Multi-set variational quantum dynamics algorithm for simulating nonadiabatic dynamics on quantum computers
针对多电子态非绝热动力学，提出多组态MS-VQD算法，用多个自适应PQC表示电子-核耦合波函数，以更浅电路达到传统VQD精度。
2025-03-10 physics.chem-ph quant-ph
Variational quantum eigensolver techniques for simulating carbon monoxide oxidation
为了最大限度地利用现有的噪声中尺度量子器件的资源，设计了一类变分量子本征求解器（VQE）方法。然而，VQE方法在模拟工业相关尺寸的分子时遇到各种困难，其中分子波函数的选择起着至关重要的作用。在这项工作中，我们推动了自适应变分算法（ADAPT-VQE）的能力，通过证明，测量开销可以显着减少，通过在每一步添加多个运营商，同时保持anastomic紧凑。在所提出的方法中，我们模拟了一组分子，O $_2$，CO和CO $_2$，参与一氧化碳氧化过程中使用的状态向量模拟器和比较我们的研究结果与使用VQE-UCCSD和经典方法得到的结果。根据这些结果，我们估计的化学反应的能量特性。我们的研究结果铺平了道路，使用变分方法解决实际相关的化学问题。
2022-05-17 physics.chem-ph quant-ph
Improved Gap Estimates for Simulating Quantum Circuits by Adiabatic Evolution
我们使用基本变分的参数来证明，并改善，间隙估计中出现的绝热演化模拟量子线路。
2006-05-17 quant-ph
Simulating the Antiferromagnetic Heisenberg Model on a Spin-Frustrated Kagome Lattice with the Contextual Subspace Variational Quantum Eigensolver
本文针对 Kagome 反铁磁 Heisenberg 模型，结合 Contextual Subspace 量子比特削减、DMRG 引导稳定子、VQE 与混合错误缓解，在 NISQ 设备上实现约 0.01% 误差的基态能量估计。
2025-06-14 cond-mat.str-el quant-ph
Simulating the Schwinger Model with a Regularized Variational Quantum Imaginary Time Evolution
针对施温格模型模拟中经典算法的符号问题及现有VQA梯度优化的不足，提出正则化VQITE（rVQITE）方法，通过截断处理解决矩阵不可逆问题，数值模拟显示其性能更优、收敛更快，且相图与精确结果一致。
2024-09-20 quant-ph
Simulating adiabatic quantum computation with a variational approach
针对经典资源难以模拟大型量子器件幺正动力学的难题，提出结合含时变分蒙特卡洛方法与关联含时Jastrow拟设的变分方法，可在多种量子问题中实现准确的绝热量子计算模拟。
2024-03-08 cond-mat.dis-nn physics.comp-ph quant-ph
Simulating Work Extraction in a Dinuclear Quantum Battery Using a Variational Quantum Algorithm
本研究将变分量子算法用于双核量子电池的功提取模拟，验证了算法可复现实验关键趋势，同时揭示噪声环境及室温条件会限制协议精度与实用性，为近期量子电池的可行性提供了参考。
2025-05-19 quant-ph
Simulating noisy variational quantum eigensolver with local noise models
变分量子本征求解器（VQE）在近中期噪声量子计算机（NISQ）上具有很好的量子优势。VQE的一个核心问题是噪声，特别是物理噪声对实际量子计算机的影响。我们系统地研究了噪声对VQE算法的影响，通过对各种局部噪声模型进行数值模拟，包括振幅阻尼，失相和去极化噪声。结果表明，随着噪声概率的增加，基态能量会偏离精确值，一般情况下，噪声会随着电路深度的增加而积累。我们建立了一个噪声模型来捕获实际量子计算机中的噪声。我们的数值模拟结果与IBM Quantum计算机上的量子实验结果一致。我们的工作为带噪VQE的实际研究提供了新的思路。对VQE噪声效应的深入理解将有助于在近场量子计算机上发展量子错误缓解技术。
2021-04-14 quant-ph
