Time-optimal Hamiltonian simulation and gate synthesis using homogeneous local unitaries
出于实验的局限性，通常遇到的固态量子计算机的设计，我们研究的问题，非本地哈密顿模拟和非本地门合成时，只有均匀的本地幺正进行，以定制可用的相互作用。均匀（即所有子系统相同）的局部操作意味着一个更精细的分类相互作用哈密顿比非均匀的情况下，以及在哈密顿模拟的普遍性损失。对于对称双量子比特相互作用的情况下，我们提供了时间最优的协议，哈密顿模拟和门综合。
2002-03-04 quant-ph
Optimal control for Hamiltonian parameter estimation in non-commuting and bipartite quantum dynamics
以高精度计算哈密顿量的能力对于量子技术的实现至关重要。除了利用最佳探测状态和最佳测量的成熟方法之外，最佳控制的方法可以用于识别应用于系统的时间相关脉冲，以在估计哈密顿参数时实现更高的精度，特别是在存在噪声的情况下。在这里，我们将单量子位的最佳控制估计方案扩展到非交换动力学以及两个相互作用的量子位，在最大精度，时间稳定性以及不受控制的协议的鲁棒性方面表现出改进。
2022-08-04 quant-ph
On the practicality of time-optimal two-qubit Hamiltonian simulation
使用一组控制哈密顿量来获得所需的相互作用的时间最优方法是什么？Vidal，Hammerer and Cirac [Phys. Rev. Lett. 88（2002）237902]已经获得了一组强有力的结果，其特征在于使用固定的相互作用哈密顿量和对各个量子比特的快速局部控制来对两量子比特量子门进行时间最优模拟。这些结果有多大的实用价值？我们证明，有两个量子比特的哈密顿量，使时间最优模拟需要无限多的进化步骤，每个无穷小，因此是物理上不切实际的。一个程序，以确定哪些两个量子比特的哈密顿具有这种性质，我们表明，几乎所有的哈密顿。最后，我们确定了一些界限上的惩罚，必须支付的模拟时间，如果步骤的数量是固定在一个有限的数字，并表明，在模拟时间的成本是不是太大。
2003-03-11 quant-ph
On Hamiltonians Generating Optimal-Speed Evolutions
我们提出了一个简单的推导公式的哈密顿算子（S），实现最快的可能的幺正演化之间给定的初始和最终状态。我们讨论了如何在伪厄米量子力学中修改这个公式，并提供了最一般的最优速度准厄米哈密顿量的显式表达式。我们的方法允许明确描述的度量（内积）的旅行时间和普遍性（度量独立）的上界上的速度上的统一的演变的下界的依赖。
2009-02-10 quant-ph
Optimal parent Hamiltonians for time-dependent states
给定一般含时多体量子态，我们确定了相应的父哈密顿量。一般来说，这一过程可能需要任何类型的互动。强制要求有一组固定的可工程化的汉密尔顿，一旦定义了一组现实的基本相互作用，我们就会找到最佳的汉密尔顿。我们提供了三个这种方法的例子。我们首先应用优化协议的基态的一维伊辛模型和铁磁$p$自旋模型，但与时间相关的系数。我们还考虑了一个依赖于时间的状态，插值之间的产品状态和基态的$p$自旋模型。我们确定了这些状态的时间相关的最佳父哈密顿量，并分析了该哈密顿量产生状态演化的能力。最后，我们讨论了我们的方法的连接到绝热性的捷径。
2021-05-21 quant-ph
Optimal shortcut approach based on an easily obtained intermediate Hamiltonian
我们提出了一个一般的方法来加快绝热过程，而不添加传统的反绝热驱动（CD）哈密顿量。该策略是设计一个易于获得的中间哈密顿量来连接原始哈密顿量和最终无迁哈密顿量。利用最终无迁哈密顿量，可以实现与由原始哈密顿量控制的绝热过程相同的目标，但是在更短的时间内。我们将本方法应用于一个三能级系统，结果表明，最终的无跃迁哈密顿量通常具有相同的结构作为原始的哈密顿量，但具有不同的时间依赖系数，允许加速以一种更容易的方式实现相比，以前的方法。
2017-06-13 quant-ph
Optimal and near-optimal probe states for quantum metrology of number conserving two-mode bosonic Hamiltonians
