Multi-Target Density Matrix Renormalization Group X algorithm and its application to circuit quantum electrodynamics
针对大规模超导量子比特阵列本征态难精确计算的问题，提出结合 DMRG-X 与多目标 DMRG 的 MTDMRG-X 算法，高效计算强杂化机制下的激发态，促进了大规模超导量子处理器的设计与参数优化。
2025-06-30 quant-ph
Measuring a transmon qubit in circuit QED: dressed squeezed states
利用电路QED，我们考虑了通过耦合微波谐振腔对超导transmon量子比特的测量。对于理想的色散耦合，谐振器振铃产生频率与transmon能量状态匹配的相干态。然而，现实的耦合不是理想的色散，因此transmon谐振器能级混合成Jaynes-Cummings型的联合本征态阶梯。先前的工作已经表明，振铃谐振器近似地尊重这种梯形结构，以在本征基中产生相干态（修饰相干态）。我们数值研究这种相干态近似的有效性，找到两个主要的偏差。首先，谐振器振铃泄漏到对应于不同transmon状态的本征态阶梯中的小杂散粒子数。第二，在本征态阶梯内，当相干态演化时，传输子非线性剪切相干态。然后，我们表明，下一个自然的近似，这个剪切状态的本征基是一个穿着压缩状态，并推导出简单的演化方程，这样的国家使用混合相福克空间描述。
2016-08-01 quant-ph
Qubit measurement error from coupling with a detuned neighbor in circuit QED
在现代电路QED架构中，超导transmon量子比特是通过从耦合谐振器泄漏的微波场的状态相关的相位和幅度偏移来测量的。确定这种移位需要在非零持续时间内积分场求积，这可能允许不必要的并发演化。在这里，我们研究这种动态退化的测量保真度所造成的失谐相邻量子比特。我们发现，在现实的参数制度，其中的量子位的合奏退相速率慢于量子位-量子位失谐，联合量子位-量子位本征态是更好地区分测量比裸状态。此外，我们表明，当谐振器泄漏比量子比特-量子比特失谐慢得多时，测量几乎以几何方式跟踪联合本征态。然而，测量过程也会导致本征态之间罕见的量子跳跃。如果谐振器衰减与量子位-量子位失谐相当或更快，则这些跳跃的速率变得显著，从而以使人联想到能量弛豫过程的方式显著降低测量保真度。
2015-11-18 quant-ph
Benchmarking near-term quantum devices with the Variational Quantum Eigensolver and the Lipkin-Meshkov-Glick model
变分量子本征求解器（VQE）是一种很有前途的噪声中尺度量子（NISQ）计算算法。NISQ算法在NISQ器件上的性能验证是一项重要的工作。我们认为精确对角化Lipkin-Meshkov-Glick（LMG）模型作为基准NISQ计算机的候选人。我们利用Bethe不等式构造了三角LMG模型的本征态，并利用LMG的基本代数结构构造了量子线路。我们构造了具有深度$\mathcal{O}(N)$和$\mathcal{O}(\log_2N)$的电路，可以制备$N$粒子的任意三角LMG本征态。两个电路所需的门数均为$\mathcal{O}(N)$。然后，本征态的能量可以被测量并与确切已知的答案进行比较。
2021-08-02 quant-ph
A Recursive Module-Coupling Algorithm for Computing Low-Energy Eigenstates
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Institute of Advanced Intelligence and Computing (IAIC), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局高级智能与计算研究所）；Bioinformatics Institute, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局生物信息学研究所）
针对多体哈密顿量本征态求解难题，提出递归模块耦合算法，构建物理适配变分基获取多低能态，可衍生递归量子变分算法，经经典模拟与IBM量子处理器实验验证有效
2026-09-04 quant-ph
Eigenstate thermalization in dual-unitary quantum circuits: Asymptotics of spectral functions
