Collisional-model quantum trajectories for entangled qubit environments
我们研究了量子系统与纠缠量子比特流相互作用的动力学。在相当一般的条件下，我们提出了一个详细的框架，描述了系统的条件动力学映射，称为量子轨迹，当量子比特测量。根据测量基础，这些量子轨迹可以是跳跃型或扩散型，并且它们可以表现出量子光学和单量子比特轨迹不存在的特征。作为一个例子，我们考虑的情况下，两个远程原子，跳跃型量子轨迹预示着纠缠的诞生和死亡。
2022-02-27 quant-ph
Qubit coupled with an effective negative-absolute-temperature bath in off-resonant collision model
该论文在远非共振碰撞模型中构建了与量子比特耦合的有效负绝对温度热库，系统研究了非共振碰撞动力学，发现远非共振对碰撞时长有额外约束，并通过数值模拟验证了方法的有效性。
2024-09-19 quant-ph
Quantum Simulation of Molecular Collisions with Superconducting Qubits
介绍了一种在具有可调耦合的$n$量子比特计算机上快速模拟$n$维量子系统的协议。在量子计算机的控制参数和$H_{\rm s}(t)$的矩阵元素之间给出映射，所述矩阵元素是在量子计算机的$n$维“单激发”子空间中模拟的任意的、实的、时间相关的$n\times n$维哈密顿量。依赖于时间的能量/时间重新缩放使具有固定相干时间的硬件上的模拟时间最小化。我们演示了如何使用该协议的三个可调耦合的相位量子比特模拟三通道分子碰撞，然后研究模拟的保真度作为总模拟时间的函数。
2010-08-04 quant-ph
Distribution of Bell State Entanglement in Qubit Networks via Collision Models
Turkish-German University（土耳其-德国大学）；Koç University（科奇大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；TÜBİTAK Research Institute for Fundamental Sciences (TBEA)（土耳其科学技术研究协会基础科学研究所（TBEA））
本文提出利用碰撞模型在量子比特网络中可控分布纠缠，通过环境辅助量子比特与网络节点的可调哈密顿交互，实现不同量子比特对的纠缠生成，包括非相邻节点。
2026-09-09 quant-ph
Reversible and irreversible dynamics of a qubit interacting with a small environment
我们分析了一个系统量子比特的动力学相互作用的手段一系列成对的碰撞与环境组成的两个量子比特。我们证明了量子比特的密度算符只有在随机的碰撞序列中才能接近一个共同的时间平均平衡态，其特征是大的涨落。对于规则的碰撞序列，系统和库的量子位态经历瞬时周期振荡，并且不松弛到公共状态。此外，我们还证明了只有当至少两个量子比特最初处于同一纯态时，才能发展出纯的二体纠缠，否则也会建立起真正的多体纠缠。
2007-05-24 quant-ph
Entanglement negativity as a universal non-Markovianity witness
为了设计一个开放量子系统及其演化，识别和控制记忆效应是必不可少的。这些被正式归因于动力学的非马尔可夫性，其表现为演化在时间上不可分割，这一性质可以通过收缩函数或相关测度的非单调行为来证明。我们表明，通过直接监测系统的纠缠行为，在三方设置它是可能的见证所有可逆的非马尔可夫动力学，以及所有（也是不可逆的）量子比特的演变。这是通过使用负性来实现的，负性是一种可计算的纠缠度量，在通常的二分设置中，它不是一个普遍的非马尔可夫证据。我们进一步强调了多体状态的重要性，表明非马尔可夫性不能忠实地见证任何压缩函数的单量子位。我们通过一个明确的永久非马尔可夫量子比特动力学的例子来支持我们的陈述，其中负性可以在任意时间尺度上见证非马尔可夫性。
2019-12-10 quant-ph
Systematic frequency-collision analysis of the cross-resonance gate outside the straddling regime
