Quantum-Inspired Weight-Constrained Neural Network: Reducing Variable Numbers by 100x Compared to Standard Neural Networks
Clemson University(克莱姆森大学);Emory University(埃默里大学)
受量子启发的权重约束神经网络通过减少变量数量提升效率,增强对抗鲁棒性,适用于工业应用。
2026-02-19 quant-ph
Approaches to Constrained Quantum Approximate Optimization
本文针对约束组合优化问题,比较不同量子方法的成本与收益,并提出动态量子变分拟设(DQVA)算法,以在固定量子资源下实现最大利用。
2021-07-07 quant-ph
Channel-Constrained Markovian Quantum Diffusion Model from Open System Perspective
本文提出信道约束马尔可夫量子扩散模型,基于开放量子系统动力学框架设计,通过Stiefel流形优化保证量子信道物理有效性,在多类量子系统上实现了噪声下保真度超0.998的高保真量子态生成。
2025-11-15 quant-ph
Quantum particle constrained to a curved surface in the presence of a vector potential
本文用形式法导出了在矢势作用下,带电粒子被约束在曲面上的薛定谔方程。在粒子无限接近表面的极限中,出现了一个项,它将垂直于表面的矢势分量与表面的平均曲率耦合起来。
1999-10-07 quant-ph
Nonlinearity and constrained quantum motion
当量子系统受到一个或多个由守恒量引起的约束时,导出了密度矩阵所满足的动力学方程。所得到的密度矩阵的非线性运动具有这样的性质,即演化与产生系统初始状态的纯态混合物的具体组成无关。
2009-09-28 quant-ph
Unleashed from Constrained Optimization: Quantum Computing for Quantum Chemistry Employing Generator Coordinate Inspired Method
本文提出一种基于生成坐标方法的自适应量子-经典策略,利用UCC激发生成器构建多体基组,绕过贫瘠高原问题,实现强关联量子化学体系的高效模拟。
2025-03-25 quant-ph
Constrained Counterdiabatic Quantum Approximate Optimization Algorithm for Portfolio Optimization
University of Delaware(特拉华大学)
本文提出了一种受限反迪阿布拉特量子近似优化算法,通过引入近似的亚狄亚伯恩势来提升投资组合优化的性能,实验证明其在固定深度下具有更好的逼近比。
2026-05-07 quant-ph
Constraint-oriented biased quantum search for linear constrained combinatorial optimization problems
Infineon Technologies AG(英飞凌科技有限公司)
本文提出一种面向约束的偏量子搜索方法,结合电路优化和机器学习技术,用于解决线性约束组合优化问题,并展示其在量子硬件下的速度优势。
2025-12-04 quant-ph
Hessian-based optimization of constrained quantum control
量子系统的有效优化是达到容错阈值的必要条件。用于优化模拟量子动力学的标准工具是基于梯度的\textsc{grape}算法,该算法已成功应用于量子物理学的广泛不同分支。在这项工作中,我们推导并实现了精确的$2^{\mathrm{nd}}$阶解析导数的相干动力学,并找到改进的标准相比,优化与近似$2^{\mathrm{nd}}$阶\textsc{bfgs}。我们证明了最好的和平均误差的约束酉门综合电路上的性能改善\textsc{qed}系统在广泛的范围内不同的门持续时间。
2020-09-16 quant-ph
On Quantum Communication Channels with Constrained Inputs
本文的目的是将前人的研究结果推广到对输入信号具有附加约束的量子信道,证明这种信道的容量等于所有先验分布满足约束的熵界的上确界.我们还对具有连续字母表的信道进行了推广。作为应用,我们证明了信号能量受限的量子高斯信道容量公式,建立了该信道与半经典光子信道的渐近等价性。我们还研究了纯态高斯信道的可靠性函数的下界。
1997-05-30 quant-ph
Subgradient Method using Quantum Annealing for Inequality-Constrained Binary Optimization Problems
本研究将Ohzeki方法扩展至不等式约束,通过统计力学推导松弛形式,并在二次背包问题中验证其性能。