Unifying framework for quantum simulation algorithms for time-dependent Hamiltonian dynamics
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Institute of Natural Sciences, Shanghai Jiao Tong University（上海交大自然科学研究院）；Ministry of Education Key Laboratory in Scientific and Engineering Computing, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学教育部科学与工程计算重点实验室）
利用Sambe-Howland时钟将时间相关哈密顿量转化为时间无关形式，统一了多种量子模拟算法，并发展了高阶公式。
2026-06-11 math-ph math.MP quant-ph
Simulating Supersymmetric Quantum Mechanics Using Variational Quantum Algorithms
University of Liverpool（利物浦大学）
本文利用变分量子退火算法研究超对称量子力学，提出自适应的变分参数构造算法以降低计算资源需求，并展示IBM真实量子设备上的初步实验结果。
2026-03-19 hep-lat quant-ph
Simulating $\mathbb{Z}_2$ Lattice Gauge Theory with the Variational Quantum Thermalizer
本文提出用变分量子算法模拟具有局域阿贝尔规范对称性的低维 Z2 格点规范理论，以规避复数作用量导致的符号问题，并展示了该方法在获取相图和非零温度下不等时关联函数方面的有效性。
2023-06-09 hep-lat quant-ph
Simulating molecules using the VQE algorithm on Qiskit
费恩曼利用量子系统来模拟其他量子系统的想法引发了量子模拟。虽然目前的量子计算机仍然倾向于退相干，并依赖于纠错，混合算法的发展，采用量子和经典计算允许执行量子模拟。在这些算法中，变分量子本征求解器算法已经允许利用瑞利-里兹变分原理来探索简单原子和分子的电子结构。在这项工作中，我们提供了VQE算法的实现，用于寻找氢分子的基态能量的Qiskit库Python。
2022-01-08 physics.chem-ph quant-ph
Variational Quantum Linear Solver for Simulating Quantum Transport in Nanoscale Semiconductor Devices
本研究提出将变分量子线性求解器应用于纳米半导体器件量子输运模拟，通过新代价函数和高效分解方法处理复数非对称系统，实现随网格大小对数扩展的量子计算优势。
2025-09-06 quant-ph
Simulating a ring-like Hubbard system with a quantum computer
我们开发了一个工作流程，使用当前的量子计算硬件来解决量子多体问题，使用的例子是费米子哈伯德模型。具体地说，我们研究了一个四格点Hubbard环，它表现出从产物态到内禀相互作用基态的跃迁。我们找到这个过渡和解决的基态能量与高定量精度使用变分量子算法在IBM量子计算机上执行。我们的研究结果是使变分的anastrophic，充分利用的最大集的交换$\mathbb{Z}_2$对称性的问题和Lanczos启发的错误缓解算法。它们是利用近期量子模拟器解决量子多体问题的基准。
2021-04-13 cond-mat.str-el physics.comp-ph quant-ph
Simulating the flight gate assignment problem on a trapped ion quantum computer
本文在IonQ Aria囚禁离子量子计算机上使用VQE和CVaR求解航班登机口分配问题，通过小规模完整运行和大规模推理实验证明当前及近期量子硬件能以高概率获得良好解。
2023-09-18 quant-ph
Differentiable matrix product states for simulating variational quantum computational chemistry
本文提出一种基于矩阵乘积态的可微分经典模拟器，将VQE量子线路演化融入自动微分框架，实现与变分参数数量无关的高效梯度计算，可模拟多达40量子比特的分子体系，为近期量子算法提供测试与基准平台。
2023-11-30 quant-ph
Simulating Many-Body Systems with a Projective Quantum Eigensolver
