Discrete dynamics and non-Markovianity
我们研究了离散量子动力学，其中单个演化步骤包括幺正系统变换，然后通过耦合到环境的退相干。通常，非马尔可夫记忆效应归因于结构化的环境，而在这里，我们采取更一般的方法在离散设置。除了控制环境的结构，我们感兴趣的是如何在开放系统上的本地幺正允许的外观和控制的记忆效果。我们的第一个简单的量子比特模型，其中本地幺正之后是退相，说明了记忆效应是如何产生的，尽管在系统耦合的环境中没有结构。然后，我们通过构建一个开放量子行走模型来阐述这一观察结果，其中幺正硬币和转移操作随着硬币的退相而增强。结果表明，在每一步演化过程中，在强退相的限制下，组合投币位置开放系统始终表现出记忆效应，其数量与环境结构无关.我们的结构使得实验上可实现的开放量子行走与光子表现出非马尔可夫特征。
2015-09-14 quant-ph
Non-Markovian evolution: a quantum walk perspective
量子噪声信道的量子非马尔可夫性通常表现为信息回流，其特征在于中间映射偏离完全正性，尽管我们指出某些噪声信道不表现出这种行为。在复杂系统中，由于子系统动力学，非马尔可夫性变得更加复杂。在这里，我们研究了非马尔可夫进化的各个方面，在创造量子漫步的背景下，特别强调消除内部与环境对非马尔可夫回流的贡献。针对上述消歧问题，本文提出了一种基于迹距离等可分辨性测度或互信息等相关性测度的通用功率谱消歧方法。我们还研究了在考虑非马尔可夫噪声模型下，从量子到经典随机游走的过渡中量子关联的各个方面。指出了这种分析在复杂系统量子统计动力学中的应用潜力。
2019-01-08 quant-ph
Quantum walks as a tool to design robust quantum batteries: the role of topology and chirality
该研究利用量子行走形式体系，探究量子电池的拓扑结构与哈密顿量手性对储能性能的影响，分析了多种图结构电池在噪声下的表现，发现二者的相互作用可优化功提取、增强鲁棒性，为量子能量器件设计提供指导。
2025-10-22 quant-ph
Chirality from quantum walks without quantum coin
量子游走描述了量子系统在图上的演化。一个内在的自由度-称为硬币，由有限维希尔伯特空间表示-与每个节点相关联。标量量子行走是具有一维硬币的量子阱。我们提出了一个通用的策略，允许一个构建标量量子阱上的各种各样的图形，其中承认嵌入在欧氏空间，从而有一个直接的几何解释。在回顾了允许将节点单元重组为新节点的技术之后，将有限的空间块转换为内部自由度，我们证明了没有二维硬币的量子阱可以以这种方式从各向同性标量量子阱中导出。最后，我们表明，外尔和狄拉克量子阱可以从标量量子阱空间的三维，通过我们的建设。
2019-05-29 quant-ph
Non-Markovianity is not a resource for quantum spatial search on a star graph subject to generalized percolation
可以利用连续时间量子游走来增强空间搜索，即，用于在结构为复杂网络的数据库中找到标记元素。然而，在实际实现中，环境噪声具有不利影响，并且出现了噪声工程是否有助于减轻对量子算法性能的这些影响的问题。在这里，我们研究时间相关的噪声诱导非马尔可夫性是否可能代表量子搜索的资源。特别是，我们认为量子搜索的星形图，这已被证明是最佳的无噪声的情况下，并分析独立的随机电报噪声（RTN）的影响，扰乱每个链接的图形。在利用一个确切的代码的嘈杂的动态，我们评估量子非马尔可夫的进化，并表明，它不能被视为该算法的资源，因为它的存在与较低的成功概率的搜索。
2019-03-08 quant-ph
Quantum walks: decoherence and coin-flipping games
我们调查的全球手征分布的量子行走线上时，退相干是通过同时测量的手征和粒子的位置，或作为一个结果，断开的链接。第一种机制驱动系统向经典的扩散行为。这是用来建立新的量子游戏，类似于自旋翻转游戏。第二种机制涉及两种不同的可能性：（a）所有的量子行走链路都有相同的断裂概率。(b)只有半直线上的量子行走链受到随机断裂的影响。在情形（a）中，退相干将系统驱动到经典马尔可夫过程，其主方程等价于量子密度矩阵的动力学方程。这不是（b）中的情况，其中渐近全局手征分布意外地保持与初始条件的一些依赖性。对于所有的情况，得到了显式的解析方程。
