Quantum Brachistochrone
我们提出了一个一般的框架，找到时间最优的演化和最佳的哈密顿量的量子系统与一组给定的初始和最终状态。我们的公式是基于变分原理和类似的速降线在经典力学。我们减少问题的形式方程的哈密顿依赖于某些约束函数指定的范围内可用的哈密顿。对于一些简单的例子的约束，我们明确地找到最佳的解决方案。
2005-11-04 quant-ph
Entanglement and the Quantum Brachistochrone Problem
纠缠与复合量子系统动力学的一些基本特征密切相关：量子纠缠提高了某些量子态演化的“速度”，如达到正交态所需的时间所测量的。量子进化的“速度”概念是任何试图确定基本物理定律对物理系统处理或传输信息的速度施加的基本限制的重要组成部分。在这里，我们探讨纠缠和量子演化速度的背景下，量子速降线问题之间的关系。给定一个复合系统的初始状态和最终状态，我们考虑与这些状态之间的速降线演化相关的纠缠量，表明纠缠是实现所提到的时间最优量子演化的必要资源。
2008-01-25 quant-ph
Quantum brachistochrone problem for spin-1 in a magnetic field
研究了自旋为1的系统在绝对值为常数的磁场中的量子速降线问题。这样的系统使我们有可能详细检查论文的陈述[A.卡利尼{ \it等人}，物理修订版信函{ \bf 96}，060503（2006），D. C. Brody，D. W. Hook，J.Phys.A { \bf 39}，L167，（2006）]，{ \it，实现具有最小通过时间的演化的状态向量沿着由初始和最终状态向量跨越的子空间演化。}用显式例子证明了量子速降线的存在性，它具有最小的可能时间，但其状态向量在演化过程中{ \em离开}初始和最终状态向量所张成的子空间.这是选择更多约束的哈密顿量的结果，然后在一般的量子速降线问题中假设，但值得注意的是，尽管这样的演化更复杂，它仍然是时间最优的。这对于实验可能是重要的，其中具有所有允许参数的一般哈密顿量难以实现，但依赖于磁场的约束哈密顿量可以实现。然而，对于预约束哈密顿量，并非所有的最终状态都是可访问的。目前的结果并不矛盾的量子最速线问题的一般陈述，但提供了新的见解如何实现时间最优通道。
2007-09-06 quant-ph
Genuine tripartite entanglement in quantum brachistochrone evolution of a three-qubit system
我们探讨了三量子比特系统的量子速降时（时间最优）演化与其剩余纠缠（称为三纠缠）之间的联系。结果表明，三量子比特系统的某些速降线演化不需要两个量子比特之间的纠缠。然而，两个不同状态之间的演化不能在没有它的三纠缠的情况下实现，除了少于三个量子比特参与演化的琐碎情况。虽然两个子系统间的时均三纠缠和时均平方并发的概率密度函数随着初终态分离角的减小而变得越来越均匀，但它们的最可几值的特征却呈现出不同的趋势。
2009-11-12 quant-ph
Quantum adiabatic brachistochrone for open systems
提出了一种计算开放系统量子绝热速降线的变分原理。使用基于能隙的“绝热速度”的概念，我们推导出与测量实现绝热行为所花费的时间的泛函相关联的拉格朗日量，这反过来又允许我们执行优化。针对STIRAP过程、Deutsch-Jozsa量子计算算法和transmon qutritt的非么正动力学说明了QAB。一个数值协议的设计，它允许计算QAB任意量子系统的精确模拟可以提供。我们还建立了充分条件的拉格朗日量之间的等价性，从而QAB，开放和封闭的系统。
2021-01-13 quant-ph
Quantum Adiabatic Brachistochrone
我们制定了绝热量子计算（AQC）的时间最优方法。导出了一个相应的自然黎曼度量，由此AQC可理解为在控制参数流形上求测地线的问题。AQC的这种几何化通过两个例子来证明，在那里我们表明，它导致AQC的性能得到改善，并揭示了算法性能中的控制流形的纠缠和曲率的作用。
2009-05-14 quant-ph
Quantum Brachistochrone for the Majorana Particle
本文将时间最优量子控制方法应用于马约拉纳粒子，推导出四维守恒定律，并讨论了时间变换性质与简单散射问题。
2023-05-29 quant-ph
Brachistochrone of Entanglement for Spin Chains