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Komaba Institute for Science (KIS)（驹场科学研究所）；Fujitsu Limited（富士通株式会社）
本文研究了跨共振门在非叠层区域的频率碰撞问题，通过数值方法评估碰撞并提出参数扫描和线性规划优化方案，证明远调制设计能显著降低碰撞，为大规模量子处理器提供可行的频率分配方案。
2026-05-08 quant-ph
How Time Works in Quantum Systems: Overview of time ordering and time correlation in weakly perturbed atomic collisions and in strongly perturbed qubits
可以通过首先根据外部交互的时间平均值V（t）来定义无时间排序（NTO）的限制来定义时间排序。以前，时间相关性是根据一个类似的限制定义的，称为独立时间近似（ITA）。时间相关性的实验证据尚未与时间有序性的实验证据区分开来。
2005-12-29 quant-ph
Floquet Analysis of Frequency Collisions
本研究提出基于Floquet态简并的频率碰撞分析方法，适用于多模态驱动多量子比特系统，并在线性复杂度下验证于Cross-Resonance协议，助力量子处理器设计。
2023-02-24 quant-ph
Collectively enhanced thermalization via multiqubit collisions
我们研究了目标量子比特与$N$-量子比特团簇的多次随机碰撞所引起的量子比特的演化。根据团簇状态的不同，目标量子位的演化可能对应于其与热浴、相干（激光）驱动或挤压浴的有效相互作用。在目标量子位弛豫到热状态的情况下，其动力学可以表现出量子优势，由此目标量子位温度可以与$N^2$成比例地增加，并且热化时间可以缩短类似的因子，只要通过非热手段制备簇中的适当相干性。我们称这些效应为量子超热化，因为它类似于超辐射。这些影响的实验实现的建议。
2019-05-02 quant-ph
A quantum collisional classifier driven by information reservoir
研究了探测量子比特与不同的承载量子信息的量子比特环境弱相互作用的开放动力学。结果表明，在Bloch量子比特参数空间中，基于耦合率，所提出的耗散模型对稳态下的库量子比特的量子信息进行了二元分类.为了描述耗散模型的动力学，我们采用了碰撞模型，其中库量子比特的输入信息参数很容易确定。我们开发了一个广义的分类规则的基础上的微脉泽主方程的分类可以描述的布洛赫参数的结果。此外，我们表明，建议的分类方案也可以通过量子参数估计。最后，我们证明了所提出的耗散分类方案适用于基于梯度下降的监督学习任务。
2022-11-29 quant-ph
Dividing Quantum Channels
研究了将量子信道划分为其他信道的级联的可能性，从而研究了完全正的保迹映射集的半群结构。我们证明了存在的“不可分”的渠道，不能被写为非平凡的产品的其他渠道和研究的一组“无穷小可分”的渠道，这是连续的完全积极的演变的元素。对于量子比特通道，我们得到了一个完整的表征集的不可分和无穷小可分的通道。此外，我们确定了这些渠道的解决方案的时间依赖的主方程的积极和完全积极的演变。基于量子信道行列式的新结果和马尔可夫近似，证明了任意有限维情形下连续完全正演化元的表示定理。
2008-03-10 math-ph math.MP quant-ph
Collision model approach to steering of an open driven qubit
在碰撞模型的框架下，通过对环境的测量研究了开放量子系统的量子操纵。作为一个例子，我们考虑一个相干驱动的量子比特耗散耦合到一个浴缸。我们构建了本地非自适应和自适应以及非本地测量场景，明确指定测量的可观察的环境。我们的方法透明地显示了开放系统的条件演化如何依赖于测量场景和测量的可观测量的类型。然后可以对这些进行优化以用于转向。非局部测量方案导致在零温度下最大程度地违反所使用的转向不等式。此外，我们调查的鲁棒性构造的场景对热噪声。我们发现，一般来说，温度越高，转向就越困难。令人惊讶的是，即使系统和各个子环境之间的二分纠缠消失，系统也可以被操纵。
2018-03-22 quant-ph
Mitigation of quantum crosstalk in cross-resonance based qubit architectures