本征态热化假设通过描述（准）能量本征基中典型算符矩阵元的统计性质，提供了迄今为止对孤立量子系统热化的最成功的描述。本文研究了双幺正量子线路中一类算符的矩阵元分布与相应本征态频率的关系。我们提供了谱函数的精确渐近表达式，即，这个频率分解分布的二阶矩。后者是从局部算子之间的动力学相关性的衰减中获得的，局部算子可以从对偶酉电路的基本构建块中精确计算。比较的渐近表达式与精确对角化的结果，我们发现极好的协议。在有限的系统大小的小波动显着相关的动态相关性在中间的时间和他们的渐近动力学的偏差。此外，我们确认预期的高斯分布的矩阵元素计算高的时刻数值。
2021-05-18 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Simultaneous determination of multiple low-energy eigenstates of many-body systems on a superconducting quantum processor
本文在超导量子处理器上采用辅助纠缠变分量子本征求解器，同时计算H2分子和横场伊辛模型的多个低能本征能量与本征态，验证了其高效、准确且节省计算资源的优势。
2025-07-20 quant-ph
Field theory approach to eigenstate thermalization in random quantum circuits
我们使用场论的方法来探讨的一大家族的Floquet随机量子线路的Floquet运营商的本征函数的统计。计算了准能本征态的关联函数，表明其具有随机矩阵循环幺正系综统计特性，这与Berry猜想对量子线路的模拟是一致的.这个量决定了量子混沌的所有关键度量，例如光谱形状因子和任意可观测值的期望值的热化时间依赖性。它还允许我们明确地表明，局部算子的矩阵元素满足本征态热化假设（ETH）;即，这种算子的非对角矩阵元素的方差在系统大小上是指数地小。这些结果代表了在严格的物理水平上对Floquet随机量子线路家族的ETH的证明。一个突出的公开问题，这和大多数其他西格玛模型计算是一个严格的数学证明的有效性的鞍点近似在大N极限。
2022-10-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech hep-th
Probes of Full Eigenstate Thermalization in Ergodicity-Breaking Quantum Circuits
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
该研究通过分析非热化量子电路中的全ETH探测器，揭示了可积系统中ETH行为与孤子的存在之间的关系，并展示了其在不同对称性子空间中的普遍性。
2025-12-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Shallow quantum circuits are robust hunters for quantum many-body scars
针对含噪中等规模量子设备难以产生大量纠缠的限制，本文训练浅层变分本征求解器靶向淹没于体积律本征态中的面积律高能伤疤态，证明其鲁棒且可作为通用诊断工具。
2024-01-17 quant-ph
Eigenstate Correlations in Dual-Unitary Quantum Circuits: Partial Spectral Form Factor
该研究在热力学极限下分析双酉量子电路的部分谱形因子，发现短时间呈常数偏离随机矩阵线性斜坡，长时间则恢复随机矩阵行为，并辅以半解析与数值验证。
2025-03-25 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Determining eigenstates and thermal states on a quantum computer using quantum imaginary time evolution
在量子计算机上精确计算哈密顿基态、激发态和热态将影响物理和计算机科学中的许多问题，从量子模拟到机器学习。鉴于构建大规模量子计算机所面临的挑战，这些任务应该以资源有效的方式进行。在这方面，现有的技术的基础上相位估计或变分算法显示潜在的缺点;相位估计需要深的电路与附属，这是很难可靠地执行没有纠错，而变分算法，而灵活的电路深度，需要额外的高维经典优化。在这里，我们介绍了量子虚时间演化和量子Lanczos算法，这是寻找基态和激发态的经典算法的类似物。与经典算法相比，它们每次迭代所需的空间和时间呈指数级减少，并且可以在没有深度电路和辅助电路或高维优化的情况下实现。我们还讨论了量子虚时间演化作为一个子程序，通过模拟最小纠缠的典型热态生成吉布斯平均。最后，我们通过使用精确的经典仿真以及Rigetti量子虚拟机和Aspen-1量子处理单元上的原型电路的实现来展示这些算法的潜力。
