Geometry of the adiabatic theorem
基于Anandan和Aharonov等人提出的量子力学的几何结构，我们提出了一个简单的量子绝热定理的教学推导。我们选择只使用理解这种情况下的绝热定理所需的最小几何结构。
2012-06-08 quant-ph
Quantum Lock-In Detection via Successive Adiabatic Evolution
Taiyuan University of Technology（太原理工大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）；Shandong University（山东大学）；Shanxi University（山西大学）
研究提出通过连续量子绝热演化实现量子锁相检测的通用协议，利用绝热控制量子探针时间演化实现信号调制，解决频谱泄漏问题，给出基于金刚石氮空位中心的实施方案，证明其对实验缺陷有强恢复能力，推动量子传感技术发展。
2026-09-21 quant-ph
Universal Parent Hamiltonians for Adiabatic Warm Starts
Tufts University（塔夫茨大学）；University of Toronto（多伦多大学）；QMatter, Inc.（QMatter公司）
研究量子系统基态性质计算问题，提出用通用父哈密顿量实现绝热热启动的协议（UPHAWS），以解决绝热态制备中谱隙小的问题，通过实验验证该方法能有效提升绝热路径最小能隙。
2026-07-21 quant-ph
Adiabatic processes need not correspond to optimal work
最小功原理指出，在绝热平衡系统上所做的功对于给定过程的缓慢（可逆）实现是最小的。该原理是第二定律的表述之一，本文针对与宏观功源相互作用的有限（可能是大）量子系统进行研究。只要绝热能级不相交，它就有效。如果水平交叉确实发生，反例进行了讨论，表明可以违反最小功原理，最佳过程既不缓慢，也不可逆。
2004-01-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Spectral Gap Analysis for Efficient Tunneling in Quantum Adiabatic Optimization
我们研究量子绝热优化的效率时，克服潜在的障碍，从局部到全局最小。具体来说，我们研究具有对称代价函数f：{0，1}^n->R的n量子比特系统，其中基态必须隧穿宽度为n^a和高度为n^b的势垒。根据量子绝热定理，在这个隧穿过程中，足以确保隧穿的时间延迟与谱隙的倒数成二次方增长。我们分析了1/2 < a + b和a < 1/2的势垒尺寸，并表明当2a+b < 1时，最小间隙尺度多项式为n^{1/2-a-b}，当1 < 2a+b时，指数为n^{-b/2} exp（-Cn ^{（2a+b-1）/2}）。我们的证明使用基本的技术，并确认和扩展了戈德斯通，其中使用大自旋和瞬子的方法未发表的民间传说的结果。我们的部分结果也改进了Kong和Crosson以及Jiang等人最近关于指数间隙标度的结果。
2016-06-14 quant-ph
Simulating quantum circuits by adiabatic computation: improved spectral gap bounds
绝热量子计算是量子计算的一个框架，它表面上与标准电路模型非常不同。然而，可以证明这两个模型在计算上是等效的。证明的关键是将量子线路映射到绝热演化，然后证明绝热哈密顿量的最小谱隙至少是计算步数$L$的逆多项式.本文给出了间隙是逆多项式的两个简化证明。这两个证明导致相同的下限的最小差距，这对于$L \gg 1$是$\min_sΔ\gtrsim π^2 / [8(L+1)^2]$，比以前的估计改进。我们的第一种方法是一个直接的方法的基础上的本征态anomaly，而第二个使用外尔定理，利用已知的精确结果到一个界限的差距。我们的研究结果表明，它可能是可以使用这些方法来找到在其他情况下的哈密顿谱间隙的界限。
2019-07-26 quant-ph
Quantum Adiabatic Evolution Algorithms versus Simulated Annealing
我们解释了为什么量子绝热演化和模拟退火在搜索n位成本函数的最小值的某些示例中执行相似。在这些示例中，每个比特被对称地处理，因此成本函数仅取决于n个比特的汉明权重。我们还给出了两个例子，密切相关的这些，其中的相似性分解，量子绝热算法成功的多项式时间，而模拟退火需要指数时间。
2002-01-08 quant-ph
Does Adiabatic Quantum Optimization Truly Fail for NP-complete problems?
