Quantum algorithmic solutions to the shortest vector problem on simulated coherent Ising machines
本文利用二次无约束二元优化将最短向量问题映射为量子伊辛模型,在模拟相干伊辛机上求解,展示了三种算法变体的进展。
2025-01-20 quant-ph
Eavesdropping of two-way coherent-state quantum cryptography via Gaussian quantum cloning machines
我们考虑最近在参考文献[Pirandola等人,Nature Physics 4,726(2008)]。该协议包括Alice和Bob之间的双向量子通信,其中Alice通过相干态的随机相空间位移来编码秘密信息。特别是,我们研究了它的安全性对一类特定的个人攻击,这是基于高斯量子克隆机的组合。
2009-01-22 quant-ph
Coherent and decoherent time evolution of finite Markovian and non-Markovian open quantum systems
我们研究了开放量子系统在不同状态下的时间演化特性,即马尔可夫和非马尔可夫状态。我们分析他们的行为,就其相干或退相干的时间演化,通过不同的模型,并试图获得一些洞察马尔可夫性和连贯性之间可能存在的相关性。
2015-03-31 quant-ph
Experimental investigation of superdiffusion via coherent disordered Quantum Walks
许多无序系统表现出超扩散动力学,介于典型的经典随机过程的扩散动力学和通常预期在量子过程中扩散的所谓弹道行为之间。我们已经实验研究了超扩散行为的量子行走(QW),其动力学可以与能量传输现象,具有足够高的分辨率,以清楚地区分不同的无序制度。通过我们的实验装置,弹道和扩散扩散之间的区域可以有效地扫描通过适当地设置几个自由度,而不施加任何退相干的量子阱演化。
2019-07-26 quant-ph
Embedding entanglement generation within a measurement-feedback coherent Ising machine
提出了一种利用非局域测量和反馈在时分复用相干伊辛机(CIM)中有效建立光模纠缠的新方案。我们数值模拟和评估的稳态纠缠的产生在一个系统中的最近邻相互作用的一维环,我们比较的结果与传统的CIM与延迟线介导的全光相互作用。我们表明,延迟线架构有一个基本的限制,我们的测量为基础的计划可以大大超过可访问的纠缠。这些结果激发了对CIM中非经典相关性的研究,这些CIM具有以前被认为在实验上不切实际的纠缠水平。
2019-06-12 quant-ph
Entanglement and quantum discord in optically coupled coherent Ising machines
本文给出了耗散耦合相干伊辛机(CIM)中压缩、纠缠和量子不和谐的解析和数值模拟结果。这两个解析解和数值模拟结果,这是获得与正P,截断维格纳和截断胡西米表示的密度算子,预测纠缠和量子不和谐的存在下,低于和高于阈值的CIM。的纠缠标准和量子不和谐的耗散耦合强度相对于背景损耗的函数进行评估。对于耦合的两个DOPO,虽然纠缠消失的背景损失超过伊辛耦合强度,量子不和谐仍然是有限的,即使有一个大的线性损失。对于一维的DOPO晶格,当DOPO对的距离变大时,纠缠消失,量子不协调仍然是有限的。
2020-04-28 quant-ph
Coherent Ising machines -- Quantum optics and neural network perspectives
相干伊辛机(CIM)是光学参量振荡器(OPO)的网络,其中远高于阈值的“最强”集体振荡模式对应于给定伊辛问题的最优解。当抽运率或网络耦合率从阈值以下增加到阈值以上时,伊辛耦合矩阵[J_ij]中具有最小特征值的特征向量出现在阈值附近,阻碍了机器弛豫到真正的基态。两个互补的方法来解决这个问题在这里描述。一种方法是利用低于阈值的OPO的压缩/反压缩真空噪声通过量子噪声相关在许多局部最小值上产生相干扩展,这可以使机器能够访问真实基态或具有足够接近阈值以上的基态的本征能量的激发态。另一种方法是实现实时误差校正反馈回路,使得机器在探索性搜索基态期间从一个局部最小值迁移到另一个局部最小值。最后,一组定性类比连接CIM和传统的计算机科学技术指出。特别是,在组合优化中使用的信念传播和调查传播触及。
2020-09-25 quant-ph
Generalized Coherent States, Reproducing Kernels, and Quantum Support Vector Machines