2020-02-16 quant-ph
Efficient Eigenstate Preparation in an Integrable Model with Hilbert Space Fragmentation
本文研究自旋链本征态的量子电路制备，证明在具有希尔伯特空间碎裂的 folded XXZ 可积模型中，可高效制备任意本征态，并通过多达13量子比特的含噪模拟实现低于5%的相对误差。
2025-09-15 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Quantum computation with the eigenstate thermalization hypothesis instead of wavefunction preparation
University of Victoria（维多利亚大学）
提出利用量子电路在时间演化下的热化能力来求解线性代数问题，通过本征态热化假说和完全遍历性产生本征态的等概率叠加，结合量子相位估计实现输入算符函数的计算，从而在多项式对数时间内避免复杂的波函数制备。
2026-10-08 quant-ph
Quantum eigenstate broadcasting assisted by a coherent link
本文研究分布式量子计算中利用相干链路和有限纠缠辅助广播哈密顿量本征态，证明在近收敛区域可将非目标振幅的平均相对抑制从单设备的1/e≈0.37改善至1/(2√e)≈0.30，从而降低本征态制备的电路深度。
2023-02-06 quant-ph
High-precision and low-depth quantum algorithm design for eigenstate problems
Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；University of Cambridge（剑桥大学）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；The University of Chicago（芝加哥大学）
本研究提出了一种高精度低深度的量子算法，用于高效估计量子系统本征态性质，适用于晶格和分子问题。
2026-01-19 cond-mat.str-el physics.comp-ph quant-ph
Correlations and commuting transfer matrices in integrable unitary circuits
我们考虑一个酉电路，其中底层门被选择为满足Yang-Baxter方程的R-矩阵，并且关联函数可以通过传输矩阵形式表示。这些传输矩阵不再是埃尔米特的，不同于保证局部守恒律的传输矩阵，但在定义电路的谱参数的不同值处保持相互交换。精确的本征态仍然可以被构造为贝特变换，但是这些转移矩阵在非齐次情况下是可对角化的，齐次极限对应于多个本征态合并和约旦块出现的例外点。值得注意的是，完整的一套（广义）本征态时，只有考虑到一个组合的非平凡真空状态。在所有情况下，Bethe方程都简化为自旋为1的可积链的方程，并表现出整体SU（2）对称性，从而显著减少了计算关联函数所需的本征态总数。一个类似的结构，以持有的时间顺序的相关性的计算。
2021-10-07 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Linear-optical generation of eigenstates of the two-site XY model
伴随量子计算机发展而来的大部分预期都与其应用于模拟另一个感兴趣的量子系统的动力学有关。在这里，我们研究的积木模拟量子自旋系统与线性光学。我们实验产生的XY哈密顿量的本征态下的外部磁场。实现的量子线路由两个CNOT门组成，这两个CNOT门是通过利用光子源的纠缠和应用CPhase门在实验上实现的。我们通过改变局部参数来调节耦合常数和磁场的比值。这种使用线性量子光学的XY模型的实现可能会为未来使用线性光学研究猝灭动力学打开大门。
2014-10-04 quant-ph
Generation of eigenstates using the phase-estimation algorithm
相位估计算法如此命名是因为它允许估计与算子相关联的本征值。然而，已经提出，该算法也可以用于生成本征态。在这里，我们将这个建议扩展到小量子系统，确定相位估计算法可以成功生成本征态的条件。然后，我们提出了一个基于离子阱量子计算机的实现方案。这个方案允许我们说明两个简单的例子，一个是算法有效地生成本征态，另一个不是。
