天然丰度的原料中装载137Ba+或135Ba+离子,这两种离子都是有前景的离子量子比特。方法采用三步无紫外光电离方案:先在791 nm窄跃迁上选择中性原子,再以554 nm共振激发至6s6d 3D1态,最后用现有的532 nm拉曼光电离。实验中未检测到污染离子,第二步的共振激发也带来了较高的目标离子装载速率。

Zichun Zhou, Xuhui Yao, Jiaze Li 等

arXiv hep-th · math-ph · math.MP

Semiclassical Asymptotics of Entanglement in Torus-Link States

说明扭环链态纠缠的半经典渐近行为

简介本文研究了与 T_{d,dn} 环面链相关的拓扑量子态的纠缠熵,所用理论为 (2+1) 维、水平为 k 的 SU(2) 陈-西蒙斯理论。作者在 k 趋于无穷的半经典极限下推导约化密度矩阵各阶矩的渐近行为,并将极限纠缠熵与 Hurwitz zeta 函数联系起来。结果显示,极限熵主要由两个边缘区域决定,体区域的贡献被渐近压制;当分量数 d 趋于无穷时,熵简化为由左右两侧权重决定的二元熵。

Vikash Ganwariya, Simran Sain, Siddharth Dwivedi

arXiv quant-ph · cond-mat.str-el · cs.LG

AI-Driven Discovery of Entanglement Witness in Spin Hamiltonians

说明基于人工智能发现自旋哈密顿量中的纠缠见证量

简介本文提出EntNet框架,利用人工智能从可测量的低阶自旋关联函数中寻找能区分纠缠态与可分离混合态的紧凑组合。模型基于一维自旋-1/2链,采用带旋转位置编码的Transformer学习空间结构。结果显示其在已认证的纠缠态上召回率超过98%,在可分离态上误报率接近零,并能在不同系统尺寸和哈密顿量族之间迁移。

Jiwei Tian, Mouyang Cheng, and Mingda Li

★★★★☆ 值得关注
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Proof of the QNEC, without assumptions and under a weight

说明在无额外假设且带权重的条件下证明 QNEC

简介本文在半侧平移与模包含(HST/HSMI)的数学框架下完成了量子零能量条件(QNEC)的证明,并去掉了先前证明所依赖的一个假设。作者证明,对于静态黑洞外部场的状态与 Hartle-Hawking 状态之间的相对熵,在视界截面上始终是凸函数。作者还给出了用基于权重的希尔伯特空间替代 HH 希尔伯特空间的 QNEC 推广。

看点移除了先前QNEC证明中的假设,并把结果推广到基于权重的希尔伯特空间,适用于蒸发黑洞场景。

Thomas Faulkner

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Rotational Encoding of Objective Functions for Quantum Optimization

说明用于量子优化的目标函数旋转编码

简介本文提出角度旋转计数器(ARC),将可分解为布尔函数加权和的目标函数,用单量子比特寄存器上的累积量子旋转来表示,而非以往常用的多量子比特寄存器。作者在有限自动机和状态机的状态分配问题上应用该设计构造量子预言机,并在26个基准上与基于布尔的预言机比较,平均减少了20.8%的量子比特数、89.3%的门数、92.4%的电路深度和90.6%的量子代价。

Sonia Yang, Ali Al-Bayaty, Shanyan Chen 等

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Long-distance quantum secure direct communication with Gottesman-Kitaev-Preskill qubits

说明基于高斯-基塔耶夫-普雷斯基尔量子比特的长距离量子安全直接通信

简介本文提出一种利用GKP编码的量子安全直接通信协议,可直接传输秘密消息。作者借助第三代量子中继克服光子指数衰减损耗,数值模拟显示在23 dB压缩水平下安全传输距离可超过1000公里。文中还建立了基于成本的优化框架,用于权衡安全通信距离、保密容量与中继资源。

Meng-Dong Zhu, Jia-Wei Ying, Qi Zhang 等

arXiv quant-ph

Super-resolution quantum imaging via multiphoton correlation

说明基于多光子关联的超分辨量子成像

简介该论文利用经典热光,通过对Hanbury Brown-Twiss干涉仪两臂中探测光子数的多光子子系统进行关联,突破了衍射极限。关联函数会出现可通过平均光子数调节宽度的窄峰或凹陷。实验中分别实现了最高11.8倍的时间超分辨增强和5.1倍的空间超分辨增强。

Yu Gu, Yiqi Song, Meixue Chen 等

★★★★☆ 值得关注
arXiv hep-th · gr-qc · math.OA

Proof of the Rényi QNEC

说明Rényi QNEC 的证明

简介本文证明了 Rényi 形式的量子零能条件(QNEC)。证明基于 Araki-Masuda 加权 L_p 范数,适用于所有 p > 2,并推广了 p=2 时的代数证明。作者还研究了相应的加权条件熵的性质,并指出 p=2 极限对应于最初在黑洞动力学背景下定义的条件动力学熵。