支持向量机(SVM)是一种流行的机器学习分类方法,其通过在变换的希尔伯特空间中构造线性边界来在特征空间中产生非线性决策边界。众所周知,这些算法在经典计算机上执行时,在数据点和维度方面都不能很好地随特征空间的大小缩放。使用非线性核的经典算法的最显著的限制之一是,必须针对所有对输入特征向量来评估核函数,所述输入特征向量本身可能具有相当高的维度。这可能导致在训练期间和在新数据点的预测过程期间计算过多的时间。在这里,我们建议使用正则和广义相干态来快速计算特定的非线性核函数。关键的环节将是再生核希尔伯特空间(RKHS)属性的支持向量机,自然产生于规范和广义相干态。具体地,我们讨论了在基于正则相干态的量子光学系统上通过正算子值测度(POVM)快速计算径向核。类似的过程也可能导致在经典算法中通常不使用的核的快速计算,例如从广义相干态产生的核。
2017-02-02 quant-ph
A Coherent Ising Machine Based On Degenerate Optical Parametric Oscillators
提出了一种简并光学参量振荡器网络,用于解决寻找伊辛模型的基态的NP难问题。基本的操作机制源于每个振荡器的最小输出相位和网络在选择具有最小光子衰减率的振荡模式时的固有偏好。计算实验上进行的所有实例可还原为NP-难的MAX-割问题的三次图的顺序高达20。数值结果合理地表明所提出的网络的有效性。
2013-11-12 quant-ph
A coherent Ising machine for MAX-CUT problems : Performance evaluation against semidefinite programming relaxation and simulated annealing
组合优化问题通常是计算困难的,但它们在我们的现代生活中无处不在。基于多脉冲简并光学参量振荡器(DOPO)的相干伊辛机(CIM)是通过专门的物理计算系统解决这些问题的另一种方法。为了评估其潜在的性能,对最大割(MAX-CUT)问题进行了计算实验,与传统的算法,如Goemans-Williamson的半定规划松弛和Kirkpatrick的模拟退火,数值结果经验表明,几乎恒定的计算时间是需要获得合理的准确的解决方案的MAX。CIM上的CUT问题,其中顶点数最多为$2 \times 10^4$,边数最多为$10^8$。
2016-02-29 quant-ph
Annealing by simulating the coherent Ising machine
相干伊辛机(CIM)通过在光学参量振荡器(OPO)中对脉冲模式的振幅中的自旋进行编码来实现具有全对全连通性的伊辛哈密顿量的低能态的有效采样。脉冲之间的相互作用是通过基于测量的光电前馈来实现的,该光电前馈增强了较低能量自旋配置的增益。我们提出了一种有效的方法来模拟CIM在一个经典的计算机上,表现优于CIM本身,以及嘈杂的平均场退火的样本的质量和计算速度方面。相对于CIM,它的优点还在于它可以处理具有任意实值节点耦合强度的伊辛哈密尔顿算子。这些结果阐明了CIM所表现出的更快性能的性质,并可能产生一类新的量子启发的经典退火算法,可以成功地与现有的方法竞争。
2019-01-29 quant-ph
Nonlinear coherent heat machines and closed-system thermodynamics
所有现有的热机都是耗散的开放系统。因此,它们不能完全一致地运作。我们建议用一个完全不同的热力学范式来取代这种传统的热力学范式,即热机是由几个场模式组成的非线性相干封闭系统。它们的热态输入通过非线性相互作用转化为非热输出,具有受控的量子涨落和以选定模式提供工作的能力。这种新的范式允许桥接量子相干和热力学描述。
2022-07-31 physics.optics quant-ph
Emulating the coherent Ising machine with a mean-field algorithm
相干伊辛机是一种使用相干激光脉冲的光学处理器,但在计算角色中不使用相干量子动力学。其核心操作是在经典的FPGA协处理器中通过平均场计算迭代模拟全对全自旋耦合。虽然它被描述为“在量子极限下运行”和“量子人工大脑”,但与FPGA的交互阻止了相干伊辛机在其计算中利用量子效应。因此,问题自然出现了:相干伊辛机的光学部分可以用经典的平均场算法来代替吗?在这里,我们肯定地回答了这个问题,表明一个简单的噪声版本的平均场退火密切匹配CIM性能缩放,同时运行大约20倍的绝对速度。
2018-06-21 cs.ET quant-ph
Coherent exciton dynamics in a dissipative environment maintained by an off-resonant vibrational mode
一个开放量子系统和它的环境之间的相互作用可以导致相干和非相干的行为。我们探讨了在何种程度上强耦合到一个单一的玻色子模式可以改变一个结构化的环境中的二能级系统的相干性。这个模式被精确地处理,其余的环境包括一个玻色子模式的马尔可夫浴。两级系统和单模之间的耦合的强度是不同的各种不同形式的浴谱密度,以评估是否修改的两级系统的相干动力学。我们发现一个明确的重新正规化的网站人口振荡频率,导致改变与浴的相互作用。这将导致增强或减少的相干行为的两个级别的系统取决于的频谱密度函数的形式。我们提出了一个直观的解释,分析模型的基础上,解释的行为。