2001-09-04 quant-ph
Lindblad engineering for quantum Gibbs state preparation under the eigenstate thermalization hypothesis
提出一种在 ETH 下高效的简化 Lindblad 工程协议，用于量子 Gibbs 态制备，并通过混合场 Ising 模型数值及含噪电路模拟验证其快速收敛与噪声韧性。
2025-08-27 quant-ph
Deterministic Bethe state preparation
本研究提出一种确定性量子电路算法，无需辅助量子比特与QR分解，可制备任意U(1)本征态及XXZ自旋链精确本征态，并给出了对应量子门的用量。
2024-10-19 quant-ph
Approximating dynamical correlation functions with constant depth quantum circuits
本文提出利用连分数表示，通过恒定深度量子电路在复频率域上以指数精度近似动力学关联函数，无需时间演化，并给出算法稳定性分析。
2025-02-19 quant-ph
Quantum Circuit for Non-Unitary Linear Transformation of Basis Sets
本文提出一种基于奇异值分解（SVD）的基组非幺正线性变换量子电路方法，实现O(n)操作深度与n个辅助量子比特，可计算不同希尔伯特子空间波函数重叠，提升多本征态能量计算准确性并扩展量子计算应用。
2025-02-13 quant-ph
Preparing Bethe Ansatz Eigenstates on a Quantum Computer
几个一维量子多体模型通过Bethe近似方法具有精确解，该方法在理解它们的行为方面非常成功。然而，仍然存在这样的模型的物理性质，其中解析结果是不可用的，并且也没有很好地描述近似数值方法。直接在量子计算机上制备贝特安本征态将允许通过测量直接提取这些量。我们提出了一个量子算法制备自旋为1/2 XXZ的自旋链的Bethe anomalous本征态，对应于Bethe方程的实值解。该算法在T门数和电路深度上是多项式的，具有适度的常数前因子。虽然该算法是概率性的，成功率随着本征态能量的增加而降低，但我们采用振幅放大来提高成功概率。我们的方法的资源需求低于其他国家的最先进的量子模拟算法的小纠错设备，因此可以提供一种替代和计算要求较低的演示量子优势的物理相关的问题。
2021-11-24 quant-ph
Feedback-Based Quantum Algorithm for Excited States Calculation
Aalborg University（奥尔堡大学）；Kadir Has University（卡迪尔哈斯大学）
本文提出了一种基于反馈的量子算法，用于计算哈密顿量的本征态，结合了分层电路构造与新反馈律，并通过示例和量子化学应用验证其有效性。
2026-01-19 quant-ph
$σ$-VQE: Excited-state preparation of quantum many-body scars with shallow circuits
Center for Nonlinear and Complex Systems, Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia, Università degli Studi dell’Insubria（因苏布里亚大学科学与技术系非线性与复杂系统中心）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC), UIB–CSIC（巴利阿里群岛大学-西班牙国家研究委员会交叉物理学与复杂系统研究所）
本文提出并验证了$σ$-VQE算法，通过低深度电路和能量选择性目标函数，有效制备量子多体疤痕态，适用于噪声中间尺度量子设备。
2026-05-15 quant-ph
A Unitary Encoder for Surface Codes
Yale University（耶鲁大学）；Yale Quantum Institute, Yale University（耶鲁量子研究所）
本文提出一种基于旋转与规则表面码转换的非局域幺正编码器，将最快编码门数减半，并在制备泡利Y本征态等任务中优于现有局域幺正编码器和稳定子测量编码器，适用于中性原子和俘获离子等平台。
2025-06-04 quant-ph
Molecular Excited State Calculations with Adaptive Wavefunctions on a Quantum Eigensolver Emulation: Reducing Circuit Depth and Separating Spin States
