Extended quantum circuit diagrams
本文提出基于指数映射的扩展量子电路图表示方法，给出可靠的重写规则，并通过多种示例计算展示其图形化计算能力。
2024-10-03 quant-ph
Delta Function Scattering with Feynman Diagrams in 1d Quantum Mechanics
在这篇论文中，我们将演示费曼图在量子力学中一维散射的应用。我们将通过对费曼图的全部系列求和来明确地评估狄拉克δ势和有限壁势的S矩阵，从而说明微扰论的精神。这种技术在量子力学的入门课程中可能很有用，并通过连接费曼图、自由传播和相应可观察量的守恒，为学生提供了在散射问题背景下关于守恒律的直觉。它也为计算量子场论中的S-矩阵元提供了一个玩具模型。
2022-07-28 quant-ph
Voronoi Diagrams for Quantum States and Its Application to a Numerical Estimation of a Quantum Channel Capacity
在量子信息理论中，被称为“量子信息几何”的几何方法被认为是一种强有力的方法。在这篇论文中，我们对量子系统的几何结构给出了计算几何解释。特别是在量子态空间中引入了Voronoi图和最小包围球问题的概念。利用计算几何中的工具，我们分析了量子态空间中点集的邻接结构。此外，作为应用，我们给出了一种计算量子信道容量的有效方法。
2008-03-22 quant-ph
Approximation of Quantum States Using Decision Diagrams
针对量子态表示内存需求指数级增长的问题，本研究利用量子系统本身的误差特性，提出四种基于决策图的量子态近似方案，在控制保真度的同时将决策图规模降低数个数量级。
2020-02-12 quant-ph
Diagrammatic technique for simulation of large-scale quantum repeater networks with dissipating quantum memories
我们对最近在[V.V.Kuzmin等人，npj量子信息5，115（2019）]，用于大规模量子中继器网络的半分析描述。该技术考虑了所有必要的实验缺陷，包括网络量子存储器的耗散刘维尔动力学和经典通信延迟。用半解析方法得到的结果与精确的蒙特卡罗模拟相匹配，而所需的计算资源仅与网络规模成线性关系。所提出的方法为未来量子网络的开发和有效优化开辟了新的可能性。
2020-09-22 quant-ph
Voronoi Diagrams and a Numerical Estimation of a Quantum Channel Capacity
给出了量子纯态的一种新的几何解释。利用Voronoi图，我们将纯态空间的结构重新解释为量子态空间的一个子空间。除了已知的单量子比特纯态的一些Voronoi图的重合之外，我们还将证明，即使对于混合的单量子比特态，只要位置被给定为纯态，Voronoi图相对于某些距离-发散度，Bures距离和Euclidean距离-都是相同的。对于更高能级的纯量子态，对于发散度、Fubini-Study距离和Bures距离，图的重合性仍然成立，而关于发散度和欧氏距离的图的重合性不再成立。当我们试图将用于数值估计单量子比特量子信道容量的方法应用于更高级别的系统时，这一事实具有重要意义。
2006-11-14 quant-ph
Atemporal diagrams for quantum circuits
引入一个图表系统，它允许以不涉及时间的形式（因此是“非时间的”）表示量子线路的各种元素，包括测量。它可以用来将量子动力学性质与纠缠态（映射态对偶）联系起来，并提出了有用的类比，例如纠缠态的逆。图中阐明了通道基元、跃迁算子、动力学算子（矩阵）和Kraus秩在噪声量子信道中的作用。正（半定）算子用具有对称性的图表示，这有助于理解它们与完全正映射的关系。这些图用于分析标准的隐形传态和密集编码，并用于仔细研究明确的（结论性的）隐形传态。一个简单的图解论证表明，对于使用混合状态下的单量子位环境建模的单量子位通道，Kraus秩为3是不可能的。
2005-08-23 quant-ph
Diagrammatic Reasoning beyond Clifford+T Quantum Mechanics
