MEDA: Measurement-Efficient Disorder-Aware Majorana Zero Mode Detection in Realistic Devices
Clemson University（克莱姆森大学）
该研究针对真实器件中 MZM 检测的拓扑偏差与测量瓶颈，提出 MEDA 框架，可将测量量减少 10 倍并保持预测质量，且具有强物理可解释性。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall cs.ET quant-ph
Fault-tolerant protection of near-term trapped-ion topological qubits under realistic noise sources
在近期有噪声的量子处理器中证明有益的量子纠错的探索可以极大地受益于容错方案的低资源优化，该容错方案是专门为考虑最新技术能力和主要噪声源的特定平台设计的。在这项工作中，我们表明，标记量子位为基础的容错技术的主动错误检测和纠正，以及编码的逻辑量子比特，可以利用在当前的设计中的捕获离子量子处理器，以实现这一盈亏平衡点的有益的量子纠错。我们对相关噪声源的改进描述，以及实现这些基于标记的协议的详细时间表，提供了迄今为止容错量子处理器最完整的微观表征之一。通过大量的数值模拟，我们提供了一个比较研究的标志和猫为基础的量子纠错的方法，并表明，前者的优越性能可以成为一个里程碑，在短期内成功的量子计算与噪声捕获离子设备。
2019-11-04 quant-ph
Topological Quantum Matter to Topological Phase Conversion: Fundamentals, Materials, Physical Systems for Phase Conversions, and Device Applications
自旋-轨道耦合场、克雷默系统内的原子磁场或离散对称性可以在布里渊区中创建拓扑环面并提供受保护的边缘或表面态，其可以包含相对论费米子，即狄拉克费米子和外尔费米子。拓扑保护的螺旋边缘或表面态和体电子能带定义了物质的不同量子或拓扑相，为一些独特的器件应用提供了良好的前景。量子材料的器件应用主要依赖于理解其拓扑性质、在不同外界刺激下的相互转换过程以及实现相变的物理系统。人们一直在努力寻找具有奇异拓扑相的新拓扑材料。然而，由于用于控制拓扑相变的物理结构的发展缓慢，拓扑性质在器件中的应用仍然受到限制。这种控制系统通常需要极端的调谐条件或复杂的多层拓扑结构的制造。这篇综述文章重点介绍了拓扑相的细节，它们的转换过程，以及它们潜在的物理系统和潜在的应用领域。进一步讨论了拓扑相和材料性质的关键因素的一般概述，为以下部分提供必要的背景。
2021-04-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Physical realization of topological quantum walks on IBM-Q and beyond
讨论了有限格上拓扑量子行走的一种有效物理实现。$N$点晶格是用$\log_2 N$量子位实现的，并且量子线路利用了多个量子门，这些量子门在量子位的数量上是多项式的。在一定的尺度限制下，我们证明了大量的步骤是由多个量子门实现的，而量子门的数量与步骤的数量无关。我们在IBM-Q五量子比特量子计算机上运行了量子算法，从而实验证明了具有$N=4$点的晶格上的拓扑特征，例如边界束缚态。
2017-10-10 quant-ph
A complete quantum process model for physically realistic photo-detection in the joint photon-number and spectral degrees of freedom
School of Natural Sciences, National University of Sciences and Technology（国立科技大学自然科学学院）；Department of Physics, Syed Babar Ali School of Science and Engineering, Lahore University of Management Sciences（拉合尔管理科学大学赛义德巴巴尔·阿里科学与工程系物理系）；National Centre for Physics (NCP)（国家物理中心）
该研究针对光探测理论模型忽略光谱自由度的问题，提出结合光子数效应与频率依赖探测器响应的完整量子过程模型，可用于优化探测窗口以最大化量子效应可观测性。
2026-10-14 quant-ph
On the geometry of physical measurements: topological and algebraic aspects
我们研究测量空间概念的数学结构，它扩展了基于Quantale理论的非交换拓扑的各个方面。这就产生了一个物理测量的几何模型，它提供了一个现实主义的画面，但也是可操作的，这样测量和经典信息作为原始概念相互依赖地出现。经典观察者的衍生概念迎合了玻尔经典/量子划分的数学表述。分别从C*-代数和二次可数局部紧开sober拓扑广群得到了两类重要的测度空间。后者产生经典类型的测量，并与Schwinger的选择性测量概念有关。我们证明了任何第二可数局部紧Hausdorff étale广群的约化C*-代数的度量空间都正则地配备了一个经典的观察者，并且我们建立了观察者的性质与广群的性质之间的对应关系.