2016-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum batteries in coherent Ising machine
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University(北京师范大学物理学院);Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Beijing Normal University), Ministry of Education(教育部多尺度自旋物理重点实验室(北京师范大学));School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology(华南理工大学物理与光电工程学院)
本文提出了一种基于相干ISING机的量子电池,通过分解ergotropy将其分为相干和非相干部分,发现相干部分对退相干的鲁棒性更强,并展示了在最优时刻关闭泵浦场以实现最大能量输出的方法。
2026-05-20 quant-ph
Block Coordinate Descent for Dynamic Portfolio Optimization on Finite-Precision Coherent Ising Machines
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)(香港科技大学(广州));Sichuan University(四川大学)
本文提出一种块坐标下降法,通过时间维度分解动态投资组合优化问题,利用有限精度相干ising机解决紧凑时间块子问题,提升求解效率和精度。
2026-03-24 quant-ph
Frustration Elimination and Excited State Search in Coherent Ising Machines
针对相干伊辛机求解受挫伊辛模型时概率降低且难以利用量子效应的问题,提出引入辅助模式并修改耦合协议以消除挫折,从而实现错误检测与激发态搜索。
2025-04-07 quant-ph
Noise correlation and success probability in coherent Ising machines
我们比较了相干伊辛机(CIM)与光延迟线,测量反馈,和平均场耦合的噪声相关性和成功概率。我们从理论上研究了这些耦合模型中噪声关联的三个度量:量子纠缠、量子不和谐和正则坐标的归一化关联。通过对基于Wigner分布函数的截断随机微分方程进行数值模拟,得到了成功概率。结果表明,成功概率与归一化关联函数有更直接的关系,而不是与纠缠或量子不协调有关。
2020-09-22 physics.optics quant-ph
Coherent states for ladder operators of general order related to exceptional orthogonal polynomials
我们构造了作用于谐振子有理形变的梯形算符$c(m)$和$c^\dagger(m)$的一般阶相干态$m$。本征向量的位置波函数涉及III型Hermite例外正交多项式。我们绘制的能量期望值,时间依赖的位置概率密度的相干态和奇偶猫态,维格纳函数,海森堡不确定性关系。我们发现一般的非经典行为,有一个例外:有一个政权的大幅度的相干态参数,$z$,否则模糊的位置概率密度分离成$m+1$不同的波包振荡和碰撞的潜力,形成干涉条纹时,他们碰撞。Mandel $Q$参数的计算,以找到亚泊松统计,非经典行为的另一个指标。我们绘制位置标准差,并发现在许多情况下的压缩。我们计算了当$m=4$、$μ=-5$相干态(其中$μ$标记叠加态中最低的权重)被放置在分束器的一个臂上时输出态的双光子数概率密度。我们发现,它不因式分解,再次表明非经典行为。对该分束器输出态的线性熵的计算显示出显著的纠缠,这是另一个非经典特征。我们还构建了线性化版本,$\tilde c(m)$,湮灭运营商和他们的相干态和计算相同的属性,我们调查的相干态。对于这些,我们发现类似的行为的$c(m)$相干态,在小得多的幅度$z$,但可比的平均能量。
2018-03-04 math-ph math.MP quant-ph
Performance evaluation of coherent Ising machines against classical neural networks
相干伊辛机有望在各种组合优化问题中找到接近最优的解决方案,这已经通过光学参量振荡器(OPO)和现场可编程门阵列(FPGA)电路得到了实验证实。30年前,J. J. Hopfield等人在经典神经网络的背景下提出了类似的数学模型。在这篇文章中,我们比较了两种模型的计算性能。
2017-06-13 cond-mat.dis-nn quant-ph