作为量子最速线的一种应用，我们解析地研究了纠缠在时间最优态演化中的作用，量子最速线是一种获得最优含时哈密顿量以达到目标量子态的一般方法.作为一个模型，我们处理两个量子位通过一个中间量子位间接耦合，这是直接可控的，这代表了量子信息处理中的一个典型情况。对于三重系统的所有可能的初始纯量子态集，我们找到了时间最优幺正演化律，并通过间接耦合量子比特间的双纠缠来量化剩余纠缠.通过确定剩余纠缠最大化的最小时间，确定了速降线运动的积分。纠缠对W和GHZ初始量子态以及间接耦合量子比特具有非零2-纠缠值的双可分初始态起作用。
2017-02-08 quant-ph
Demonstration of quantum brachistochrones between distant states of an atom
通过最快的途径-量子速降线-将初始量子态转换为目标态，是许多基于量子力学的技术面临的基本挑战。在这里，我们展示了一个原子波包的快速相干传输超过15倍的距离，其大小-一个典型的情况下，量子过程的目标状态不能通过局部变换达到。我们对输运保真度的测量揭示了物质波相干分裂和复合存在一个最小持续时间--量子速度极限。我们通过依赖于量子态动力学的几何解释来获得对这个极限的物理洞察。这些结果揭示了量子态动力学的基本极限，并有望在量子传感和量子计算中找到相关的应用。
2020-09-04 quant-ph
Fast high-fidelity geometric quantum control with quantum brachistochrones
我们在实验上证明了利用最速降时线方法在金刚石中的混合自旋寄存器上对量子系统进行快速、高保真的几何控制。基于时间最优的通用几何控制，实现了对氮空位中心自旋态精确度大于99.2%的单几何门，与传统的几何方法相比，平均时间缩短了74.9%.在混合自旋寄存器上，快速几何双量子比特门的保真度超过96.5%。利用这些快速高保真门，我们实现了量子纠缠增强相位估计算法，并证明了室温下的海森堡量子极限。与传统的几何电路相比，测量带宽和灵敏度分别提高了3.5倍和2.9倍。因此，我们的研究结果表明，基于快速几何路径的高保真量子控制将是量子信息处理在实践中广泛应用的通用工具。
2021-05-12 quant-ph
Experimental Demonstration of a Brachistochrone Nonadiabatic Holonomic Quantum-Gate Scheme in a Trapped Ion
Zhengzhou University（郑州大学）；Henan Academy of Sciences（河南省科学院）
该研究提出了一种在俘获离子中实现非绝热拓扑量子门的新方法，通过比较不同协议发现布雷奇斯托克罗内非绝热拓扑量子门在速度与鲁棒性方面表现更优。
2026-03-25 quant-ph
How fast and robust is the quantum adiabatic passage?
我们研究了辅助绝热通道，并等价地无跃迁量子驱动，作为一个量子速降线轨迹。从量子速降线方程出发，构造了给定约束条件下的最优哈密顿量。我们讨论了绝热通道如何实现为方程的解。量子最速时线的公式是基于最小作用量原理。我们利用它来讨论绝热通道的稳定性。
2013-07-18 quant-ph
Brachistochrone Non-Adiabatic Holonomic Quantum Control
在量子控制中，几何运算可以提供额外的一层鲁棒性来对抗控制误差。然而，传统的非绝热完整量子计算（NHQC）是有限的事实，所有的操作需要完全相同的演化时间，即使是小角度旋转。此外，NHQC限制的驱动部分的哈密尔顿严格覆盖一个固定的脉冲区域，使其敏感的控制误差。在这里，我们提出了一种非传统的方法NHQC，称为臂时NHQC，绕过这些限制。具体而言，使用B-NHQC，非阿贝尔几何门可以通过遵循最速曲线进行时间优化，从而最大限度地减少环境退相干的影响。此外，我们证明了B-NHQC与合成脉冲兼容，这可以进一步增强对脉冲误差的鲁棒性。对于基准测试，我们提供了一个彻底的分析，在实验条件下的B-NHQC的性能，我们发现，门误差可以减少多达64%相比，NHQC。
2021-02-27 quant-ph
Quantum Speed Limit under Brachistochrone Evolution
本文提出基于黎曼度量和量子最速降线问题的几何方法，推导封闭与开放量子系统的量子速度极限新界限，并在三类代表性情形中验证其紧致性和有效性。
2023-08-07 quant-ph
Accelerating the computation of quantum brachistochrone
量子比特的有效控制在量子信息处理中起着关键作用。在目前的工作中，一个替代的微分方程组推导出一个最佳的量子控制的单个或多个量子位有或没有相互作用。新的配方，使一个很大的减少计算量，通过消除冗余的复杂性，在以前的配方。设计了一种用于数值检测纠缠最优路径的弛豫技术。有趣的连续对称性确定在拉格朗日，这表明存在物理等价类的路径，并可用于删除中性方向的雅可比矩阵的演变。在最优路径组的“基态”解中，系统的时间反演对称性显现出来，这一对称性对于与时间相关的初态和终态具有普遍性。