2010-08-23 quant-ph
Link prediction with swarms of chiral quantum walks
Università di Milano（米兰大学）；Algorithmiq Ltd.（Algorithmiq有限公司）
本文提出利用手性量子行走提升复杂网络链接预测性能，通过引入随机相位增强探索能力，实现更稳健的预测效果。
2026-05-11 quant-ph
Enhanced non-Markovian behavior in quantum walks with Markovian disorder
非马尔可夫量子效应通常在与结构化储层相互作用的系统中观察到。离散时间量子行走是这种系统的主要例子，其中量子记忆是由于硬币和位置自由度之间的受控相互作用而产生的。在这里，我们表明，信息回流，量化记忆效应，可以增强粒子时，受到不相关的静态或动态无序。系统中无序的存在导致了一维量子行走中的局域化效应。我们表明，通过监测简化系统中的信息回流，可以推断位置空间中定位的性质。此外，我们还研究了量子行走的其他有用性质，如纠缠、干涉以及它与量子非马尔可夫性的联系。
2018-07-17 quant-ph
Quantum walk transport on carbon nanotube structures
利用量子游走的概念研究了碳纳米管上的源-汇激发输运。特别是，我们专注于传输性能的格罗弗创造的量子行走的理想和渗滤扰动的锯齿形和扶手椅手性纳米管。使用解析和数值方法，我们确定如何几何性质的纳米管和不同类型的一个水槽完全控制的结构的捕获状态，因此，整体的源到槽的传输效率。结果表明，纳米管的手性分裂行为的传输效率成几个典型的分离的定量分支。在此基础上，我们发现了有趣的量子输运现象，例如增加管的长度可以增强输运，并且对于最薄的管实现了最高的输运效率。我们还证明，量子行走的理想纳米管的传输效率可能会表现出甚至振荡行为依赖于长度和手性。
2020-01-10 quant-ph
Multiple-scale integro-differential perturbation method for generic non-Markovian environments
当系统与一个无限大的库相互作用时，非马尔可夫性可以显著地加快量子动力学，其中耦合谱需要微调。在许多动力学方案中，特别是连续时间量子行走，潜在的好处是显而易见的。然而，存在的困难，在生产封闭形式的解决方案与可控的精度对内存内核的复杂性。在这里，我们介绍了一种新的多尺度扰动方法，适用于一般研究动力系统中的记忆效应的积分微分方程。我们提出了一个开放系统模型，其中一个连续时间的量子行走是封闭在一个非马尔可夫水库，这自然对应于一个纠错算法方案。通过应用多尺度方法，我们展示了如何出现不同的时间尺度的系统动力学过渡到非马尔可夫制度。我们发现，最多两个长期模式和两个短期模式存在于规则的网络，其内在的对称性的限制。除了我们的微扰方法对一般形式的水库的有效近似外，还证实了非马尔可夫性辅助的量子行走的加速，揭示了水库工程在设计时间敏感量子算法方面的优势。
2022-02-04 quant-ph
Controlling Markovianity with Chiral Giant Atoms
本文发现巨原子的手性可以调控其马尔可夫性，通过调节耦合相位可使巨原子在存在固有时间延迟的情况下仍进入精确马尔可夫区域，为量子纳米光子网络控制提供新途径。
2024-08-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Non-Markovian channel from the reduced dynamics of coin in quantum walk
具有记忆的量子信道（称为非马尔可夫信道）对于各种物理系统的真实描述至关重要，并且为通过操纵环境的特性（如其频谱）来控制退相干的新方法铺平了道路。在这项工作中，离散时间量子游走中硬币的简化动力学被描述为非马尔可夫量子信道。给出了一个一般的形式来提取$t$步量子行走的Kraus算符.非马尔可夫性，在约化硬币动力学的P-不可分性意义下，从两个正交态的非单调行为推断，进一步研究了在该通道作用下一个量子比特的各种量子信息理论量，透视了这种通道在各种量子信息处理任务中所能发挥的作用.