看点将代数QNEC的证明推广到所有p>2的Rényi情形,引入加权条件Lp范数,并给出证明与性质分析。

Thomas Faulkner

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An optimal quantum strategy for the 2-hat game

说明二人帽子游戏的最优量子策略

简介本文研究双人帽子游戏这一非局域博弈,它有两个输入和三个输出。作者计算了其量子交换值,并证明它与量子值相等,给出结果为 (15+√33)/36,约等于 0.576238。最优量子优势通过共享一个非最大纠缠的三能级量子态实现。论文还利用该游戏在二面体群 D8 下的对称性及其表示论来简化相关矩阵问题,并确定了无信号值为 2/3。

Georgios Baziotis, Sang-Jun Park, Sang-Gyun Youn

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Model-family selection and recovery-gate design in generator-based noise tomography

说明生成器噪声层析中的模型族选择与恢复门设计

简介该研究探讨基于生成器模型的噪声层析中,模型族选择是一个假设检验问题,其所需的最小测量次数可由封闭形式直接算出,并且与设计方案及偏差大小相关。研究比较了两种平台及六十四种门设计,发现检验所需的测量次数差异很大,设计方案主要影响矩阵的条件数,而系统性偏差控制比单纯增加测量次数更为关键。

Long Huang

arXiv physics.chem-ph · math-ph · math.MP

Integer electron-count cuts in variational second-order reduced-density-matrix theory. II. A convergent hierarchy of rigorous relaxations for real-space pair-density representability

说明变分二阶约化密度矩阵理论中的整数电子数约束(二):实空间对密度可表示性的一族收敛严格松弛

简介本文延续第一部分的工作,把整数电子数条件放入一族收敛的严格松弛中,这些松弛由空间划分上的有限占据线性规划定义,用于固定单粒子密度下的实空间对密度。每一层都包含所有可表示的对密度,嵌套细分时层层收紧,其交集刻画可由对称N粒子概率测度扩展的对密度。在固定轨道基下,这些层给出的能量下界单调递增,但不一定能达到完整组态相互作用能量。

Maho Nakata

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

Lieb-Robinson bound for one-dimensional continuum fermions

说明一维连续统费米子的Lieb-Robinson界

简介该论文证明了一维连续统费米子体系的Lieb-Robinson界(LRB),即量子多体系统中近似因果结构的数学界限。此前该界只在量子自旋系统和部分晶格玻色子系统中得到证明,本文首次将其应用于标准的一维连续统费米子系统。结果适用于局域粒子数和能量矩受控的初始态,因此具有热力学稳定性。

看点首次为一维连续费米子系统给出Lieb-Robinson界,突破了连续系统的主要技术障碍,并针对带控制局部粒子数与能量矩的初态。

Marius Lemm, Hailun Lu, Harman Preet Singh

arXiv quant-ph · cond-mat.other

Pauli propagation in adaptive local frames

说明自适应局部坐标系下的泡利传播

简介该论文研究泡利传播的计算代价如何依赖于展开演化算符所用的局部基。作者提出自适应局部坐标系的泡利传播方法FAPP,逐门将每个量子比特的基旋转到算符局部极化的主轴方向。在横场与纵场伊辛链及二维无限格子等模型上,该方法在相同误差或内存条件下显著减少计算量。

Jonnathan Pineda-Jim\'enez, Mario Collura

★★★★★ 值得关注
arXiv quant-ph · cs.CC

Proof of the Aaronson-Ambainis Conjecture: An Exposition

说明Aaronson-Ambainis猜想的证明:一份阐述

简介本文阐述了一个关于Aaronson-Ambainis猜想的近期证明。该猜想指出,每个次数为d、取值在[0,1]之间的多元多项式都至少有一个影响力不低于poly(Var(p)/d)的变量。作者按四个主要步骤组织证明,并讨论各步骤与布尔函数分析及概率组合学文献的联系。论文不优化参数,其给出的指数弱于原证明。

看点该文是对一项新证明的导读,证明了Aaronson-Ambainis猜想,给出多项式影响力下界,并讨论其与BPP与BQP问题的关系。

Guy Blanc, Jordan Docter, Carmen Strassle 等

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A geometrical approach for obtaining exact analytical solutions for a scalar field in a one-dimensional dynamical cavity