最近有人认为，绝热量子优化将无法解决NP完全问题，因为发生指数小的差距，由于交叉的局部极小值的最终哈密顿与其全球最小接近绝热演化的结束。利用微扰展开，我们解析地证明了对于最大独立集的NP-困难问题，总是存在绝热路径，沿着绝热路径不发生这样的交叉。因此，为了证明绝热量子优化对于任何NP完全问题都是失败的，必须证明在多项式时间内不可能找到任何这样的路径。
2011-01-11 quant-ph
Speedup in Quantum Adiabatic Evolution Algorithm
Farhi等人提出的量子绝热演化算法是求解NP完全问题的有效算法。该算法是由绝热定理。因此，为了减少运行时间，它是必不可少的检查之间的最小能隙的基态和下一个通过演化。在这篇文章中，我们提出了一种加速量子绝热演化算法的方法，使用扩展的哈密顿量。给出了能隙与扩展哈密顿量元素之间的精确关系，为减少计算时间提供了新的视角。
2002-10-24 quant-ph
Quantum adiabatic evolutions that can't be used to design efficient algorithms
量子绝热计算是一种新的量子算法设计范例，通常用于求经典函数的极小值。本文证明了，如果具有内插路径的量子绝热演化的初始哈密顿量太简单，则这种量子绝热演化的基态与第一激发态之间的最小能隙是一个反指数距离。因此，这种量子绝热演化不能用来设计有效的量子算法。类似地，我们证明了具有简单最终哈密顿量的量子绝热演化也有很长的运行时间，这表明某些函数不能被任何具有插值路径的量子绝热演化有效地最小化。
2006-04-12 quant-ph
Breaking the quantum adiabatic speed limit by jumping along geodesics
量子绝热演化在量子物理和量子技术中有着广泛的应用。传统形式的量子绝热定理通过系统哈密顿量的最小能隙来限制绝热演化的速度。在这里，我们实验表明，使用氮空位中心的金刚石，即使在消失的能隙的存在下，量子绝热演化是可能的。这验证了最近导出的一个充分必要的量子绝热定理，并提供了克服绝热方法的传统假设约束的途径。通过对动力学相位的快速调制，我们证明了有限时间内的近单位保真度量子绝热过程。这些结果挑战了传统的观点，提供了对量子绝热过程更深入的理解，以及有希望的量子系统的控制策略。
2019-06-25 quant-ph
Optimal Shortcuts to Adiabaticity for a Quantum Piston
在本文中，我们使用最优控制来设计量子活塞膨胀的最小时间绝热类路径。在现实的实验条件下，我们计算的最小扩展时间，并将其与从最先进的逆向工程方法的状态。我们利用这个结果重新推导了制冷机冷却速率的已知上界，它为热力学第三定律绝对零度的不可达性提供了一个定量的描述。最后，我们指出了目前的工作的关系，快速绝热膨胀的手风琴光学晶格，系统，可用于放大初始量子态（量子显微镜）。
2013-01-22 math.OC quant-ph
Anti-crossings and spectral gap during quantum adiabatic evolution
我们的目标是提供更多的见解绝热演化有关的反交叉的发生和他们的链接的光谱最小间隙$Δ_{min}$。我们详细研究绝热量子计算应用到一个特定的组合问题称为加权最大$k$ -团。给出了V. Choi引入的参数化的一个清晰的直观，这解释了为什么特征描述不够一般。我们表明，在反交叉涉及的瞬时矢量变化残酷，通过它使瞬时基态难以遵循的演变过程中。这一结果导致参数化的松弛变得更一般。
2022-04-12 quant-ph
Different Strategies for Optimization Using the Quantum Adiabatic Algorithm
我们提出了一个数值研究的结果，与20量子比特，随机生成的MAX 2-SAT的实例的量子绝热算法的性能与一个独特的分配，最大限度地满足条款的数量。在量子进化结束时获得该分配的概率衡量算法的成功。在这里，我们报告了三种策略，不断增加的成功概率最难的情况下，在我们的合奏：减少总的演化时间，初始化系统的激发态，并添加一个随机的本地哈密顿量的中间的演变。
2014-01-28 quant-ph
Generation of N-qubit W state with rf-SQUID qubits by adiabatic passage
提出了一种利用腔QED中的射频超导量子干涉器件（rf-SQUID）通过绝热通道产生n比特W态的简单方案。由于腔QED中的rf-SQUID量子比特之间可以实现强耦合，因此我们可以以很高的成功概率得到所需的态。此外，该方案对rf-SQUID的位置不准确性不敏感。数值模拟表明，利用现有的实验技术，我们可以以很高的成功概率实现我们的方案，并且在耗散的帮助下，保真度最终可以达到1。
2006-12-19 quant-ph
Variational-Adiabatic Quantum Solver for Systems of Linear Equations with Warm Starts
Italian Institute of Technology（意大利理工学院）；Eni S.p.A.（埃尼集团）