2020-11-25 quant-ph
Quantum-brachistochrone approach to the conversion from $W$ to Greenberger-Horne-Zeilinger states for Rydberg-atom qubits
利用量子速降线方法，研究了在四个激光脉冲作用下，三个等间距的中性原子组成的系统中，$W$和Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态之间的最快（时间最优）确定性转换问题.假设所有四个脉冲都接近于与相同的内部（原子）跃迁共振-原子基态和高位里德堡态之间的跃迁-每个原子都可以被视为一个有效的两能级系统（$gr$型量子比特）。从一个有效的系统哈密顿量，这是有效的里德伯封锁制度，并定义在一个四态流形，我们推导出量子速降线方程有关的最快可能的$W$ -GHZ状态转换。通过数值求解这些方程，我们确定了与时间最优状态转换相对应的外部激光脉冲的时间相关拉比频率。特别是，我们表明，最短的可能$W$到GHz的状态转换时间是由$T_{\textrm{QB}}= 6.8\:\hbar/E$，其中$E$是总的激光脉冲能量使用，这最后一次是显着短于状态转换时间以前发现使用动态对称为基础的方法[ $T_{\textrm{DS}}=(1.33-1.66)\:T_{\textrm{QB}}$ ]。
2022-09-07 quant-ph
Quantum Brachistochrone for Mixed States
当哈密顿量和Lindblad算符受到一定的约束时，我们基于变分原理给出了一个求解由主方程控制的混合态的时间最优量子演化的一般形式.问题简化为首先求解哈密顿量的基本方程（{ \it量子臂时线}），一旦指定了约束，就可以将其写下来，然后求解林德布拉德和密度算子的约束和主方程。作为我们的形式主义的应用，我们研究了一个简单的单量子比特模型，其中最佳Lindblad运营商控制退相干，并可以通过与辅助量子比特的可调耦合来模拟。结果表明，通过混合态的演化比给定纯态之间的幺正演化更有效。我们还讨论了混合态演化作为一个有限时间幺正演化的系统加上一个环境，其次是一个单一的测量。对于最简单的约束选择，进化的最佳持续时间是环境自由度的指数递减函数。
2007-03-06 quant-ph
An algorithm for solving unconstrained unitary quantum brachistochrone problems
我们引入了一种迭代方法来搜索时间最优的哈密顿算子，该哈密顿算子驱动两个任意的，并且通常是混合的量子态之间的量子系统。该方法是基于逐步提高效率的初始，随机选择，哈密尔顿算子，通过减少其组件，不积极推动系统的想法。我们表明，我们的方法收敛迅速，即使是大尺寸的系统，其解决方案饱和的任何可达到的最小时间的演变。我们通过利用系统沿路径获得的几何相位与生成它的汉密尔顿之间的同构，提供了迭代方法的严格几何解释，并讨论了由此产生的与Grover量子搜索算法的相似之处。我们的方法是直接适用的状态准备和门设计问题的一个强大的工具。
2019-06-07 quant-ph
Quantum brachistochrone problem for two spins-1/2 with anisotropic Heisenberg interaction
本文研究了由各向异性海森堡哈密顿量描述的双自旋系统- $\frac{1}{2}$的量子速降线演化，其中没有$zx$，$zy$相互作用耦合在沿z轴的磁场中。该哈密顿量分别在由$\|\uparrow\uparrow\rangle$，$\|\downarrow\downarrow\rangle$和$\|\uparrow\downarrow\rangle$，$\|\downarrow\uparrow\rangle$构成的两个子空间中实现量子演化，并允许分别考虑每个子空间上的最速线问题.利用该哈密顿量的演化算符，我们生成了量子门，即纠缠门、SWAP门、iSWAP门等。
2013-04-04 math-ph math.MP quant-ph
Optimizing state transfer in a three-qubit array via quantum brachistochrone method
针对具有时变最近邻耦合的三量子比特阵列，研究采用量子最速降线法求解时间最优量子态转移，并解析得到最快协议。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