本研究提出一种基于交叉共振门的transmon架构，被动缓解ZZ串扰和频率碰撞，扩展快速高保真CR门操作区域，并给出误差识别模型，有助于提升大规模固定频率量子处理器性能。
2023-11-12 quant-ph
All (qubit) decoherences: Complete characterization and physical implementation
我们研究了被建模为量子系统的碰撞序列的退相干通道（例如，量子位）与粒子（例如，量子位）的环境。我们表明，碰撞诱导退相干时，系统量子比特和环境（水库）量子比特之间的二分相互作用的控制U幺正变换（门）描述。我们表征退相干通道，并在量子比特的情况下，我们指定最一般的退相干通道，并推导出相应的主方程。最后，我们分析了系统与环境在退相干过程中产生的纠缠。
2005-05-10 quant-ph
Quantum Search with Two-atom Collisions in Cavity QED
我们提出了一个利用腔量子电动力学实现两量子比特Grover量子搜索算法的方案。圆形里德伯原子被用作量子比特（qubit）。它们与非谐振腔的电磁场相互作用。量子门动力学由腔辅助碰撞提供，对退相干过程具有鲁棒性。我们提出了详细的程序和分析实验的可行性。
2002-03-29 quant-ph
Entanglement dynamics in collision models and entanglement quilts
本研究通过解析求解量子碰撞模型中的并发度，引入图解方法揭示纠缠传播规律，并发现一种对局部激发超敏感的真正多体纠缠——纠缠拼布，其消失机制有助于理解凝聚态系统中长程纠缠的退化。
2025-01-22 quant-ph
Collision models for open quantum systems coupled to finite environments
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育与研究所）
研究系统量子比特与同一环境量子比特重复碰撞，通过部分重置实现从马尔可夫到非马尔可夫动力学的连续过渡，并识别三种动力学区域。
2026-06-15 quant-ph
Robust multipartite entanglement generation via a collision model
我们研究了一个简单的方案，以产生真正的多体纠缠态通过不相交的量子比特寄存器。我们采用了穿梭量子比特，顺序耦合，在能量保存的方式，通过轮的相互作用，每个寄存器内的成分。我们建立了稳定的$W$型纠缠可以在寄存器内的所有量子位之间产生。此外，我们发现，纠缠是敏感的航天飞机是如何对待，显示一个显着更大的程度上实现通过执行投影测量上it.Finally，我们评估的弹性，这种纠缠产生协议的几种类型的噪声和缺陷，表明它是非常强大的。
2019-01-14 quant-ph
Closed-System Solution of the 1D Atom from Collision Model
获得相互作用量子系统的总波函数演化提供了对重要性质的访问，例如纠缠，揭示基本方面，例如量子能量学和热力学，并指导量子计算和通信领域的可能应用。我们考虑一个二能级原子（量子比特）耦合到一个光场的连续模的一维波导中。最初，我们把光-物质系综看作一个封闭的、孤立系。我们使用碰撞模型来解决其动力学问题，在碰撞模型中，场的各个时间模式以顺序的方式与量子比特局部相互作用。这种方法使我们能够获得量子比特场系统的总波函数，在任何时候，当场开始在相干或单光子状态。我们的方法是通用的，可以适用于其他初始场状态。
2021-12-17 quant-ph
No partial erasure of quantum information
在完全擦除中，任意的纯量子态都通过不可逆操作变换为固定的纯态。在这里，我们问的过程中，部分擦除的量子信息是可能的一般量子操作，其中部分擦除是指减少的尺寸的参数空间，指定的量子态。在这里，我们证明了存储在量子比特和量子位中的量子信息不能被部分擦除，即使是不可逆的操作。不翻转定理，它排除了存在一个通用的非门的任意量子位，出现作为一个推论，这个定理。“无部分擦除”定理适用于自旋和玻色子相干态，后者的结果表明，“无部分擦除”定理适用于连续变量量子信息计划以及。不部分擦除定理提出了量子信息不可分的完整性原理。
2005-08-11 quant-ph
Effects of Collisional Decoherence on Multipartite Entanglement - How would entanglement not be relatively common?