我们提出了一种新的混合量子经典算法优化酉耦合团簇（UCC）的波函数被视为投影量子本征解（PQE），服从短期噪声量子硬件。与变分量子算法相反，PQE使用残差（薛定谔方程的投影）而不是能量梯度来优化试验状态。我们表明，残差可以通过简单地测量每个元素的两个能量期望值进行评估。我们还介绍了一个选定的变体PQE（SPQE），它使用自适应的animals建立从任意阶粒子孔运营商，提供了一种替代基于梯度的选择程序。PQE和SPQE的测试一组分子系统，涵盖了弱和强相关制度，包括氢原子团簇与4-10和BeH $_2$分子。当采用一个固定的anomaly，我们发现，PQE可以收敛解纠缠（因式分解）UCC波函数基本上相同的能量变分优化，而需要更少的计算资源。SPQE和自适应变分量子算法的比较表明，对于包含相同数量参数的ansätze，这两种方法产生的结果具有相当的准确性。最后，我们表明，SPQE执行类似的，在某些情况下，优于选定的配置相互作用和1-3维强关联H $_{10}$系统的密度矩阵重整化群在能量精度为给定数量的变分参数。
2021-08-09 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Simulating gauge theories with variational quantum eigensolvers in superconducting microwave cavities
本文提出了一种基于超导微波腔的玻色变分量子本征求解器（VQE），克服了基于量子比特的VQE的Hilbert空间限制，能够实现广泛的玻色ansatz态，并应用于包含拓扑项的U(1) Higgs模型，解决了传统Monte Carlo方法无法处理的符号问题。
2023-10-18 hep-lat quant-ph
Adaptive variational simulation for open quantum systems
针对现实世界开放量子系统的模拟需求，提出一种自适应变分量子算法，通过动态添加算子构建资源高效的试探态以模拟 Lindblad 方程动力学，在模拟器和 IBM 量子处理器上验证了其多项式资源扩展性及有效性。
2024-02-06 quant-ph
Hybrid algorithm simulating non-equilibrium steady states of an open quantum system
提出一种混合变分量子算法，通过模拟Lindblad方程算子和形式并引入随机测量技术，将所需量子比特资源减半，高效搜索开放量子系统的非平衡稳态。
2023-09-13 quant-ph
Stochastic Approximation of Variational Quantum Imaginary Time Evolution
本文提出一种随机变分量子虚时演化方法，通过资源与精度权衡显著减少运行时间，适用于基态制备，并在27量子比特横场伊辛模型上完成硬件实验验证。
2023-05-11 quant-ph
Ensemble Variational Quantum Algorithm for Non-Markovian Quantum Dynamics
针对经典计算机模拟凝聚相非马尔可夫量子动力学难度大的问题，提出一种可在NISQ设备上运行的变分量子算法，通过浴辅助变量与蒙特卡洛采样实现有限温度动力学，经模拟器和IBM量子设备验证，可适配多类浴与耗散自旋链模拟。
2024-03-07 quant-ph
Theory of variational quantum simulation
变分方法是一种通用的工具，用于各种量子系统的经典模拟。近年来，人们致力于将其扩展到量子计算，以有效地解决静态多体问题和模拟真实和虚时间动力学。本文首先回顾了传统的变分原理，包括求解静态问题的Rayleigh-Ritz方法，以及模拟实时动力学的Dirac和Frenkel变分原理、McLachlan变分原理和含时变分原理变分原理。我们着重于动力学的模拟，并讨论了这三个变分原理之间的联系。以前的工作主要集中在纯态的幺正演化上。本文介绍了一般随机演化下混合态的变分量子模拟。我们展示了如何可以减少到纯态的情况下，考虑到全球相位对准的校正项的结果。对于虚时间演化的变分模拟，我们也将其推广到混合态情形，讨论了变分吉布斯态的制备。我们进一步阐述了设计的anterior是兼容的后选择测量和广义变分算法与量子线路的实施。我们的工作完善了一般实时间和虚时间演化的变分量子模拟理论，适用于近期量子硬件。
2019-09-29 quant-ph
Logical Abstractions for Noisy Variational Quantum Algorithm Simulation