2025-04-19 quant-ph
Resource efficient method for representation and measurement of constrained electronic structure states with a quantum computer
提出了一种改进分子基态能量量子模拟的新方法。我们执行一个预处理步骤经典,它通过生成一个自定义的映射,排除违反问题约束的状态,降低了问题的维数。随后,一个专门的测量方案是用来提取期望值的问题哈密尔顿通过这个映射。我们证明,这种方法减少了运行变分量子本征求解器(VQE)算法所需的量子资源量,而无需对量子化学问题的物理性质进行任何近似。
2023-03-02 quant-ph
Geometric Phase, Curvature, and Extrapotentials in Constrained Quantum Systems
我们导出了被无限回复力约束在位形空间(环境空间)的子流形(约束流形)上的量子系统的有效哈密顿量。我们特别注意这个哈密顿量如何依赖于约束流形外部的量,例如约束流形的外部曲率,周围空间的(黎曼)曲率和约束势。特别地,我们发现了一个值得注意的事实,即约束势的扭曲在约束哈密顿量中表现为规范势。这种规范势是几何相位的一个例子,与贝里最初讨论的密切相关。受约束的哈密顿量还包含一个有效势,它取决于约束流形的外曲率、周围空间的曲率和约束势的扭曲。我们的分析的一般性质允许应用到各种各样的问题,如刚性分子,分子系统沿反应路径的演变,和量子条形波导。
2000-01-18 quant-ph
Quantum Hashing via Constrained Rydberg Many-Body Dynamics
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);Anhui Province Key Laboratory of Quantum Network, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学安徽省量子网络重点实验室)
研究表明里德堡原子阵列中受限多体动力学产生量子哈希机制,将三元字符串编码到状态空间的确定性轨迹,映射到希尔伯特空间量子态系综,该系综具备量子哈希加密属性。
2026-07-07 quant-ph
Quantum Annealing for Constrained Optimization
量子技术的最新进展导致了实验性可编程量子退火机的开发和制造,这些退火机有望比其经典类似物更快地解决某些具有实际意义的组合优化问题。这种设备对于许多理论和现实世界的优化问题的适用性,这些问题通常受到限制,受到设备量子位的稀疏,刚性布局的严重限制。传统上,通过向问题的哈密尔顿算子添加惩罚项来解决约束,这反过来又需要过度增加物理资源,同时还限制相互作用的动态范围。在这里,我们提出了一种在量子退火机上编码约束优化问题的方法,该方法消除了对惩罚项的需要,从而减少了所需耦合器的数量,并消除了对微小嵌入的需要,大大减少了所需物理量子比特的数量。我们认为所提出的技术的优点,并说明其有效性。最后,我们讨论了实验的可行性,建议的方法,以及它的潜力,大大减少了资源需求的量子退火机上实现优化问题,其意义在量子计算领域。
2016-05-30 quant-ph
Post-processing variationally scheduled quantum algorithm for constrained combinatorial optimization problems
该研究提出结合变分方法与后处理技术的pVSQA算法,给出其适用的充分条件,在模拟器及两类量子器件上验证了其求解约束NP难组合优化问题的有效性。
2024-04-07 quant-ph
Energy-constrained LOCC-assisted quantum capacity of bosonic dephasing channel
本文研究了能量约束下玻色退相位信道的LOCC辅助量子容量,通过推导能量约束压扁纠缠的上界并证明最优输入态和压扁信道的性质,给出了该容量的紧密上下界估计。
2022-10-15 quant-ph
Emergence of classical behavior from the quantum spin
本文证明了一个点在固定半径球上运动的经典哈密顿系统是由量子自旋的约束演化产生的。约束量子演化对应于将量子态适当粗粒化为等价类,并迫使等价类演化为代表经典态的单个单元。在大自旋的极限下,随着演化的限制,粗粒化的量子自旋变得与经典系统难以区分。
2012-02-09 quant-ph
Squaring parametrization of constrained and unconstrained sets of quantum states
混合量子态由具有单位迹的厄米半正定算符$ρ$表示。正性的要求是负责一个高度非平凡的几何集合的量子态。自动满足该要求的已知方式是使用映射$ρ=τ^2 / \mathrm {tr} \, τ^2$,其中$τ$可以是任意厄米算子。利用这个映射,我们详细地讨论了由厄米算符线性空间的参数化所引起的量子态集的参数化。特别是,我们推导出一个方程的边界设置。此外,我们讨论了如何将这种参数化可以应用到一组量子态约束的一些对称性,或更一般地说,一些线性条件。作为一个例子,我们考虑参数化的量子位的维尔纳状态的集合。
