Quantum brachistochrone curves as geodesics: obtaining accurate control protocols for time-optimal quantum gates
大多数最优控制方法不能得到精确的时间最优协议。量子速降线方程是一个例外，它有可能为基本上任何量子控制问题提供精确的时间最优协议。到目前为止，这种潜力还没有实现，然而，由于传统的数值方法来解决它的不足。在这里，使用微分几何，我们重新制定的量子速降线曲线上的酉群测地线。有了这个识别，我们能够得到一个数值方法，有效地解决了brachistochrone问题。我们用两个例子来证明它的力量。
2014-08-11 quant-ph
Comment on the Quantum Brachistochrone Problem
在这篇简短的评论中，我们试图澄清关于量子速降线的论文[1]和[2]之间的明显差异，即是否有可能使用埃尔米特和非埃尔米特量子力学的明智混合来规避埃尔米特汉密尔顿在两个给定状态之间具有给定能量色散的情况下演化所需时间的标准下限。
2008-04-22 quant-ph
Projector Form of the Quantum Brachistochrone and Its Relation to Two-Boundary Quantum Algorithm Design
Graduate School of Information Sciences, Tohoku University（东北大学信息科学研究院）；Department of Physics, Institute of Science Tokyo（东京科学大学物理系）；Sigma-i Co., Ltd.（Sigma-i有限公司）
本文阐明时间最优量子演化与双边界最优控制表述在量子算法设计中的关联。
2026-10-02 quant-ph
Integrability and chaos in the quantum brachistochrone problem
本文针对量子最速降线问题，通过明智选择控制哈密顿量子集引入完全可积协议族，并证明其稳定性带来数值可处理性与实用性。
2024-05-23 quant-ph
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
The brachistochrone problem in open quantum systems
近年来，文献中利用不同类型的非厄米Hamilton算子讨论了量子最速线问题。在这里，它表明，通过时间是可调的，在现实的开放量子系统由于双正交的非厄米哈密顿算符的本征函数。作为例子，从最速线问题的观点分析了布尔加科夫等人对不同形状微波腔体传输的数值结果。在从弱耦合到强耦合区域的交叉中，通过时间缩短，其中共振态重叠并且在复平面中存在许多分支点（例外点）。这种效应{ \it不能}在标准量子力学的框架下用厄米哈密顿算符和考虑$S$矩阵极点来描述.
2007-10-15 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
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
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 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Energy Optimal Interpolation in Quantum Evolution
我们在量子演化中引入了插值的概念，并提出了一个通用的框架，以找到能量最优的哈密顿量的量子系统之间的一组给定的中间状态，使用变分和几何方法。一些特殊的情况进行了仔细研究。量子最速线问题被证明是一个特例。
2008-09-18 quant-ph
Exploring the Geometric and Dynamical Properties of Spin Systems and Their Interplay with Quantum Entanglement
本文从几何和动力学角度探讨自旋系统的性质及其与量子纠缠的关系，分析了经典相空间、量子态的几何描述以及不同相互作用模型下的自旋系统动力学和几何结构。
2026-04-30 quant-ph
Efficient generation of random multipartite entangled states using time optimal unitary operations
我们回顾了使用重复的两个量子比特门的协议的随机纯态的产生。我们研究了收敛对Haar多体纠缠态的依赖性。我们调查的最佳生成这样的状态的物理（实时）的时间需要应用的协议，而不是在其他作品中使用的门的复杂性的观点。对于给定的哈密顿量，这个物理时间可以在量子速降线形式主义提供的理论框架内得到。以各向异性海森堡哈密顿量为例，我们发现不同的最佳量子门出现根据在每种情况下使用的最优性的观点。我们还研究了不同的纠缠测度对收敛到随机纠缠态的影响。
2008-07-23 quant-ph
Complementarity between quantum entanglement, geometrical and dynamical appearances in N spin-$1/2$ system under all-range Ising model
本文在全范围伊辛模型下的N个自旋-1/2系统中，利用Fubini-Study度量和高斯-博内定理证明动力学发生在具有哑铃形结构和球面拓扑的闭合二维流形上，并从几何与动力学两个视角揭示了纠缠对几何结构、演化速度及量子最速降线问题的影响。
2024-08-30 math-ph math.MP 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
Time Dependent Quantum Mechanics
基于量子最速线和矩阵力学，我们提出了一种系统的方法来处理含时量子动力学。我们推导出明确的时间依赖的哈密顿算子的一些约束有限系统从这种形式主义。一旦实现了这一点，我们继续计算作为时间的函数的波矢量，以证明使用矩阵方法与几个具体的例子。在高维非交换几何中，得到了椭圆曲线和周期轨道的一些有趣结果。
2012-10-25 quant-ph
Comments on "Observation of Fast Evolution in Parity-Time-Symmetric System"
在“宇称时间对称系统中快速演化的观测”一文中，作者提出了一种实现比厄米特演化更快的物理装置。这最后出现在对比我们的论文中得到的结论“量子速降线的一些备注”。我们将澄清这个明显的矛盾和[1]中处理的一些问题。
2011-06-08 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 State Driving along Arbitrary Trajectories
本文从量子最速降线问题出发，求解有限资源下沿任意轨迹驱动量子态的最短时间及哈密顿量，推广至混合态，并与反绝热驱动对比，揭示Berry相位的作用。
