量子计算 · 2026年11月13日(周五)

arXiv 量子物理(quant-ph)。

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Long-lived light-driven bimagnons at finite momentum in NiO

说明NiO中有限动量下的长寿命光驱动双磁振子

简介研究人员用远低于带隙的中红外脉冲激发NiO的声子辅助双磁振子吸收,并用时间分辨共振非弹性X射线散射探测有限动量下的磁动力学。结果显示单磁振子的线宽和能量基本不变,长程磁序得以保持;光激发产生的双磁振子信号在约4皮秒时达到峰值,随后以28±11皮秒的时间常数衰减,远长于此前报道的双磁振子退相时间。

Xian P. Yang, Christopher T. Parzyck, Martin Cross 等

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Discrete Time Crystals from Anti-Unitary Floquet Driving and Dynamical Freezing

说明基于反幺正Floquet驱动与动力学冻结的离散时间晶体

简介本文提出用反幺正周期驱动,通过动力学冻结(DF)稳定离散时间晶体。磁化强度作为涌现的守恒算符出现,两周期准能量的精确配对锁定了亚谐波响应。数值模拟显示,对于任意有限磁化的一般态,无限链中未观察到可探测的衰减。文中还概述了该反幺正驱动的一种实验实现方案。

Anirban Das, Asmi Haldar, Arnab Das

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Ensemble phase transitions in measurement-unitary hybrid quantum circuits

说明测量-幺正混合量子电路中的系综相变

简介本文研究由幺正演化与投影测量交替构成的混合量子电路。作者分析了两类态系综:依测量结果条件化的轨迹系综,以及末端投影测量生成的投影系综。研究发现,在测量诱导纯化转变的临界点,两类系综都会发生非解析变化,即系综相变,而其一阶矩始终保持完全最大混合。

Saptarshi Mandal, Sthitadhi Roy

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Quantum Metrology and Quantum Battery in a Hyperfine-Coupled Spin System

说明超精细耦合自旋体系中的量子计量与量子电池

简介本文研究一个受氢原子超精细结构启发的等效电子-质子自旋体系。作者将外磁场与超精细耦合强度作为待估参数,推导了量子Fisher信息矩阵及同时估计的量子Cramér-Rao界,并分析了估计精度与两参数间的相关性。此外,文章还考察了该体系在幺正充能过程下的能量特性,包括可提取功、反可提取功、存储容量与能量基相干性。

Omar Bachain, Mohamed Amazioug, Rachid Ahl Laamara

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Statistics of Fock-space correlation lengths in the many-body localised phase

说明多体局域相中Fock空间关联长度的统计

简介本文研究无序量子系统多体局域相中的长程多体共振现象,表现为本征态在Fock空间振幅的强烈不均匀性。作者基于两点Fock空间关联函数建立微观理论,并对无序倾斜场伊辛链进行精确对角化。结果显示典型关联呈严格指数衰减,平均关联则呈次指数衰减,且随系统尺寸系统性变化,源于稀有共振节点。

Bibek Saha, David E. Logan, and Sthitadhi Roy

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Traces of Vacuum Squeezing: A Superconducting Transmission-Line Analogue of Cosmological Particle Creation

说明真空压缩的痕迹:宇宙粒子产生的超导传输线模拟

简介该论文提出用加载直流SQUID的类波导超导传输线,模拟辐射主导的FRW宇宙中标量场的粒子产生。电路的模式方程化为Weber方程,可用抛物柱函数精确求解,粒子谱呈指数抑制。作者还指出,各模式的反常矩可作为Bogoliubov混合的见证量,在耗散下仍然保留。

Paula I. Villar, Federico Guglielmucci Nazar, Eli\'an Urtubey 等

★★★★☆ 值得关注
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Sharp Uniform Fisher Information Bounds from Projective Designs

说明基于射影设计的均匀费舍尔信息界限

简介本文研究多参数纯态量子计量中的固定测量问题,要求测量在不知道输入态的情况下仍能保留足够信息。作者引入费舍尔下限(测量在所有纯态和切方向上保留的量子费舍尔信息的最小比例),并给出仅由射影设计阶数决定的费舍尔保证下界。随着阶数升高,这些保证趋近于二分之一,即单拷贝量子极限。

看点给出投影设计阶数决定的通用Fisher保证并证明多数阶数下紧,结合采样得到维度无关的Fisher下界,对多参数量子计量有实质意义。

Zhiyao Yang, Bowen Xiao, Huangjun Zhu

★★★★☆ 值得关注
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Near-Optimal Multiparameter Pure-State Metrology with a Constant Number of Bases