ZX演算是一种用于量子力学的图形语言。最近证明了量子力学的一个近似普适片段（所谓Clifford+T片段）的公理化是完备的。在这里，我们专注于这一公理化的表达能力超越克利福德+T量子力学。我们考虑全纯量子比特量子力学，主要证明了两个结果：（1）Clifford+T量子力学的公理化对于包含某种线性图的所有方程也是完备的。图的线性反映了相群结构，这是ZX演算的一个基本特征。特别是所有的公理的ZX演算都涉及线性图。(ii)我们还表明，Clifford+T的公理化一般是不完整的，但可以通过添加一个单一的（非线性）公理，提供一个更简单的公理化的ZX-演算纯量子力学比最近推出的Ng&Wang。
2018-02-23 quant-ph
Diagrammatic Approach to Quantum Search
我们介绍了一个简单的图解方法来估计一个随机行走的量子粒子如何在连续时间内搜索一个图，其中包括绘制小加权图与自循环，并考虑退化微扰理论对它们的影响。利用这种方法，我们给出了退化扰动理论求解图的搜索的第一个例子，该图的演化发生在其维数随$N$增长的子空间中。
2015-02-09 quant-ph
Variational Quantum Anomaly Detection: Unsupervised mapping of phase diagrams on a physical quantum computer
量子计算最有前途的应用之一是模拟量子多体系统。然而，仍然需要以原生方式有效地调查这些系统的方法，捕获它们的全部复杂性。在这里，我们提出变分量子异常检测，一个无监督的量子机器学习算法来分析来自量子模拟的量子数据。该算法被用来提取系统的相图，没有事先的物理知识，可以进行端到端的同一个量子设备上，该系统是simulatedon.We展示了它的能力，通过映射出的相图的一维扩展玻色哈伯德模型与二聚跳跃，表现出对称性保护的拓扑相位。此外，我们还证明了它可以与当今易于访问的设备一起使用，并在真正的量子计算机上执行该算法。
2022-01-06 quant-ph
Diagrammatic Analysis for Parameterized Quantum Circuits
本文扩展ZX演算以图解分析参数化量子电路，提出处理线性组合的新规则，并展示其在多种拟设中简化计算、助力算法设计的价值。
2023-11-15 quant-ph
Tools for Quantum Computing Based on Decision Diagrams
量子计算机即使在近期的NISQ时代也有很大的优势，因此有一个活跃的社区为相应的量子线路的设计开发软件和工具包。虽然潜在的问题是不同的，但设计自动化社区的专业知识可以在这里提供帮助，这些社区在过去几十年中为传统领域开发了复杂的设计解决方案。在这方面，决策图提供了一个很有前途的基础，解决许多设计任务，如模拟，综合和验证的量子线路。然而，相应工具的用户通常没有适当的背景或直觉，这些方法基于决策图的工作原理以及它们的优势和局限性是什么。在这项工作中，我们首先回顾了如何使用决策图的概念，例如，用于量子线路的模拟和验证。之后，在努力使决策图的量子计算更容易访问，我们然后提出了一个可视化工具的量子决策图，它允许用户探索的行为决策图在上述设计任务。最后，我们提出了基于决策树的工具，用于使用上述方法模拟和验证量子线路，作为开源JKQ量子工具集的一部分-一套在约翰内斯开普勒大学（JKU）林茨开发的量子计算工具，并在MIT许可下发布。有关相应工具的更多信息，请访问https://github.com/iic-jku/。通过这一点，我们提供了一个概念和工具的介绍，为潜在的用户谁愿意与他们以及潜在的开发人员，旨在扩展他们。
2021-08-16 quant-ph
Efficient Deterministic Preparation of Quantum States Using Decision Diagrams
将经典数据加载到量子寄存器中是量子计算最重要的基础之一。虽然制备通用量子态的复杂性在量子位的数量上是指数级的，但在许多实际任务中，要制备的状态具有允许更快制备的某种结构。在本文中，我们考虑量子态，可以有效地表示（减少）决策图，一个通用的数据结构的表示和分析的布尔函数。我们设计了一个算法，利用决策图的结构来准备其相关的量子态。我们的算法有一个电路的复杂性，是线性的决策图中的路径数。数值实验表明，我们的算法降低了高达31.85%的电路复杂度相比，最先进的算法，当准备通用的$n$ -量子比特态与不同程度的非零振幅。此外，对于具有稀疏决策图的状态，包括量子拜占庭协议的初始状态，我们的算法减少了86.61% $\sim$ 99.9%的hocT的数量。
2022-09-01 quant-ph
DDMF: An Efficient Decision Diagram Structure for Design Verification of Quantum Circuits under a Practical Restriction