本文提出了一种结合绝热演化和暖启动的变分量子求解器，用于高效求解线性方程组，并在浅层电路中实现接近全局最优解。
2026-02-17 quant-ph
Speed Limit of Efficient Cavity-Mediated Adiabatic Transfer
本文研究腔介导绝热转移（CMAT）在保持高成功概率下的操作速度极限，发现腔衰减主导时速度最快。
2023-12-31 quant-ph
The Effects of the Problem Hamiltonian Parameters on the Minimum Spectral Gap in Adiabatic Quantum Optimization
研究了基于伊辛的量子退火机中伊辛问题哈密顿量参数与系统哈密顿量最小谱隙的关系。在本文中，我们用来评估QA算法性能的主要参数是量子演化过程中是否存在反交叉。为此，我们引入了一个新的参数化定义的反交叉。利用具有可变参数的最大权独立集问题（边对之间的能量惩罚J）作为模型问题，我们构造例子来表明，通过改变J的值，我们可以改变量子演化，从一个有反交叉（这导致指数小的最小间隙）改变为不具有最小间隙的最小间隙，或者相反，从而急剧改变（增加或减小）最小间隙。然而，我们也表明，通过改变$J$单独的值，不能避免的反交叉。我们回顾了一个多项式减少从伊辛问题的MIS问题，以表明改变参数的灵活性，而不改变要解决的问题，可以适用于任何伊辛问题。作为一个例子，我们表明，通过这样的减少单独，它是可能的，以消除反交叉，从而增加最小间隙。我们的反交叉定义必然是标度不变的，因为标度问题哈密顿量不会改变反交叉的性质（即存在或不存在）。作为一个侧记，我们确切地显示了最小间隙是如何缩放的，如果我们按常数因子缩放问题哈密顿量。
2019-11-05 quant-ph
Bounding Run-Times of Local Adiabatic Algorithms
设计更快的量子绝热算法的一个常见技巧是在每个时刻局部应用绝热性条件。然而，通常很难确定最低的两个本征值之间的瞬时间隙，这是绝热条件中的一个重要组成部分。在本文中，我们提出了一个简单的线性代数技术，即使在这种情况下，获得的瞬时间隙的下限。作为一个例子，我们研究了van Dam等人的绝热无序搜索（绝热量子计算有多强大？Proc. IEEE FOCS，pp. 279-287，2001）和Roland和Cerf（Physical Review A 65，042308，2002）中，当对角最终哈密顿算子的非零项被多项式（在$\log N$中，其中$N$是无序列表的长度）量扰动时。我们使用我们的技术来获得一个本地绝热时间表的运行时间的最低两个特征值之间的最小间隙方面的约束。
2007-01-20 quant-ph
Spectral Gap Optimization for Enhanced Adiabatic State Preparation
针对绝热量子态制备受路径最小谱隙限制的问题，本研究利用母哈密顿量构造自由度最大化谱隙，提出高效制备张量网络态的绝热量子算法，适用于单射与非单射张量，经多种典型量子态实例验证有效。
2024-09-23 quant-ph
Improving the Accuracy of an Adiabatic Quantum Computer
D-Wave绝热量子计算机的目的是找到一组量子比特值，使其目标函数最小化。由于各种原因，D-Wave返回的量子位值集存在错误。本文提出了一种改进D-Wave返回结果的方法。该方法单独修改D-Wave返回的量子位值，以找到一组作为目标函数最小值的值。然而，该集合不一定保证是全局最小值。该方法很简单，可以轻松集成到任何可以直接访问D-Wave返回的值集的算法中。还提出的例子，证明使用这样的样本改进方法的优点。
2017-05-04 cs.ET quant-ph
Role of Single Qubit Decoherence Time in Adiabatic Quantum Computation
通过考虑Ising自旋玻璃系统，利用数值方法研究了绝热量子计算机在马尔可夫欧姆环境中的演化，该系统通过两个共轭自由度与该环境耦合，最多可达20个量子比特.所需的计算时间被证明是一个孤立系，是相同的顺序，并不受单量子比特的退相干时间$T_2^*$，即使当最小间隙是远远小于温度和退相干引起的能级展宽。对于较小的最小间隙，系统可以用仅纵向耦合的有效两态模型来描述。
2009-09-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Adiabatic Quantum Computing for Random Satisfiability Problems
将绝热量子计算的离散形式与其他搜索方法（经典和量子）进行了比较，用于随机可满足性（SAT）问题。随着步骤的数量增长，只有作为变量数量的立方，绝热方法给出的解决方案的概率接近1的问题大小可行的评估，通过模拟在当前的计算机上。然而，对于这些大小，大多数实例的最小能量间隙相当大，因此对于小问题所看到的良好性能缩放可能无法反映成本由微小间隙主导的渐近行为。此外，由此产生的搜索成本比其他方法高得多。与传统的GSAT启发式方法相比，与绝热极限不匹配的量子算法的变体平均成本更低，增长更慢。