由于现有量子计算机原型的不可靠性和有限的容量，量子线路模拟仍然是验证下一代量子计算机和研究变分量子算法的重要工具，变分量子算法是有用的量子计算的主要候选者之一。现有的量子线路模拟器没有解决变分算法的共同特征，即：1）它们与噪声量子比特和操作一起工作的能力，2）它们重复执行相同的电路但具有不同的参数，以及3）它们从电路最终波函数采样以驱动经典优化例程的事实。我们提出了一个基于逻辑抽象的量子线路仿真工具链，用于模拟变分算法。我们提出的工具链在概率图形模型中编码量子振幅和噪声概率，并将电路编译为逻辑公式，以支持针对不同参数对量子线路进行有效的重复模拟和采样。与最先进的状态矢量和密度矩阵量子线路模拟器相比，我们的模拟方法在从至少8到20个量子比特的噪声电路中采样时提供了更好的性能，并且每个量子比特上有大约12个操作，使得该方法非常适合模拟近期变分量子算法。对于模拟32量子比特的无噪声浅量子电路，与基于张量网络收缩的量子线路模拟技术相比，我们的模拟方法提供了$66\times$在采样成本上的降低。
2021-03-31 cs.ET quant-ph
Simulating Quantum Systems with NWQ-Sim on HPC
本文介绍可在多节点多CPU/GPU异构HPC上运行的量子模拟环境NWQ-Sim，展示其在伊辛模型、噪声误差分析及VQE变分算法中的应用，证明其性能优于或媲美同类模拟器，兼具噪声感知能力。
2024-01-12 quant-ph
Simulating non-Markovian open quantum dynamics by exploiting physics-informed neural network
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心）；State Key Laboratory of Porous Materials for Separation and Conversion & MOE Key Laboratory of Computational Physical Sciences & Department of Chemistry, Fudan University（复旦大学化学系多孔材料分离转化国家重点实验室及计算物理教育部重点实验室）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出PINN-DQME方法，利用时间编码神经网络在时域分解策略中模拟由耗散嵌入量子主方程驱动的动力学，验证了其在高温下高精度模拟量子耗散动力学的能力，但在低温强非马尔可夫动力学中存在误差累积问题。
2026-04-29 quant-ph
Compressing Hamiltonians with ab initio downfolding for simulating strongly-correlated materials on quantum computers
针对强关联材料第一性原理描述的挑战，本文结合从头算下折叠与变分量子本征求解器，通过模拟多量子比特模型正确预测了三种材料的关键态，证明其框架能高效处理复杂体系并产生高保真解。
2025-04-15 cond-mat.str-el quant-ph
Simulating methylamine using symmetry adapted qubit-excitation-based variational quantum eigensolver
本文提出结合分子点群对称性、紧凑激发电路和量子比特缩减等方法的 VQE 算法优化策略，将模拟甲胺分子的双量子比特操作数降低近两个数量级，为量子计算机实际应用提供了重要的资源分析。
2025-03-17 quant-ph
Simulating Noisy Variational Quantum Algorithms: A Polynomial Approach
本文提出一种基于泡利路径反向传播路径积分的多项式方法（OBPPP），在单比特泡利噪声下高效模拟变分量子算法期望值，理论证明复杂度与噪声率关系，数值上超越IBM 127比特实验结果，揭示噪声在经典模拟中的关键作用。
2024-07-18 quant-ph
Variational Quantum Simulations of Finite-Temperature Dynamical Properties via Thermofield Dynamics
量子计算机硬件的最新进展提供了模拟量子多体系统的可能性，超出了其经典同行的能力。然而，目前的工作大多集中在模拟量子系统的基态性质或纯态量子动力学。低温物理学的探索要少得多，现有的文献主要考虑平衡性质。在这里，我们提出了一个变分量子模拟协议的基础上的热场动力学的形式主义来模拟量子系统的动力学和非平衡有限温度特性的近期量子计算机。与以往的方法相比，在计算平衡动力学性质，我们的方法不需要计算昂贵的初始状态采样。更重要的是，我们的方法能够模拟以前没有用量子计算机探索过的非平衡现象。分子吸收光谱和自旋猝灭动力学的数值模拟证实了我们的方法的能力。