为迎接未来的“量子计算时代”，量子线路的设计已引起人们的广泛关注。“与传统的逻辑合成一样，验证和分析生成的量子线路的功能应该很重要。为此，我们提出了一种有效的验证方法，量子线路下的实际限制。由于这种限制，我们可以引入一种基于决策图的有效验证方案，称为矩阵函数决策图（DDMF）。然后，我们分析了我们的方法的优势，基于DDMFs比以前的验证技术。为了介绍DDMF，我们还引入了新的概念，量子函数和矩阵函数，它们本身也可能是有趣的和有用的量子线路的设计。
2008-09-13 quant-ph
Decision Diagrams for Symbolic Verification of Quantum Circuits
本文提出首个支持符号计算的决策图方法（symbolic TDD），用于验证包含符号项的量子电路，并在大规模量子电路及含预言机与经典控制的电路验证中展现出高效性。
2023-08-01 quant-ph
Quantum Phase Diagrams of Matter-Field Hamiltonians II: Wigner Function Analysis
非经典态在量子计算和量子精密测量中具有实际意义。这些状态可以通过它们在某些区域的维格纳函数负性来检测。本文计算了单原子三能级广义Dicke模型的基态，并利用保真度准则确定了其相图的结构。我们还通过相应的约化密度矩阵计算了基态电磁模的维格纳函数，并在相图中显示了纠缠存在的区域。通过计算最大布雷斯距离表面，对连续相变进行了更细的分类。
2020-11-29 quant-ph
A diagrammatic approach to map-state and channel-state dualities
张量网络的图形表示和操作已被证明是数学，物理和计算机科学中的有用工具。在这里，我们提出了几个重要的和最有名的定理，关于对偶之间的线性映射和二分纯量子态，和之间的对偶量子信道和二分混合量子态，在图表的形式。图形表示使得证明非常紧凑，在某些情况下甚至直观。
2015-09-28 quant-ph
Diagrammatic Reasoning with Control as a Constructor, Applications to Quantum Circuits
Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；INRIA（法国国家信息与自动化研究所）；LORIA
本文提出了一种通过控制作为构造器进行图式推理的框架，并展示了其在量子电路中的应用，通过引入最多三个量子比特的关系集实现更高效的图式推理。
2026-10-19 quant-ph
Decision Diagrams for Quantum Computing
量子计算有望比传统计算更快地解决一些重要问题。目前可用的NISQ设备已经在其上执行了第一个实际应用，展示了潜力-未来容错量子硬件即将出现在更苛刻的应用中。尽管如此，计算能力的优势也带来了设计自动化和软件开发社区需要解决的挑战。特别是，状态和操作的非量子表示提供了基础，例如，对于量子线路仿真或验证，需要指数数量的存储器。我们建议使用决策图作为数据结构，以克服在许多情况下的指数内存需求。在这一章中，我们回顾了决策图的基本原理，并强调了它们在有误差和无误差的量子电路模拟任务以及量子线路验证中的适用性。这里介绍的工具都可以作为开源项目在线获得。
2023-02-09 quant-ph
Beyond Penrose tensor diagrams with the ZX calculus: Applications to quantum computing, quantum machine learning, condensed matter physics, and quantum gravity
Quantinuum；Haiqu Inc.（海奇公司）；Department of Computer Science, University of Oxford（牛津大学计算机系）；Department of Computer Science and Technology, University of Cambridge（剑桥大学计算机科学与技术系）；Relational Intelligence（关系智能）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）
本文提出Spin-ZX演算，将彭罗斯图形式化为图形语言，并嵌入混合维度ZX演算，用于处理置换量子计算、量子机器学习、凝聚态物理和量子引力中的SU(2)系统问题。
2026-09-24 quant-ph