The quantum brachistochrone problem for an arbitrary spin in a magnetic field
本文研究旋转流形上自旋-$s$系统的量子速降线演化。这样的流形是由自旋-$s$的投影算符的本征态在某个方向上的旋转决定的。这些流形的Fubini-Study度量是半径依赖于自旋值和自旋投影值的球体度量。得到了旋转流形上自旋-$s$系统最优演化的条件。
2015-03-03 math-ph math.MP quant-ph
Entangled Brachistochrone: Minimum Time to reach Target Entangled State
我们解决这个问题：给定一个任意的初始态和一般的物理相互作用，到达目标纠缠态的最短时间是多少？我们证明了最小时间与非定域哈密顿量中的量子力学不确定性成反比。我们发现初始纠缠的存在有助于最小化等待时间。此外，我们发现在双定域旋转坐标系中纠缠能力实际上是一个几何量。我们给出了一般量子系统纠缠度时间平均值的一个普适界。纠缠度的时间平均值不依赖于特定的哈密顿量，而是依赖于哈密顿量的涨落。可以有无穷多个非定域哈密顿量给出相同的平均纠缠率。我们还证明了一个最小的时间时，系统的复合哈密顿量下发展的组成法律。
2009-12-16 quant-ph
The PT-symmetric brachistochrone problem, Lorentz boosts and non-unitary operator equivalence classes
将PT对称（PTS）量子速降线问题重新分析为同时包含非厄米PTS分量和纯厄米分量的量子系统。解释这个特定的设置作为一个更大的厄米特系统的子系统，我们发现非酉算子等价类（共轭类）作为自然成分，其中包含至少一个Dirac厄米特代表。借助几何分析证明了PTS最速线的消失通过时间解与Hermitian最速线通过时间的Anandan-Aharonov下界的相容性。
2008-07-20 hep-th math-ph math.MP
Quantum Brachistochrone Problem and the Geometry of the State Space in Pseudo-Hermitian Quantum Mechanics
只要对物理希尔伯特态的内积定义作适当的选择，一个具有实谱和完备本征向量集的非厄米算符可以作为幺正量子系统的哈密顿算符.我们研究的后果，这样的选择表示的国家的投影算子和几何的状态空间。这使得仔细处理量子速降线问题，并表明，它确实是不可能实现更快的幺正演化使用PT对称或其他非厄米哈密顿比厄米哈密顿。
2008-04-10 hep-th math-ph math.MP
The quantum brachistochrone problem for non-Hermitian Hamiltonians
最近，Bender，Brody，Jones和Meister发现，在量子最速线问题中，当时间演化算子是非厄米但PT对称时，某些初始状态演化到指定的最终状态所需的通过时间可以任意小。在这里，我们证明，这种现象也可以得到非厄米哈密顿的PT对称性是完全破缺，即耗散系统。我们观察到，一个可调的通过时间的效果，可以通过投影正交本征态之间的时间演化算子相关联的非厄米哈密顿。这个哈密尔顿算子不是PT对称的。
2007-10-04 hep-th math-ph math.MP
The Naimark dilated PT-symmetric brachistochrone
对具有PT对称哈密顿量的量子力学速降线系统进行了Naimark扩张，并将其解释为高维Hilbert空间中厄米系统的子系统。这为最近假设的PT对称超快速降线机制的直接实验实施开辟了一条道路[C。M. Bender等人，Phys.Rev.Lett. { \bf 98}，040403（2007）]中的纠缠双自旋系统。
2008-08-18 hep-th math-ph math.MP
Geometry and quantum brachistochrone analysis of multiple entangled spin-1/2 particles under all-range Ising interaction
Chouaïb Doukkali University（舒艾卜杜卡利大学）；Mohammed V University in Rabat（拉巴特穆罕默德五世大学）；Ibn Zohr University（伊本·佐赫尔大学）；Princess Nourah bint Abdulrahman University（公主努拉·宾特·阿卜杜勒拉赫曼大学）；Prince Sultan University（苏丹王子大学）；Menoufia University（门尤菲亚大学）