2004-01-23 quant-ph
Filter-enhanced adiabatic quantum computing on a digital quantum processor
针对当前量子计算机实现本征态滤波器面临的电路深度大、成功概率低的问题，提出在滤波器前添加数字化绝热量子计算的策略，通过数值模拟和Quantinuum H1-1实验验证，显著提升了典型量子自旋模型的基态精度。
2025-08-25 quant-ph
Gaussian-wavepacket-model for single-photon generation based on cavity QED in the adiabatic and nonadiabatic conditions
本文提出高斯波包模型，用解析表达式分析腔QED原子-腔系统在绝热与非绝热条件下的时间动力学，阐明脉冲宽度与最大成功概率关系，并通过优化腔透射参数和外部场实现短脉冲下高成功概率的单光子产生。
2025-01-19 quant-ph
Bounding first-order quantum phase transitions in adiabatic quantum computing
本文利用图论概念，将绝热路径上哈密顿量的图论量与一阶量子相变的发生相关联，从而推导出最小谱隙位置的界限，为分析改进绝热量子计算算法运行时间的策略提供了新工具。
2024-09-20 quant-ph
Stochastic quantum adiabatic algorithm with fractional Brownian motion
本文提出在非马尔可夫框架下引入分数布朗运动噪声构建随机薛定谔方程，有效提升了有限演化时间内绝热量子计算的成功概率，且随Hurst参数减小加速效果增强。
2025-04-28 quant-ph
Improving the variational quantum eigensolver using variational adiabatic quantum computing
变分量子本征求解器（VQE）是一种混合量子-经典算法，用于求解包含参数化量子线路优化的哈密顿量的最小本征值。由于所得到的优化问题一般是非凸的，该方法可以收敛到次优的参数值，不产生最小特征值。在这项工作中，我们通过采用变分绝热量子计算（VAQC）的概念来解决这个缺点，作为一个程序，以改善VQE。在VAQC中，连续参数化哈密顿量的基态通过参数化量子线路来近似。我们讨论了VAQC的一些基本理论，以促进混合量子-经典同伦延拓方法的发展。该方法与微分方程数值积分的预估-校正方法具有相似之处。虽然该过程存在理论上的限制，但我们在实践中看到VAQC可以成功地找到良好的初始电路参数来初始化VQE。我们用量子化学中的两个例子来证明这一点。通过这些例子，我们提供的经验证据表明，VAQC，结合其他技术（一个自适应终止标准的经典优化和方差为基础的reservation方法的期望值评估），可以提供更准确的解决方案比“平原”VQE，同样的努力。
2021-08-16 quant-ph
Avoid First Order Quantum Phase Transition by Changing Problem Hamiltonians
在Amin和Choi的\cite{AC09}中，我们证明了一个绝热量子算法的NP-难最大独立集（MIS）问题的一组特殊的家庭的图，其中有指数的许多局部极大值将有指数小的最小光谱间隙，因此将需要指数的时间，由于一阶量子相变（CMPT）。MIS绝热量子算法的问题哈密顿量是基于伊辛问题的简化，具有灵活的参数。在本文中，我们数值计算的15顶点图，通过选择适当的参数在问题的哈密顿量（不改变要解决的问题）MIS，我们可以防止的最小谱间隙和急剧增加的最小谱间隙。该结果进一步支持可视化分解状态演化可视化（\desev）-一个可视化工具，我们介绍。此外，我们的结果还具体澄清了，它是不足以证明绝热量子优化的失败，考虑一个特定的问题的哈密顿量的问题。我们还提出了绝热运行时间的适当公式应该是什么的基本问题。
2011-08-03 quant-ph
Trainable, self-verifying variational quantum eigensolver using adiabatic warm starts
University of Ljubljana（卢布尔雅那大学）；Rudolfovo, Science and Technology Centre（鲁多尔福沃科学与技术中心）；Quantinuum
本文提出了一种可扩展的自验证变分量子本征求解器，通过绝热预热方法避免 barren plateau 和局部极值，利用能量标准差测量认证本征态准确性。
2026-10-30 quant-ph
Necessary Condition for the Quantum Adiabatic Approximation
一个带隙的量子系统在演化后近似保持在它的本征态。我们证明，对于恒定的间隙，一般的量子过程，近似准备最终的本征态需要一个最小的时间比例的本征态路径的长度的比率的间隙。因此，没有严格的绝热条件可以产生更小的成本。我们还给出了绝热近似依赖于路径的局部性质的必要条件，这是适当的间隙变化时。