Temperature-field phase diagrams of one-way quantum work deficit in two-qubit XXZ spin systems
研究了自旋为1/2的XXZ链在均匀磁场中的热平衡情况。对于这个模型，我们给出了一个完整的分类的所有定性不同的单向量子功（信息）赤字的相图。该图可以包含具有最佳测量的固定和可变（状态相关）角度的区域（相位、分数）。我们发现的情况下，相图中的可变的最佳测量角度的区域的大小是大的，也许这样的区域可以通过实验检测到。我们还建立了最佳的测量角度的行为之间的关系的边界附近的分离不同的区域和朗道的相变的第二类和第一类的理论。
2019-11-12 quant-ph
Hierarchy of Non-Markovianity and $k$-divisibility phase diagram of Quantum Processes in Open Systems
近年来，人们致力于构造一个合适的量子非马尔可夫性测度。然而，这些建议的措施被证明是在不同的情况下的差异。本文利用$k$ -正映射的理论，推广了$k$ -整除性的一个层次，并发展了一个强有力的工具，称为$k$ -整除性相图，它可以提供对量子非马尔可夫性质的进一步理解.通过对相图的几种范式的探讨，可以解释两种常用测度之间差异的根源，并找到两种测度一致的条件。
2017-07-31 quant-ph
Stochastic Quantum Circuit Simulation Using Decision Diagrams
近年来，量子计算机的设计和控制取得了前所未有的进展。尽管如此，它们的适用性仍然受到限制，而且获取这些信息的费用仍然很高。因此，大量的量子算法研究仍然依赖于在经典硬件上模拟量子线路。然而，由于模拟真实量子计算机的复杂性，许多模拟器不切实际地简化了问题，而是模拟完美的量子硬件，即，他们没有考虑量子系统脆弱的本质所造成的误差。随机量子模拟提供了一个概念上合适的解决方案，这个问题：物理动机的错误是在整个模拟概率的方式。在这项工作中，我们建议使用决策图，以及并发执行，以大大减少资源需求-这仍然是令人生畏的随机量子线路模拟。在严格理论的支持下，经验研究表明，这种方法可以为某些量子线路提供更快和更可扩展的模拟。
2020-12-10 quant-ph
Quantum Phase Diagrams of Matter-Field Hamiltonians I: Fidelity, Bures Distance, and Entanglement
建立了计算有限物质场哈密顿模型量子相图的一般方法。与模型的不同对称性相关联的最小能量表面被计算为物质场耦合强度的函数。利用基态波函数，我们可以寻找最小保真度或最大Bures距离的参数曲面，并由此得到这些曲面的临界区域，从而表征有限量子相变。按照这一过程的$N_a=1$和$N_a=4$粒子，量子相图计算的广义Tavis-Cummings和Dicke模型的三能级系统偶极相互作用的电磁场的$2$模式。对于$N_a=1$，物质的约化密度矩阵使我们能够确定在$2$ -单纯形（与一般的三维密度矩阵相关联）中的相位区域，在不同的$3$ -水平原子配置上，以及物质和场扇区之间的量子相关性的测量。由于占据概率可以通过实验测量，因此可以建立有限系统的量子相图的存在性。
2020-11-29 quant-ph
Quantum phase detection generalisation from marginal quantum neural network models
量子机器学习在提取有关量子态的信息（例如相图）方面提供了有前途的优势。然而，对训练标签的访问是任何监督方法的主要瓶颈，阻止了对新物理的深入了解。在这封信中，使用量子卷积神经网络，我们通过确定缺乏分析解决方案的模型的相图，通过仅在相图的边缘点上进行训练来克服这一限制，其中可积模型被表示。更具体地说，我们认为轴向次近邻伊辛（ANNNI）哈密顿量，它具有铁磁，顺磁和反相，显示整个相图可以重现。
2023-01-24 quant-ph
Hybrid Quantum-Classical Machine Learning with String Diagrams
本文提出用带函子盒的弦图形式化描述混合量子-经典算法，通过松弛幺半函子刻画量子-经典接口与测量限制，为混合量子机器学习建立捕捉量子-经典交互特征的指称语义基础。
2024-07-04 math.CT quant-ph
Quantum Multiple-Valued Decision Diagrams in Graphical Calculi