光化学反应的定量研究需要从头计算电子激发态，但经典计算机上的精确计算受到尺度限制。变分量子紧缩（VQD）是用于计算电子激发态能量的变分量子本征求解器（VQE）的扩展，并且具有使用量子计算机解决这些缩放挑战中的一些的潜力。然而，近期可用的量子计算机只能支持有限数量的电路操作，因此降低VQD方法中的量子计算成本对其实现至关重要。在这项工作中，我们研究了使用自适应量子线路增长（ADAPT-VQE）的激发态VQD计算，一个策略，已成功地减少了资源的基态能量VQE计算。我们也利用自旋限制来分离不同自旋对称性的本征态的恢复，以减少计算的次数和误差的累积。我们创建了一个量子本征解算器仿真包-基于量子计算和量子化学（QEBAB）成就的量子本征解算器-用于测试针对使用固定长度量子线路的两种VQD方法提出的自适应过程。对于氢化锂测试案例，我们发现VQD的自旋限制自适应生长变体使用迄今为止最紧凑的电路，一致地恢复了不同核几何形状和本征态的足够的电子相关能，同时隔离了单重态和三重态流形。这项工作是进一步发展技术，提高效率的混合量子算法的激发态量子化学，开辟了利用真正的量子计算机电子激发态计算的可能性比以前预期的更快。
2021-05-21 quant-ph
Unfolding the Toric Code Model with Emergent Qubits
本文通过栈桥结构上的精确模型构造提出可推广到任意图的涌现量子比特概念，将环面、圆柱和平面上的环面码模型严格变换为涌现量子比特，并给出精确量子线路，发现环面上线路深度随量子比特数线性增长，而圆柱和平面呈亚线性增长。
2023-10-08 cond-mat.other cond-mat.str-el math-ph
Testing eigenstate thermalization hypothesis on small scale quantum processors
本文在小规模量子处理器上通过门电路计算OTOC并以SXY4近似、结合GRAPE模拟控制，比较PXP与SYK模型以检验ETH。
2025-03-14 quant-ph
Weak Measurement and Feedback in Superconducting Quantum Circuits
我们描述了弱量子测量在超导量子比特的实现，特别关注电路量子电动力学架构中的transmon型器件。为了访问该机制，平均用单个微波光子探测读出腔。这种低电平信号的检测使用近量子噪声限制的超导参量放大器。弱测量产生关于量子态的部分信息，并且相应地不将量子比特完全投影到本征态中。因此，我们使用测量记录在给定时间顺序地重建量子态，产生量子轨迹，或者关闭直接量子反馈回路，无限期地稳定拉比振荡。
2015-07-28 quant-ph
Gate-efficient simulation of molecular eigenstates on a quantum computer
在近期量子硬件上进行大型量子系统模拟的一个关键要求是设计具有短路深度的量子算法，该算法在可用的相干时间内完成。保持在相干性限制内的一种方法是通过直接在硬件中实现与感兴趣的特定算法的要求相匹配的门集合来减少门的数量。在这里，我们表明，交换型门是一个很有前途的选择，用于模拟分子本征态的近期量子器件，因为这些门保持系统中的激发的数量。为了补充Barkoutsos等人的理论工作。[PRA 98，022322（2018）]，我们报告了在超导量子位平台上计算分子氢本征态能量的变分算法的实验实现。我们利用一个参数驱动的可调谐耦合器来实现交换型门，这是可配置的幅度和相位上的两个固定频率的超导量子比特。门的结晶度约为95%，我们能够计算本征态的平均精度为50 mHartree，可调谐耦合器的相干时间设置的限制。
2018-09-13 quant-ph
Demonstration of Adiabatic Variational Quantum Computing with a Superconducting Quantum Coprocessor
绝热量子计算使得能够制备多体基态。这对于化学、材料科学等领域的应用至关重要。实现带来了重大的实验挑战：直接模拟实现需要复杂的哈密顿工程，而数字化版本需要深量子门电路。为了绕过这些障碍，我们提出了一个绝热变分混合算法，它采用短量子线路，并提供了一个系统的量子绝热优化的电路参数。量子绝热定理不仅保证了基态的存在，而且保证了激发态的存在.本文首次从实验上证明了在多量子位超导协处理器的辅助下，绝热变分算法可以有效地制备多体本征态.我们跟踪的实时演化的地面和激发态的横向场伊辛自旋的保真度，可以达到约99%。
2019-05-08 quant-ph
Power of Sine Hamiltonian Operator for Estimating the Eigenstate Energies on Quantum Computers