2022-12-10 math-ph math.CT math.MP
Mapping of Topological Quantum Circuits to Physical Hardware
拓扑量子计算是实现大规模、纠错计算的一种很有前途的技术。量子硬件用于创建纠缠量子位的大型三维晶格，同时执行计算需要根据拓扑电路规范进行策略测量。规范是一种几何结构，定义了编码信息和容错操作。拓扑电路的编译是量子计算机编程的一个重要方面，另一个是拓扑电路到硬件执行的操作的映射。每个量子比特都必须被控制，并且需要测量结果来将编码的量子信息从输入传播到输出。在这项工作中，我们介绍了一种算法，用于映射拓扑电路的物理硬件所需的操作。我们确定计算机中每个量子位的控制命令，以及在信息通过电路时跟踪信息所需的相关测量。
2014-03-10 quant-ph
Casimir energy of a dilute dispersive dielectric ball: realistic microscopic model
本文在一个微观的真实介电模型中，针对任意物理上可能的介电常数频散，解析地导出了零温下稀均质介电球的Casimir能量。在计算中不存在分歧，最小原子间距离是一个物理截止值。Casimir表面力被证明是吸引力。讨论了Casimir能量的物理定义。
2002-02-04 hep-th quant-ph
The Physical Projector and Topological Quantum Field Theories: U(1) Chern-Simons Theory in 2+1 Dimensions
最近提出的规范不变系统量子化的物理投影方法被应用于2+1维的U（1）Chern-Simons理论，作为拓扑量子场论的一个最简单的例子。物理投影仪被明确地证明是能够影响所需的投影从最初的无限数量的自由度的有限集的规范不变的物理状态，其属性是由底层流形的拓扑结构。
1999-12-04 hep-ph hep-th quant-ph
Towards a realistic interpretation of quantum mechanics providing a model of the physical world
本文认为，对量子力学的现实解释是可能的和有用的。当前的解释，从哥本哈根到许多世界都是批判性的重新审视。指出了量子物理直观模型的困难，并提出了可能的解决方案。特别是对离散态的存在性、量子跃迁、所谓的客观性质的缺乏、测量理论、量子物理的概率性质、波粒对偶和贝尔不等式进行了分析。一个现实的量子世界的草图。它基于这样一种假设：量子力学是一种随机理论，其随机性源于真空场的存在。它们对应于量子场论中的真空涨落，但被当作实的而不是虚的。
2014-10-03 physics.hist-ph quant-ph
Topological Quantum Gates in Homotopy Type Theory
本研究基于弦论/M理论与凝聚态理论成果，提出用参数化点集拓扑表述拓扑量子门，可在同伦类型化语言中验证，为拓扑量子计算架构的模拟验证提供新范式，并将扩展为完整量子编程/验证语言。
2023-03-04 cond-mat.str-el hep-th math-ph
Topological quantum computing with a very noisy network and local error rates approaching one percent
可扩展的量子计算机可以通过将许多简单的处理器单元联网在一起来构建，从而避免创建单个复杂结构的需要。困难在于现实的量子链路非常容易出错。一个解决方案是让细胞相互重复通信，从而“净化”任何缺陷;然而，先前的研究表明，细胞本身必须具有非常低的内部错误率。在这里，我们描述了一种方法，通过这种方法，即使是容易出错的细胞也可以执行纯化：细胞组生成共享资源状态，然后使拓扑编码数据稳定。给定一个现实的噪声网络（>=10%的错误率），我们发现，我们的协议可以成功提供的初始化，状态操作和测量的单元内错误率低于0.82%。这种保真度水平已经在几个实验室系统中实现。
2013-04-25 quant-ph
Vortex-line condensation in three dimensions: A physical mechanism for bosonic topological insulators
三维玻色拓扑绝缘体（BTI）是由时间反演和玻色子数守恒{对称性}保护的保序拓扑相（SPT）。三维BTI首先由群上同调理论提出并分类，该理论提出了两个不同的根状态，每个根状态都带有一个$\mathbb{Z}_2$指数。不久之后，表面异常拓扑序被提出来识别BTI的不同根态，这甚至导致了一个新的BTI根态超越了群上同调分类。在本文中，我们提出了一个通用的物理机制，通过\textit{vortex-line condensation} {从}一个三维超流体，以实现所有{三}根态。它自然地产生每个根态的体拓扑量子场论（TQFT）描述。表面上的拓扑有序态是通过将TQFT放置在开流形上得到的\textit{rigorously}，这使得我们能够明确地证明体边界对应。最后，我们将该机制推广到$Z_N$对称性，并讨论了潜在的SPT阶段超出组上同调分类。
2015-06-20 cond-mat.str-el quant-ph
A realistic interpretation for quantum mechanics
我们提出了一个现实的和非局域的量子力学的解释，这需要新的数学，物理和哲学的时空基础。我们的理论违反了贝尔不等式。我们还讨论了猫的悖论。
1998-09-01 quant-ph
Quantum Simulation of a Topological Mott Insulator with Rydberg Atoms in a Lieb Lattice
