A Novel Approach to Quantum Heuristics for Structured Database Search
提出了一种结构化数据库查询算法，并将其用于解决集合划分问题。需要O（n）次oracle调用才能获得解决方案，但此解决方案是最佳解决方案的概率随问题大小呈指数下降。每个oracle调用之后都有一个测量，这意味着每次只需要为一个oracle调用保持量子相干性。
2001-06-27 quant-ph
Structured Adiabatic Quantum Search
我们研究使用绝热量子算法来解决结构化或嵌套搜索问题。我们构建合适的时间依赖的哈密顿量，并推导出计算时间为一般类的嵌套搜索涉及n个量子比特。正如预期的那样，我们发现，作为额外的结构，哈密顿变得更加本地化和计算时间减少。
2002-08-09 hep-th quant-ph
Quantum Search by Local Adiabatic Evolution
绝热定理最近已被用于设计一种新的量子算法，其中量子计算机发展得足够慢，使得它保持在其瞬时基态附近，这趋向于解[Farhi等人，quant-ph/0001106]。我们将这种含时哈密顿方法应用于Grover问题，即。例如，在非结构化数据库中搜索标记项目。我们发现，通过调整哈密顿量的演化速率，以保持在每个无穷小的时间间隔上的绝热演化，总的运行时间是$\sqrt{N}$的顺序，其中$N$是在数据库中的项目的数量。因此，我们恢复Grover的标准算法的优势相比，一个经典的搜索，缩放为$N$。这与Farhi等人开发的恒定速率绝热方法相反，其中绝热性的要求仅在整体上表达，导致有序时间$N$。
2001-07-03 quant-ph
Quantum search algorithm by adiabatic evolution under a priori probability
Grover算法是最重要的量子算法之一，它可以在没有先验概率的情况下搜索未排序的数据库。最近绝热演化已经被用来设计和再现量子算法，包括Grover算法。本文证明了绝热演化量子搜索算法具有传统量子搜索算法所不具有的两个性质。首先，我们表明，在算法的初始状态下，只有对应于解决方案的基态的振幅影响算法的运行时间，而其他振幅不。利用这个性质，如果我们在搜索之前知道关于解的位置的先验概率，我们可以修改绝热演化以使算法更快。其次，我们证明了通过对初始和最终哈密顿量的因子，我们可以任意减少算法的运行时间。特别地，我们可以将绝热搜索算法的运行时间减少到与数据库大小无关的常数时间。第二个性质可以推广到其他绝热算法。
2004-12-15 quant-ph
Quantum search by parallel eigenvalue adiabatic passage
我们提出了一种策略，以实现一个非常有效的方式绝热通过Grover搜索算法。一个绝热过程可以用相关哈密顿量的瞬时本征值来表征，其中一些本征值形成一个能隙。效率的关键是基于并行特征值的使用。这使我们能够获得非绝热的损失是指数小，独立的数据库中的项目的数量进行搜索。
2008-10-01 quant-ph
Adiabatic Quantum Counting by Geometric Phase Estimation
我们为计数问题设计了一个绝热量子算法，即，近似给定数据库中标记项目的比例$α$。当量子系统经历设计的循环绝热演化时，它获得Berry相$2πα$。通过对Berry相位的估计，我们可以逼近$α$，从而解决了这个问题。对于误差有界的$ε$，该算法可以求解代价为$(\frac{1}ε)^{3/2}$阶的问题，虽然不如量子线路模型下的最优算法，但优于经典的随机算法.此外，由于Berry相位是纯粹的几何特征，因此结果对于去相干是鲁棒的并且对于某些噪声是有弹性的。
2009-08-21 quant-ph
Effects of dissipation in an adiabatic quantum search algorithm
我们考虑两种不同的环境对量子绝热搜索算法的性能的影响，在有限温度下的热浴，和一个结构化的环境中遇到的一个类似的系统耦合到电磁场，存在于一个光子晶体内。虽然对于这里探索的所有参数制度，算法性能因与热环境接触而恶化，但当考虑结构化环境时，情况似乎有所不同。在这种情况下，我们表明，通过调整环境参数到一定的制度，算法的性能实际上可以提高相对于封闭系统的情况下。此外，在这两种情况下，考虑作为复杂的数量耗散率的相关性进行了讨论。更具体地说，我们发现，率的虚部不能被忽略与通常的论点，它只是相当于一个能量转移，实际上影响至关重要的系统动力学。
2010-06-02 quant-ph
Adiabatic quantum search with atoms in a cavity driven by lasers