我们推导出最佳和近最佳探测态的家庭的耦合常数的量子估计，一般的双模数守恒玻色子哈密顿描述一体和两体动力学。我们发现估算模的退相、自相互作用强度和接触相互作用强度的最佳态与NOON态有关，而估算模间单粒子隧穿振幅的最佳态是对映SU（2）相干态的叠加.为了估计对隧穿的振幅和密度依赖的单粒子隧穿过程的振幅，分别，我们引入类变分叠加探测态，提供相应的量子Cramér-Rao边界的接近完美的饱和。我们表明，在哈密顿量的对隧穿项的基态具有高保真度的最佳状态估计的单粒子隧穿振幅，这表明高性能的探针隧穿振幅估计可以通过调整的双模系统通过量子相变。
2016-10-18 quant-ph
(Nearly) Optimal Time-dependent Hamiltonian Simulation
本文提出一种基于量子信号处理的简单量子算法，用于模拟时间依赖哈密顿量，在误差和参数标度上达到近最优甚至最优，并应用于广义晶格系统与 Floquet 系统，为量子计算机上的相变研究开辟新路径。
2025-03-09 quant-ph
Simple Hamiltonian dynamics is a powerful quantum processing resource
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；SOKENDAI (the Graduate University for Advanced Studies)（综合研究大学院大学）；National Institute of Informatics（信息学国立研究所）
本文展示了一个简单的伊辛模型在量子神经网络中执行复杂计算任务的能力，通过十量子比特的伊辛链实现了高精度图像分类，探讨了哈密顿量对称性对量子计算性能的影响。
2025-05-04 quant-ph
Hamiltonian simulation with nearly optimal dependence on all parameters
我们提出了一种算法稀疏哈密顿模拟的复杂性是最佳的（最多对数因子）作为所有感兴趣的参数的函数。以前的算法在某些参数中具有最优或接近最优的缩放，而在其他参数中具有较差的缩放。通过量子行走的哈密顿模拟具有对稀疏性的最佳依赖性，其代价是允许误差的缩放性差。相比之下，基于部分查询模拟的方法提供了最佳的缩放误差的代价在稀疏性差的缩放。在这里，我们将这两种方法结合起来，实现两者的最佳功能。通过实现量子行走步骤与贝塞尔函数给出的系数的线性组合，我们的算法的复杂度（由查询和2-qubit门的数量测量）在逆误差中是对数的，并且在演化时间、稀疏度和哈密尔顿算子的最大条目的幅度的乘积$τ$中接近线性。我们的依赖的错误是最佳的，我们证明了一个新的下界表明，没有算法可以有次线性依赖$τ$。
2015-12-07 quant-ph
Hamiltonian Simulation with Optimal Sample Complexity
我们研究了哈密顿模拟的样本复杂性：需要多少个未知量子态的副本来模拟由该状态的密度矩阵编码的哈密顿？我们证明了Lloyd，Mohseni和Rebentrost [Nat. Phys.，10（9）：631--633，2014]对于该任务是最佳的。我们进一步扩展他们的方法的情况下，多个输入状态，显示如何模拟任何厄米多项式的状态提供。作为应用程序，我们推导出最佳算法的换向器模拟和正交性测试，我们给出了一个协议，用于创建一个纯态的相干叠加，当给定的样本访问这些状态。我们还表明，这种基于样本的哈密顿模拟可以用作量子计算的通用模型的基础，只需要部分交换操作和简单的单量子比特状态。
2016-07-31 quant-ph
Optimal simulation of two-qubit Hamiltonians using general local operations
我们考虑一个非局部哈密顿量的另一个动力学的模拟，允许任意的本地资源，但没有纠缠，也没有经典的通信。我们表征模拟的概念，并继续专注于确定性模拟涉及一个副本的系统。更具体地说，两个孤立系$A$和$B$通过非局部哈密顿量$H \neq H_A+H_B$相互作用。我们认为可实现的空间的哈密顿$H'$，使演变$e^{-iH't}$可以模拟的相互作用$H$穿插与本地操作。对于$A$和$B$的任何维数，以及任何非局部哈密顿量$H$和$H'$，存在比例因子$s$，使得对于所有时间$t$，演化$e^{-iH'st}$可以通过$H$作用于时间$t$并散布局部操作来模拟。对于2-qubit哈密顿量$H$和$H'$，我们计算了最优的$s$并给出了实现它的协议，这些最优协议不需要局部辅助，并且可以用2-qubit哈密顿量集合上的偏序定义的多面体来几何地理解.