本研究通过几何框架分析多重纠缠自旋-1/2粒子在全范围异或相互作用下的最速路径问题，揭示纠缠对动态行为和几何相的影响。
2025-12-24 math-ph math.MP quant-ph
Suppressing excitations using quantum-Brachistochrone and nearest-neighbour interactions
IISER Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）
针对传统反绝热协议抑制量子激发需复杂多体项的问题，提出对TFIM已有耦合项做局域含时调制的方法，可提升保真度与抗噪性，还解析证明了反Kibble-Zurek标度，为简易抗噪量子态制备提供新思路。
2025-10-24 cond-mat.other quant-ph
Zermelo Navigation in the Quantum Brachistochrone
本文分析了有限维受控量子系统中实现幺正量子门的最佳时间。所研究的约束族是：（与时间相关的）哈密尔顿算子的允许集是由su（n）上的内积引起的范数的单位球。我们还考虑了这一任意规范的推广。我们构造一个Randers度量，通过应用沈泽梅洛导航定理，测地线是与规定的约束兼容的时间最优轨迹。我们确定了所有测地线和相应的时间最优哈密顿量，用于控制的特定约束，即对于任何给定的k > 0值，k（Tr（Hc（t）^2）= 1。Carlini et.使用替代方法重新导出。一阶微分方程系统的最佳哈密顿量得到，并示出的形式的欧拉庞加莱方程。我们说明，这种方法可以形成一种方法，用于确定哪些物理基板是有效的，在支持快速量子计算的实施。
2015-02-20 math-ph math.MP quant-ph
No-signaling principle and quantum brachistochrone problem in $PT$-symmetric fermionic two- and four-dimensional models
费米子系统与玻色子系统有几个不同之处，特别是时间反演算符$T$是奇数，即$T^2=-1$。对于$PT$对称玻色子系统，无信号原理和量子最速线问题已经得到了一定程度的研究，但这两个问题都存在争议。在本文中，我们应用的基本方法提出的玻色子系统{ \it费米子}的二维和四维$PT$对称的哈密顿量，并获得了一些令人惊讶的结果：我们发现-在对比玻色子的情况下-无信号原理是支持二维费米子哈密顿量，但是，$PT$对称性被打破。此外，我们发现，从一个给定的初始状态，自旋向上，到一个给定的最终状态，自旋向下的演化所需的时间是一个常数，独立的参数的哈密顿量，在本征值约束。也就是说，它不能像玻色子那样被优化。然而，我们确实也发现了一种维度依赖性：这里考虑的四维$PT$对称费米子哈密顿量再次支持无信号原理，但$PT$对称性被破缺并不重要。然而，如果纠缠度守恒，对称性就被破坏了。在四维系统中，正交态之间的演化时间取决于哈密顿量的参数，结论是它可以再次优化，并在某些情况下接近零。然而，如果我们要求纠缠守恒，这两个状态之间的转换时间就变成了与二维情况下相同的常数，这与埃尔米特情况下发生这种转换的最小时间相吻合。
2018-08-14 hep-th math-ph math.MP
Geometrical, topological and dynamical description of $\mathcal{N}$ interacting spin-$\mathtt{s}$ under long-range Ising model and their interplay with quantum entanglement
理解可积量子系统的几何、拓扑和动力学结构与量子信息任务中可利用的量子现象（如量子纠缠）之间的联系是几何信息科学中的一个主要问题。本文在长程伊辛模型下研究了$\mathcal{N}$与$\mathtt{s}$相互作用的物理系统中的这些问题。我们发现相关的动力学，确定相应的量子相空间，我们推导出相关的Fubini研究度量。通过应用Gauss-Bonnet定理和高斯曲率的推导，我们证明了动力学发生在球面拓扑流形上。然后，我们分析了在任意和循环演化过程下得到的几何相位，并通过建立时间最优演化来解决量子最速线问题。此外，通过将系统缩小到两个自旋- $\mathtt{s}$系统，我们从两个不同的角度探讨了相关的纠缠;第一个是几何性质，涉及到纠缠度和几何结构之间的相互作用的调查，如Fubini-Study度量，高斯曲率和几何相位。第二个是动力学性质的，解决了纠缠对进化速度和测地距离的影响。此外，我们还基于纠缠度解决了量子最速线问题。
2023-03-02 quant-ph