2020-02-17 quant-ph
Weyl-Wigner-Moyal formulation of a Dirac quantized constrained system
提出了适用于Dirac量子化约束系统的量子力学Weyl-Wigner-Moyal公式的一种推广。在这个公式中,量子可观测量由Weyl符号的等价类描述。定义了这些等价类的Weyl积。新的Moyal括号被证明是兼容的狄拉克括号约束系统。
2000-06-06 quant-ph
Variational Quantum Algorithm for Constrained Topology Optimization
针对拓扑优化需同时处理复杂配置搜索与偏微分方程约束的难题,提出一种新型变分量子算法,利用双寄存器编码和约束编码方案实现单循环并行搜索,并验证了其在桁架等结构上的有效性。
2025-03-04 quant-ph
Testing of quantum nonlocal correlations under constrained free will and imperfect detectors
在这项工作中,我们处理放松标准的局部现实隐变量(LRHV)不等式的两个中心假设:自由意志在选择测量设置,并在测量设备的完美检测器的存在。违反LRHV不等式的量子关联称为量子非定域关联。原则上,在对抗性情况下,可能有一个隐藏的变量在选择测量设置时引入偏差,但无法访问该隐藏变量的观察者可能不知道偏差。然而,在实践中,检测器并不具有完美的效率。本文的一个主要重点是介绍的框架中,给定一个量子态的非局域行为下的约束自由意志,我们可以确定阈值的检测器参数(检测器效率和暗计数),使检测器是足够强大的证明非局域性。我们还引入了一类具有约束自由意志的LRHV不等式,并讨论了它们在量子非定域关联检验中的应用。
2023-02-04 quant-ph
Weakly-Driven Quantum Walks for Memory-Constrained Pauli Channel Learning
本文提出弱驱动量子游走机制,将泡利信道学习的量子内存开销降至常数级,同时保持测量复杂度的指数优势,为资源受限场景下的量子算法设计提供新思路。
2025-09-09 quant-ph
Feedback-Based Quantum Algorithm for Constrained Optimization Problems
本文将基于反馈的量子优化算法(FALQON)推广至二次约束二进制优化(QCBO)问题,通过新算子编码解为基态并结合李雅普诺夫控制实现收敛,减少量子电路深度以节省资源且性能更优,数值模拟验证了有效性。
2024-07-19 quant-ph
$\ell_1$-norm in three-qubit quantum entanglement constrained by Yang-Baxter equation
通常,$\ell_2$ -范数在量子物理学中起着至关重要的作用,充当态的概率。本文从辫子矩阵和量子纠缠的角度,讨论了$\ell_1$ -范数在Yang-Baxter量子系统中的重要作用.具体地,我们选择了二体和三体S-矩阵,由Yang-Baxter方程约束。结果表明,对于二体情形,$\ell_1$ -范数的极值导致两种类型的辫子矩阵和2-量子比特Bell态。在这里,我们证明了对于三体情形,由于YBE的约束,$\ell_1$范数的极值导致了3-qubit $|GHZ\rangle$(局部最大)和$|W\rangle$(局部最小)态,它们覆盖了SLOCC下纯态的所有3-qubit真实纠缠。这是对$\ell_1$ -范数在量子力学中作用的一个更有说服力的证明。
2019-02-03 quant-ph
Mitigating Coupling Map Constrained Correlated Measurement Errors on Quantum Devices
我们介绍了一种技术,用于抑制状态相关和相关的测量误差,这是常见的现代超导量子器件。我们的方法利用了以前的结果,建立了相关误差往往是物理上定位在量子设备上,以执行设备的耦合图的表征,并加入重叠的测量校准作为一系列稀疏矩阵。我们称之为“耦合图校准”。我们定量地展示了我们提出的错误缓解系统设计在一系列当前IBM量子设备上的优势。我们在常见基准电路上的实验结果表明,与传统的错误缓解方法相比,在不增加量子设备所需的执行次数的情况下,错误率降低了$41\%$。
2022-12-20 quant-ph
A Rigorous Quantum Framework for Inequality-Constrained and Multi-Objective Binary Optimization
Johannes Kepler University Linz(林茨约翰·开普勒大学);Software Competence Center Hagenberg GmbH(哈根贝格软件能力中心有限公司)