Hyperscaling in the coherent hyperspin machine
针对相干Ising机在有限尺寸缩放中成功率指数下降的问题,提出利用Ising Hamiltonian高维嵌入和维度退火实现性能指数级提升的超尺度缩放方法,并给出了基于现成技术的实验实现方案。
2023-08-04 physics.optics quant-ph
Airfoil shape optimization via coherent Ising machine
Peking University(北京大学);Beijing QBoson Quantum Technology Co., Ltd.(北京量子博文科技有限公司)
本文提出利用相干伊辛机解决机翼形状优化问题,通过高阶响应面模型和块对角标量化策略,实现高效全局优化并提取帕累托前沿。
2026-03-11 quant-ph
The coherent Ising machine with quantum feedback: the total and conditional master equation methods
给出了相干伊辛机的量子主方程的详细理论推导。这是一个带反馈的量子计算网络,解决了NP难组合问题,包括旅行推销员问题和各种扩展和类似问题。有两种类型的主方程,得到的反馈电流的条件或无条件。我们表明,这两种类型可以准确地模拟在一个可扩展的方式使用随机方程的正P相空间表示。这取决于存在的非线性,并且我们使用当前实验的典型参数值。然而,虽然这两种方法非常一致,但它们在效率方面并不等同。我们发现,无条件模拟具有更高的效率,并可扩展到更大的尺寸。在这种情况下,太多的知识是一件危险的事情。在反馈电流上调节模拟对于确定成功概率并不是必不可少的,但它大大增加了计算复杂性。为了说明与无条件的方法获得的速度提高,我们进行了充分的量子模拟的量子主方程与多达1000个节点。
2022-08-16 quant-ph
Optimal N-to-M Cloning of Quantum Coherent States
基于高斯克隆机的概念,分析了连续量子变量的克隆问题,这些变换产生的副本是以要复制的状态为中心的高斯混合。研究了高斯克隆机将N个相同的输入态转换成M个输出态的最优性,并通过与量子估计理论的联系,导出了该过程保真度的界.特别地,对于相干态,最佳的N到M克隆保真度等于MN/(MN+M-N)。
2000-05-12 quant-ph
Enhancing Quantum Machine Learning: The Power of Non-Linear Optical Reproducing Kernels
本研究提出基于Kerr相干态构建的新型量子核特征空间,可通过物理参数调控曲率,在含噪声数据集和硬件上表现出更优性能,为量子机器学习提供了灵活鲁棒的新方案。
2024-09-12 quant-ph
Maximally coherent states
量子相干性是量子系统的一个重要性质,相对熵是最近提出的量化量子相干性的测度.本文研究了最大相干态(MCS)与相对熵测度的关系。%(用$\mathcal C_{RE}$表示)%。我们证明了不存在混合最大相干态,并给出了纯最大相干态的完整刻画。在此基础上,对具有$d_A=d_B$的二分MCS,我们得到了相对熵测度的超可加性等式成立当且仅当状态是其约化态的乘积态.从量子信息资源的角度出发,我们发现存在一个最大纠缠的MCS。从量子关联在噪声作用下的行为出发,我们进一步对产生最大相干态的非相干作用进行了分类。
2015-07-16 quant-ph
Coherent Ising Machines with Optical Error Correction Circuits
我们提出了一个具有光学纠错电路的开放耗散量子振荡器网络。在所提出的网络中,压缩/反压缩真空态的组成光学参量振荡器低于阈值建立量子关联通过光学互耦合,而集体对称性破缺诱导阈值以上的决策过程。该初始搜索过程之后是由光学误差校正反馈促进的混沌解搜索步骤。作为一种光学硬件技术,提出的相干伊辛机(CIM)具有几个独特的特点,如光域中的可编程全对全伊辛耦合,定向耦合$(J_{ij} \neq J_{ji})$诱导的混沌行为,以及室温下的低功耗操作。我们研究了所提出的CIM的性能,并调查如何与不同的问题大小的性能尺度。所提出的CIM的量子理论可以用作启发式算法,并且可以在现有的数字平台上有效地实现。这个特殊的算法是从截断维格纳随机微分方程。我们发现,所讨论的各种CIM在解决许多问题类型是有效的,但最佳算法是不同的,这取决于实例。我们还发现,所提出的光学实现具有潜在的低能耗时,实施光学上的薄膜铌酸锂平台。
2021-08-16 quant-ph
Quantum bit string commitment protocol using polarization of mesoscopic coherent states
在这项工作中,我们提出了一个利用介观相干态极化的量子比特串承诺协议。对协议进行了描述,并分析了协议抵抗暴力破解和量子克隆机攻击的安全性。
2007-03-09 quant-ph