2009-11-07 cond-mat.other quant-ph
Effect of Local Minima on Adiabatic Quantum Optimization
基于问题哈密顿量中的能级结构，我们提出了一种微扰方法来估计绝热量子优化的谱隙。我们发现，对于具有指数级大量的局部极小值接近全局最小值的问题，间隙变得指数级小，使得计算时间指数级长。绝热量子计算的量子优势然后可以仅经由局部绝热演化来访问，这需要贯穿演化的相位相干性和谱的知识。这样的问题，因此，不适合绝热量子计算。
2008-04-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Analog Grover search by adiabatic passage in a cavity-laser-atom system
在单模腔中N个全同三能级原子系统中研究了绝热Grover搜索的物理实现。一些原子通过在它们的两个基态之间存在能隙而被标记。搜索由两个部分延迟的激光器控制，这使得从初始纠缠态到标记态的确定性绝热转移成为可能。提出了精确或近似满足Grover加速比的脉冲方案，并计算了搜索的成功率。
2008-08-08 quant-ph
Efficiency of structured adiabatic quantum computation
我们有足够的证据表明，绝热量子计算（AQC）的结构化版本是有效的大多数可满足性问题。更准确地说，当成功概率预先固定时，计算资源在量子位的数量上呈亚指数增长。我们的研究重点是随机可满足性和精确覆盖问题，开发了一个多步算法，解决条款一个接一个。将计算成本与问题的经典性质相关联，我们收集了多达N=140个量子比特的重要统计数据，这些数据围绕相变，这是最难的问题出现的地方。
2008-12-09 quant-ph
Investigating the Performance of an Adiabatic Quantum Optimization Processor
绝热量子优化为求解困难优化问题提供了一种新的方法。在本文中，我们计算的绝热量子优化NP难伊辛自旋玻璃实例类与多达128个二进制变量的过程中的最小间隙确定的中值绝热时间（秒）。使用从一个现实的超导绝热量子处理器获得的参数，我们提取的最小间隙和矩阵元素，使用高性能的量子蒙特卡罗模拟在一个大规模的基于互联网的计算平台。我们比较了两个经典的求解器的中值运行时间与中值绝热时间，发现对于所考虑的问题大小，模拟处理器架构的绝热时间比两个经典求解器的时间短约4和6个数量级。这表明，如果绝热时间尺度决定计算时间，绝热量子优化将明显优于那些经典的求解器的中值自旋玻璃问题的至少高达128量子位。我们还讨论了重要的附加约束，影响一个现实的系统的性能。
2011-01-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cs.DS
Quantum Computation by Adiabatic Evolution
我们给出了一个量子算法解决的可满足性问题的实例，基于绝热演化。量子态的演化是由一个含时的哈密顿量决定的，该哈密顿量介于初始哈密顿量和最终哈密顿量之间，初始哈密顿量的基态易于构造，最终哈密顿量的基态编码了令人满意的分配。为了保证系统演化到期望的最终基态，演化时间必须足够大。所需的时间取决于内插哈密顿量的两个最低状态之间的最小能量差。我们一般无法估计这一差距。我们给出了一些特殊的对称情况下的可满足性问题的对称性允许我们估计的差距，我们表明，在这些情况下，我们的算法在多项式时间内运行。
2000-01-28 quant-ph
Open-System Adiabatic Quantum Search under Dephasing
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Siemens AG（西门子股份公司）
本文研究开放系统中绝热量子搜索的最优调度，推导出闭合表达式并确定退相干阈值，定义了物理可行的边界条件。
2026-10-14 quant-ph
Feedback-controlled adiabatic quantum computation
我们提出了一个简单的反馈控制方案，用于超导磁通量子比特的绝热量子计算。所提出的方法利用现有的片上硬件来监控基态曲率，然后用于控制计算速度，以最大限度地提高成功概率。我们表明，该计划可以提供一个多项式的性能加速，它是可能的选择一组合适的反馈控制参数的任意问题的哈密顿量。
2013-01-03 quant-ph
Adiabaticity in open quantum systems
我们提供了一个严格的推广的开放系统的量子绝热定理所描述的马尔可夫主方程与时间相关的Liouvillian $\mathcal{L}(t)$。我们重点讨论了绝热量子计算和量子退火的有限系统情形。绝热性是根据与瞬时稳态的接近程度定义的。虽然一般的结果在概念上类似于封闭系统的情况下，有重要的区别。即，在$\mathcal{L}(t)$的零本征值本征空间中初始化的系统将以与总演化时间$T$成反比的偏差保持在该本征空间中。在有限数目的能级交叉的情况下，标度变为具有指数$η$的$T^{-η}$，我们将其与间隙闭合的速率相关联。对于主方程，描述松弛热平衡，我们表明，演化时间$T$应该是长的相比，相应的最小倒数间隙平方的$\mathcal{L}(t)$。我们的结果说明了几个例子。