2022-06-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Real-time error mitigation for variational optimization on quantum hardware
本文提出实时量子误差缓解（RTQEM）算法，在变分量子电路训练中降低噪声对损失函数的破坏，提升可训练性，并通过单量子比特PDF拟合及最多8量子比特模拟验证其有效性。
2023-11-29 hep-ph quant-ph
Pre-optimizing variational quantum eigensolvers with tensor networks
提出变分张量网络本征求解器（VTNE），通过将参数化量子电路近似为矩阵乘积态进行经典模拟，为VQE预优化初始参数，有效缓解了贫瘠高原和慢收敛等问题。
2023-10-19 cond-mat.str-el quant-ph
Fermionic approach to variational quantum simulation of Kitaev spin models
我们使用变分量子本征求解器（VQE）来模拟Kitaev自旋模型与可积性破缺微扰，特别侧重于蜂窝和正方形八边形晶格。这些模型是众所周知的，通过映射到自由费米子，在一定的参数范围内是精确可解的。我们使用经典的模拟，探索一种新的变分animator，利用这种费米表示，并能够表示在可解极限的确切的基态。我们还证明，这种ananalgesia可以扩展到超过这个限制，以提供良好的精度相比，其他VQE方法。在某些情况下，这种费米子表示是有利的，因为它将执行模拟所需的量子位数减少了两倍。我们还评论了我们的结果在量子计算机上模拟非阿贝尔任意子的影响。
2022-04-11 cond-mat.str-el quant-ph
Unifying Neural-network Quantum States and Correlator Product States via Tensor Networks
关联函数乘积态（CPS）是量子晶格系统中一类非常广泛的强有力的态，它的振幅可以被精确有效地采样。它们的工作原理是将晶格上重叠的位置簇的状态粘合在一起，称为“粘合剂”。最近，Carleo和Troyer Science 355，602（2017）介绍了一种新型的可采样模型，称为神经网络量子态（NQS），其灵感来自机器学习中使用的受限玻尔兹曼模型。通过采用张量网络的形式主义，我们表明，NQS是一种特殊形式的CPS与新的性质。从图解的角度看，一些简单的观察变得透明。也就是说，NQS是从广泛大小的GHZ形式的分解器构建的CPS，这些分解器与张量的规范多进分解有关，使它们在几何上唯一无偏。与CPS等价的另一个直接含义是，我们能够为广泛的范式状态制定精确的NQS表示，包括加权图状态、劳克林状态、复曲面代码状态和共振价键状态的叠加。这些例子揭示了在NQS中使用更高维隐藏单元和第二隐藏层的潜力。这项研究的主要前景是提升NQS关联函数算子，使他们能够增强传统的行之有效的变分蒙特卡罗方法的强相关费米子。
2017-10-10 cond-mat.str-el quant-ph
Effective dimension reduction with mode transformations: Simulating two-dimensional fermionic condensed matter systems
张量网络方法已经从基于矩阵乘积状态的变分技术发展到能够计算一维凝聚态晶格模型的性质的方法，这些方法植根于更精细的状态，例如旨在模拟二维模型物理的投影纠缠对状态。在这项工作中，我们提倡的范式，二维费米子模型，矩阵产品状态仍然适用于显着更高的精度水平比直接嵌入到一维系统允许。要做到这一点，我们利用方案的费米子模式转换，克服偏见，一维嵌入需要本地。该方法认真考虑了矩阵乘积状态流形和模式变换酉流形的适当利用可以更准确地捕获自然相关结构的见解。通过证明在出现的模式中的剩余低水平的纠缠，我们表明，矩阵乘积态可以描述基态惊人的好。该方法的力量是通过研究晶格尺寸高达10 × 10的无自旋费米子的相变来举例说明的。
2021-03-28 cond-mat.str-el quant-ph
Mitigating Noise-Induced Barren Plateaus Using a Non-Unitary Ansatz: Application to Molecular Electronic Transport
The University of Texas at Dallas（达拉斯大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本文提出在变分拟设中引入非酉元素以缓解噪声诱导的贫瘠高原问题，并通过无限范围耗散伊辛模型和基于第一性原理的分子电子输运模拟验证了其有效性。