2023-07-17 quant-ph
Time optimal quantum state transfer in a fully-connected quantum computer
针对全连接量子计算机中量子态传输速度极限未知的问题，提出一种包含哈密顿量不等式约束的量子最速降线新方法，并证明了实验可实现哈密顿量子类上量子态传输速度的精确紧致界限。
2023-11-27 quant-ph
Time Optimal Quantum Control of Spinor States
分析了相对论电子在四维线性约束下的运动。有趣的结果表明，电子的状态下的时间最佳量子态控制的形式下，很好地定义。我们建立了实现时间依赖幺正演化的紧凑机制，并提出了时间有序指数算子的新计算方法。一个强大的修改的brachistochrone技术，允许通过矩阵分解的哈密顿一类问题的解决方案。这些技术使我们能够为量子系统找到一系列解决方案，这些解决方案具有易于访问的物理实现。我们对比的理论输出时，约束到相对论性的时空，其他物理系统的低维。对超复数及其在量子力学中的应用作了一些评述。
2019-07-16 quant-ph
Nonadiabatic quantum state engineering driven by fast quench dynamics
在量子信息科学中有许多任务利用非过渡绝热动力学。这种动力学受绝热定理的约束，绝热定理自然地对量子系统的演化施加了速度限制。在这里，我们研究了一种量子态工程的方法，利用一个捷径的绝热演化，这是基于快速淬火在连续时间的哈密顿演化。特别是，这个过程是能够提供状态准备比绝热brachistochrone更快。值得注意的是，在这种方法中的演变时间被证明是最终限制其“成本“，提供的平均工作率（平均功率）的淬火过程。我们说明了这一结果的情况下，可以在实验中实现的核磁共振设置。
2014-03-03 quant-ph
Time Optimal Qubit Computer
本文利用含时变换研究两态系统，结合时间最优量子控制推导量子信息矩阵门，并提出量子最速降线问题的双曲等价形式。
2023-06-02 quant-ph
Approaching the Quantum Speed Limit in Quantum Gates with Geometric Control
Université de Toulouse, CNRS（图卢兹大学，法国国家科学研究中心）
提出基于几何原理的最优控制策略，通过控制哈密顿量参数实现量子门，逼近Mandelstam-Tamm量子速度极限，在双量子比特门上显著降低偏差并保持高保真度。
2025-09-14 quant-ph
Time optimal quantum state engineering
Newcastle University（纽卡斯尔大学）
利用基于量子最速下降形式的时间最优控制方法，在光-物质系统中高效生成非经典量子态，实现了Fock态和薛定谔猫态的确定性制备，并展示了其抗退相干和低能耗特性。
2026-05-23 quant-ph
Experimental time-optimal universal control of spin qubits in solids
系统的量子控制在现代科学技术中起着重要的作用。量子控制的最终目标是以时间最优的方式实现高保真度的普适控制。虽然高保真度的通用控制已经在各种量子系统中报道，时间最优通用控制的实验实现仍然是难以捉摸的。在这里，我们报告的实验实现时间最优的通用控制的自旋量子位在钻石。本文推广了近年来求解量子最速线方程的一种方法[X. Wang等人，物理修订版信函114，170501（2015）]，我们获得了具有固定量子比特相互作用和约束控制场的多量子比特的精确最小时间协议。单量子位和双量子位时间最优门的实验实现，通过量子过程层析成像获得99%的准确度。我们的工作为实现精确的量子控制提供了一条时间最优的途径，并为一般量子系统的时间最优控制的新兴领域解锁了新的能力。
2016-10-25 quant-ph
Impacts of Intrinsic Noise and Quantum Entanglement on the Geometric and Dynamical Properties of the XXZ Heisenberg Interacting Spin Model
针对磁场下XXZ海森堡双自旋系统，本文统一分析内在退相干、纠缠、量子态几何距离与速度，并求解含噪量子最速降线及几何相位问题。
2025-07-23 math-ph math.MP 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
Expected Optimal Time for the NMR Implementation of Shor's Algorithm for Factorising 15
在本文中，我们简要讨论了模拟量子计算机的方法，该计算机在7量子比特系统上执行Shor算法以分解15。使用这种模拟和被忽略的量子最短时线方法，我们设计了一种蒙特卡罗算法来计算理论量子计算机在与当前工作量子计算机相同的能量条件下执行此计算的预期时间。我们发现，实验上，核磁共振量子计算机将采取$1.59 \pm 0.04$ s来执行我们的模拟计算，而在相同的能量条件下，预期的最佳时间是$0.955 \pm 0.004$ ms。此外，我们发现，预期的时间是成反比的能量方差的量子比特状态（如预期）。最后，我们提出了这种理论方法来分析未来的量子计算实验的时间效率。
2018-10-12 quant-ph
Time-optimal universal quantum gates on superconducting circuits
针对量子计算中退相干导致门保真度下降的问题，基于求解量子最速降线方程的时间最优控制，提出在二维方格超导量子比特上实现通用量子门的方案，双比特门保真度接近99.9%，并结合无退相干子空间编码抑制相位误差，为大规模量子计算提供了快速量子方案。
2023-10-24 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
Comparing Quantum Entanglement and Topological Entanglement
本文讨论了拓扑纠缠与量子纠缠之间的关系。具体来说，我们建议，对于这种比较，它是基本的拓扑纠缠，如辫子作为“纠缠算子”，并与他们的酉算子，能够创建量子纠缠。
2002-05-22 quant-ph
Bound entanglement maximally violating Bell inequalities: quantum entanglement is not equivalent to quantum security
结果表明，Smolin四比特束缚纠缠态[Phys.Rev.A，63032306（2001）]可以最大限度地违反类似于标准CHSH不等式的双设置贝尔不等式.令人惊讶的是，这种纠缠不允许安全的密钥蒸馏，所以纠缠和违反贝尔不等式都不意味着量子安全。还指出了这种束缚纠缠如何有助于降低通信复杂性。
2004-07-20 quant-ph