我们考虑Ziman { \em et al.}并研究了$N$ -量子比特Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）、W和线性簇态的鲁棒性。结果表明，GHZ态的$N$ -量子比特纠缠在碰撞消相干下是非常脆弱的，而W态的纠缠比线性团簇态的纠缠更稳定.我们指出，Ziman { \em et al.}的碰撞模型可以提供一个物理机制，一些已知的结果，在这方面的调查。更重要的是，我们表明，它可以提供一个线索，如何$N$ -partitable纠缠将是相对罕见的，在我们的宏观经典世界。
2006-02-21 quant-ph
Suppressing Frequency Collisions in a Quantum Processor
Peter Gr\"unberg Institute 12 , Forschungszentrum J\"ulich, J\"ulich 52428, Germany
针对超导量子处理器频率拥挤问题，提出基于哈密顿量的最大k割映射与簇拼接协议，结合DC-QAOA和模拟退火优化频率分配，抑制碰撞惩罚并实现硬件感知的处理器级规划。
2026-10-06 quant-ph
Simulating the Dynamics of Markovian Quantum Processes by Quantum Collision Models on Quantum Computers
RIKEN Center for Computational Science（理化学研究所计算科学中心）；Q-CTRL；RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）；RIKEN Pioneering Research Institute（理化学研究所先导研究本部）；RIKEN Center for Emergent Matter Science（理化学研究所新兴物质科学中心）
针对量子计算机实现非酉演化困难的问题，采用量子碰撞模型，在离子阱和超导量子计算机上实验模拟了具有局域和非局域耗散的马尔可夫量子过程，实现了最多7个系统量子比特、40个时间步的模拟，并发现最优实现策略强烈依赖于硬件特性。
2026-06-29 quant-ph
Open Quantum Systems and Quantum Algorithms
采用开放量子系统模型来描述纠缠门处理的量子比特的非定域动力学行为。分析得出的结论是，评估步骤和面向任务的计算步骤之间的区别是合理的，只有在经典的计算。事实上，纠缠门的使用允许将两个步骤（评估和计算）减少到单个计算步骤，并且这决定了有效的计算加速。开放量子系统模型的应用表明，减少到一个计算步骤是强烈相关的存在的通用动力学映射描述的两个量子比特门的组件系统的演化。由于只有在存在可分离的初始状态时才可能用普适动力学映射来描述，所以关于纠缠门的内部约化动力学既不是么正的也不是马尔可夫的。这一事实对算法的结构提出了一个整体的观点，其中纠缠门应该保持不可分割的统一体，或黑盒子，以保持计算速度和可逆性。这一事实表明，采用一种完全非经典的计算观点：整个算法并不是其时间部分的序列。
2015-12-23 quant-ph
High-yield integration design of fixed-frequency superconducting qubit systems using siZZle-CZ gates
The University of Osaka（大阪大学）；RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）；Graduate School of Engineering Science, The University of Osaka（大阪大学工学研究科）；QuEL, Inc.（QuEL株式会社）
本文提出siZZle-CZ门作为替代CR门，通过允许任意驱动频率选择，缓解频率碰撞问题，实现高产率固定频率超导量子处理器。
2026-03-24 quant-ph
Scaling Superconducting Quantum Computers with Chiplet Architectures
固定频率transmon量子计算机（QC）在相干时间，可寻址性和门的并行性方面取得了进展。不幸的是，这些设备受到片上量子比特数量的限制，限制了处理能力，并减缓了容错的进展。虽然新兴的transmon器件具有超过100个量子位的功能，但要构建足够大的QC以有意义地展示量子优势，需要克服许多设计挑战。例如，今天的transmon量子位由于制造精度有限而遭受显著变化。因此，除非当前制造技术有重大改进，否则通过构建具有更多量子位的更大单个芯片来缩放QC会受到器件变化的阻碍。降低QC性能的严重器械变化称为缺陷。在这里，我们专注于称为频率冲突的特定缺陷。当transmon频率碰撞时，它们的差异落在限制两量子比特门保真度的范围内。频率碰撞在较大的QC上以更大的概率发生，导致无碰撞产率随着片上量子比特数量的增加而下降。作为一种解决方案，我们建议通过在量子多芯片模块（MCM）中集成量子芯片来利用与较小QC相关的较高产量。成品率、门性能和基于应用的分析表明了通过模块化进行QC扩展的可行性。