图形演算（如ZH演算）是研究和分析量子过程的强大工具，与其他量子计算模型（如量子线路、基于测量的计算等）有联系。描述量子过程的一种紧凑但系统的方法是通过使用量子多值决策图（QMDD），其已经用于量子线路的合成以及验证。在本文中，我们将展示如何将QMDD转换为等效的ZH图，反之亦然，并展示如何在ZH演算中减少QMDD，从而允许从一种形式主义到另一种形式主义的工具。
2021-07-02 cs.LO quant-ph
Quantum Multiple-Valued Decision Diagrams with Linear Transformations
随着量子计算的迅速发展，基于决策图的量子操作的紧致表示受到越来越多的关注。由于变量顺序对决策图的大小有很大的影响，因此确定一个好的变量顺序是至关重要的。在本文中，我们集成线性变换到一个有效的和规范的量子计算的形式：量子多值决策图（QMDDs），并开发了一种新的规范表示，即线性变换QMDDs（LTQMDDs）。我们设计了一个线性筛选算法，寻找一个好的线性变换，以获得一个更紧凑的形式的量子函数的LTQMDDs。实验结果表明，线性筛选算法能够生成决策图，与原始筛选算法相比有显着改善。此外，对于某些类型的电路，线性筛选算法有很好的性能，而筛选算法并没有减少QMDDs的大小。
2022-07-23 cs.ET quant-ph
Diagrammatic Differentiation for Quantum Machine Learning
Department of Computer Science, University of Oxford（牛津大学计算机科学系）；Cambridge Quantum Computing Ltd.（Cambridge Quantum Computing Ltd.（剑桥量子计算有限公司））
我们介绍了张量微积分的图解微分一般化的对偶数建设从钻机monoidal类别。应用这ZX图，我们展示了如何计算图解的梯度的线性映射相对于一个相位参数。对于参数化的量子线路，我们在许多变分量子算法的基础上得到了著名的参数移动规则。然后，我们将我们的方法扩展到混合经典量子线路的自动微分，使用气泡图来编码任意非线性算子。此外，图表差异化在DisCoPy（monoidal categories的Python库）中有一个开源实现。经典量子线路的图形梯度可以使用PyZX库简化，并通过tket编译器在量子硬件上执行。这为利用弦图的结构和量子机器学习的计算能力的许多实际应用打开了大门。
2021-09-18 cs.LG math.CT quant-ph
How to Efficiently Handle Complex Values? Implementing Decision Diagrams for Quantum Computing
针对量子计算中决策图处理复数的难题，提出高效解决方案，实验显示运行时间数量级提升，并公开实现。
2019-11-28 cs.ET quant-ph
Diagrammatic Design and Study of Ansätze for Quantum Machine Learning
鉴于量子机器学习（QML）的日益普及，开发有效简化常用参数化量子线路（通常称为ansätze）的技术非常重要。本论文开创性地使用图解技术来推理QML ansätze。我们采取常用的QML ansätze，并将其转换为图形形式，并给出了这些门如何交换的完整描述，使电路更容易分析和简化。此外，我们利用hocTs和相位小工具之间的相互作用的组合描述来分析分层ansätze中的周期性现象，并简化了QML中常用的一类电路。
2020-11-22 cs.LO quant-ph
FeynmanDD: Quantum Circuit Analysis with Classical Decision Diagrams
FeynmanDD利用标准和多终端决策图，将量子电路分析转化为路径积分下的计数问题，通过高效计数算法实现模拟与等价性检查，并经理论和实验验证其能力与局限。
2025-09-10 cs.DS quant-ph
Width Hierarchies for Quantum and Classical Ordered Binary Decision Diagrams with Repeated Test
我们考虑已知的计算模型的量子，无定数和概率版本的有序读取$k$倍分支程序或有序二元决策图与重复测试（$k$ -QOBDD，$k$ -NOBDD和$k$ -POBDD）。我们给出了由这些模型计算的布尔函数复杂性类的宽度层次，并讨论了$k$ -OBDD的不同变体之间的关系。
2017-03-23 cs.CC quant-ph
Quantum bifurcation diagrams