2016-03-17 quant-ph
Quantum annealing showing an exponentially small success probability despite a constant energy gap with polynomial energy
本研究提出一种基于多项式能量构建反直觉模型的通用方法，通过向哈密顿量添加惩罚项使跃迁矩阵指数级增大，导致量子退火在恒定能隙下成功概率指数级下降，同时实现计算成本的二次加速。
2024-08-27 quant-ph
The role of symmetries in adiabatic quantum algorithms
利用绝热量子算法和量子相变之间的相似性，我们认为，二阶跃迁-通常与打破或恢复对称性-应该是有利的，相比一阶跃迁。通过简单的例子，我们构造了一个替代绝热算法的NP完全问题{ \em精确覆盖3}。我们数值计算表明，它的平均性能（所考虑的情况下，${\cal O}\{20\}$量子位）优于传统的计划。绝热算法的运行时间不仅取决于基本能隙（基态和激发态之间）的最小值，而且还取决于其在临界点处的曲率。该算法只包含泡利矩阵中的线性和二次贡献，可以推广到其他问题的哈密顿算子，这些哈密顿算子被分解为一个和两个量子比特。我们展示了如何因式分解的问题，可以投到这样一个二次形式。这些发现表明，绝热量子算法可以比Grover搜索程序（对应于一阶跃迁，仅产生二次增强）更快地解决一大类NP问题。
2009-04-29 quant-ph
Quantum Monte Carlo Simulations of Tunneling in Quantum Adiabatic Optimization
我们探讨在何种程度上路径积分量子蒙特卡罗方法可以有效地模拟量子绝热优化算法的隧穿行为。具体来说，我们看看在n位定义的对称成本函数，一个成功的优化算法将不得不隧道通过一个单一的潜在障碍。这个障碍的高度和宽度取决于n，通过调整这些依赖关系，我们可以使优化算法在多项式时间内成功或失败。本文比较了量子绝热隧穿和路径积分量子蒙特卡罗方法的强度。我们发现的数值证据表明，量子蒙特卡罗算法将成功在相同的制度，量子绝热优化成功。
2015-09-17 quant-ph
Fast generation of Cat states in Kerr nonlinear resonators via optimal adiabatic control
宏观猫态是量子物理学中的一个重要组成部分，它不仅可以解释量子物理学的基本原理，还可以用于量子信息处理。本文提出了一种利用梯度下降最优绝热控制在克尔非线性腔中绝热产生猫态的量子加速方法。通过同时绝热调谐腔失谐量和驱动场强度，可以加宽靶轨道和非绝热轨道之间的最小能隙宽度，从而加快沿绝热路径的演化速度，与以前仅通过控制Kerr非线性腔中双光子泵浦强度来制备猫态的方案相比，我们的方法可以在短得多的时间内制备出目标态，并且具有高保真度和大的非经典体积。值得注意的是，通过我们的方法制备的猫态对单光子损失也具有很好的鲁棒性。此外，当我们的方案有一个大的初始失谐量时，它将成功地创建一个大尺寸的猫态。这种制备猫态的方案可以在超导量子线路中实现，为量子信息编码和容错量子计算提供了量子态资源。
2021-09-07 quant-ph
Robust Quantum Control for Adiabatic Quantum Computation
适当设计的控制已被证明是特别有利于提高AQC精度和时间复杂度缩放。在这里，开发了一种\emph{in situ}量子控制优化协议，以间接优化状态保真度，而无需了解瞬时谱隙或计算解。该协议收敛到解析推导的时间最优控制格罗弗的搜索算法。此外，该协议被用来探索优化的控制轨迹的最大2位满意度（MAX 2-SAT）的问题，在保真度和最小频谱间隙的线性时间表观察到可观的改善。该方法也被证明是强大的对系统模型的不确定性（酉控制误差）。该方法旨在对现有的量子退火硬件和未来的AQC处理器进行鲁棒控制优化。
2017-10-16 quant-ph
General error estimate for adiabatic quantum computing
绝大多数绝热量子计算条件的研究都是基于一阶修正${\bra{Ψ_{\rm ground}(t)}\dot H(t)\ket{Ψ_{\rm excited}(t)} /ΔE^2(t)\ll1}$。然而，它表明，这种一阶校正不产生一个很好的估计的计算误差。因此，提出了一个更一般的标准，其中包括高阶校正，以及表明，计算误差可以指数小-这有利于显着更短的演变时间比上述一阶估计在某些情况下。基于该标准和相当一般的论点和假设，可以证明逆最小能隙$ΔE_{\rm min}$阶的运行时$T$是充分和必要的，即，$T=\ord(ΔE_{\rm min}^{-1})$。对于一些例子，这些分析研究证实了数值模拟。PACS：03.67.Lx，03.67.- a.