2022-10-19 quant-ph
Non-Markovianity, coherence and system-environment correlations in a long-range collision model
我们考虑一个碰撞模型的动力学，其中系统和环境都是由自旋$1/2$粒子体现的。为了在我们的模型中包含非马尔可夫特征，我们引入了环境量子位之间的相互作用，并研究了这种相互作用的不同模型对系统动力学的非马尔可夫程度的影响。通过将这种相互作用扩展到最近邻之外，我们增强了系统动态中的非马尔可夫性程度。如果考虑到与即将到来的环境量子位的集体相互作用，可以观察到进一步的显着增加。然而，在这种情况下，观察到的非马尔可夫性程度随着相互作用中包括的量子比特数量的增加而非单调。此外，人们可以在系统演化中的非马尔可夫性程度与其状态下的量子相干性随着碰撞次数的增加而衰减的行为之间建立联系。我们补充我们的研究与调查系统环境的相关性，并提出了一个例子，他们的重要性的物理上界的痕迹距离导数。
2017-08-14 quant-ph
Tunable non-Markovian dynamics in a collision model: an application to coherent transport
Clarendon Laboratory, University of Oxford（牛津大学克拉伦登实验室）
本文提出碰撞模型研究系统与环境耦合的非马尔可夫性动态，通过退极化通道控制非马尔可夫性程度，分析非马尔可夫性对三量子比特链信息相干传输的影响，发现非马尔可夫环境在某些情况下反而导致信息损失增加。
2025-03-21 quant-ph
Extracting work from random collisions: A model of a quantum heat engine
我们研究了随机碰撞驱动的单量子比特电池和单量子比特奥托引擎的各向异性和效率的统计分布。假设单个量子比特，即我们的工作流体，与两个库交换能量，一个非平衡“热”库和一个零温度冷库。量子比特和水库之间的相互作用描述的开放系统动力学的碰撞模型。量子位通过随机幺正碰撞与非平衡库（全部在相同的纯态中制备的量子位的大集合）相互作用，并通过部分交换与冷库（处于其基态的量子位的大集合）相互作用。由于与热库相互作用的随机性质，各向异性、热量和功的波动存在，随着热库中qudits的大小而缩小。虽然奥托发动机的平均“宏观”效率与热库是热库的情况相同，但效率的分布不支持有限矩，因此效率的平均值与宏观效率不一致。
2021-11-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Mitigation of frequency collisions in superconducting quantum processors
针对超导量子处理器中量子比特频率不确定导致的碰撞问题，通过制造更大约瑟夫森结降低频率偏差至1%，模拟显示可扩展至100量子比特且平均仅3次碰撞。
2023-03-10 cond-mat.supr-con quant-ph
Entanglement Generation and Stabilization by Coherent Collisions
本文提出利用流动电子的重复相干碰撞耗散性地驱动两个远程自旋量子比特进入纠缠稳态，并证明在碰撞频率高于退相干速率时纠缠可稳定存在。
2025-02-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measuring the entanglement-breaking index of a qubit collision channel on a quantum processor: protocol and worked example
Tel Aviv University（特拉维夫大学）
本文在可编程硬件上首次认证测量并控制了量子信道的纠缠破坏指数，通过热碰撞反馈回路实现整数阶梯的测量与脉冲式控制，并给出区间算术证书。
2026-09-29 quant-ph
Coarse graining a non-Markovian collisional model
在没有记忆效应的情况下，受到噪声影响的系统的动力学被称为马尔可夫，即当它的最近的未来只取决于它的现在。噪声源中的时间相关性可能会产生非马尔可夫效应，有时可以通过对系统的时间演化进行适当的粗粒度化来消除这种非马尔可夫效应。一般来说，粗粒化时间$t_\text{CG}$被认为比相关时间$τ$大得多，但它们之间没有建立直接关系。在这里，我们解析地获得了$t_\text{CG}$和$τ$之间的关系的量子比特的动力学受到时间相关的环境。我们的研究结果可以适用于任何分布的环境相关性，并可以通过碰撞模型进行测试，其中量子比特顺序地与相关量子相互作用。