开放量子系统的渐近态可以在系统参数的微小变化下发生质的变化。我们证明，这种“量子分叉”可以适当地定义和可见的渐近密度矩阵的结构的变化。通过使用一个$N$ -玻色子开放量子二聚体，我们提出了量子图的干草叉和鞍结分岔在平稳的情况下，可视化的周期调制二聚体的倍周期过渡到混沌。在后一种情况下，我们还确定了一个具体的纯量子性质的分歧。
2016-12-14 cond-mat.other quant-ph
Rabi Lattice models with discrete gauge symmetry: phase diagram and implementation in trapped ion quantum simulators
我们研究的自旋玻色子链，表现出局部Z2对称性。利用微扰理论、平均场论和密度矩阵重整化群方法研究了该模型的量子相图。我们的计算表明，在玻色子量子动力学慢于自旋-自旋相互作用的区域存在一级相变。我们的模型可以用俘获离子量子模拟器来实现，从而实现显示局部规范不变性和一阶相变的极小模型。
2015-03-16 physics.atom-ph quant-ph
From Betti Numbers to Persistence Diagrams: A Hybrid Quantum Algorithm for Topological Data Analysis
本文提出一种混合量子算法，首次实现从量子计算贝蒂数到量子获取实用持久图的跨越，通过量子-经典协同提升拓扑数据分析的实际应用价值。
2025-12-01 cs.LG quant-ph
Self-similar phase diagram of the Fibonacci-driven quantum Ising model
Dahlem Center for Complex Quantum Systems and Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin（柏林自由大学达勒姆复杂量子系统中心与物理系）；Department of Physics and Astronomy, California State University, Northridge（加州州立大学北岭分校物理与天文学系）；Institute of Quantum Information and Matter and Department of Physics, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息与物质研究所与物理系）
该研究通过Fibonacci动力学量子伊辛模型揭示了自相似相图，发现Majorana零模和黄金比例模，并探讨了积分性破坏对相图自相似性的影响。
2024-10-23 cond-mat.dis-nn quant-ph
Dynamical Phase Diagram of a Quantum Ising Chain with Long Range Interactions
研究了短程关联对具有长程相互作用的量子多体系统动力学相图的影响。专注于伊辛自旋链与幂律衰减的相互作用和占短程相关的集群平均场论，我们表明，短程相关性是负责出现的混沌动力学区域。分析相图的细节，我们表明，由此产生的混沌动力学承担密切的类比与抛硬币。
2019-06-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
Decision Diagrams for Quantum Measurements with Shallow Circuits
我们考虑的问题，估计量子观测量的量子比特的集合，给出了一个线性组合的泡利算子，浅量子线路组成的单量子比特旋转。我们介绍了基于随机测量的估计，使用决策图从测量基础上的概率分布进行采样。这种方法概括了以前已知的均匀和局部有偏的随机估计。决策图是在给定目标量子算子的情况下构建的，并且可以考虑不同的策略进行优化。我们数值计算表明，这里介绍的估计可以产生更精确的估计一些量子化学哈密顿量，相比以前已知的随机协议和泡利分组方法。
2021-05-17 cs.DS quant-ph
Quantum Linear Optics via String Diagrams
本文通过定义从ZX演算到线性光学电路的函子，建立了量子比特与光子量子计算间的形式化桥梁，并提出了量子线性光学的组合理论，以支持多光子事件推理。
2023-11-15 cs.LO quant-ph
Revealing Tripartite Quantum Discord with Tripartite Information Diagram