2006-04-07 quant-ph
Total suppression of a large spin tunneling barrier in quantum adiabatic computation
我们应用量子绝热演化算法的组合优化问题的成本函数完全取决于在一个n位字符串（汉明重量）的单位位的数量。优化问题的解被编码为问题哈密顿量H_p的基态，用于总自旋n/2的z投影。我们表明，隧道势垒的总自旋可以完全抑制在算法过程中，如果初始的哈密顿量有其基态扩展的空间中的z-投影的自旋。即使成本函数具有深度和良好分离的局部最小值，也会发生这种抑制。我们提供了一个直观的图片，这种效果，并表明，它保证了多项式复杂性的算法在一个非常广泛的成本函数类。我们提出一个绝热演化哈密顿量的简单例子：H（tau）=（1-tau）hat S_{x} ^{2} + tau H_p，其中参数tau随时间在0和1之间缓慢变化。我们使用WKB分析的大自旋估计的最小能隙之间的两个最低的绝热本征值的H（τ）。
2002-08-29 quant-ph
Non-classical Role of Potential Energy in Adiabatic Quantum Annealing
绝热量子退火是模拟量子计算的一个范例，其中给定的计算工作被转换为寻找某些经典势能函数的全局最小值的任务，并且通过使用外部动力学量子涨落和随后的缓慢减少（退火）来执行对全局势能最小值的搜索。在该方法中，可以通过离域波函数同时访问整个势能景观（PEL），这与经典搜索相反，在经典搜索中，搜索者必须访问景观中的不同点（即，单独的经典配置）顺序地。因此，在这样的搜索中，势能的作用在两种情况下可能显著不同。在这里，我们讨论这一点的上下文中搜索的一个孤立的洞（潜在的最小值）在高尔夫球场类型的梯度自由PEL。我们表明，如果洞更深，量子粒子将能够更快地定位洞，而经典粒子当然没有空间利用洞的深度。我们还讨论了底层量子相变对绝热动力学的影响。
2008-11-06 cond-mat.stat-mech cs.CC physics.comp-ph
Thermal Noise on Adiabatic Quantum Computation
绝热量子计算（AQC）的成功与否，关键取决于能否将量子计算机保持在演化哈密顿量的基态。由于受到最小能隙的限制，计算过程必须足够慢。然而，在有限的温度下，它可能需要足够快以避免热激发。问题是，它需要多快？AQC的演化哈密顿量的结构通常太复杂，无法回答这个问题。在这里，我们将绝热量子计算机建模为（参数驱动）谐振子。该模型的优点是：（1）为定量分析热效应提供了很高的灵活性;（2）计算结果与数值计算结果定性一致;（3）可以用量子电子电路进行实验验证。
2008-07-30 quant-ph
Decoherence in a scalable adiabatic quantum computer
我们考虑在大规模绝热量子计算装置中遇到的朗道-齐纳交叉的退相干的影响。我们分析了成功概率的依赖关系，即系统在新的基态结束的概率，对噪声幅度和相关时间。我们确定最佳的扫描速率，需要最大限度地提高成功概率。然后，我们讨论了尺度的退相干效应随着系统尺寸的增加。我们发现，这些影响对于大型系统可能很重要，即使它们对于每个小构建块都很小。
2006-11-22 cond-mat.other quant-ph
Optimal Performance of Quantum Refrigerators
研究了往复式量子制冷机，目的是确定制冷到绝对零度的极限。我们发现，如果工作介质的能谱具有一个不可控的差距，那么有一个最低可达到的温度高于零。这种间隙与可忽略的噪声量相结合，防止了在退磁阶段期间的绝热跟随，这是达到$T_c \to 0$的必要条件。该制冷机基于奥托循环，其中工作介质是具有能隙的相互作用自旋系统。对于这个系统，外部控制哈密顿量与内部相互作用不对易。结果，在操作循环的去磁和磁化段期间，系统不能自动地跟随能级的时间变化。我们将非绝热动力学与量子摩擦联系起来。定义了一个绝热测度来表征哈密顿量的变化率。封闭形式的解决方案被发现为一个常数绝热措施的所有周期段。我们已经确定了一个家庭的量化的无摩擦周期增加的周期时间。这些循环使熵产生最小化。这种无摩擦循环能够冷却至$T_c=0$。控制器上的外部噪音消除了这些无摩擦循环。相位和幅度噪声的影响上的退磁和磁化段显式推导。最佳冷却循环进行了广泛的数值研究表明，在足够低的温度下，噪声总是占主导地位，限制最低温度。