Optimal path for a quantum teleportation protocol in entangled networks
贝尔曼的最优性原理在应用数学、计算机科学、最优控制理论、经济学、决策和经典物理学的整个分支的发展中具有巨大的重要性。例子很多：动态规划，马尔可夫链，随机动力学，变分法，和最速线问题。在这里，我们表明，贝尔曼的最优性原则是违反量子网络上的隐形传态问题。这意味着，在具有二分纠缠的量子网络中，寻找在两个相距较远的节点之间传送量子态的最佳保真度路径将是一个棘手的问题，需要进一步的研究。
2012-01-10 quant-ph
Non-Hermitian Quantum Systems and Time-Optimal Quantum Evolution
最近，Bender等人考虑了非厄米的$\cal PT$对称量子系统的量子速降线问题，并证明了将给定的初始态$|ψ_i\rangle$变换为特定的最终态$|ψ_f\rangle$所需的最优时间演化可以任意小。此外，已经表明，找到最短的可能时间只需要解决量子系统的二维问题，该量子系统由作用在由$|ψ_i\rangle$和$|ψ_f\rangle$跨越的子空间中的有效哈密顿量控制。在本文中，我们研究了一个类似的问题，一般的非厄米哈密顿量，我们的注意力集中在几何方面的问题。
2009-07-07 quant-ph
Quantum Geometric Limits for Non-Abelian Holonomies
Universidade Federal Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）
本文通过将非阿贝尔和乐性重铸为斯托克斯-薛定谔动力学，建立了其幅值由非阿贝尔曲率范数的面积分上界约束的通用量子几何极限，并利用曲率加权测地线的捷线假设求解了对应的轮廓-曲面变分问题。
2026-05-27 quant-ph
Non-hermitian exciton dynamics in a photosynthetic unit system
利用耗散二能级二聚体模型研究了光合系统中激子能量转移的非厄米量子动力学。该方法是基于格林函数的形式主义，允许考虑退相干和站点间传输过程的可比条款。结果表明，在较高的温度下的相干和非相干的行为与例外点发生在相干-非相干交叉制度在临界温度的可能性的组合。当每个二聚体网站是平等地耦合到环境源的耗散，激子波包随时间演化的相干分量，这可以归因于耗散源的不可逆性。利用光合作用系统中典型的参数估计，分析了B850 Bchls二聚体系统的时间演化特征，得到了一定参数范围内的量子最速线通过时间.
2012-04-02 quant-ph
Relations between quantum metrology and criticality in general su(1, 1) systems
本文通过 su(1, 1) 李代数支配的幺正参数化过程，阐明了量子计量与临界性的关系，将生成元确定视为广义捷线问题，揭示了动态量子 Fisher 信息的幂律依赖性，并经三种系统验证了灵敏度渐近行为的预测。
2024-07-30 quant-ph
Faster than Hermitian Quantum Mechanics
给定初始量子态|psi_I>和最终量子态|在Hilbert空间中，存在Hamilton算子H，|psi_I>演变为|psi_F>。考虑下面的量子速降线问题：在H的最大和最小本征值之间的差保持固定的约束下，哪个H在最短的时间τ内实现这种变换？对于埃尔米特哈密顿τ有一个非零的下界。然而，在满足相同能量约束的非厄米PT对称哈密顿量中，τ可以任意小而不违反时间-能量不确定原理。这是因为对于这样的汉密尔顿的路径，|psi_I>至|psi_F>可以变短。这里所描述的机制类似于广义相对论中的机制，即如果两个时空点被虫洞连接，它们之间的距离就可以变小。这一结果可能在量子计算中有应用。
2006-09-05 hep-th quant-ph
Quantum state discrimination in a $\mathcal{PT}$-symmetric system of a single trapped ion
本文在单个囚禁钙离子中实验验证了$\mathcal{PT}$对称非厄米哈密顿量下任意两个非正交量子比特态可经时间演化变为正交态，实现确定性判别，并优化参数实现最快正交化，展示了非厄米物理在量子信息处理中的应用前景。
2025-02-28 physics.atom-ph quant-ph
Non-Adiabatic Quantum Optimization for Crossing Quantum Phase Transitions