提出了一种新的基于三分信息图的量子不协调判别方法。所提出的措施概括了相互信息的不和谐从二分到三分系统，并利用单粒子和两个粒子的投影测量，以揭示三方量子不和谐的特点。所提出的措施的可行性证明了通过评估三方量子不和谐的系统与Greenberger-Horne-Zeilinger，W，和biparable状态接近。此外，还简要讨论了三重量子不和谐与另外两种量子关联-真正的三重纠缠和真正的三重Einstein-Podolsky-Rosen转向-之间的联系。本研究考虑的情况下，量子不和谐的三方系统。然而，所提出的框架可以很容易地扩展到一般的N部系统。
2017-11-11 physics.class-ph quant-ph
Quantum information spreading and scrambling in a distributed quantum network: A Hasse/Lamport diagrammatic approach
本文提出一种基于 Hasse/Lamport 图的量子网络信息流可视化方法，以保持节点间因果关系并支持同步与错误追踪，同时设计了一种将秘密信息置乱至全网、使恶意方需掌握大量节点才能恢复的量子信息置乱协议。
2023-09-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Smarter k-Partitioning of ZX-Diagrams for Improved Quantum Circuit Simulation
本文提出基于最优k划分ZX图并交叉引用各部分结果的量子电路强经典模拟新方法，实验表明其在多种电路上可比现有方案快数个数量级。
2024-09-01 cs.DS quant-ph
Quantum Distance Approximation for Persistence Diagrams
The University of Tennessee（田纳西大学）
本文提出变分量子算法估计持久图间的Wasserstein距离和$d^{c}_{p}$距离，通过带控制子句的加权QAOA编码匹配约束，探索量子计算在拓扑数据分析距离计算中的潜力。
2024-08-30 cs.LG quant-ph
Determining quantum phase diagrams of topological Kitaev-inspired models on NISQ quantum hardware
拓扑保护用于容错纠错和开发具有拓扑量子位的量子算法。但是，被模拟的模型固有的拓扑保护也可以鲁棒地保护计算，即使在NISQ硬件上也是如此。我们通过在IBM量子计算机上模拟Kitaev启发的模型并准确确定它们的相图来利用它。这需要为马约拉纳编织构造常规的量子线路，以准备Kitaev启发的模型的基态。然后测量纠缠熵来计算量子相界。我们展示了如何通过布里渊区采样时保持粒子-空穴对称性是获得高精度的关键。这项工作说明了如何拓扑保护固有的量子模型可以用来执行强大的计算NISQ硬件，当一个措施适当的保护量子特性。它为在现有量子硬件上进一步模拟拓扑量子模型打开了大门。
2021-09-24 cond-mat.str-el quant-ph
Node Replacement based Approximate Quantum Simulation with Decision Diagrams
本文提出用相似节点替换代替节点删除，并结合局部敏感哈希降低搜索复杂度，在决策图量子模拟中实现更好的内存-保真度权衡，首次在高深度量子霸权基准上展示优于线性的权衡关系。
2025-07-06 cs.ET quant-ph
A Reorder Trick for Decision Diagram Based Quantum Circuit Simulation
量子计算因其利用量子并行性加速特定应用的潜力而成为研究热点。然而，目前的物理量子计算机仅限于相对较小的规模，基于常规机器的模拟器被显著依赖于执行量子计算研究。简单的基于阵列的模拟器需要大量的存储器，其相对于量子比特的数量呈指数级增加。为了减轻这种计算资源的问题，提出了基于决策图的模拟器，可以有效地利用量子态和操作中的数据冗余。在本文中，我们研究了两类量子线路上的国家的最先进的决策图为基础的模拟器未能表现良好的仿真时间。我们还提出了一个简单而强大的重新排序技巧，以提高这种量子线路的模拟。初步评估结果表明，所提出的技巧的实用性。特别是对于量子相位估计电路，与依赖辅助工具优化仿真顺序的最新方法相比，所提出的技巧实现了高达313.6倍的加速。
2022-11-14 cs.ET quant-ph
The extended Lipkin model: proposal for implementation in a quantum platform and machine learning analysis of its phase diagram