2026-05-28 quant-ph
Pairing-based graph neural network for simulating quantum materials
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）
提出基于配对的图神经网络增强BCS型波函数，通过变分蒙特卡洛方法准确模拟多电子系统，成功预测二维半导体电子-空穴双层中的多种相互作用诱导相。
2023-11-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el cs.LG
Simulating Energy Transfer in Molecular Systems with Digital Quantum Computers
量子计算机有潜力模拟超出经典计算机能力的化学系统。量子-经典混合方法的最新发展使得能够确定分子系统的基态或低能态。在这里，我们通过模拟有机半导体分子中的能量转移，将化学的近期量子模拟扩展到时间依赖性过程。我们开发了一个多尺度建模工作流程，将传统的分子动力学和量子化学模拟与混合变分量子算法相结合，以计算单激发子空间（即Frenkel Hamilton）和全希尔伯特空间（即多激子）区域中的激子动力学。我们的数值例子证明了我们的方法的可行性，和IBM Q设备上的模拟捕捉激子动力学的定性行为，但有相当大的误差。我们提出了一个错误缓解技术，结合变分和Trotter算法的实验结果，并获得显着改善量子动力学。我们的方法为用量子计算机模拟化学、生物和材料系统中的量子动力学开辟了新的机会。
2021-12-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Simulating a quasiparticle on a quantum device
本文提出一种扩展变分量子本征求解器的变分方法，利用对称性构建编码全激发能带信息的局域准粒子态，经一维横场伊辛链模拟验证其能捕捉磁振子与畴壁激发，为量子模拟器研究强相互作用系统准粒子提供理论支撑。
2025-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Time-dependent variational principle for open quantum systems with artificial neural networks
我们开发了一种变分方法，使用深度自回归神经网络来模拟开放量子多体系统的动力学。采用含时变分原理，根据Lindblad主方程对混合量子态压缩表象的参数进行动态调整.我们说明了我们的方法，通过解决耗散量子海森堡模型在一维和二维高达40个自旋，并通过将其应用到模拟的约束动力学中存在的耗散。
2021-12-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Observation of a non-Hermitian supersonic mode on a trapped-ion quantum computer
本文利用变分量子电路在囚禁离子量子计算机上高效模拟非厄米系统，实验观测到费米子链中的超音速模式，并以3个量子比特准确捕获长耗散自旋链跨越例外点的关联函数和能量，同时证明部分非厄米动力学模拟在量子计算机上指数困难。
2025-04-11 cond-mat.str-el quant-ph
Exploring thermal equilibria of the Fermi-Hubbard model with variational quantum algorithms
提出优化的变分量子算法与物理启发电路，以克服相干性限制并模拟含化学势的排斥 Fermi-Hubbard 模型高温热性质。
2024-06-13 cond-mat.mtrl-sci hep-lat quant-ph
Variational Quantum-Neural Hybrid Eigensolver
变分量子本征求解器（VQE）是噪声中等大小量子（NISQ）时代最具代表性的量子算法之一，被普遍认为在非平凡哈密顿量的基态模拟中具有最早的量子优势之一.然而，短的量子相干性时间和有限的可用性的量子硬件资源在NISQ的硬件强烈限制的容量和表现力的VQE。在这封信中，我们介绍了变分量子神经混合本征解算器（VQNHE），其中浅电路量子anonymity可以进一步增强经典的神经网络后处理。我们表明，VQNHE一贯和显着优于VQE在模拟基态能量的量子自旋和分子给予相同数量的量子资源。更重要的是，我们证明了对于任意后处理神经函数，VQNHE只会产生处理时间的多项式开销，并且代表了第一种可扩展的方法，可以在NISQ时代有效地实现非酉后处理，以指数方式加速VQE。