针对有限时间内多体量子系统基态穿越量子相变时绝热性破坏引发的激发问题，受Kibble-Zurek机制启发分析现有最优控制程序的绝热性时间尺度，提出非绝热量子优化（NAQO）框架，利用Landau-Zener公式并考虑高激发态作用，在多种模型中性能优于现有方法。
2025-02-13 cond-mat.other cond-mat.stat-mech quant-ph
Solving The Travelling Salesman Problem Using A Single Qubit
Zentrum für Optische Quantentechnologien, Universität Hamburg（汉堡大学光学量子技术中心）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging, Universität Hamburg（汉堡大学超快成像中心）
本文提出利用单个量子比特通过量子并行性原理解决旅行商问题，相比现有方法更高效且具有扩展性潜力。
2024-12-23 cs.CC math.OC quant-ph
Pseudo-Hermitian Representation of Quantum Mechanics
如果适当地修改希尔伯特空间的内积，具有实谱的可对角化的非厄米哈密顿量可以用来定义幺正量子系统。我们给出了一个全面的和基本上自成一体的审查的基本思想和技术负责在这个问题上的最新发展。我们提供了一个重要的评估的作用，希尔伯特空间的几何形状在传统的量子力学，以揭示基本的物理原理，激励我们的研究。然后，我们提供了一个调查的必要的数学工具，并详细说明了一些相关的问题，具有根本的重要性。特别地，我们讨论了反线性对称性如PT的作用，电荷算符C和CPT-内积的真正含义和意义，物理观测量的性质，用普通厄米量子力学对这些模型的等价描述，它们的动力学的局域-非厄米描述与非局域-厄米描述之间的相关对偶性，相应的经典系统，伪厄米正则量子化方案，计算（伪）度量算子的各种方法，处理与时间相关的准厄米哈密顿算子和理论的路径积分公式的微妙之处，以及量子Brachistochrone问题的状态空间结构及其分支。我们还探讨了一些具体的物理应用的抽象概念和工具，在这个调查的过程中已经开发。这些包括在核物理、凝聚态物理、相对论性量子力学和量子场论、量子宇宙学、电磁波传播、开放量子系统、磁流体力学、量子混沌和生物物理学中的应用。
2011-02-07 gr-qc hep-th math-ph
Progress on Problem about Quantum Hamming Bound for Impure Quantum Codes
量子纠错码理论中一个著名的开放问题是，不纯量子码的参数是否可以违反纯量子码的量子汉明限。我们部分解决了这个问题。我们证明了存在一个阈值，使得任意量子码在任何时候都必须服从量子汉明限。我们列出了小d和二进制量子码的一些值。
2009-07-22 quant-ph
Entropic bounds for the quantum marginal problem
量子边际问题是，给定一组多体系统的约化量子态，是否存在与这些约化态一致的联合量子态。量子边际问题通常很难解决，因为它是N-可表示性问题的一个变体。我们提供了熵界上的正交解的数量的量子边际问题。
2008-06-18 quant-ph
Quantum secret key encryption algorithm based on quantum discrete logarithm problem
本文首先定义了类似于经典离散对数问题的量子离散对数问题。但是，这个问题不能用Shor的量子算法来解决。基于量子离散对数问题，提出了一种新的量子密钥加密算法。接收者使用他们的秘密密钥构建他的量子信道。然后，发送方可以使用接收方的量子信道来加密消息。最后，接收方使用密钥对密文进行解密。在我们的算法中，量子系统将在传输消息后被破坏。但是，在我们的算法中，秘密密钥仍然可以重复使用。
2004-08-18 quant-ph
Phase Space Formulation of Quantum Mechanics. Insight into the Measurement Problem
以公理化的形式给出了量子力学过程的相空间数学表述和本体论解释。详细讨论了量子测量问题，包括量子态滤波问题。与标准量子理论不同的是，本方法可以同时容纳量子和经典测量设备，以解决量子测量问题
2004-02-03 quant-ph
Solving the quantum search problem in polynomial time on an NMR quantum computer