本文提出MOQA框架,通过p-范数近似最大值并提供严格性能保证,解决不等式约束的多目标二元优化问题。
2026-02-11 quant-ph
Classical Dynamics as Constrained Quantum Dynamics
我们证明了代数模型的量子化隐含了它的经典力学。定义了一个代数模型,并给出了相应的经典和量子实现的频谱生成代数。然后通过将代数模型的量子动力学约束到适当的相干态流形上来获得经典的运动方程。对于相干态流形不是辛的情形,证明了存在到经典相空间的自然投影。这些结果与扩展的例子不对称的顶部。
2002-08-28 quant-ph
Excited-state quantum phase transitions in constrained systems
本研究将激发态量子相变的半经典理论拓展到约束系统,提出用拉格朗日乘子法找平稳点,还完善了HP映射的相关理论,明确需构建其完备图册才能揭示全部相变。
2025-02-21 quant-ph
SCOOP: A Quantum-Computing Framework for Constrained Combinatorial Optimization
SCOOP是一个基于QAOA的量子计算框架,通过将约束优化问题转化为无约束孪生问题并利用经典后处理,高效求解最小支配集等NP难问题,在PennyLane模拟器上验证了可行性与有效性。
2025-04-21 quant-ph
Constrained dynamics and confinement in the two-dimensional quantum Ising model
本文研究了二维方格上量子Ising模型的约束动力学,发现有序相中基本激发的禁闭导致缓慢热化,并通过微扰理论捕捉激发性质,确定了向解禁闭区域的交叉。
2025-04-17 quant-ph
Constrained Quantum Optimization at Utility Scale: Application to the Knapsack Problem
E.ON Digital Technology GmbH(E.ON数字技术有限公司);University of Calgary(卡尔加里大学);Université de Sherbrooke(舍布鲁克大学);IBM Quantum, Thomas J. Watson Research Center(IBM量子,托马斯·J·沃森研究中心)
本研究利用cop-QAOA方法在IBM量子硬件上解决大规模约束优化问题,针对单期机组调度问题实现对背包问题的高效求解。
2026-02-27 quant-ph
Constrained Optimization via Quantum Zeno Dynamics
本文提出一种利用量子Zeno动力学和重复投影测量将量子优化限制在约束子空间的方法,无需后选择,可处理任意约束,并在投资组合优化中优于现有技术,且已在Quantinuum H1-2上验证。
2023-08-08 quant-ph
Engineering Fast High-Fidelity Quantum Operations With Constrained Interactions
了解如何调整量子动力学以实现所需的进化是几乎所有量子技术的关键问题。我们提出了一个非常普遍的方法,设计高效率的控制序列,总是完全兼容的可用的相互作用和可调性的实验约束。我们的方法减少到最后通过求解一组与时间无关的线性方程组来找到控制场。我们说明了我们的方法,通过将其应用到一些物理相关的问题:强驱动限制的两级系统,快速压缩在参数驱动腔,泄漏问题transmon量子比特门,和加速SNAP门在量子比特腔系统。
2020-03-26 quant-ph
Lossy-and-Constrained Extended Non-Local Games with Applications to Quantum Cryptography
本文证明在考虑约束和损耗(由实验误差和量子通信损耗激发)时,扩展非局部博弈的SDP层级仍收敛于最优值,并应用于相对论比特承诺、量子密钥分发和量子位置验证,获得更紧的安全性证明。
2025-04-09 quant-ph
Quantum Measurements Constrained by Symmetries
我们重温定理的维格纳,荒木和Yanase(WAY)描述的局限性,可重复的量子测量所产生的守恒定律的存在。我们将通过展示和讨论一个迄今为止还没有被确定为相关因素的条件来回顾这个定理的加强。我们还将证明,如果重复性的程度是适当的量化,可以得到一个扩展的定理连续变量,如位置和动量。
2013-03-26 quant-ph
Quantum gradient descent and Newton's method for constrained polynomial optimization
机器学习等学科中的优化问题通常使用迭代方法解决。梯度下降算法通过沿着最陡下降方向移动来找到局部最小值,而牛顿方法考虑曲率信息,从而通常改善收敛性。在这里,我们开发量子版本的这些迭代优化算法,并将其应用于多项式优化与单位范数约束。在每个步骤中,当前候选的多个副本用于使用量子相位估计、自适应量子主成分分析方案以及量子矩阵乘法和求逆来改进候选。所需的操作在解向量的维度上以多项式方式执行,并且在迭代次数上以指数方式执行。因此,量子算法可以有益于高维问题,其中少量的迭代就足够了。