2001-10-17 quant-ph
Optimal data processing for quantum measurements
我们考虑一般的测量方案，其中的整体平均的运营商是通过适当的数据处理的结果所描述的POVM的量子测量确定。我们确定的最佳处理，最大限度地减少估计的统计误差。
2006-10-10 quant-ph
Optimal control methods for fast time-varying Hamiltonians
在这篇文章中，我们开发了一种数值方法来找到最佳的控制脉冲，占输入控制场的变化和应用的哈密顿量之间的时间尺度的分离。在传统的数值优化方法中，这些时间尺度被视为相同。虽然这种近似已经取得了很大的成功，但在输入控制被充分滤波或与快速载波混合的应用中，所得到的优化脉冲与所施加的物理场几乎没有关系。我们的技术在数值上仍然是有效的，因为我们的搜索空间的维度仅取决于输入控制场的变化，而我们对量子演化的模拟在所应用的哈密顿量的快速变化的时间尺度上是准确的。
2011-06-21 quant-ph
Optimal Spin Squeezed Steady State induced by the dynamics of non-hermtian hamiltonians
本文研究了非厄米哈密顿量作用下相干自旋态的时间演化。哈密顿量由一个单轴扭转项加上Lipkin型相互作用来模拟。我们发现当Lipkin相互作用被打开时，依赖于耦合常数的相对值，初始态演化到一个稳定的压缩态，它使测不准关系最小化，智能自旋态.我们应用这一结果来寻找一个稳定的智能自旋态的产生从氮空位色心在金刚石耦合到一个机械谐振器的合奏。
2018-09-07 quant-ph
Optimal simulation of nonlocal Hamiltonians using local operations and classical communication
考虑一组$N$系统和耦合它们的任意相互作用哈密顿量$H$。我们研究了使用本地操作和经典通信（LOCC），连同汉密尔顿$H$，模拟一个单一的$N$系统根据其他一些汉密尔顿$H'$的演变。首先，我们表明，最一般的模拟使用$H$和LOCC也可以实现，具有相同的时间效率，通过穿插的演变$H$与本地单一的操作，每个系统和相应的本地辅助（在一个所谓的LU+anc协议）。因此，进行局部测量和传递经典信息的能力在非局部哈密顿模拟中没有帮助。其次，我们证明了对于两个$d$级系统（$d>2$）和两个以上系统（$N>2$）的情况，LU+anc协议比LU协议更强大.因此，局部辅助线是一个有用的资源，非局部哈密顿模拟。第三，我们使用优控制理论的结果来明确地解决使用LU（等价地，LU+anc，LO或LOCC）的两量子比特哈密顿量的最佳模拟问题。
2002-05-20 quant-ph
Optimal and Robust In-situ Quantum Hamiltonian Learning through Parallelization
提出首个同时达到克拉美-罗最优精度且对噪声鲁棒的哈密顿量学习算法，利用设备结构将全连接哈密顿量的实验成本二次降低，并在里德伯原子模拟器上验证。\n
2025-10-09 quant-ph
Sub-Riemannian Geometry and Time Optimal Control of Three Spin Systems: Quantum Gates and Coherence Transfer
在核磁共振光谱学中的许多相干转移实验，涉及耦合自旋网络，使用临时自旋去耦来产生所需的有效哈密顿量。在本文中，我们表明，显着的时间可以节省在产生一个有效的哈密顿量，如果避免自旋去耦。我们提供了时间最优脉冲序列产生一类重要的有效哈密顿在三个自旋网络。这些有效的哈密顿量对于核磁共振量子计算中的相干传输实验和量子逻辑门的实现是有用的。它表明，计算这些时间最优的脉冲序列可以减少到几何问题，涉及计算齐次空间上的次黎曼测地线。
2001-06-17 quant-ph
Optimal/Nearly-optimal simulation of multi-periodic time-dependent Hamiltonians
模拟哈密顿动力学是表征量子材料的最基本和最重要的任务之一。最近，一系列采用哈密顿量块编码的量子算法已经成功地在量子计算机上提供了时间演化算子的有效模拟。与时间无关的哈密尔顿算子可以通过量子本征值变换（QET）或量子奇异值变换来模拟，具有最优的时间查询复杂度$t$和期望的精度$\varepsilon$，而一般的时间相关哈密尔顿算子由于难以处理时间相关性而面临更大的查询复杂度和更复杂的预言。在本文中，我们建立了一个基于QET的方法来模拟多时间周期的含时哈密顿量。这样的含时哈密顿量涉及各种非平衡系统，如时间周期系统（Floquet系统）和时间准周期系统。克服时间依赖性的困难，我们的协议可以模拟下的动力学多周期时间依赖的哈密顿优化/接近优化的查询复杂度在时间$t$和理想的精度$\varepsilon$，简单的预言机以及时间无关的情况下的最佳算法。