2020-07-20 quant-ph
A study of Wigner functions for discrete-time quantum walks
我们使用Wigner函数对一维离散时间量子行走进行了系统的研究，将Wigner函数推广到包括手征（或硬币）自由度。特别是，我们分析了在相空间中的负体积的演变，作为时间的函数，对于不同的初始状态。这种负性可以用来量化系统偏离经典状态的程度。我们还将这个量与硬币子空间和沃克子空间之间的纠缠联系起来。
2012-04-04 quant-ph
Non-Markovian continuous-time quantum walks on lattices with dynamical noise
我们讨论了一维无序晶格上连续时间量子行走的动力学，从而在系统中引起动力学噪声。噪声被描述为相邻站点之间的隧穿振幅随时间变化的波动，注意力集中在非高斯电报噪声，超出了通常的假设快速高斯噪声。我们观察到两种不同的动力学行为的出现的步行者，对应于两个相反的噪声制度：慢噪声（即与环境的强耦合）限制步行到几个晶格节点，而快噪声（弱耦合）诱导量子和经典扩散之间的过渡的晶格。通过调节噪声的自相关时间与步行者和产生噪声的外部环境之间的耦合之间的比率，可以观察到两个动力学状态之间的相变。我们还通过评估其记忆效应以及评估系统的信息回流来解决量子映射的非马尔可夫性。我们的研究结果表明，非马尔可夫字符的演变是与缓慢的噪声制度的动力学行为，和快速噪声诱导的马尔可夫动力学的步行者。
2016-07-20 quant-ph
Temperature of the three-state quantum walk
尽管量子行走是一个在幺正演化下的封闭量子系统，但它的希尔伯特空间可以分为两个子空间，这使得人们可以将其中一个子系统（硬币或行走者）作为与水库接触的开放系统进行分析。本文计算了三态量子无限直线行走的硬币空间的渐近约化密度矩阵，并利用这个结果分析了手征性与位置空间的纠缠.计算了系统在渐近极限下的冯诺伊曼熵和纠缠温度。
2020-12-18 quant-ph
Thermodynamics of N-dimensional quantum walks
$N$维量子步行者的位置和硬币态之间的纠缠导致一个热力学理论。在这个热力学中，熵与手征演化的约化密度算子相关联，在位置上进行部分跟踪。从渐近约化密度矩阵可以定义热力学量，如渐近纠缠熵，温度，Helmholz自由能等。我们详细研究了$2$维量子行走的情况下，在两个不同的初始条件：一个不可分的硬币位置的初始状态，和一个可分离的。所得到的纠缠温度作为系统的参数和初始条件的函数。
2014-08-22 quant-ph
Quantum routing of information using chiral quantum walks
该研究提出用最小图上的连续时间手性量子游走实现量子网络信息路由，仅调节单个相位即可获得与输入态无关、近单位保真度且鲁棒的定向传输，并利用图自能高精度估计相位。
2023-06-10 quant-ph
Quantum walks under superposition of causal order
本文研究量子行走在“量子开关”作用下出现因果顺序叠加的条件，证明只有周期性或含无序的量子行走满足该条件，并通过两周期离散时间量子行走揭示因果不对称性及非马尔可夫动力学特征。
2025-03-09 math-ph math.MP quant-ph
Decoherence in the quantum walk on the line
我们调查的量子行走线上时，退相干引入通过同时测量的手征性和粒子的位置，或作为一个结果，断开的链接。这两种机制驱动系统的一个经典的扩散行为。在测量的情况下，我们表明，扩散系数是成比例的方差的初始本地化的量子随机游动之前的第一次测量。当相邻站点之间的链接以每单位时间的概率$p$随机断开时，演化在缩放为$1/p$的特征时间之后变得去相干。即使对于非常小频率的干扰事件，方差的二次增加最终也会丢失，这表明在真实物理系统上实现量子行走可能会受到热噪声和晶格缺陷的严重限制。
2004-06-04 quant-ph
The chiral random walk: A quantum-inspired framework for odd diffusion
Institute of Theoretical Physics and Astrophysics, University of Gdańsk（格但斯克大学理论物理与天体物理研究所）；Institute of Spintronics and Quantum Information, Faculty of Physics and Astronomy, Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学物理与天文学院自旋电子学与量子信息研究所）；Institute of Physics and Astronomy, University of Potsdam（波茨坦大学物理与天体物理研究所）