量子搜索问题是一个重要的问题，因为一般的NP问题可以有效地解决一个unsorted量子搜索算法。这里已经表明，量子搜索问题可以在NMR量子计算机上在多项式时间内解决。NMR系综量子计算是基于量子力学幺正动力学，即封闭量子系统和它的系综都服从同一个量子力学幺正动力学，而不是基于经典NMR量子计算的伪纯态或有效纯态。基于这一新原理，我们发展了常规的NMR多量子谱，从实验上解决了搜索问题。首先将搜索问题的解信息加载到由预言机幺正操作和预言机无关幺正操作构造的幺正演化传播子上，用于激发自旋系综中的多重量子相干性.然后利用多量子光谱技术从实验上提取溶液信息.讨论了如何增强量子搜索核磁共振多量子脉冲序列的输出信号，并提出了一些增强核磁共振信号的方法。本文的工作将有助于常规高场核磁共振机有效地解决量子搜索问题。
2002-06-16 quant-ph
A polynomial-time solution to the parity problem on an NMR quantum computer
提出了一种有效的量子算法，在多项式时间内解决奇偶性问题，无论是在传统的量子计算和经典计算，NMR量子计算机上的最困难的问题之一。它基于量子系综中的量子平行性原理、选择性退相干操作和NMR相敏测量。量子算法的量子线路是明确设计的。
2001-09-06 quant-ph
New quantum algorithm for studying NP-complete problems
通常的量子算法是基于量子图灵机或量子线路。众所周知，这种方法不足以解决NP完全问题。本文研究了一种新的量子算法，它是普通量子算法与混沌动力学系统的结合。我们认为可满足性问题是NP完全问题的一个例子，并认为这个问题在原则上可以用我们的新量子算法在多项式时间内解决。
2004-06-29 quant-ph
The quantum correlation between the selection of the problem and that of the solution sheds light on the mechanism of the quantum speed up
在经典的问题解决中，鲍勃（问题设置者）对问题的选择和爱丽丝（问题解决者）对解决方案的选择之间当然存在相关性。在量子问题解决中，这种相关性变成了量子。这意味着Alice选择了50%的信息来指定问题。由于解决方案是问题的函数，这给了爱丽丝50%的信息，指定解决方案的先进知识。二次和指数加速都是由量子算法从这种先进的知识开始的事实来解释的。
2010-10-26 quant-ph
A quantum algorithm for greatest common divisor problem
提出了一种求解最大公约数（GCD）问题的量子算法。该量子算法具有与经典算法相似的计算复杂度，如著名的欧几里得算法的GCD。该算法是量子算法在求解隐子群问题中的一个应用，与Shor因子分解算法相同。为该量子算法提供了由量子门实现的显式量子线路。我们也给出了这种量子算法的计算机模拟，并提出了相应的量子线路的预期结果。
2017-08-01 quant-ph
Classical and Quantum Problems for Quanputers
量子计算机被认为是可逆的，线性扩展的，动态系统（Quanputers）家族的一部分。对于经典的问题，一个操作的重新制定。本文提出了一种在量子计算机上求解经典问题和量子问题的通用算法。
2002-10-26 quant-ph
Quantum algorithm of a set of quantum 2-sat problem
对一类量子2-可满足性（Q2 SAT）问题提出了一个量子绝热算法，该问题是2-可满足性（2SAT）问题的推广。对于一个Q2 SAT问题，我们构造了一个类似于海森堡链的哈密顿量。所给Q2 SAT问题的所有解都跨越简并基态的子空间。对哈密顿量进行了几何演化，使系统保持在简并子空间中。我们的数值结果表明，我们的算法的时间复杂度是$O(n^{3.9})$产生非平凡的解决方案的条款数$m=dn(n-1)/2\ (d\lesssim 0.1)$的问题。我们讨论了我们的算法的优点，已知的量子和经典算法。
2020-10-31 quant-ph
Quantum Algorithm to Solve Satisfiability Problems
利用基态量子计算机中的非幺正变换，提出了一种求解可满足性（SAT）问题的新量子算法。针对3比特精确覆盖问题，分析了基态量子计算机的能隙尺度。讨论了该算法在一般SAT问题上的时间代价。
2005-02-28 quant-ph
On the absence of a measurement problem in quantum computer science
我评论GianCarlo Ghirardi对我的量子计算没有测量问题的批评。
2008-08-11 quant-ph