2021-06-09 cond-mat.str-el quant-ph
Ultrafast Variational Simulation of Non-trivial Quantum States with Long Range Interactions
状态准备协议理想地需要尽可能少的操作，以便在短期内，潜在的噪声量子设备中实现。受到许多现代实验平台（捕获离子、里德伯原子阵列等）固有的长程相互作用（LRI）的启发，我们研究了在LRI存在的情况下，使用最近在[SciPost Phys.6，029（2019）]中探索的变分量子经典模拟（VQCS）协议变分模拟非平凡量子态的有效性。我们表明，这种方法导致非常有效的状态准备：例如，格林-霍恩-蔡林格（GHZ）状态可以准备与O（1）迭代的协议，和一个量子临界点的长距离横向场伊辛模型（THEK）可以准备与一个100量子比特系统的保真度> 99%，只有一个迭代。此外，我们表明，VQCS与LRIs是一个很有前途的路线，探索通用点的远程TTRO的相图。因此，我们的方法为配备远程相互作用的量子模拟器提供了具体的超快协议。
2019-05-24 cond-mat.str-el quant-ph
Shallow-Depth Variational Quantum Hypothesis Testing
本文提出浅深度变分量子算法，以单次鉴别成功概率联合优化态制备与测量，在资源受限量子照明中达到最优双模探针性能，并扩展至多假设鉴别。
2024-03-02 quant-ph
Variational quantum simulation of many-body dissipative dynamics on a superconducting quantum processor
本文提出并实验验证了一种基于哈密顿量线性组合的变分量子算法，在超导处理器Wukong上可扩展模拟非幺正多体耗散动力学，电路深度与时间无关，展示了含噪声中等规模量子设备的应用潜力。
2025-10-23 quant-ph
Variational quantum simulations of stochastic differential equations
随机微分方程（SDEs）将不确定现象建模为随机变量的时间演化，在自然科学和社会科学的各个领域（如金融）中得到了广泛的应用。由于SDES很少承认解析解，并且在实际应用中通常必须使用巨大的经典计算资源进行数值求解，因此有强烈的动机使用量子计算来加速计算。在这里，我们提出了一个量子经典的混合算法，解决基于变分量子模拟（VQS）的随机微分方程。我们首先用离散化的三叉树结构来近似目标粒子，然后将其表示为嵌入粒子变量概率分布的量子态的时间演化。我们将概率分布直接嵌入到量子态的振幅中，而以前的研究是将概率分布的平方根嵌入到振幅中。我们的嵌入使我们能够构建简单的量子线路，模拟一般的SDES状态的时间演化。我们还开发了一个计划来计算的期望值的预测变量，并讨论我们的计划是否可以实现量子加速的预测变量的期望值评估。最后，我们通过模拟几种类型的随机过程数值验证我们的算法。我们的建议为在量子计算机上模拟SDES提供了一个新的方向。
2021-03-17 quant-ph
Variational approach to open quantum systems with long-range competing interactions
University College London（伦敦大学学院）；London Centre for Nanotechnology, University College London（伦敦大学学院纳米技术研究中心）
本文提出了一种高效的方法，用于模拟具有长程竞争相互作用的开放量子系统，展示了其在非平衡动态和稳态模拟中的有效性。
2026-02-10 cond-mat.quant-gas physics.comp-ph quant-ph
Variational Quantum Algorithms for Euclidean Discrepancy and Covariate-Balancing
数学差异理论寻求有效的算法来找到一个集合的那些两个着色，使集合中着色不平衡的给定度量最小化，它的{ \it差异}。随机试验中的{ \it Euclidean discrimination}问题和协变量平衡问题都有基于Gram-Schmidt行走（GSW）的有效随机化算法。我们将这些问题定义为量子伊辛模型，变分量子算法（VQA）对此特别有用。在IBM量子模拟器上模拟了一个协变量平衡的例子，我们发现变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA）产生的结果与GSW算法相当。
2021-03-16 quant-ph stat.CO
Simulating the Femtouniverse on a Quantum Computer