提出了在腔-激光-原子系统中，利用绝热通道实现N个未排序项中标记项的量子搜索算法。我们使用了N个全同三能级原子的系综，它们被囚禁在单模腔中，并由两束激光驱动。在每个原子中，相同的级别代表一个数据库条目。其中一个原子的特征是在它的两个基态之间有一个能隙。两个激光脉冲之间的适当的时间延迟允许从初始纠缠态开始在无消相干绝热子空间内填充标记状态。实现这样一个过程的时间表现出格罗弗加速。
2007-07-20 quant-ph
Influence of two-level fluctuators on adiabatic passage techniques
我们研究了受激拉曼绝热通道（STIRAP）的过程中的影响下的一个非平凡的固态环境，特别是两个层次的波动（TLF），因为他们经常出现在固态设备的效果。当在STIRAP中使用的驱动脉冲的幅度与波动器的电平间隔共振时，协议的质量，即，转移人口锐减。一般情况下，不能通过加速STIRAP过程来降低这种影响。我们还讨论了结构化噪声环境对绝热通道相干调谐过程（CTAP）的影响。弱结构环境或具有短相干时间的TLF对STIRAP和CTAP的影响可以通过Bloch-Redfield理论来描述。对于强结构化的环境，必须使用更高维的方法，其中TLF被视为系统的一部分。
2012-05-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
An adiabatic oracle for Grover's algorithm
Grover的搜索算法最初是为基于电路的量子计算机提出的。它的一个关键部分是查询一个预言-一个黑盒酉运算。这个预言机的生成在形式上超出了原始算法设计。在这里，我们提出了一个实现格罗弗的神谕的一大类搜索问题，使用量子退火步骤。这一步的时间只会随着数据库的大小而增加。这表明了一个有效的途径，应用格罗弗算法的实际重要的问题，如寻找基态的哈密顿与频谱间隙超过其基态。
2023-02-01 quant-ph
Adiabatic quantum computation along quasienergies
将幺正算符的准能量和本征向量的参数变形应用于量子绝热算法的设计。传统的标准绝热量子计算沿着参数依赖的哈密顿量的本征能量进行。相比之下，离散绝热计算利用绝热通道沿准能量的参数依赖的酉算子。例如，这样的计算可以通过参数化的量子线路的级联来实现，其中参数具有绝热但不可避免的离散变化。最近提出了一种沿准能绝热通过的设计原理：Cheon关于酉算子的准能和本征空间非完整性可用于实现非完整绝热算法[Tanaka和Miyamoto，Phys.Rev.Lett. 98，160407（2007）]，其构成离散绝热算法的非平凡族。除了引入一个参数外，将一个标准绝热算法移植到非完整绝热算法是很简单的|v>，它可用来调节准能的间隙，以控制运行时间步长。在Grover的数据库搜索问题中，|v>对于性质不同的，即，功率或指数，运行时间步长显示出质的不同。奇怪的是，在建立基于电路模型的标准量子计算和非完整绝热量子计算模型之间的等价性时，表明了|增大本征值的间隙在定性上是可以忽略的。
2009-10-19 quant-ph
Structured beam controlled super-resolution in quantum dots via rapid adiabatic passage
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
本文研究了基于快速绝热传递的超分辨率显微镜在双能级量子点系统中的应用，通过结构化光束的时空包络形成超分辨图像，抑制低强度环状结构，探讨了温度对成像方案的影响。
2026-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Controlled quantum search on structured databases
我们提出了量子算法搜索标记的顶点在结构化数据库中具有低连接性。采用多阶段的搜索过程中，我们实现了一个成功的概率接近$100\%$的凯莱树与大分支因子。我们发现，所需的阶段数是由凯莱树的高度。在每个阶段，跳跃率应选择不同的值。对于高度为$r$且顶点为$N$的凯莱树，搜索过程中运行时间的主导项与$N^{(2r-1)/2r}$成比例。我们进一步发现，可以通过调整图中的边的权重来控制阶段的数量。多阶段搜索过程可以合并为单个阶段，然后实现与$\sqrt{N}$成比例的最佳运行时间，从而产生显著的加速。该搜索过程在各种小扰动下具有很强的鲁棒性。
2018-03-05 cs.DS quant-ph
Rapid Data Search using Adiabatic Quantum Computation