2023-01-16 cond-mat.other quant-ph
Optimal Hamiltonian recognition of unknown quantum dynamics
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））
本文提出了一种基于量子信号处理的算法，用于从有限次动力学查询中高效识别未知的哈密顿量，为量子计量学和信道鉴别提供了新方法。
2026-01-20 quant-ph
Quantum Sensing and Hamiltonian Learning under Stochastic Parameter Evolution
Centre for Quantum Technologies, NUS（新加坡国立大学量子技术中心）；School of Computing, NUS（新加坡国立大学计算机学院）
本文提出随机演化哈密顿量概念，扩展Huang-Tong-Fang-Su协议以在随机系数下学习哈密顿量，界定海森堡极限的适用区域，并开发量子传感与模拟工具，旨在推动SDE控制参数下的量子信息处理研究。
2026-10-01 quant-ph
Optimal Experiment Design for Quantum State and Process Tomography and Hamiltonian Parameter Estimation
讨论了量子态和系统识别中的若干问题。具体而言，它示出的极大似然估计（MLE）的方法，已经知道适用于量子态层析成像，也适用于量子过程层析成像（估计克劳斯算子和表示（OSR）），哈密顿参数估计，以及相关的问题的状态和过程（OSR）分布估计。除了哈密顿参数估计，其他MLE问题是形式上相同类型的凸优化问题，因此可以非常有效地解决任何所需的精度。与这些估计问题相关联的是由Cramer-Rao不等式引起的最优实验设计（OED）问题：找到在特定系统配置中要执行的实验的数量以最大化估计精度;配置是采样时间、硬件设置、准备好的初始状态等的任意数量的组合。我们表明，在所有的估计问题中，包括哈密顿参数估计，最优试验设计可通过求解凸优化问题来获得。软件来解决MLE和OED凸优化问题可应要求从第一作者。
2004-11-12 quant-ph
Design of Strongly Modulating Pulses to Implement Precise Effective Hamiltonians for Quantum Information Processing
我们描述了一种方法，通过使用系统的哈密顿量的详细知识，提高相干控制。精确的么正变换是通过强烈地调制系统的动力学来平均掉不需要的进化而获得的。借助于数值搜索方法，获得了在多量子比特系统上执行精确、任意、选择性门的脉冲辐照方案。与不能平均掉所有不想要的演变的低功率选择性脉冲相比，这些脉冲在时间上显著更短，从而减少弛豫效应。在homestrant自旋系统上的液态NMR技术被用来证明这些门在模拟和实验中的准确性。对3量子比特系统的相干演化的模拟表明，控制序列忠实地实现了幺正操作，通常产生0.999量级的门量子数，对于某些序列，高达0.9997。实验确定的密度矩阵从不同的控制序列的应用程序上的3自旋系统具有高达0.99的重叠与预期的状态，确认实验实施的质量。
2002-02-12 quant-ph
Linearised quantum signal processing
Université de Montréal（蒙特利尔大学）；Institut Courtois, Université de Montréal（库托瓦研究所，蒙特利尔大学）；Mila – Québec AI Institute（米拉-魁北克人工智能研究所）
本研究建立了通用哈密顿量本征值变换与量子信号处理框架的关联，提出通用哈密顿量奇异值变换算法，可高效变换哈密顿量编码矩阵的奇异值，且仅要求变换函数在原点消失。
2026-08-17 quant-ph
Minimal Quantum Reservoirs with Hamiltonian Encoding
提出基于哈密顿编码的最小量子储备池架构，通过参数调制输入数据规避实验开销，结合后处理延迟嵌入实现非线性回归与预测，为近期量子硬件提供精简基线。
2025-05-28 quant-ph
Corrected quantum walk for optimal Hamiltonian simulation