量子计算机在解决量子化学难题方面具有巨大的潜力。本文提出了一种新的经典量子混合方法，称为正弦哈密顿算符幂（PSHO），用于计算给定哈密顿量（H）的本征值。在PSHO中，对于任何参考状态，正弦哈密顿功率态的归一化能量可以被确定。随着幂次的增加，初始参考态可以收敛到参考态展开系数中具有最大绝对本征值的本征态，正弦哈密顿幂次态的归一化能量收敛到Ei。哈密顿量的基态和激发态能量可以通过取不同的t值来确定。PSHO方法的性能表现出的H4和LiH分子的数值计算。与目前流行的变分量子本征求解器方法相比，PSHO不需要设计模拟电路，避免了复杂的非线性优化问题。PSHO在近期量子器件中具有巨大的应用潜力。
2022-11-10 quant-ph
Universal quantum algorithmic cooling on a quantum computer
量子冷却是一种确定性的过程，它将任何态驱动到最低本征态，从化学和凝聚态量子物理的基态性质的研究到一般的优化问题，量子冷却都有着广泛的应用。然而，冷却过程通常是非幺正的，因此它在量子计算机上的实现要么需要深电路，要么假设具有变分电路的特定输入状态。在这里，我们提出了克服这些限制的通用量子冷却算法。利用衰减函数的双相表示，我们展示了如何普遍地和确定性地实现一般的冷却过程与浅量子线路。我们展示了它在冷却任意输入态与已知的基态能量，对应于令人满意的，线性代数任务，和量子态编译任务，并准备未知的本征值和本征态，对应于量子多体问题的应用。与量子相位估计相比，我们的方法只使用一个辅助量子比特和更浅的电路，显示出相对于最终状态失真的电路复杂度的指数级改善。我们数值基准算法的$8$ -量子比特海森堡模型，并验证其可行性，准确地找到本征能量和获得本征态测量。我们的工作为近期和通用容错量子设备的高效和通用量子算法冷却铺平了道路。
2022-06-03 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
The complexity of energy eigenstates as a mechanism for equilibration
理解孤立量子多体系统平衡的机制是一个长期存在的开放问题。在这项工作中，我们得到了一个统计之间的关系的平衡性质的哈密顿量和其本征向量的复杂性，假设一个猜想的不可压缩性的量子线路成立。我们量化的复杂性的最小的量子线路的大小映射到能量本征基的本地基础。具体来说，我们认为所有的哈密顿具有复杂性C的集合，并表明，几乎所有这样的哈密顿平衡，如果C是超二次与系统的大小，其中包括完全随机的情况下，在限制C无穷大，不平衡，如果C是次线性的。我们还提供了一个简单的公式的平衡时间尺度的傅立叶变换的水平密度。我们的结果是统计的，因此，不适用于特定的哈密顿。然而，他们建立了平衡和复杂性理论之间的基本联系。
2013-03-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Symmetry-protected states of interacting qubits in superconducting quantum circuits
本文提出一种基于至少四个自旋的相互作用模型，通过对称保护实现量子比特流形，映射到超导电路后可在现实噪声下达到毫秒级相干时间，为长寿命量子比特开辟新路径。
2025-10-15 quant-ph
The Topological Properties of Fault-Tolerant Circuits
实现量子算法的与时间无关的局部哈密顿量的设计来自于对完美态转移的研究。这种进化的新特征是计算的完美实现，以及并行而不是顺序实现操作的能力。这是适用于一个量子线路级联纠错码，和本征态的性质相比，拓扑存储器。一个错误的实现算法（一个单一的错误可能会导致一个错误的输出）被发现不是拓扑，而一个真正的容错算法具有自校正特性，这表明存在一个统一的结构容错存储器。
2016-11-25 quant-ph
Eigenstate Correlations, Thermalization and the Butterfly Effect
我们讨论了遍历的，空间扩展的多体量子系统的本征态关联，局部观测矩阵元素的统计性质。虽然本征态热化假设（ETH）被认为是对这些量的一个很好的描述，但蝴蝶效应意味着ETH之外的结构。我们确定的普遍形式，这种结构在长距离和小的特征值分离的Floquet系统。我们使用Floquet量子线路的数值研究来说明ETH的准确性和我们预测的额外相关性的存在。
2019-05-26 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Infinite temperature at zero energy