2018-08-17 quant-ph
CNOT circuit extraction for topologically-constrained quantum memories
量子计算机的许多物理实现施加了严格的存储器约束,其中2-量子位操作只能在晶格或图形结构中最邻近的量子位之间执行。因此,在计算可以在这样的设备上运行之前,它必须映射到物理架构上。也就是说,逻辑量子比特必须在量子存储器中被分配物理位置,并且电路必须被仅包含最近邻居之间的操作的等效电路所取代。本文给出了一种新的量子线路映射技术(又称量子电路映射)。路由),基于高斯消除约束到某些最佳生成树称为斯坦纳树。我们给出了一个参考实现的CNOT电路的技术,并表明它显着优于CNOT电路的通用例程。然后,我们评论该技术可以直接扩展到CNOT+Rz电路的合成,并作为修改最近提出的电路简化/提取程序的通用电路的基础上的ZX演算。
2019-05-26 quant-ph
Constraint-oriented biased quantum search for general constrained combinatorial optimization problems
本文提出了一种面向约束的偏置量子搜索算法,用于解决一般约束组合优化问题,通过扩展Grover启发式方法,实现更高效的运行时间和解质量。
2025-12-09 quant-ph
One for All: Universal Quantum Conic Programming Framework for Hard-Constrained Combinatorial Optimization Problems
Institut für Theoretische Physik Leibniz Universität Hannover(汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所)
该研究提出统一量子-经典框架解决NP完全约束组合优化问题,推广QCP方法。通过收集经典可行性结构扩大其范围,经证明可借广义特征值问题高效优化参数,还详述测量协议,且证明即使有噪声,QCP参数化假设类也能捕获最优值。
2026-07-29 quant-ph
Practical and unconditionally secure spacetime-constrained oblivious transfer
时空约束不经意传输(SCOT)将不经意传输的基本本原扩展到Minkowski空间。SCOT和LODT是唯一已知的具有经典输入和输出的密码任务,其无条件安全性需要量子理论和相对论。我们给出了一个无条件安全的SCOT协议,对比以前的SCOT和LODT协议,是实际的实现与当前的技术,其中远程代理只需要通信的经典信息,而量子通信发生在一个单一的位置。我们还表明,我们的SCOT协议可以用来实现无条件安全的量子相对论比特承诺。
2018-11-18 quant-ph
Convergence guarantee for linearly-constrained combinatorial optimization with a quantum alternating operator ansatz
Brown University(布朗大学);Oak Ridge National Laboratory(橡树岭国家实验室)
该研究提出 QAOA⁺ 电路,证明其可随层数增加收敛到最优解,将 QAOA⁺ 的性能保证推广到含顺序整数系数的线性约束组合优化问题,为相关领域提供工具支持。
2026-08-21 quant-ph
State-Constrained Optimal Control for Coherence Preservation in Multi-Level Open Quantum Systems
本文研究多能级开放量子系统的量子相干性最优控制,基于Lindblad主方程提出能量最小化框架,结合Gamkrelidze形式的Pontryagin极小值原理与状态约束,在马尔可夫退相干下有效维持三能级系统的相干性。
2024-11-16 quant-ph
A Rigorous Quantum Framework for Inequality-Constrained and Multi-Objective Binary Optimization: Quadratic Cost Functions and Empirical Evaluations
本文提出多目标量子近似(MOQA)框架,将多QUBO及不等式约束二元优化映射为伊辛哈密顿量基态问题,支持路由、划分等实际应用。
2025-10-15 quant-ph
Reqomp: Space-constrained Uncomputation for Quantum Circuits
量子线路必须在量子计算机上运行,量子比特和门数都有严格的限制。为了生成满足这两个限制的电路,一个有希望的机会是利用非计算性来用量子比特交换门。我们提出了Reqomp,一种方法来自动合成正确和有效的uncomputation的辅助,同时尊重硬件的限制。对于给定的电路,Reqomp可以在严格限制量子位数或门数之间提供广泛的权衡。我们的评估表明,Reqomp可以显着减少所需辅助量子位的数量高达96%。在我们80%的基准测试中,所需的辅助量子位可以减少至少25%,同时不会导致门数增加超过28%。