Certifying The Quantumness of A Generalized Coherent Control Scenario
我们考虑量子力学的作用,在一个特定的相干控制方案,设计一个“相干控制干涉仪”作为必要的工具,链接相干控制的量子基础。在此基础上,我们可以通过Bell-CHSH测试严格显示广义弱场相干控制场景(利用1对2光子激发)的真正量子性质。具体来说,我们提出了在双色碱原子光电离实验中实现“量子延迟选择”的方法。实验者可以在两种互补的情况之间进行选择,这两种互补的情况的特征在于,一方面是具有粒子状行为的随机光电子自旋极化,另一方面是自旋可控性和波状性质。因为这两种选择都是以驱动场的状态为条件的,所以在测量之前,物理上不知道是否可以控制自旋。
2014-10-29 quant-ph
Control landscapes for high-fidelity generation of C-NOT and C-PHASE gates with coherent and environmental driving
本研究针对环境存在下双量子比特C-NOT和C-PHASE门的高保真生成,通过相干与非相干控制,利用inGRAPE等方法分析控制景观,发现保真度平滑无陷阱,与单量子比特门情况不同。
2024-05-23 quant-ph
Coherent Optical Communications Enhanced by Machine Intelligence
Tulane University(杜兰大学)
在不同的接收相干信号之间进行区分的不确定性对于许多自由空间光通信协议的操作是不可或缺的,并且当接收器测量弱信号时通常是困难的。在这里,我们设计了一种光通信方案,该方案使用平衡零差检测与无监督生成机器学习和卷积神经网络(CNN)系统相结合,并在一个现实的模拟相干正交相移键控(QPSK)通信系统中证明其有效性。此外,我们在发射机处对神经网络系统进行编程,使其自主学习校正与弱QPSK信号相关的噪声,该信号在实现通信之前与接收机的网络状态共享。我们发现,该计划显着降低了通信系统的整体错误概率,达到经典的最佳限制。这种通信设计易于构建、实现和扩展。我们预计,这些结果将允许显着增强当前的经典和量子相干光通信技术。
2019-09-06 cs.LG quant-ph
Global Mean-Amplitude Enhanced Spiking Neural Network Coherent Ising Machine
本文提出全局平均幅度增强的脉冲神经网络相干伊辛机(GFSNN-CIM),通过物理驱动的幅度稳定机制动态平衡增益饱和与耦合效应,显著提升了组合优化问题的求解成功率与可扩展性。
2025-09-17 quant-ph
A 16-bit Coherent Ising Machine for One-Dimensional Ring and Cubic Graph Problems
现代生活中的许多任务,如规划高效的旅行、图像处理和优化集成电路设计,都被建模为具有二进制变量的复杂组合优化问题。这样的问题可以映射到寻找一个基态的伊辛哈密顿量,因此各种物理系统已经被研究,以模拟和解决这个伊辛问题。最近,相互注入的光学振荡器网络,称为相干伊辛机,已被开发为有前途的解决方案的问题,受益于可编程性,可扩展性和室温操作。在这里,我们报告了一个16位相干伊辛机的时分复用飞秒简并光学参量振荡器网络的基础上。实验表明,该系统对一维伊辛环和非确定性多项式时间(NP)硬实例的成功率超过99.6%。实验和数值计算结果表明,网络的逐渐泵浦结合飞秒脉冲的多个光谱和时间模式可以提高伊辛机的计算性能,为解决更大和更复杂的情况提供了一条新的途径。
2016-09-25 physics.optics quant-ph
Network of Time-Multiplexed Optical Parametric Oscillators as a Coherent Ising Machine
寻找伊辛哈密顿量的基态[1]映射到生物学、医学、无线通信、人工智能和社会网络中的各种组合优化问题。到目前为止,还没有有效的经典和量子算法来解决这些问题,深入的研究集中在创建物理系统-伊辛机-能够找到伊辛哈密顿量的绝对或近似基态[2-6]。在这里,我们报告了一种新的伊辛机使用网络的简并光学参量振荡器(OPO)。自旋用OPO的阈值以上二元相位表示,伊辛耦合通过相互注入实现[7]。该网络实现在一个单一的OPO环形腔与多个列车的飞秒脉冲和可配置的相互耦合,并在室温下工作。我们在机器上编程了最小的非确定性多项式时间(NP)-困难伊辛问题,在1000次机器运行中没有检测到计算错误。
2014-07-10 physics.optics quant-ph
Thermodynamic quantities of two-dimensional Ising models obtained by noisy mean field annealing and coherent Ising machine