说明用固定数量的基底实现接近最优的多参数纯态测量

简介该论文研究多参数纯态量子计量中,针对不同参数优化的测量之间互不兼容所带来的限制。作者提出以“Fisher下限”衡量均匀灵敏度,证明与希尔伯特空间维数无关的少量固定正交基即可得到接近最优的下限。论文还指出,在存在时,d+1个互不偏基的Fisher下限至多为1/(d+1),说明平均平衡并不保证均匀灵敏度。

看点新意在于用固定少量正交基实现维度无关的近最优Fisher下界,给出紧界与对比;摘要报告了严格的理论结论。

Bowen Xiao, Zhiyao Yang, and Huangjun Zhu

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Stiffness in Confined Quantum Walks

说明受限量子行走中的刚度研究

简介该论文研究离散时间量子行走在有限格点上的边界诱导刚度现象,边界由硬币翻转操作实现的幺正反射构成。作者定义了无量纲的扩展刚度,并比较了局域、高斯和截断均匀三种初始态。结果显示,不同初始态在长时间下的刚度随受限尺寸变化的趋势各不相同,同时刚度与空间均匀化是两种不同的性质。

Pablo G. M. Dantas, Rafael Vieira, Edgard P. M. Amorim

★★★★☆ 值得关注
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Observation of Genuine Multi-Time Quantum Memory

说明多时刻真实量子记忆的观测:开放量子系统中只有同时考察三个以上时刻才能检测到的量子记忆

简介本文研究开放量子系统中的记忆效应,指出非马尔可夫动力学未必意味着量子记忆,因为经典记忆模型也能复现。作者证明,有一种量子记忆无法被任何两时刻比较的检验发现,只有同时考察三个或更多时刻才能识别,并给出解析的三时刻判据。作者在超导量子比特平台上以时间无关耦合的连续时间实验,展示了这一量子记忆层级。

看点提出仅通过三个及以上时刻联合才能探测的量子记忆,给出解析三时见证并在超导比特上实验验证,建立量子记忆层级。

Konstantin Beyer, Valentin Link, Surihan Sean Borjigin 等

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A deployed four-city entanglement-based QKD network with real-time key delivery, benchmarked against finite-key security bounds

说明一个已部署的四城纠缠量子密钥分发网络:实时密钥分发,并与有限密钥安全界作对比

简介本文介绍斯洛伐克国家量子通信基础设施中基于纠缠的部分,在西部四座城市之间利用已部署的电信光纤建立网络。中央节点产生的偏振纠缠光子经波长被动路由,形成三城间全互连的无可信中继子网,第四座城市经中央节点接入。密钥通过ETSI GS QKD 014实时交付,速率为完整后处理后的结果。文中还将实现的方案与有限密钥安全界进行了对比。

Gilberto Borges, Saeid Salari, Ekta Panwar 等

arXiv quant-ph

Scalable Pauli propagation through 𝔽₂-linear partitioning

说明基于F₂线性分区的可扩展泡利传播方法

简介该论文提出一种用于泡利传播的并行化方法。泡利传播通过将可观测量以稀疏泡利串之和的形式在海森堡绘景中演化,来模拟量子线路和多体动力学。作者用F₂线性哈希函数对泡利串进行分区,使每次门操作可拆分为通信有界的独立任务。开源实现的基准测试显示,该方法在单节点内外均有良好的并行扩展性,可处理超过10^11个泡利串。

Alev Orfi, Andrew Kille, J. Clayton Peacock 等

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Non-interferometric tests of gravitational decoherence models with mechanical oscillators

说明用机械振子进行引力退相干模型的非干涉检验

简介本文研究三种由量子引力引起退相干的唯象模型,分别基于变形相对论对称性、随机度规涨落和随机广义不确定性原理,均在动量基中造成退相干。对于谐振子,这些模型会因坍缩算符与哈密顿量不对易而产生反常加热,且三种模型的能量演化方式各不相同。作者还比较了现有机械平台的约束能力,并指出加热与连续测量是检验引力相关退相干的互补非干涉手段。

Sandro Donadi, Iarley P. Lobo, Matteo Fadel

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Implementation of a 1D Gaussian-modulated CV-QKD under finite-size parameter estimation