我们提出了一个现实的方案来量子模拟迄今为止实验上未观察到的拓扑莫特绝缘体相-一个相互作用驱动的拓扑绝缘体-使用冷原子在光学Lieb晶格。为此，我们研究了Lieb晶格中的无自旋费米子系统，表现出排斥的最近邻和次近邻相互作用，并在平均场近似下导出了相关的零温度相图。特别是，我们分析了如何相互作用可以动态地产生一个有序的电荷密度波，以及拓扑非平凡的量子反常霍尔相位。我们用陈数刻画了不同相的拓扑结构，并讨论了相共存的可能性。基于所识别的相位，我们提出了使用光晶格中的冷里德堡修饰原子来实现该模型的现实实现。该方案，它允许一个访问特别是拓扑莫特绝缘体相，鲁棒性和独立的参数空间中的确切位置，只需要全球性的，总是打开的非共振激光耦合到里德堡态，是可行的与国家的最先进的实验技术。
2015-10-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Tractable Simulation of Error Correction with Honest Approximations to Realistic Fault Models
在以前的工作中，我们提出了一种方法，利用有效的经典仿真算法，以帮助分析大规模的容错电路上实现的假设量子信息处理器。在这里，我们扩展这些结果，通过数值研究的功效，这个建议作为一种工具，用于理解的性能与故障模型来自物理模拟实现的纠错小工具。我们的方法是近似的任意误差映射，所产生的实际物理模型的错误，是服从于一个特定的经典模拟算法在一个“诚实”的方式，也就是说，这样我们就不会低估我们的物理模型引入的故障。在所有情况下，我们的近似提供了一个“诚实的表示”的性能的电路组成的原始错误。这个数值证据支持使用我们的方法作为一种方式来理解的可行性的实施量子信息处理的基础物理过程中的实验可访问的例子的表征。
2014-01-16 quant-ph
Realistic theory of microscopic phenomena; a new solution of hidden-variable problem
已经表明，量子悖论来自一个特殊的假设，即，从赋予基本的物理意义的哈密顿本征函数和代表所有的物理状态的希尔伯特空间的向量，这些本征函数的跨度。然而，如果物理状态由来自扩展希尔伯特空间的矢量表示，那么任何矛盾的性质都会消失，而拉克斯和菲利普斯的散射理论就是基于这个扩展希尔伯特空间的。另一方面，所有的稳态特性和实验验证的量子力学预测保持不变。扩展的数学模型也完全符合EPR实验的结果，如果考虑到进一步的假设（除了局部性条件）涉及贝尔不等式的推导，如最近所示（见：quant-ph/9808005）。
1999-07-14 quant-ph
A possible definition of a {\it Realistic} Physics Theory
提出了一个{ \it现实主义}物理理论的定义，它是基于这样一个思想：在任何时候，一个系统（在当时）所拥有的一组物理性质应该明确地决定所有可能测量结果的概率。
2014-01-02 quant-ph
Physical Architecture for a Universal Topological Quantum Computer based on a Network of Majorana Nanowires
拓扑量子计算（TQC）的思想是利用物质的拓扑有序相的物理特性，以内在容错的方式存储和操纵量子信息。目前，最有前途的拓扑量子比特平台之一是自旋轨道耦合超导纳米线中的马约拉纳费米子零模（MZM）。然而，拓扑鲁棒的操作，可能与MZM可以有效地模拟在一个经典的计算机上，因此不足以实现一个通用的门设置TQC。在这里，我们表明，一个阵列的耦合超导体纳米线与MZM边缘状态可以用来实现一个更复杂的类型的非阿贝尔缺陷：基因在伊辛$\times$伊辛拓扑状态。这导致了一种可能的实施方式的丢失的拓扑保护的$π/8$相位门，从而通用TQC的基础上超导体纳米线技术。我们提供了详细的数值估计的相关能源规模，我们表明，位于可访问的范围内。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Physical proof of the topological entanglement entropy inequality
本文利用冯·诺依曼熵的强次可加性和基态密度算符的物理假设，给出了拓扑纠缠熵不等式 $γ\geq \log \mathcal{D}$ 的更直接证明，并将其推广到非均匀、高维及混合态系统。
2024-10-22 cond-mat.str-el quant-ph
Developing a robust approach to implementing non-Abelian anyons and topological quantum computing in a modified Kitaev honeycomb lattice model
量子计算提供了一个独特的机会，通过创建远超出经典极限的非平凡量子态来探索物理系统的新机制。然而，这种计算对噪声非常敏感，并且在大多数情况下经历快速的去相位。一个潜在的解决方案，这些proximity的关注是编码和处理的信息使用拓扑操纵所谓的任意子，粒子在二维与非阿贝尔统计。不幸的是，这样一个拓扑系统的实际实现仍然远远没有完成，无论是在物理方法方面，而且在连接底层拓扑场论与一个特定的物理模型，包括在任何现实设备中预期的缺陷。在这里，我们开发了一个完整的图片，这样的拓扑量子计算使用的Kitaev蜂窝哈密顿量的变化作为我们的方法的基础。我们展示了这个系统对噪声的鲁棒性，证实了准粒子的非阿贝尔统计是伊辛任意子，并开发了新的技术，将拓扑信息转化为可测量的自旋量。
2011-03-31 cond-mat.str-el quant-ph