2009-09-08 quant-ph
Remote entanglement via adiabatic passage using a tunably-dissipative quantum communication system
远程量子节点间的有效量子通信需要高保真度的量子态传输和远程纠缠产生。最近的实验表明，微波光子和声子都可以用来耦合超导量子比特，其保真度主要受通信信道损耗的限制。绝热协议可以通过传输量子态来克服信道损耗，而不填充有损耗的通信信道。在这里，我们提出了一个独特的超导量子通信系统，包括两个超导量子比特连接的0.73米长的通信信道。值得注意的是，我们可以引入大的可调损耗的信道，允许探索不同的纠缠协议中存在的耗散。当设置为信道中的最小损耗时，我们展示了绝热量子态传输协议，该协议实现了99%的传输效率以及具有96%保真度的纠缠Bell态的确定性生成，所有这些都没有填充干预通信信道，并且与量子比特谐振模式量子比特中继方法竞争。我们还探讨了绝热协议的性能在存在显着的信道损耗，并表明绝热协议的保护，防止在信道中的损失，实现更高的状态传输和纠缠度比中继方法。
2020-05-28 quant-ph
On the adiabatic quantum dynamics of fabricated Ising chains
量子计算的物理实现必须仔细检查它们在真实条件下的可靠性，以便被视为可行的候选者。在所提出的模型中，基于绝热量子动力学的模型在解决特定任务方面表现出了巨大的潜力，并且已经成功地使用超导设备实现。在这种情况下，我们解决的问题是如何制造的变化预计影响平均计算结果，当只有动态效应发生。通过模拟小规模系统的动态，它被发现一个相当大的鲁棒性的计算时，分析从这样的机器的合奏获得的结果。此外，还讨论了绝热性条件是否可以作为绝热性的定量度量，从四个已知条件的分析中，得出没有一个条件可以有这样的用途。
2017-06-22 quant-ph
A minimum control ancilla driven quantum computation scheme with repeat-until-success style gate generation
一些两个量子比特的相互作用对于通用量子计算来说是足够的，但如果不使用辅助系统就不行。最近的通用量子计算方案集中在使用辅助的混合物理系统上。在他们中，资源的应用转向了辅助系统。我们认为，2-量子位的相互作用是普遍的辅助计划，其中主寄存器量子位之间的直接连接是禁止的。通过使用辅助驱动操作和重复直到成功类型的随机门，单个固定对称门可以仅通过控制重复次数而通用。
2014-01-30 quant-ph
How the High-energy Part of the Spectrum Affects the Adiabatic Computation Gap
为了更好地理解如何设计有效的绝热量子算法，我们研究了绝热间隙如何依赖于一个自然家庭的测试台例子中的初始和最终的哈密顿量的频谱。我们发现，也许与直觉相反，仅改变高激发态的初始和最终哈密顿量的能量（我们通过将高于某个截止值的所有本征态分配为相同值来做到这一点），可以使绝热算法从成功变为失败。有趣的是，我们的系统表现出相变;当光谱中的截止变得小于大约$n/2$时，$n$是量子比特的数量，行为从成功的绝热过程转变为失败的过程。为了分析这种行为，并提供最小间隙以及绝热算法成功的上限，我们引入了“逃逸率”的概念，它量化了系统逃逸初始基态的速率（Ilin和Lychkovskiy在arXiv：1805.04083中也使用了相关的概念）。我们的研究结果表明一个现象，这是有趣的本身：绝热演化可能是强大的有界秩扰动，即使后者关闭的差距或使其呈指数小。
2019-06-06 math-ph math.MP quant-ph