说明一维高斯调制连续变量量子密钥分发在有限尺寸参数估计下的实验实现

简介该论文通过实验演示了一种一维高斯调制的连续变量量子密钥分发系统,在12公里标准单模光纤上运行,采用独立激光器的本地本振架构,并包含相干检测、信息协商、参数估计和隐私放大等完整处理流程。实验中,该系统在渐近安全分析下的隐私放大速率为1.421 Mbit/s,在有限尺寸场景下为0.364 Mbit/s。

Christiano M. S. Nascimento, Maron F. Anka, Gabriel A. V. Menezes 等

arXiv quant-ph · cs.LG

Programming Quantum Circuit Parameters with Large Language Models

说明用大语言模型为量子线路生成参数

简介本文研究一个冻结的通用大语言模型,能否根据符号化的量子线路和哈密顿量描述直接生成变分量子线路的完整参数,并可选择结合迭代能量反馈。实验涵盖一般随机哈密顿量、结构化哈密顿量和分子体系。结果显示,对一般哈密顿量,模型生成的参数能量误差大于Adam优化;对结构化哈密顿量则能给出较优的低能参数。

Tiago de Souza Farias, Caio Moraes Porto, Matheus da Silva Fonseca 等

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Quantum Boltzmann Equation for Static Correlation with Cumulant Kernel Closure

说明用于静态关联的量子玻尔兹曼方程(累积核闭合)

简介本文提出一种量子玻尔兹曼方程,用于描述静态电子关联,将BBGKY层级映射到离散原子轨道矩阵力学中。作者通过将双体累积量投影到最低酉不变量并引入马尔可夫碰撞弛豫,得到一个无参数的累积核方程。文中以H3交换反应、H4解离、BeH2避免交叉、H2O和N2键断裂以及benzyne双自由基异构体等体系为例,展示其在零电子温度下解析强静态关联的效果。

Romit Chakraborty

★★★★☆ 值得关注
arXiv quant-ph

Explicit Absolutely Maximally Entangled states in dimensions twice a prime power

说明二倍素数幂维度下的显式绝对最大纠缠态

简介本文针对本地维数为两倍奇素数幂 2q 的多方量子系统,利用量子比特与 q 能级系统的耦合方法,构造了绝对最大纠缠(AME)态的显式族。文中给出了多个 AME(N,2q) 结果,并在 N=9 的情形下完成了分类:对整数 d≥2,AME(9,d) 态存在当且仅当 d≥3。

看点新意在于用量子比特与q能级系统的耦合构造2q维AME态,并把九方情形的分类补全,摘要报告了多组维度和参数的构造结果。

Palash Pandya

★★★★☆ 值得关注
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Lattice response theory for subsystem symmetry-protected topological phases

说明子系统对称性保护拓扑相的格点响应理论

简介本文提出用格点响应理论研究子系统对称性保护拓扑(SSPT)相的框架。作者从量子比特体系中的一般X型对称作用出发,构造时空格点规范场,并由规范不变的响应作用构造纠缠子,证明其可实现与对应SSPT相的堆叠。文中还构造了一个由两个二叶平面子系统对称性和一个全局0形式对称性保护的三维空间加一维时间SSPT相。

看点构建了基于格点响应理论的子系统SSPT相框架,提出新的3+1维相并给出混合't Hooft反常,理论推导为主。

Yuki Furukawa, Takuya Okuda

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Efficient computation of PEPS gradients for optimized quantum state preparation on 2D topologies

说明基于二维投影纠缠对态(PEPS)梯度计算的二维拓扑优化量子态制备方法

简介本文研究如何为复杂的纠缠量子态制备浅层量子线路。作者提出一种结合硬件拓扑的量子态制备方法,将局部去纠缠与基于二维投影纠缠对态(PEPS)梯度优化的全局微调相结合,并给出了高效计算PEPS梯度的步骤。文中通过数值模拟检验了该方法的收敛性和性能。

Illia Lukin, Vladyslav Bohun, Maciej Koch-Janusz

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Generalized ladder operators and construction of families of superintegrable systems with Painlevé VI

说明广义阶梯算符与带第六类 Painlevé 超函数的超可积系统族构造

简介本文研究的量子哈密顿量,其分离出的角向部分由一般的第六类 Painlevé 超越函数表示。作者为具有二次谱变量的一维薛定谔算符构造了广义阶梯算符,并利用这些算符构造了高阶积分及变形 Racah 型多项式代数,从而得到势函数中含 Painlevé VI 的新超可积模型族。