2017-01-23 quant-ph
Exploration of Fluxonium Parameters for Capacitive Cross-Resonance Gates
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子技术与纳米科学卡弗里研究所）
研究电容耦合磁通量onium量子比特的交叉共振效应，推导出最大ZX相互作用强度公式，发现在200纳秒内可实现CNOT门，残余ZZ耦合限制在50kHz，且对结变量不敏感。
2026-03-18 quant-ph
Quantum speed-up in collisional battery charging
提出了一个由相同的非平衡量子比特单元对量子电池充电的碰撞模型。当单元以能量本征态的混合物制备时，电池中的能量增益可以通过经典的随机游走来描述，其中平均能量和方差都随时间线性增长。相反，当量子比特包含量子相干性时，干扰效应在电池中积累，并导致能量分布的更快扩展，让人想起量子随机游走。这可以被用于对在基态中初始化的电池进行更快和更有效的充电。具体来说，我们表明，相干协议可以产生比任何可能的非相干策略更高的充电功率，在单个电池的水平上展示了量子加速。最后，我们通过遍历的概念，从电池的可提取的工作量的特点。
2021-08-24 quant-ph
Data and code for collision-model Dicke-state preparation: depth-fidelity frontiers, circuit costs, and superconducting-processor measurements
Saint Louis University（圣路易斯大学）；KT One；University of South Florida（南佛罗里达大学）；Koç University（科奇大学）；TÜBİTAK Research Institute for Fundamental Sciences (TBAE)（土耳其科技研究基金会基础科学研究所（TBAE））；Tokyo International University（东京国际大学）；Nanoelectronics Research Center（纳米电子学研究中心）
本研究提供基于碰撞的量子协议制备Dicke态的开放数据集与配套代码，涵盖多规模系统及实验测量，为相关权衡研究提供可复用基准。
2026-09-01 quant-ph
Quantum Unitary Matrix Representation of Lattice Boltzmann Model for Low Reynolds Fluid Flow Simulation
本文提出低雷诺数流体LB模拟的量子算法，通过SVD将非酉碰撞与迁移算子分解为酉矩阵，并在多类线性流动问题上评估门计数。
2025-02-19 quant-ph
Non-Markovian open dynamics from collision models
研究了由碰撞模型产生的完全正（CP）以及CP可除的连续时间动力学映射的凸组合。虽然个别地图都CP和马尔可夫，我们发现，凸组合仍然CP，但不一定马尔可夫。给出了由碰撞模型产生的量子比特动力学映射的这种组合的例子，并讨论了这种映射的可逆性、CP-可除性、P-可除性以及马尔可夫性质。
2019-05-09 quant-ph
Temperature effects on quantum non-Markovianity via collision models
量子非马尔可夫性代表了系统动力学过程中的记忆，这种记忆通常会被温度削弱。本文利用碰撞模型研究了环境温度对开放量子系统非马尔可夫性的影响。该环境由一系列辅助量子位模拟，这些辅助量子位在具有有限温度$T$的热状态下制备。两种不同的非马尔可夫机制被认为是通过两种类型的碰撞模型，其中一个系统$S$连续相互作用的附属物和第二个$S$碰撞只与中间系统$S'$，这反过来又与附属物相互作用。我们发现，在这两个模型的非马尔可夫性和温度之间的关系是非单调的。特别是，随着温度的升高，非马尔可夫性的复苏可能会发生。我们发现，这种行为背后的物理原因可以通过检查一个特殊的系统-环境相干交换来揭示，导致辅助量子比特相干大于系统相干，从而触发信息从环境回流到系统。这些结果提供了对温度增强量子记忆效应这一违反直觉现象的机制的见解。
2018-04-18 quant-ph
Non-Markovian Toy Quantum Chain