我们描述了一种在量子计算机上模拟哈密顿演化的方法，该方法通过重复使用量子行走的步骤的叠加，然后对量子行走的步骤数的权重进行校正。这种校正使我们能够获得的复杂性，这是相同的下限双对数因子的所有参数制度。查询复杂度的缩放是$O\left( τ\frac{\log\logτ}{\log\log\logτ} + \log(1/ε) \right)$，其中$τ:= t\|H\|_{\max}d$，对于$ε$是允许的误差，$t$是时间，$\|H\|_{\max}$是哈密尔顿算子的最大范数，以及$d$是稀疏性。这种技术也应该是有用的，以改善泰勒级数方法的模拟，这是相关的应用，如量子化学的缩放。
2017-02-14 quant-ph
Quantum Simulation of Second-Quantized Hamiltonians in Compact Encoding
我们描述了使用紧凑编码来模拟一般二次量子化哈密顿算子的方法，其中量子比特状态仅对物理占据数基态中的占据模式进行编码。这些方法适用于由恒定数量的相互作用组成的第二量子化哈密顿量，即，固定形式的梯算子单项式的线性组合。紧凑的编码导致量子位的要求是最佳的对数因子。我们展示了如何使用稀疏哈密顿模拟方法的第二个量子化的哈密顿在紧凑的编码，给出明确的实现所需的预言，并分析的方法。我们还描述了几个例子的应用，包括自由玻色子和费米子理论，的$ϕ^4$理论，和大规模汤川模型，所有在两个等时和光前量子化。我们的方法提供了一个通用的工具，用于模拟第二量子化的哈密顿，最佳或接近最佳的缩放误差和模型参数。
2022-06-28 quant-ph
Variational Hamiltonian simulation for translational invariant systems via classical pre-processing
大型量子系统的时间演化模拟是一个经典的挑战性和一般棘手的任务，使其成为量子计算的一个有前途的应用。Trotter-Suzuki近似产生其实现，其中可以用更高的近似精度换取增加的门计数。在这项工作中，我们引入了一个变分算法，它使用经典优化的解决方案来预测有效的量子线路的时间演化的几何不变的量子系统。我们的策略可以提高Trotter-Suzuki精度几个数量级。它转化为门数的减少，从而在相同的算法精度下获得整体保真度。这在NISQ应用中很重要，其中输出状态的保真度随门的数量呈指数衰减。我们的经典辅助策略的性能优势，可以扩展到开放的边界与平移对称的散装。我们可以将我们的方法外推到经典可模拟的系统大小之外，保持其总保真度优于Trotter-Suzuki近似，使其成为超越经典时间演化的有趣候选者。
2023-03-06 quant-ph
Constructions of Optimal-Speed Quantum Evolutions: A Comparative Study
本文比较了Bloch球面上两种最优速度量子Hamiltonian演化的构造方法，显式计算了最优Hamiltonian、酉演化算符和磁场配置，并证明在特定条件下两种方法等价且最优算符为绕特定正交轴的旋转。
2024-08-22 quant-ph
Optimally learning functions in interacting quantum sensor networks
本文针对相互作用量子传感器网络，建立了估计哈密顿量局部参数线性组合的最优界限与协议，统一并扩展了非相互作用情形，为多体系统分布式传感提供通用框架。
2025-10-07 quant-ph
Quantum parameter estimation of non-Hermitian systems with optimal measurements
该研究针对非厄米系统提出量子参数估计方法，推导了纯态QFI表达式及最优测量条件，并在$\mathcal{PT}$对称哈密顿量上验证，发现EP处QFI突变等特性。
2023-09-04 quant-ph
Quantum speed limits and optimal Hamiltonians for driven systems in mixed states
Mandelstam-Tamm和Margolus-Levitin类型的不等式提供了量子系统从一种状态演化到另一种状态所需时间的下限。这种界限的知识，称为量子速度极限，在几乎所有的物理学领域都是至关重要的，其中确定量子过程所需的最小时间是感兴趣的。文献中发现的大多数Mandelstam-Tamm和Margolus-Levitin不等式都来自Bures长度的增长估计，这是一种统计距离度量。本文用微分几何方法导出了这类不等式，并将所得的量子速度极限与Bures长度的量子速度极限进行了比较。我们还刻画了优化一般有限能级量子系统演化时间的哈密顿量。
2014-04-28 quant-ph
A proposal for the optimal estimation of states in Quantum Information Processing