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Stanford University（斯坦福大学）
通过修改Feynman-Kitaev时钟构造，将周期驱动系统的本征态特性赋予静态局域哈密顿量，证明在全谱（包括基态）具有体积律纠缠熵的无限温度性质，并首次实现所有连续子系统的体积律纠缠。
2026-09-11 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Statistical Approach to Quantum Phase Estimation
我们介绍了一种新的统计和变分方法的相位估计算法（PEA）。与传统的迭代PEA只返回一个本征相位估计不同，该方法可以利用迭代PEA（IPEA）的简化硬件版本从给定的酉矩阵中确定任何未知的本征态-本征相位对。这是通过将IPEA类电路的概率输出视为本征态-本征相接近度量来实现的，使用该度量来估计输入状态和输入相位与最近的本征态-本征相对的接近度，并通过对输入状态和相位的变分过程来接近该对。这种方法可以在整个计算空间上搜索，或者可以在某个指定范围（方向）内有效地搜索本征相位（本征态），允许那些具有其系统的一些先验知识的人搜索特定的解决方案。我们展示了该方法的仿真结果与Qiskit包在IBM Q平台和本地计算机上。
2021-04-21 quant-ph
Eigenstate solutions of the Fermi-Hubbard model via symmetry-enhanced variational quantum eigensolver
针对传统VQE及SSVQE算法存在的资源浪费、难以处理简并态的问题，提出融入对称性的增强变分量子本征求解器，实现了Fermi-Hubbard模型基态与激发态的高精度求解。
2025-11-19 cond-mat.str-el quant-ph
Preparing quantum many-body scar states on quantum computers
本研究针对受扰量子多体疤痕态难以用经典计算研究的问题，提出了多种适配量子计算机的态制备协议，并在超导量子硬件上完成了原理性演示，为疤痕态相关研究提供了量子计算路径。
2023-11-02 cond-mat.str-el quant-ph
Incoherent qubit control using the quantum Zeno effect
量子芝诺效应是通过重复观察来抑制哈密顿演化，导致状态被钉扎到可观察测量的本征态。仅使用测量，如果可观测量缓慢变化，使得状态跟踪现在的时间依赖本征态，则可以实现状态的控制。我们证明了这一点，使用电路QED读出技术，耦合到一个量子位的动态可控的可观察的。对测量记录的连续监控使我们能够检测本征态的逃逸，从而充当一种内置的错误检测形式。我们表明，这是通过后选择实现与任意高保真度相对于目标状态。我们的动态测量算子技术为许多形式的量子反馈协议提供了一种新的工具，包括自适应测量和快速状态纯化。
2017-06-26 quant-ph
Measurement-driven quantum advantages in shallow circuits
Dahlem Center for Complex Quantum Systems, Freie Universität Berlin（柏林自由大学达勒姆复杂量子系统中心）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料能源中心）
研究通过测量驱动方法在浅层电路中实现高效量子采样，突破传统限制，展示量子优势。
2026-03-21 quant-ph
Exact Ising model simulation on a quantum computer
本文用量子计算机对一维横向伊辛自旋链进行了精确模拟。我们构建了一个有效的量子线路，对角化的伊辛哈密顿量，并允许获得所有的本征态的模型，只需准备计算的基础状态。以$n=4$自旋电路为例，计算了基态磁化强度的期望值，时间演化模拟，并提供了一种模拟热演化的方法。所有电路都在IBM和Rigetti量子设备上运行，以进行定性测试和比较。
2018-12-19 quant-ph
Eigenstate Preparation on Quantum Computers
本论文研究了量子计算机上的本征态制备算法，提出了量子绝热演化、Rodeo Algorithm 和 Variational Rodeo Algorithm 三种方法，并通过最优控制和动态参数优化提升了算法的准确性与可扩展性。
2024-12-19 quant-ph
Adiabatic quantum state preparation in integrable models