本研究提出在量子平台上实现扩展Lipkin模型（ELM），利用ADAPT-VQE算法计算基态能量，并结合机器学习方法成功识别了其量子相变临界线与相图。
2024-04-23 nucl-th quant-ph
Quantum theory of the charge stability diagram of semiconductor double quantum dot systems
我们完成了我们最近介绍的理论框架处理双量子点系统的推广形式的哈伯德模型。详细讨论了模型中所有量子参数对电荷稳定图的影响。的微观理论的一般配方，并截断在一个轨道每个网站，我们研究的影响不同的选择模型的禁闭势的哈伯德参数以及电荷稳定性图。我们计算了保持每个位置三个轨道的电荷稳定性图，发现附加的高躺轨道对仅具有最低能量轨道的子空间的影响可以被视为Hubbard参数的小重整化，从而证明了我们在所有其他计算中只保持最低轨道的做法是合理的。谐振子频率在高斯模型势的实施中的作用进行了讨论，并确定了外部磁场的效果类似于选择一个更本地化的电子波函数在微观计算。在附录中给出了包括所有可能的交换项在内的哈密顿量的完整矩阵形式，以及由于非物理参数而引起的几个特殊的电荷稳定性图，从而强调了在获得定义哈密顿量的系统参数时可靠的微观模型的至关重要性。
2011-08-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterizing the dynamical phase diagram of the Dicke model via classical and quantum probes
我们从理论上研究了迪克模型在经典和量子极限下的动力学相图，使用大的，实验相关的系统尺寸。我们的分析阐明，该模型具有动力学的临界点，不同于以前研究的激发态平衡过渡。此外，我们的数值计算表明，平均场的动力学特征在精确的量子动力学仍然有效，但我们也发现，在量子效应占主导地位的动态相位和混沌签名的制度可以坚持在纯粹的量子度量，如纠缠和相关。我们的预测可以验证在当前的量子模拟器的迪克模型，包括阵列的捕获离子。
2021-05-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum PT-Phase Diagram in a Non-Hermitian Photonic Structure
该研究在同时含损耗与增益的双光子结构中解析推导出稳态量子PT相图，通过定义厄米交换算符表征对称与破缺相，并揭示PT破缺下多光子Fock态在双波导中的聚集分布，为量子态工程与逻辑操作奠定基础。
2023-09-04 physics.optics quant-ph
Advancing Quantum State Preparation Using Decision Diagram with Local Invertible Maps
Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Tsinghua University（清华大学）；University of Technology Sydney（悉尼科技大学）
本研究针对量子态制备这一基础任务，提出适配不同辅助量子比特数量的高效算法，借助LimTDDs降低量子线路复杂度，实验证明其在运行时间、门复杂度上优于现有方法，最佳场景下有指数级提升。
2025-07-31 cs.DS quant-ph
Quantum Information Flow under String-Diagram Rewriting
Fudan Center for Mathematics and Interdisciplinary Study, Fudan University（复旦大学数学与交叉科学研究院）；Shanghai Institute for Mathematics and Interdisciplinary Sciences (SIMIS)（上海数学与交叉学科研究院）；Department of Physics , Fudan University（复旦大学物理系）
该研究为量子信息流提供明确弦图形式化，定义Coecke流线路并以ZX演算说明，在量子协议语境中其为目标裸线态射因子的类线表示。
2026-09-17 hep-th quant-ph
Quantum Circuit Simulation with Fast Tensor Decision Diagram
针对量子线路模拟中基于数组的张量存在冗余的问题，提出结合张量级决策图、Tetris秩简化算法和边中心数据结构的开源框架，在多类基准线路上实现了显著的模拟速度提升。
2024-01-21 cs.DS cs.ET quant-ph