2024-02-09 quant-ph
Effective description of a quantum particle constrained to a catenoid
本文利用基于期望值与量子色散的有效量子力学方法,描述了约束在悬链面上的量子粒子,获得其半经典轨迹,并发现粒子可隧穿悬链面喉部,具有重要物理应用价值。
2024-02-23 physics.app-ph quant-ph
Symplectic approach to quantum constraints
一个一般的处方治疗的约束量子运动的概述。我们认为,特别是由代数子流形的量子态空间的约束。由此产生的形式主义,以获得多个自旋1/2粒子系统的约束动力学的解决方案。当运动被约束到包含所有能量本征态的某个乘积空间时,这样得到的动力学是准幺正的,在这个意义上,运动方程的形式与幺正运动的形式相同,但具有不同的边界条件。当约束子空间是解纠缠态的乘积空间时,关联运动更加复杂。然而,动力学变量所满足的运动方程是以封闭形式得到的。
2008-08-07 quant-ph
Quantum Preconditioning For Constrained Optimization Problems
Rigetti Computing(瑞吉蒂计算);Davidson School of Chemical Engineering, Purdue University(普渡大学戴维森化学工程学院)
该研究针对平衡图二分等约束组合优化问题,提出基于QAOA两点相关性的量子预处理方法,可加快混合整数规划求解器获得近优解的速度,为量子-经典混合优化框架提供支撑。
2026-09-01 quant-ph
A Quantum Optimal Control Problem with State Constrained Preserving Coherence
在这项工作中,我们解决的问题,最大限度地提高保真度的量子态的转换过程中控制的方式,以保持在给定的范围内的退相干。研究了具有非幺正退相干通道的三能级$Λ$型原子的马尔可夫退相干。我们引入保真度作为量子态转换过程的性能指标,因为目标是最大化最终态密度算符与所需目标态的相似性。我们制定了量子最优控制问题的状态约束,后者反映了退相干水平保持在一个预定义的范围内的事实。最优性条件的形式的最大值原则的庞特里亚金在Gamkrelidze的形式。这些提供了一套完整的关系,使计算的最佳控制策略。这是量子系统背景下的一种新方法。
2022-03-24 quant-ph
Feedback-Based Quantum Strategies for Constrained Combinatorial Optimization Problems
本文扩展反馈型量子算法框架以处理无效配置(IC)约束,提出基于Lyapunov控制的折叠谱法与缩减法,无需松弛变量即可降低量子电路深度和比特数,数值模拟验证了其有效性。
2025-06-13 quant-ph
Mitigating Barren Plateaus in Variational Quantum Circuits through PDE-Constrained Loss Functions
Lincoln University College(林肯大学学院);BCAS Campus, Colombo(科伦坡BCAS校区)
本文提出通过嵌入偏微分方程约束的损失函数来缓解变分量子电路中的 barren plateaus 问题,通过理论和数值实验表明该方法能有效降低梯度方差,提升训练稳定性,并在多个方程中验证了其有效性。
2026-04-10 quant-ph
Spatio-Temporal Characterization of Qubit Routing in Connectivity-Constrained Quantum Processors
针对连接受限量子处理器的量子比特路由通信开销问题,本研究从时空维度表征量子比特移动特性,对比三种拓扑结构,发现方格布局更适合规模化量子计算架构。
2024-02-01 quant-ph
Compressed space quantum approximate optimization algorithm for constrained combinatorial optimization
本文提出压缩空间QAOA,通过可扩展的酉变换将可行解空间映射到更少量子比特,在缩减空间内优化,有效处理各类约束组合优化问题,并在量子模拟器上验证了有效性。
2025-08-04 quant-ph
Inductive Construction of Variational Quantum Circuit for Constrained Combinatorial Optimization
本文提出一种基于前向操作归纳构造变分量子电路的方法,能处理更广泛的约束条件,应用于设施选址问题,提升了可行解与最优解的测量概率,且电路成本与常规方法相当。
2025-01-07 quant-ph