在开放量子系统的碰撞动力学框架下，我们提出了一种简单的稳态非马尔可夫量子链结构。为此，我们修改了微观马尔可夫系统-水库模型，考虑与每个分子之间的碰撞时间间隔重叠的多次碰撞。我们展示了如何通过在系统中加入卫星量子存储器来构造等价的马尔可夫量子链。我们区分量子和经典非马尔可夫性。此外，我们分别通过所需的卫星量子比特和比特数来定义非马尔可夫性的计数。作为量子非马尔可夫性的特殊度量，卫星w.r.t.系统建议。讨论了最简单的量子比特实现，指出了它对实际系统--环境动力学的意义。
2013-01-17 quant-ph
Reading a qubit quantum state with a quantum meter: time unfolding of quantum Darwinism and quantum information flux
量子非马尔可夫性和量子达尔文主义是由一个共同的主题联系在一起的两种现象：量子系统与其相互作用的量子环境之间的量子信息通量。在这项工作中，利用量子碰撞模型，一个形式主义发起的Sudarshan和他的学校，我们将分析的效率与一个量子谐振子，作为一个米，获得一个量子比特的信息被转移到玻色子环境。我们将展示，在某些制度下，这种量子信息流是如何低效的，导致同时出现非马尔可夫和非达尔文行为
2020-01-30 quant-ph
Speeding up thermalization and quantum state preparation through engineered quantum collisions
本研究提出一种基于遗传算法优化的类碰撞模型方法，通过工程化量子比特或三能级辅助系统与单模腔场的依次相互作用，实现了无需时间依赖哈密顿量控制的快速热化与量子态（相干态、压缩态、非高斯态）制备，为腔态制备提供了介于最优控制与库工程之间的新方案。
2025-06-25 quant-ph
Collision model for non-Markovian quantum dynamics
研究了碰撞模型对开放量子系统非马尔可夫动力学的适用性。通过允许碰撞之间的独立环境自由度之间的相互作用，我们能够构建一个碰撞模型，允许研究开放系统动力学中的量子记忆效应。我们还讨论了在扩展状态空间中将非马尔可夫碰撞模型动力学嵌入马尔可夫碰撞模型动力学的可能性。作为一个具体的例子，我们展示了如何使用所提出的碰撞模型类，我们可以离散模型的非马尔可夫振幅阻尼的量子比特。在时间连续极限下，我们得到了二能级系统自发衰变到结构零温库的著名结果
2016-03-01 quant-ph
Towards Quantum Simulation of Chemical Dynamics with Prethreshold Superconducting Qubits
研究了双原子分子碰撞复合物的单激发子空间（SES）普适量子模拟方法。假设一个系统的$n$可调耦合，和全连接的超导量子比特，计算中进行的$n$维SES直接映射到一个$n$通道碰撞问题内的非绝热分子波函数表示。在这里，我们概述了在经典计算机上求解$n$维分子基础上的含时薛定谔方程的方法--所谓的半经典分子轨道密耦（SCMOCC）方法--并将处理扩展到直线、等速近似之外，该近似仅限于大动能（$\gtrsim 0.1$ keV/u）。我们探索各种多通道的潜在的平均计划和Escherifest对称化的方法，允许应用的SCMOCC方法，以更低的碰撞能量（接近1 eV/u）。此外，各种传播的计算效率的研究进行加速经典计算机上的计算。这些计算重复的SES方法的模拟，假设典型的参数为现实pretheshold超导量子计算硬件。简要讨论了未来SES处理器应用于大分子碰撞系统量子动力学研究的可行性。
2016-01-30 physics.chem-ph quant-ph
Description of quantum dynamics of open systems based on collision-like models
Lindblad形式的主方程描述了开放量子系统的演化，它是完全正的，同时具有半群性质。我们分析了一种可能性，从一个内在的离散动力学模型，作为一个给定的量子系统（量子位）与粒子形成的环境之间的碰撞序列推导出这种类型的主方程。为了说明我们的方法，我们详细分析了如何可以从一个类似碰撞的模型，其中特定的碰撞所描述的SWAP和受控非相互作用，分别是一个指数衰减的过程和一个过程的退相干。
2004-10-21 quant-ph
Dynamic Circuits for the Quantum Lattice-Boltzmann Method
本文提出基于动态电路的量子格子玻尔兹曼方法，通过完全酉碰撞算子和电路中段测量实现多时间步高效计算，消除概率性失败并降低量子比特开销，数值验证与数字LBM高度一致。
2025-02-04 quant-ph
Thermalization in a repeated-interaction model with memory effects