Max-Planck-Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna and INFN, Sezione di Bologna（博洛尼亚大学物理与天文学系及意大利国家核物理研究所博洛尼部分所）
本文提出利用绝热算法在量子计算机上制备可积分模型的高能本征态，通过热力学 Bethe ansatz 显示算法深度与 qubit 数呈多项式关系，且在非相互作用 XY 自旋链中验证了该方法的效率。
2026-03-12 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Construction of Superposition States of Energy Eigenstates via Classically Emulated Digital Quantum Simulation: The Hydrogen Molecule as an Example
本文使用经典模拟的数字量子模拟构建氢分子能量本征态的叠加态，通过twirling operation方法生成基态和激发态，并利用辅助量子比特施加受控激发酉变换构建叠加态，最后通过计算物理可观测量的矩阵元验证了其正确性。
2025-11-04 quant-ph
Efficient Symmetry-Preserving State Preparation Circuits for the Variational Quantum Eigensolver Algorithm
变分量子本征求解器是利用噪声中尺度量子处理器进行化学模拟的最有前途的方法之一。该算法的效率关键取决于在量子处理器上准备多量子比特试验状态的能力，这些试验状态包括或至少接近模拟问题的实际能量本征态，同时避免与它们几乎没有重叠的状态。对称性在确定最佳试验状态中起着核心作用。在这里，我们提出了有效的状态准备电路，尊重粒子数，总自旋，自旋投影和时间反转对称性。这些电路包含的变分参数需要完全跨越适当的对称子空间所规定的化学问题，同时避免希尔伯特空间的所有不相关的部门的最小数量。我们展示了如何构建这些电路的任意数量的轨道，电子和自旋量子数，我们提供明确的分解和门计数在每种情况下的标准门集。我们在$H_2$和$LiH$分子的量子模拟中测试我们的电路，发现它们在精度和电路深度方面优于标准状态制备方法。
2020-01-15 quant-ph
Generating NOON states in circuit QED using multi-photon resonance in the presence of counter-rotating interactions
NOON态是宝贵的量子资源，在量子通信、量子精密测量和量子信息处理等领域有着广泛的应用。在这里，我们提出了一个快速，简洁和可靠的协议，确定性地产生NOON状态的两个谐振器耦合到一个单一的$\triangle$型超导qutrit。特别地，我们推导出有效的哈密顿在多光子共振的谐振腔模式和qutrit之间的强烈的反旋转相互作用凭借。基于这些关键的有效哈密顿量，我们的协议简化了以前的使用单光子共振，从而减少了状态准备的操作数量。为了测试该协议的鲁棒性，我们分析了包括耗散和失相的退相干和谐振器模式的串扰对状态保真度的影响，通过Lindblad主方程的本征态的完整的哈密顿。
2019-11-20 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
Neural-network Generated Quantum State Can Mitigate the Barren Plateau in Variational Quantum Circuits
The University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校）
本研究通过神经网络生成量子态来缓解变分量子电路中的贫瘠高原问题。
2025-11-27 quant-ph
Encoding complex-balanced thermalization in quantum circuits
Zhejiang University（浙江大学）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；Institute for Advanced Studies of Physics, Zhejiang University（浙江大学高等研究院）；Beijing Normal University（北京师范大学）
通过工程化储层量子比特作为模块化微观单元，构建量子电路平台，实现严格马尔可夫复平衡热化，解决非马尔可夫动力学对热化框架的破坏，并展示在非平衡态制备中的预测控制。
2026-06-09 quant-ph