噪声平均场退火(NMFA)是一种模拟相干伊辛机(CIM)的算法,CIM是一种解决伊辛问题的光学系统。NMFA再现了有限大小系统的CIM的求解性能,即使它简化了自旋之间的相互作用与平均场近似。然而,最近的实验观察各种热力学量显示,CIM可以捕获的平均场不能捕获的二维伊辛模型的相变。这种情况导致了一个根本的问题,以及如何以及NMFA可以捕获周围的相变的热力学量的功能。本文回答了NMFA再现了平均场的热力学特征,但不能再现CIM结果的问题。这表明,在抽样方面,CIM的表现水平超过了NMFA。
2023-02-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Dephasing and pseudo-coherent quantum dynamics in super-Ohmic environments
本文用准绝热路径积分方法研究超欧姆环境对量子二能级系统退相干的影响,发现强耦合下出现赝相干振荡动力学,并将相图扩展至超欧姆区域,揭示相分离线的非单调行为。
2023-03-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Combinatorial optimization solving by coherent Ising machines based on spiking neural networks
本研究设计了一种由反对称耦合的简并光学参量振荡器脉冲和耗散脉冲构建的光学脉冲神经网络,并引入非线性传递函数,数值证明该脉冲神经网络-相干伊辛机在组合优化问题上性能优异,有望推动神经计算与光学计算的新应用。
2023-10-20 cs.NE quant-ph
Skew-Gaussian model of small-photon-number coherent Ising machines
针对高斯模型在小光子数、强增益饱和 CIM 中的失效问题,提出纳入自偏斜与交叉偏斜的 skew-Gaussian 模型,以更精确复现 QME 成功概率。
2024-03-01 physics.optics quant-ph
Convergence Analysis of Opto-Electronic Oscillator based Coherent Ising Machines
针对OEO-CIM缺乏理论保证的问题,本文证明其性能与迭代复杂度界,指出非对称耦合和外磁场等局限,并提出改进架构以保证收敛至松弛目标最优。
2023-12-07 math.OC quant-ph
Coherent control of an effective two-level system in a non-Markovian biomolecular environment
我们调查的量子相干动力学的外部驱动的有效的二能级系统进行缓慢的欧姆环境特性的生物分子蛋白质溶剂水库在光合光捕获复合物。利用数值精确的准绝热传播子路径积分(QUAPI)方法,我们能够包含环境的非马尔可夫特征,并显示出量子相干性对特征浴截止频率ω_c以及驱动频率ω_l和场振幅A的依赖性。我们的计算从弱耦合区扩展到非相干强耦合区。在后一种情况下,我们发现的共振行为的证据,超出预期的行为,当重组能量E_r与驱动频率一致。此外,我们还研究了非马尔可夫环境对二能级系统隧穿相干破坏的影响。
2009-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Quantum Phase Transitions in Coherent Ising Machines: XY Model for Demonstration
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University(北京师范大学物理与天文学院);Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Beijing Normal University), Ministry of Education(教育部多尺度自旋物理重点实验室(北京师范大学))
相干ISING机通过XY模型演示,揭示其在量子临界现象研究中的双重应用:作为优化问题求解平台和光子量子系统的模拟工具。
2026-09-07 physics.optics quant-ph
Comment on "Delayed luminescence of biological systems in terms of coherent states" [Phys. Lett. A 293 (2002) 93]
Popp和Yan [F. A. Popp,Y. Yan,Phys. Lett. A293(2002)93]提出了一种基于单时相干态的延迟发光模型。我们表明,他们的模型的一般解决方案对应于发光,是一个线性函数的时间。因此,他们的模型与任何测量的延迟发光都不兼容。此外,他们用来描述延迟发光的振荡行为的函数不是要求解的耦合方程的解。
2010-12-13 q-bio.QM quant-ph
Coherent LQG Control, Free-Carrier Oscillations, Optical Ising Machines and Pulsed OPO Dynamics