本文提出了一种基于修正卡尔曼滤波的量子态最优估计器。这种估计器在状态测量之后起作用，允许获得量子态的最佳估计，从而导致任何量子算法的输出。这种方法比其他类型的量子测量，如弱测量、强测量、量子态层析成像等精确得多。
2015-02-12 quant-ph
Information Processing in Quantum Thermodynamic Systems: an Autonomous Hamiltonian Approach
University of Massachusetts, Boston（马萨诸塞大学波士顿分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩分校）；Quantum Science Institute, University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩分校量子科学研究所）
本研究采用自主哈密顿量框架，推广含初始关联的自主系统信息处理的热力学第二定律，推导功源的催化剂约束，提出量子热力学速度极限并得到动力学版朗道尔界，还在量子假设检验中阐释其意义。
2026-07-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum computational sensing using quantum signal processing, quantum neural networks, and Hamiltonian engineering
本文提出将量子信号处理与量子神经网络用于量子计算感知，通过感知与计算操作交错实现非线性信号处理，在静态与时变信号分类任务中展示出仅需单次测量即可超越传统量子传感器的准确率优势。
2025-07-21 quant-ph
On the Sufficient Optimality Condition for Quantum Information Processing
在Shannon互信息准则下，给出了最小化贝叶斯风险的量子信号译码最优性的充分必要条件。结果表明，对于高斯玻色子噪声的线性通道，这些条件是满足相干准测量的正则湮没振幅在接收的叠加。
2005-11-04 quant-ph
Almost optimal measurement scheduling of molecular Hamiltonian via finite projective plane
本文提出基于有限射影平面的分子哈密顿量测量调度方案，将主阶测量次数降至 $2N^2$，优于已有方法的 $\ rac{10}{3}N^2$ 标度，并给出深度为 $O(N)$ 的测量线路，有望加速量子化学应用。
2024-03-29 quant-ph
Optimal limits of continuously monitored thermometers and their Hamiltonian structure
Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI), Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学和量子信息研究所）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究通过连续监测探针，发现温度计精度与N线性相关，优于平衡温度计的log²N缩放，并揭示最优哈密顿结构为退化二能级系统。
2025-01-16 quant-ph
Optimal photons for quantum information processing
光子量子信息处理方案，例如线性光学量子计算和其他依赖于单光子干涉的实验，固有地需要完全的光子不可干涉性，以使期望的光子相互作用能够发生。模式失配是光路中光子可复用性的主要原因。本文研究了线性光路中光子波包形状对模失配效应容限的影响，指出大带宽的高斯分布光子是最佳的。结果是一般的，并适用于任意线性光路，包括允许后选择和经典前馈。
2005-05-19 quant-ph
Symmetry-Based Perspectives on Hamiltonian Quantum Search Algorithms and Schrodinger's Dynamics between Orthogonal States
University at Albany-SUNY（奥尔巴尼大学（纽约州立大学系统））；Air Force Research Laboratory, Information Directorate（空军研究实验室信息局）
本文基于对称性分析，探讨了在正交态间使用常数哈密顿量的搜索算法时间最优性问题，并揭示了类量子搜索方法的局限性。
2026-02-28 quant-ph
Optimal Control of Effective Hamiltonians