本文提出了一种量子启发的手性随机游走模型，揭示了奇数扩散的拓扑保护机制，并提供了预测受限几何中传输的工具。
2026-02-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum simulation of quantum relativistic diffusion via quantum walks
本研究提出两个带时间噪声的离散时间量子行走模型，证明其连续极限为狄拉克林德布拉德方程，实现量子相对论空间扩散模拟，并扩展至位置相关噪声。
2020-03-27 cond-mat.other hep-lat physics.plasm-ph
Topological transition of a non-Markovian dissipative quantum walk
我们推广了Su-Schrieffer-Heeger（SSH）格上的非Hermitian拓扑量子行走[M. S.鲁弗斯和L. Levitov，Phys. Rev. Lett. 102，065703（2009）]的情况下，非马尔可夫进化。这种非马尔可夫模型是通过将SSH晶格中的每个晶胞耦合到由准连续能级形成的储集层来建立的。我们发现，即使在非马尔可夫进化的情况下，在这个模型中的拓扑过渡，步行者可能会访问水库，并返回到SSH晶格在稍后的时间。然而，拓扑转变的存在取决于储层的低频性质，其特征在于谱密度$J(ε)\propto |ε|^α$。特别是，我们发现了一个强大的亚欧姆（$α<1$）和欧姆（$α=1$）水库的拓扑转变，但没有拓扑转变的超欧姆（$α>1$）水库。这种行为与自旋玻色子模型中著名的局域化跃迁直接相关。我们确认存在的非马尔可夫动力学明确评估这个模型的马尔可夫度量。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Attractor-repeller pair of topological zero-modes in a nonlinear quantum walk
量子力学对应的经典随机游走提供了丰富的动态，最近已被证明包括拓扑保护的边界或域壁的束缚态（零模式）。在这里，我们表明，拓扑零模式可能会获得一个动态的作用，在存在非线性。我们考虑一个一维离散时间量子行走，结合零模式与粒子守恒的非线性弛豫机制。粒子-空穴和手征对称性的存在将两个相反手征的零模转换成非线性动力学的吸引子-排斥子对。这样就可以将步行者引向域壁并将其困在那里。
2016-02-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal quantum transport on a ring via locally monitored chiral quantum walks
通过局部监测非对称量子行走实现环形网络中量子传输的优化，利用非对称性和测量频率的相互作用提升检测概率。
2025-11-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Classical-like behavior in quantum walks with inhomogeneous, time-dependent coin operators
虽然量子游走表现出与随机游走不同的特殊性质，但经典行为可以通过破坏与量子系统相关的纯态的相干性在渐近极限中恢复。在这里，我证明这不是唯一的方法：我引入了一个由非均匀的、依赖于时间的硬币算子驱动的量子行走，它在所有时间尺度上模拟了随机行走的统计特性。量子粒子经历幺正演化，事实上，由波函数的分量证明的高相关性可以用来恢复其手征性的偶然测量的结果。
2016-04-29 math-ph math.MP math.PR
Quantum random access memory via quantum walk
提供了一种采用量子游走的量子随机存取存储器（qRAM）的新概念。我们的qRAM依赖于一个水桶旅方案来访问存储单元。引入一个左右手征的桶作为量子步行器，考虑其在满二叉树上的量子运动，可以有效地将桶传递到指定的存储单元，并以量子叠加态的形式将所需信息填充到桶中.我们的手术有几个优点。首先，我们不需要在二叉树的节点处放置任何量子设备，因此在我们的qRAM架构中，可以显着降低保持相干性的成本。其次，我们的方案是完全并行化的。因此，只需要O（n）的步骤来访问和检索O（2n）的量子叠加态形式的数据。最后，我们的过程的简单性可以允许设计具有更简单结构的qRAM。