广义上讲,这篇论文是关于非线性光学、量子力学和计算的。更具体地说,它涵盖了四个主要主题:相干LQG控制,自由载波振荡,光学伊辛机和脉冲OPO动力学。将它们联系在一起的是一种称为SLH模型的开放量子系统理论,我将在第1-2章介绍它。SLH模型是通过玻色子场相互作用的开放量子系统的一般框架,并且是本文中发展的量子线路理论的基础。相干LQG控制将在第3-4章中讨论,其中我证明了相干反馈优于基于测量的反馈,用于某些线性二次高斯(LQG)问题,并通过前者同时利用两个光求积来解释这种差异。第五章讨论了量子光网络的半经典截断维格纳技术,然后深入讨论了具有自由载流子非线性的系统中的量子噪声(第六章),与克尔非线性的比较,以及基于极限环和放大的模拟计算的潜在应用(第七至八章)。基于光学参量振荡器(OPO)的伊辛机将在第9-10章中讨论,前者侧重于OPO的大型一维和二维网络,后者侧重于单个OPO在超快、同步泵浦状态下的动力学。第十一章将讨论硅光子波导的光学特性和设计考虑.
2016-08-26 nlin.PS physics.optics quant-ph
The Semiclassical Propagator for Spin Coherent States
我们利用连续时间路径积分得到了最小自旋相干态的半经典传播子。我们特别注意Solari和Kochetov发现的“额外相位”,并表明这种校正与波动行列式中的异常有关。我们证明,一旦这个额外的因素是包括在内,半经典传播子有正确的短时间行为$O(T^2)$,并证明其一致性下的解剖的路径
2000-04-14 cond-mat hep-th quant-ph
Two-colour photon correlations probe coherent vibronic contributions to electronic excitation transport under incoherent illumination
提出通过频率滤波的双色荧光光子二阶关联不对称性,探测非相干照明下捕光异二聚体中的相干激子-振动耦合及其导致的定向输运和量子细致平衡违背。
2024-02-29 physics.atom-ph physics.bio-ph physics.chem-ph
Multi-Objective Routing Optimization Using Coherent Ising Machine in Wireless Multihop Networks
本文提出将相干伊辛机(CIM)应用于无线多跳网络的多目标路由优化,通过将问题建模为QUBO并映射到伊辛模型求解,在数百节点规模网络中实现可行且近优的解,并展现出优于QAOA和VQE的可扩展性。
2025-03-10 cs.IT math.IT quant-ph
Construction of 'Support Vector' Machine Feature Spaces via Deformed Weyl-Heisenberg Algebra
Queensland University of Technology(昆士兰科技大学)
本文使用基于变形Weyl-Heisenberg代数的变形相干态,通过一个公共参数将著名的SU(2),Weyl-Heisenberg和SU(1,1)群统一起来。我们表明,变形相干态提供了一个元核函数的理论基础,这是一个内核,反过来定义核函数。核函数推动了机器学习领域的发展,本文提出的元核函数为核函数的定义和探索开辟了新的理论途径。元核函数应用相关联的旋转表面作为用非线性相干态识别的特征空间。一项实证研究比较了变形SU(2)和SU(1,1)核,这些核从元核得到,表现出与径向基核相似的性能,并提供了新的见解(基于变形Weyl-Heisenberg代数)。
2020-06-02 cs.LG quant-ph
Detecting quantum-coherent nanomechanical oscillations using the current-noise spectrum of a double quantum dot
我们考虑一个纳米机械谐振器耦合到一个双量子点。我们演示了如何通过双量子点的有限频率电流噪声谱可以用来区分附近的纳米机电谐振器中的经典和量子行为。我们还展示了如何全频电流噪声谱上的组合双量子点谐振器的能量谱的重要信息。最后,我们指出了腔的量子态被压缩的区域,并研究了互相关的电子-声子电流噪声。
2008-12-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Minimal-backaction work statistics of coherent engines