Ian Marquette, Anthony J. L. Parr

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Multi-particle quantum walk search on a two-dimensional lattice

说明二维格点上的多粒子量子游走搜索

简介本文研究多粒子量子游走搜索问题的形式化及其效率,每个粒子的离散时间演化采用Grover量子游走算子。研究聚焦于粒子仅在同一格点相遇时状态才会改变的局部相互作用模型,并以二维格点为主。文中分析了搜索算法的渐近成功时间和成功概率与相互作用强度及粒子间最大纠缠的关系,结果显示有无相互作用的两粒子和三粒子搜索算法都比单粒子版本有常数倍的改进。此外,作者还提出了一种新的多粒子量子游走广义相互作用模型。

Gon\c{c}alo Meneses, D. O. Oriekhov

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Gaussian ergotropy and spatial correlations: accelerated vacuum versus a thermal field

说明高斯可提取功与空间关联:加速真空与热场的比较

简介该论文研究两个谐振子探测器耦合到加速真空或与之局域谱相同的惯性热场时的功提取能力。作者建立了高斯可提取功与环境空间关联之间的定量联系,并提出通过反转探测器之间的直接耦合,用两种设置从功测量中重建空间关联的方案。

Siwei Li, Xiaofen Huang, Shao-Ming Fei

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Noise robust super-Heisenberg scaling in time-dependent quantum sensing by subspace-twirled dynamical decoupling

说明在含时量子传感中,借助子空间扭转动力学解耦实现抗噪的超海森堡标度

简介本文研究量子参数估计中利用含时哈密顿量获得超越海森堡极限(超海森堡极限)精度的方法。作者提出基于子空间扭转的动力学解耦方案,即只在子空间而非整个希尔伯特空间上对随机幺正操作取平均,以同时保留编码信号并去除环境噪声。文中给出了实现超海森堡标度的条件与性能保证,并以量子比特传感器为例说明该方案的效果。

Bakmou Lahcen, Ke Zeng, Tianyu Yang 等

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Physical Observables and Superselection

说明物理可观测量与超选择

简介量子态通常用希尔伯特空间中的单位向量表示,物理可观测量用自伴算符表示。文章指出,引入超选择规则后,并非所有自伴算符都能代表可观测量,这会影响态本身以及使其变化的物理过程。作者回顾了从超选择角度看什么算作物理量的概念,讨论了电荷或能量守恒所支持的超选择规则,以及退相干和缺乏共同参考系所导致的有效超选择规则。

Martin Paul Vaughan

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Ergodicity breaking for data classification in a dissipative Ising model with competing two- and four-body interactions

说明耗散伊辛模型中的遍历性破缺及其数据分类应用:两体与四体相互作用竞争

简介本文研究数据处理与多体相互作用系统动力学之间的联系。作者考虑一种同时含有两体和四体相互作用的耗散伊辛模型,其演化由Lindblad主方程描述。通过平均场计算与小规模精确数值模拟,论文表明可以设计稳态流形以实现多类分类,并分析了由此形成的吸引域结构,显示该系统能够以非线性决策边界对量子态进行分类。

Simon Kochsiek, Mario Boneberg, Igor Lesanovsky

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Entanglement detection from moments of the realigned state: application to continuous-variable quantum systems

说明基于重排态矩的纠缠检测:在连续变量量子系统中的应用

简介本文提出一族基于重排映射作用于密度算符所得算符的奇异矩与弱矩的可分性判据。研究发现,重排算符的二阶矩判据已足以见证多种量子光学态的纠缠。该方法可通过线性干涉仪耦合多个相同的态副本来实现测量,并在高斯态与非高斯态(包括有损NOON态)上说明了其检测能力。

Serge Deside, Vojt\v{e}ch Kala, Nicolas J. Cerf

arXiv quant-ph

Improved Low-Cost Quantum Error Mitigation with Benchmarked-Noise Zero-Noise Extrapolation (bnZNE)

说明改进的低成本量子误差缓解:基于基准噪声的零噪声外推(bnZNE)

简介本文从理论上扩展并在实验中验证了基准噪声零噪声外推方法(bnZNE),这是一种简单、低成本的量子误差缓解方法。该方法通过改进经典外推步骤,在总测量次数相同的情况下,力求优于常用的ZNE方法。作者在IBM和IQM硬件上对多种大规模应用进行了测试,结果显示bnZNE的结果一致地比标准ZNE更准确。