我们表明，通过一个适当的选择时间相关的哈密顿量，搜索一个标记的项目在非结构化数据库中可以实现在单位时间内，使用绝热量子计算。这是一个相当大的改进，O（sqrt（N））在以前的算法所需的时间。折衷是在计算过程的中间阶段，计算机的基态能量增加到最大值O（sqrt（N）），然后在过程结束时返回到零。
2002-08-15 hep-th quant-ph
Mechanism of Efficacy in QAOA for Random k-SAT: From Adiabatic Manifold to Sublinear Parameter Optimization
School of Computer Science and Engineering, Southeast University（东南大学计算机科学与工程学院）；Key Laboratory of Computer Network and Information Integration (Southeast University), Ministry of Education（教育部计算机网络与信息集成重点实验室（东南大学））
本文研究了QAOA在随机k-SAT问题中的有效性机制，揭示了绝热态转移与QAOA算法之间的对应关系，并提出了一种基于绝热流形的参数优化策略，实现了亚线性参数优化和鲁棒初始化。
2026-05-19 quant-ph
Quantum search using non-Hermitian adiabatic evolution
我们提出了一个非厄米量子退火算法，它可以用于解决复杂的优化问题。我们展示了我们的方法Grover的问题，找到一个标记的项目内的未排序的数据库。我们发现基态和激发态之间的能隙依赖于弛豫参数，并且不是指数小的。这允许显著减少搜索时间。讨论了在耗散环境中，找到基态的概率与量子计算机生存的关系。
2012-08-22 math-ph math.MP physics.comp-ph
Scalable Distributed Memory Implementation of the Quasi-Adiabatic Propagator Path Integral
本文提出MACGIC-QUAPI方法的可扩展分布式内存实现，通过MPI和预合并算法缓解内存瓶颈，用于模拟强非马尔可夫结构化环境下的耗散量子动力学，并揭示了共振分裂与边带等非微扰效应。
2025-06-03 physics.chem-ph quant-ph
Fast-forward approach to adiabatic quantum dynamics of regular spin clusters: nature of geometry-dependent driving interactions
将绝热量子动力学的快速向前方案应用于具有各种几何形状的有限规则自旋团簇，阐明了驱动相互作用的本质。快进是准绝热动力学保证正则化项添加到参考哈密顿量，其次是使用一个大的缩放因子的时间重新缩放。借助于由成对和三体相互作用组成的正则化项，我们将所提出的公式（Phys. Rev.A96，052106（2017））应用于N = 3自旋系统的正三角形和开线性链，以及N = 4自旋系统的三角金字塔，正方形，初级星图和开线性链。几何诱导的对称性大大降低了正则化项线性代数方程系数矩阵的秩。选取横截面Ising哈密顿量作为参考，我们发现：（1）对于N = 3的自旋团簇，驱动相互作用仅由几何相关的两两相互作用组成，不需要三体相互作用;（2）对于N = 4的自旋团簇，几何相关的成对相互作用仍然是驱动相互作用的主要部分，而不受几何约束的普遍三体相互作用是必要的，但起着辅助作用。我们的方案预测了实际的驱动相互作用在加速绝热量子动力学结构的规则自旋集团。
2019-06-11 quant-ph
Multiple Query Optimization on the D-Wave 2X Adiabatic Quantum Computer
D-Wave绝热量子退火机利用量子物理学解决了困难的组合优化问题。最新版本具有超过1000个量子位，并于2015年8月发布。我们被允许访问这样一台机器，目前托管在加利福尼亚州的NASA艾姆斯研究中心，以探索在数据库环境中出现的硬优化问题的潜力。在本文中，我们解决了多个查询优化（MQO）的问题。我们将展示如何将MQO问题实例转换为符合量子退火机接受的限制性输入格式的数学公式。这个公式被转换成量子比特上和量子比特之间的权重，这样可以通过一个称为绝热量子退火的过程找到最小化输入公式的配置。我们分析了MQO问题维度中所需量子位数的渐近增长率，因为量子位数是目前限制适用性的主要因素。我们实验比较的量子退火对其他MQO算法在传统计算机上执行的性能。虽然目前可以处理的问题规模有限，但我们已经发现了一类问题实例，其中量子退火器比其他方法快三个数量级。