我们用量子模拟计算了有限体积中4D SU（2）Yang-Mills的低激发谱。与希尔伯特空间的小体积晶格截断相反，我们采用了环形降维的"毫微微"矩阵量子力学模型。在这个极限下，该理论等价于三个相互作用的粒子在具有一定边界条件的三球内运动的量子力学。我们使用变分量子本征求解器和量子子空间展开技术来计算弦张力胶球质量比附近的小/大体积的过渡点，发现定性良好的协议与大体积的欧几里得晶格模拟。
2022-11-20 hep-lat hep-th quant-ph
Evaluating low-depth quantum algorithms for time evolution on fermion-boson systems
模拟量子系统的时间演化是量子计算最有前途的应用之一，并且也作为子程序出现在诸如格林函数方法的许多应用中。在NISQ机器的当前时代，我们评估了在有限资源下模拟时间动态的算法的状态。我们提出了Jaynes-Cummings模型及其扩展，作为研究近期量子计算机上时间演化算法的有用玩具模型。使用这些简单的模型，时间演化算子的直接Trotterisation产生深电路，需要在当前NISQ硬件上无法达到的相干时间。因此，我们测试这个问题的两种替代反应：变分编译的时间演化算子，和变分量子模拟的波函数模拟。我们证明了数值在多大程度上这些方法是成功的时间演变这个系统。定量比较了电路深度和测量次数方面的成本，以及每种方法的其他缺点和优点。我们发现，这两种方法的计算要求，使他们适合我们的模型在NISQ硬件上进行时间演化模拟。我们的研究结果还表明，变分量子编译产生更准确的结果比变分量子模拟，在大量的测量为代价。
2021-06-18 quant-ph
Towards a variational Jordan-Lee-Preskill quantum algorithm
California Institute of Technology（加州理工学院）；The University of Chicago（芝加哥大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Peking University（北京大学）；Stanford University（斯坦福大学）；University of Oxford（牛津大学）
量子信息技术的快速发展为在近期量子器件中模拟量子场论提供了广阔的前景。在这项工作中，我们制定的理论（含时）变分量子模拟的1+1维$λϕ^4$量子场论，包括编码，状态准备和时间演化，与一些数值模拟结果。这些算法可以被理解为Jordan-Lee-Preskill算法的近期变分量子线路（量子神经网络）类似物，Jordan-Lee-Preskill算法是使用通用量子设备模拟量子场论的基本算法。此外，我们突出的优势，基于LSZ约化公式和几个计算效率，如实施玻色子版本的酉耦合团簇anananterior准备初始状态的基础上与谐振子基编码。我们还讨论了如何避免量子场论模拟中的“谱拥挤”问题，并从态和子空间两个方面对我们的算法进行了评价。
2022-12-28 cs.IT cs.LG hep-th
Simulating the Dicke Model on Qubit-Based and hybrid Qubit-Boson-Based Quantum Computers
University of Luxembourg（卢森堡大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；KAIST（韩国科学技术院）；Heidelberg University（海德堡大学）
研究在基于量子比特和混合量子比特-玻色子的量子计算机上模拟迪克模型，开发变分框架，该模型能再现迪克模型临界行为，还引入变分假设减少量子资源，为集体光与物质系统变分量子模拟建立框架并为模拟自旋-玻色子模型提供途径。
2026-07-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.comp-ph
Simulating periodic systems on quantum computer
变分量子本征求解器（VQE）是模拟近场噪声中尺度量子器件上分子电子结构性质的最有吸引力的量子算法之一。在这项工作中，我们推广的VQE算法模拟扩展系统。然而，用现有的VQE算法对一维无限长氢链的数值研究表明，计算得到的基态能量与精确的全组态相互作用（FCI）结果有很大的偏差.在这里，我们提出了两个方案，以提高扩展系统的量子模拟的准确性。第一种是改进的VQE算法，它引入了Hartree-Fock轨道的幺正变换，以避免复杂的哈密顿量。第二种方法是将VQE与量子子空间展开方法相结合的Post-VQE方法（VQE/QSE）。数值算例表明，这两种格式都能准确描述一维氢链的势能曲线。此外，用VQE/QSE方法计算的激发态与FCI结果也吻合得很好.
2020-08-07 quant-ph