Joseph Harris, Kevin Lively, Peter Ken Schuhmacher

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Lorentz Boosts and Governing Equations of the Quantum Geometric Tensor in 4D Energy-Momentum Space

说明洛伦兹变换与四维能量-动量空间中量子几何张量的支配方程

简介本文将固体物理中的量子几何张量(结合量子度规与Berry曲率)推广到四维能量-动量空间,把频率与动量视为独立坐标。文中依据平面波相位在实时空中的不变性确定其洛伦兹变换,并讨论狄拉克与外尔体系经洛伦兹推动后产生的频率度规、剪切度规和类电Berry-Maxwell场。作者还推导了量子度规与Berry曲率的场方程与流守恒律,并讨论了实验实现途径。

Yiming Pan

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Higher-Group Statistics on Lattices

说明格点上的高群统计

简介论文提出在格点模型中定义高群统计的框架,把闭合跳跃算符序列的Berry相位作为统计量。文中以嵌入三维空间的闭合马约拉纳链为核心例子,并讨论二维中电荷墙统计如何区分两种Z4托里克码。作者还给出了生成统计过程的两种方法,并用于探测高群对称保护拓扑相的边界反常。

Chen Yang, Yu-An Chen

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Unified master equation for driven multilevel quantum systems: Derivation, dynamics, and spectral signatures

说明驱动多能级量子系统的统一主方程:推导、动力学与谱学特征

简介论文利用Lewis-Riesenfeld动力学不变量,在Born-Markov理论框架下推导适用于任意驱动的统一主方程。作者将其应用于连续波、周期调制及斜坡和啁啾等非周期驱动方案,并以周期驱动的三能级Λ系统为例计算荧光谱。研究指出传统描述在浴频采样及非secular耗散耦合处理上存在局限,并标出需要统一处理的参数区域。

Sagarika Basak, D. Blume

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Communication Supremacy of a Qubit in Holevo Frenkel Weiner Scenario

说明量子比特在Holevo-Frenkel-Weiner通信场景中的通信优势

简介该论文研究在Holevo-Frenkel-Weiner通信任务框架下,量子比特相对经典比特的通信优势。在不引入纠缠或测量不兼容性等额外量子资源、且共享经典随机性可自由使用的条件下,作者证明了量子比特通信具有优势,并提出了可区分量子策略与经典策略的见证量。文中还讨论了该优势在噪声下的稳健性及其与相干性检测的关系。

Partha Patra, Sumit Mukherjee, A. K. Pan

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Squeezed terahertz light from nonlinear diamagnetism in ultrastrongly coupled two-dimensional electrons

说明太赫兹腔中超强耦合二维电子的非线性抗磁性产生压缩太赫兹光

简介本文研究放置于太赫兹腔中的二维电子气,指出电子的能带非抛物性使其在超强耦合下表现为量子克尔振子,从而能压缩太赫兹光。作者用非旋转波理论与自洽的电子加热模型进行预测,认为采用现有GaAs样品时输出压缩可达1.8至2.4分贝,提升迁移率或腔频率后可达约9分贝。

Dasom Kim, Junichiro Kono, Stephen Hughes

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When can local unitaries generate a complete orthogonal basis?

说明局域幺正操作能否生成完整正交基?

简介本文研究一个量子信息问题:给定一个多方纯态,能否仅通过局域幺正变换将其补全为一组正交基。若某系统中所有此类态都具备该性质,则称其为普遍局域可编码(ULE)。作者证明了二量子比特对应的两量子三能级系统具有该性质,解决了此前的一个猜想。此外,文中还构造了多种维度组合下的普遍局域编码,并给出了有限维多体系统的必要条件。

Julian Eisfeld, Hermann Kampermann, Nikolai Wyderka

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Symmetry-Controlled Criticality and Zeno Localization in a Monitored Quasiperiodic Superconductor

说明对称性控制的临界性与芝诺局域化:受监测的准周期超导体

简介该论文研究一种带配对的自由费米子模型,对其进行连续监测,并考察准周期性如何影响局域化及对称类别。作者以拓扑纠缠熵作为非局域关联的探针,在量子态扩散模拟中发现临界相与面积律相之间存在转变,且干净极限下没有转变。在强芝诺区,作者推导出有效非厄米Bogoliubov-de Gennes描述,并给出与数值结果相符的闭式局域化长度。

Pinaki Singha, Marcin Szyniszewski, Nilanjan Roy 等