说明一维动态腔中标量场精确解析解的几何方法

简介本文研究一维动态腔中标量场的动态卡西米尔效应,即腔壁(镜子)运动时场的变化。作者证明了Cole与Schieve提出的几何方法不仅能用于数值计算,还能推导精确的解析解。借助该方法,论文得到了膨胀腔、收缩腔及共振镜运动的解析解,并将其推广到无限多类运动规律。

Maxwell F. de Ara\'{u}jo, Odemar Juli\~{a}o do N. Neto, Stanley S. Coelho 等

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Comments on: "Optimized thermal control of a dual-wavelength-resonant nonlinear cavity"

说明对《双波长共振非线性腔的优化热控制》一文的评论

简介本文是对发表于《应用光学》(Appl. Opt. 65, 7090, 2026)一篇论文的评论。原论文声称优化了一种专利技术的双波长共振非线性腔热管理方案。作者认为,该变体降低了可实现的最大温差,并非优化,而是削弱了原发明的效果。

Roman Schnabel

arXiv hep-ph · hep-ex · nucl-ex

Spin entanglement in pp and pA collisions: high-energy TMD effects and fragmentation probes

说明质子-质子及质子-核碰撞中的自旋纠缠:高能TMD效应与碎裂探针

简介本文在k_T因子化与激波形式体系下,研究质子-质子或质子-核碰撞中产生的夸克-反夸克对的自旋关联。作者构建了包容与衍射两种通道的完整自旋密度矩阵,并讨论了由线偏振胶子引起的cos(2φ)调制及其与小x胶子TMD的关系。文中还提出可通过Collins及双强子碎裂函数在非极化强子碰撞中探测这些自旋关联。

Michael Fucilla

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

A Microscopic Model Underpinning Macroscopic QED in Active Media

说明活性介质中宏观量子电动力学的微观模型基础

简介本文为活性介质中的宏观量子电动力学建立微观基础。从受驱动的三能级系统出发,推导出具有非平衡稳态布居的有效二能级描述,并采用量子中心极限方法得到集体朗之万动力学。该构造由同一微观稳态同时给出电磁极化率和量子噪声电流关联,与常规宏观量子电动力学的库算符直接相联。研究表明,光学响应由布居差决定,而噪声关联则分别依赖于两能级的布居。因此在光学透明时,极化率虚部为零而量子涨落仍然有限。

Daigo Oue

arXiv quant-ph · cs.AI

Weight-Space Programming of Variational Quantum Circuits: Large Language Models Write Quantum Circuit Parameters Without an Optimizer

说明变分量子电路的权重空间编程:大语言模型无需优化器直接写出量子电路参数

简介该论文研究能否让大语言模型直接写出变分量子电路的旋转角度,而不经过量子设备反复评估和梯度优化。作者在手写数字分类、自旋链与H2分子的VQE基态估计以及MaxCut QAOA等139项任务上进行测试,并与随机权重、经典优化和以LLM权重为初始值的优化作比较。结果显示,在参数具有可解释结构时,LLM表现接近或匹配优化器;但在不透明的权重空间中效果下降到随机水平,并且对门约定较为敏感。

Debarshi Kundu, Swaroop Ghosh, Vasant G Honavar

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Quantum State Reconstruction from Sklar-Type Relational Data

说明从Sklar型关系数据重建量子态

简介该论文借鉴经典概率论中的Sklar定理,把量子态在各测量情境下由玻恩规则产生的概率表,只保留各子系统之间的关系数据,去掉单个子系统的边际统计。作者证明,把这些关系数据收集到所有情境后,量子力学固有的非平凡兼容性约束足以重建任意不可约的多比特量子态。

Yi-Yu Lin, Jie-Chen Jin

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One Bit, Many Records: Information Replication in Quantum Many-Body Dynamics

说明一比特,多份记录:量子多体动力学中的信息复制

简介该论文研究一个经局部编码的经典比特如何在量子多体系统的大量不相交区域中同时可读。作者提出动力学选择机制:未受扰动的非热参考态保持局部可识别,而受局部扰动的态在同一哈密顿量下扩散并弛豫。论文给出熵-容量判据,并以嵌入二聚体链和稳定化PXP动力学作为示例。

Dan-Bo Zhang, Yan-Ming Chen

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Alchemically Transferable Parameters for Variational Quantum Eigensolvers

说明用于变分量子本征求解器的化学可迁移参数

简介本文提出一种方法,用机器学习直接预测变分量子本征求解器的线路参数,以替代耗时的经典优化循环。作者通过几何投影,将目标有机分子的局部成键环境映射到小型类氢片段上,从而复用已有的类氢求解器,只需为每种键类型拟合一个投影半径。文中在可分离电子对线路设计上验证了该方法,并将其扩展到跨越量子子空间有效基底的多线路方法。

Jonas Motyl, Jakob S. Kottmann