2021-05-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Controlled transport in chiral quantum walks on graphs
该研究通过规范变换和晶格散射理论，揭示了图上手性连续时间量子行走的输运机制，解析得到定向完全输运条件，可用于量子二叉树搜索算法构建。
2023-08-24 quant-ph
Quantum walk, entanglement and thermodynamic laws
我们考虑直线上量子漫步（QW）的特殊动力学。最初，步行本地化的任意手征线的原点，演变到一个渐近稳定状态。在该稳态中，执行测量，并且由该测量产生的状态用于开始第二QW演化以实现第二渐近稳态。在以前的工作中，我们发展了量子阱中硬币和位置自由度之间纠缠的热力学。本文研究了热力学第一、第二热力学定律在上述两个定态之间的应用。我们表明：i）熵变的上限和下限，得到解析作为初始条件的函数。ii）能量变化与热传递过程相关联。
2015-03-29 cs.IT math.IT quant-ph
Reduced dynamics in quasi-Hermitian systems
本文研究了准厄米特系统中度量算子对子系统纠缠结构和简化动力学的影响，通过非厄米特$\mathcal{PT}$对称量子行走模型探讨了子系统分解的可观测量依赖性。
2025-12-03 quant-ph
Floquet Chiral Quantum Walk in Quantum Computer
本研究在IBM量子计算机上利用非局域性实现Floquet手性量子行走，发现手性波包对Anderson局域化具有鲁棒性，并通过与非手性模型对比验证了其稳定性。
2023-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Topological classification of time-asymmetry in unitary quantum processes
理解哪些物理过程是关于时间反演对称的是物理学中普遍存在的问题。在量子物理学中，有效规范场允许在强磁场下模拟物质，实现了哈珀-霍夫施塔特模型，证明了单向波导和拓扑保护的边缘状态。这些发现的核心是由时间对称性破缺引起的手征性。在量子行走算法中，最近的工作发现了时间反演对称性破缺对量子态传输的影响，这使得许多新的实验实现成为可能。我们提供了一个完整的拓扑分类的哈密顿算子打破时间反演对称性的诱导跃迁概率之间的元素在一个优选的网站的基础。我们证明了，一个量子过程是必要的时间对称的任何时间无关的哈密顿量的选择时，基本的支持图是二分的或没有Aharonov-Bohm相位存在于规范场。我们进一步证明了某些二部图具有转移概率抑制，但不破坏时间反演对称性。此外，我们的发展的一般框架特征的组合图上的规范潜力。这些结果和技术填补了理解这种无所不在的效应在量子信息和计算中的作用的重要空白。
2020-08-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Simulation of Neutrino Oscillation and Dirac Particle Dynamics in Curved Space-time
量子模拟是研究一般情况下Dirac粒子的重要方法。离散量子行走（DQW）是一种功能强大的量子模拟方案，可以在可控的桌面装置上实现。首先，我们发现传统的DQW不能精确地模拟Dirac元胞自动机（DCA），自由Dirac哈密顿（DH）的离散化理论。通过对分步DQW模型参数的选择，我们发现推广的分步DQW模型可以完全模拟单粒子DCA。接下来，我们质疑同样的SS-DQW是否可以模拟具有额外自由度的自由狄拉克粒子的动力学，例如除了自旋或手征之外的颜色，味道。一个这样的例子是中微子振荡。通过从U（2）提出的SS-DQW转移到U（6）提出的SS-DQW，我们模拟了中微子味跃迁的精确概率分布。我们进一步探讨了在背景势和时空曲率存在下模拟单粒子大质量DH。通过使用具有位置-时间依赖的硬币参数的SS-DQW，我们意识到它将在位置-时间的连续极限处给出无界的有效哈密顿量。因此，我们引入了一个修改版本的SS-DQW，它将产生一个有界的有效哈密顿量。在阿贝尔规范势和时空曲率存在的情况下，这种带有U（2）硬币操作的修正的SS-DQW产生了单粒子质量DH。在改进的SS-DQW中引入更高维的-U（N）硬币运算，我们可以在同一DH中包含非阿贝尔势。为了模拟弯曲时空和外势存在下的两粒子DH，我们采用了两粒子修正的SS-DQW，其中移位操作分别作用于每个粒子，硬币操作同时作用于两个粒子，包含各种相互作用。
2019-01-13 hep-lat quant-ph