Graduate School of Science and Technology, Keio University（庆应义塾大学理工学部）；Quantum Computing Center, Keio University（庆应义塾大学量子计算中心）；Research and Development Group, Hitachi, Ltd.（日立株式会社研发集团）；Keio University Sustainable Quantum Artificial Intelligence Center (KSQAIC), Keio University（庆应义塾大学可持续量子人工智能中心）
本研究通过重复相互作用模型，探讨记忆效应对量子比特热化的影响，发现系统收敛于热态但呈非单调趋近，并存在类似Mpemba的逆转现象，且这些现象依赖于初始相干性或布居数不平衡。
2026-10-05 quant-ph
Relaxation due to random collisions with a many-qudit environment
我们分析了一个u维量子系统与一个扮演环境核心的链的n维量子系统的动力学。每个成对碰撞已被建模为一个随机的酉变换。通过马尔可夫链方法，分析计算了在随机碰撞上平均的系统qudit纯度的平衡松弛。特别地，我们证明了定态是与有效维数为nu_e=nu*mu的单一环境量子点的随机碰撞的定态相对应的定态。最后，我们数值研究量子比特（mu=nu=2）的纠缠动力学方面，并表明，随机幺正碰撞可以创建系统量子和量子链之间的多体纠缠。
2008-11-21 quant-ph
Demonstration of RIP gates in a quantum processor with negligible transverse coupling
本文在六量子比特超导处理器中实验演示多模 LBI 耦合器，通过多路径干涉实现无需通量调谐的可忽略横向耦合，并以微波驱动 RIP 门实现高保真双量子比特操作。
2024-06-17 quant-ph
Simplifying the design of multilevel thermal machines using virtual qubits
量子热力学通常处理与大型复杂环境接口的小型量子机器的动力学。虚拟量子比特，碰撞模型和重置主方程已经成为非常有用的工具，用于预测耦合到几个量子比特机器和热环境的二维目标系统的定性行为。虽然在所有可能的物理系统中匹配简化模型参数的成功率很低，但定性预测仍然允许量子机器的一般设计，而不管实现如何。我们通过引入多个相互竞争的虚拟量子位来概括这些工具，用于对耦合到更大更复杂机器的多维系统进行建模。通过模拟三维目标的完整物理动力学，我们揭示了重置模型的一般性质，这些模型可以用作“拨号盘”，以正确预测现实设置中物理变化的定性特征，从而设计出超越几个量子比特的自主量子机器。然后，我们提出了一个通用的解析解的复位模型耦合到多量子比特机器的任意维系统。最后，我们展示了一个改进的三能级激光器作为我们的结果的一个示例性应用。
2021-11-01 quant-ph
Some Comments on Unitary Qubit Lattice Algorithms for Classical Problems
本文针对张量介质电磁波传播及KdV方程中的非酉势算子问题，提出通过扰动碰撞算子构建完全酉的量子比特格点算法（QLA），避免了非酉势算子的使用。
2023-01-05 physics.plasm-ph quant-ph
Impossibility of Refrigeration and Engine Operation in Minimal Qubit Repeated-Interaction Models
University of Toronto（多伦多大学）；Queen’s University（女王大学）
研究揭示了在最小量子比特重复相互作用模型中，制冷和引擎操作的不可能性，并展示了纯热传导的非单调行为。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
$2N$ qubit "mirror states" for optimal quantum communication
我们引入了一种新的真正的2N量子比特态，称为“镜像态”，具有有趣的纠缠特性。著名的Bell态和团簇态是这些“镜像态”的一个特例，分别为N=1和N=2。它可以用$SWAP$和多路控制相移操作实验实现。在建立了适用于各种量子和经典信息通信协议的状态的一般条件后，证明了该状态可以最优地实现任意N比特态的量子隐形传态算法，并以所有可能的方式实现量子信息分裂.关于超密集编码，可以通过仅发送N个量子比特并消耗N个比特的纠缠来发送2N个经典比特。显式比较的镜像状态与重排的N贝尔对和线性集群状态被认为是这些量子协议。我们还表明，镜像状态比重排的贝尔对更强大的一类碰撞退相干。
2010-10-16 quant-ph