Institute for Theoretical Physics I, University of Stuttgart(斯图加特大学理论物理第一研究所);Physikalisches Institut, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg(弗赖堡大学物理研究所);EUCOR Centre for Quantum Science and Quantum Computing, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg(弗赖堡大学EUCOR量子科学与工程中心)
本文提出了一种保持量子相干性的微创测量方案,用于研究相干引擎的能量交换统计,对比了传统两点测量协议的局限性。
2026-03-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Effective implementation of $l_0$-Regularised Compressed Sensing with Chaotic-Amplitude-Controlled Coherent Ising Machines
本研究针对现有开环相干伊辛机混合系统易陷入局部极小值的问题,提出带混沌幅度控制的闭环相干伊辛机用于$l_0$正则化压缩感知,经人工和磁共振图像测试,相比开环系统精度更高、适用范围更广。
2023-02-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.optics
Experimental investigation of performance differences between Coherent Ising Machines and a quantum annealer
物理退火系统提供了启发式的方法来解决NP难伊辛优化问题。在这里,我们研究了两种类型的退火机的性能-由D-Wave Systems建造的商用量子退火机和基于光学参量振荡器网络的测量反馈相干伊辛机(CIM)-两类问题,Sherrington-Kirkpatrick(SK)模型和MAX-CUT。D-Wave量子退火器在3度正则图上的性能优于MAX-CUT上的CIM。然而,在更密集的问题上,我们观察到对于固定退火时间,量子退火器($\exp(-α_\textrm{DW} N^2)$)相对于CIM($\exp(-α_\textrm{CIM} N)$)的指数惩罚,在SK模型和50%边缘密度MAX-CUT上,其中系数$α_\textrm{CIM}$和$α_\textrm{DW}$是问题类相关的。在具有超过$50$顶点的实例中,CIM和D波退火机之间存在几个数量级的解时间差异。最佳退火时间的分析也是一致的一个显着的预期性能差异。稀疏连接的D-Wave机器和测量反馈促进的CIM的全对全连接之间的性能差异为增加量子退火机的连接性的努力提供了强有力的实验支持。
2019-05-24 cs.ET physics.optics quant-ph
Bohmian quantum trajectories from coherent states
我们发现,真正的和复杂的Bohmian量子轨迹产生的本地化的Klauder相干态在准泊松制度具有定性相同类型的轨迹从一个纯粹的经典分析相应的Hamilton-Jacobi方程。在复杂的情况下,量子势的结果被处理为常数,这样的协议是准确的。对于实际的情况下,我们提供的轨迹以及相应的量子势的解析解的示意图。整体的定性行为是由曼德尔参数决定的制度,其中波函数演变为孤子状结构。我们证明了这些功能明确的谐振子和Poeschl-Teller势。
2013-05-20 math-ph math.MP quant-ph
Classical emulation of quantum-coherent thermal machines
在各种型号的连续量子热机中观察到的性能增强已经与优选基础上的内聚性的建立相关联。但是,这种联系总是“量子热力学至上”的证据吗?通过举例说明,我们证明情况并非如此。特别是,我们比较了功率驱动的三能级连续量子制冷机与四能级联合循环,部分由功率驱动,部分由热量驱动。我们专注于弱驱动制度,并发现四能级模型是优越的,因为它可以在参数制度中,三能级模型不能,它可能会表现出更大的冷却速率,同时,更好的性能系数。此外,我们发现冷却速率的提高与稳态量子相干性的增加完全匹配。至关重要的是,虽然,我们也表明,这两种模型的热力学变量遵循基于图论的经典表示。这意味着我们可以建立具有相同稳态操作的非相干随机热力学模型,或者等效地,可以经典地模拟两种相干冰箱。更一般地说,我们证明了任何N级弱驱动设备的“循环”模式的过渡。因此,即使相干性存在于特定的量子热机中,复制潜在的能量转换过程通常也不是必需的。
2019-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech math-ph
High-Speed Resource Allocation Algorithm Using a Coherent Ising Machine for NOMA Systems
针对 NOMA 系统中 NP 难的信道资源分配问题,提出基于相干 Ising 机的高速优化方法,并通过仿真验证其在速度和解质量上优于多种基线方案。
2022-12-03 cs.IT math.IT quant-ph