2015-10-21 cs.DB quant-ph
Photonic implementation of quantum hidden subgroup database compression
研究利用光子量子处理器实验演示了基于隐藏子群对称性的量子数据压缩，通过变分量子自编码器自主学习对称性类型与广义周期，证明光子量子计算机能压缩经典算法难以处理的经典数据库。
2025-11-04 quant-ph
Adiabatic quantum optimization in presence of discrete noise: Reducing the problem dimensionality
绝热量子优化是通过缓慢改变量子系统的哈密顿量来解决大量优化问题的过程。算法成功所需的演化时间与动态过程中遇到的最小能隙成反比。不幸的是，能隙的直接计算受到与量子系统相关的希尔伯特空间维数指数增长的强烈限制。虽然已经设计了许多专用的方法来减少有效维数，他们强烈地限于特定类别的问题具有明显的对称性。此外，人们对绝热量子优化器在现实世界条件下的计算能力知之甚少。在这里，我们提出并实现了一个通用的减少方法，不依赖于任何明确的对称性，并要求，在某些一般条件下，只有一个多项式量的经典资源。由于这种方法，我们能够分析“非理想”量子绝热优化器的性能，以解决著名的Grover问题，即在存在离散局部缺陷的情况下，在未排序的数据库中搜索目标条目。在这种情况下，我们表明，绝热量子优化，即使受到随机噪声的影响，仍然可能比任何经典算法更快。
2015-12-15 cond-mat.dis-nn physics.comp-ph quant-ph
Landauer's Principle in Repeated Interaction Systems
我们研究了兰道重复相互作用系统（RIS）的原则，包括一个参考量子系统$\mathcal{S}$与一个结构化的环境$\mathcal{E}$由一个链的独立的量子探针接触，$\mathcal{S}$与每个探针相互作用，在一个固定的时间，在顺序。我们首先适应兰道尔的下限，这涉及到环境$\mathcal{E}$的能量变化的熵的系统$\mathcal{S}$在演化过程中减少，特殊的离散时间动态RIS。然后，我们考虑RIS与结构化环境$\mathcal{E}$显示小的变化顺序$T^{-1}$之间的连续探针遇到的$\mathcal{S}$，$n\simeq T$相互作用后，在绝热缩放。我们建立了离散时间非幺正绝热定理来近似$\mathcal{S}$的约化动力学，以解决Landauer界的绝热极限。我们发现Landauer边界的饱和等价于重复作用系统的一个细致平衡条件，反映了重复作用系统动力学的非平衡性质.这是与一般的饱和的Landauer的界限已知的连续时间演化的开放量子系统与一个单一的热库在绝热制度的相互作用。
2016-07-06 math-ph math.MP quant-ph
How Does Adiabatic Quantum Computation Fit into Quantum Automata Theory?
本研究针对绝热量子计算与量子自动机理论的融合问题，搭建受限资源的绝热演化量子系统基础平台，提出用量子有限自动族群构建该系统的方法，并探究其求解问题的结构性质。
2020-12-14 cs.CC cs.FL quant-ph
Optimizing Adiabatic Quantum Program Compilation using a Graph-Theoretic Framework
近年来，绝热量子计算已经从一个理论领域发展成为一个非常实用的领域，这一变化部分是由D-Wave系统的量子退火硬件引发的。这些价值数百万美元的量子退火器提供了解决优化问题的潜力，其速度比经典的量子力学快数百万倍，这促使谷歌、NASA和洛克希德马丁公司的研究人员研究如何将这些计算机应用于复杂的现实问题，例如NASA的火星车任务。不幸的是，将优化问题编译（嵌入）到退火硬件中本身就是一个困难的优化问题，也是目前阻碍广泛采用的主要瓶颈。此外，虽然找到一个单一的嵌入是困难的，没有通用的方法是已知的调整嵌入使用最少的硬件资源。为了解决这些障碍，我们引入了一个图论框架来开发结构化嵌入算法。使用这个框架，我们引入了一个biclique虚拟硬件层提供一个简化的接口的物理硬件。此外，我们利用偶结构的量子程序使用奇循环横向（OCT）分解。通过将基于OCT的嵌入算法与新的广义约简方法相结合，我们开发了一种新的基线，用于将各种优化问题嵌入到无故障的D-Wave退火硬件中。为了鼓励这些技术的重用和扩展，我们提供了一个框架和嵌入算法的实现。
2017-07-27 cs.DS quant-ph