我们提出了一个系统的方案优化的量子模拟。具体来说，我们展示了如何多色驱动可以用来显着提高拉曼跃迁的驱动在λ系统，这开辟了新的可能性控制驱动诱导的有效动态。
2014-01-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Entanglement Generation via Hamiltonian Dynamics Having Limited Resources
本文通过有限资源的哈密顿动力学研究纠缠生成的限制，推导出闭合解析表达式并确定最优态和哈密顿量的结构。
2025-11-22 quant-ph
Qubit Geodesics on the Bloch Sphere from Optimal-Speed Hamiltonian Evolutions
本文对单量子比特在最优速度哈密顿演化下的测地线进行了显式分析，通过最小统计长度、单位几何效率和消失的几何相位验证测地性，并探讨了开放量子系统的挑战。
2023-04-30 quant-ph
Optimal quantum observables
本文研究了用归一化正算子值测度（POVM）描述的量子观测量的各种形式的最优性。我们给出了可观测量的特征，确定测量量的值与概率的确定性或系统的状态之前或之后的测量。我们研究的观测量，这是免费的噪声所造成的经典后处理，混合，或量子性质的预处理。特别地，给出了前处理和后处理干净观测量的完整刻画，并给出了纯态集内信息完备POVM的充要条件.我们还讨论了联合和顺序测量的最佳量子可观测量。
2017-05-10 quant-ph
Transition Probabilities in Generalized Quantum Search Hamiltonian Evolutions
量子计算中的一个相关问题是，根据薛定谔的量子力学演化，一个合适的驱动哈密顿量可以多快地将源态驱动到目标态。在本文中，我们详细研究了计算从源态到目标态的跃迁概率所需的计算方面的连续时间量子搜索问题定义的多参数广义时间无关的哈密顿量。特别是，量化的量子搜索的速度（最小搜索时间）和保真度（最大成功概率）方面的性能，我们考虑了各种特殊情况下出现的广义哈密顿量。在最优量子搜索的背景下，我们发现它有可能在最小搜索时间方面胜过著名的Farhi-Gutmann模拟量子搜索算法。相反，在近最优量子搜索的背景下，我们表明，它是可能的，以确定次优搜索算法能够优于最优搜索算法，如果只有一个足够高的成功概率寻求。最后，我们简要地讨论了速度和保真度之间的权衡的相关性，强调量子信息处理的理论和实践重要性的问题。
2020-02-06 quant-ph
Optimal short-time measurements for Hamiltonian learning
表征有噪量子设备需要学习控制其动力学的底层量子汉密尔顿的方法。通常，这种方法将测量结果与候选哈密顿算子的模拟进行比较，这是一项需要指数计算复杂度的任务。在这里，我们提出了有效的测量方案的基础上，短时间的动态规避这种指数的困难。我们提供的最佳测量时间表和重建误差的估计，并验证这些估计数字。我们证明，重建需要一个系统大小的独立数量的实验镜头，并确定一个最小的一组状态准备和测量产生最佳的精度学习短程哈密顿。最后，我们展示了如何分组的可交换观测量和使用的哈密顿对称性提高的准确性的哈密顿重建。
2021-10-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Brachistochrone
我们提出了一个一般的框架，找到时间最优的演化和最佳的哈密顿量的量子系统与一组给定的初始和最终状态。我们的公式是基于变分原理和类似的速降线在经典力学。我们减少问题的形式方程的哈密顿依赖于某些约束函数指定的范围内可用的哈密顿。对于一些简单的例子的约束，我们明确地找到最佳的解决方案。
2005-11-04 quant-ph
Optimal Effective Hamiltonian for Quantum Computing and Simulation
International Quantum Academy（国际量子研究院）；Shenzhen Institute for Quantum Science and Engineering, Southern University of Science and Technology（南方科技大学深圳量子科学与工程研究所）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出LAUT原理，通过最小化几何作用实现有效哈密顿量的精确构造，验证其在量子处理器中的应用，提升系统学习和哈密顿量工程的精度。
2026-02-03 quant-ph
Optimal Lower Bounds for Hamiltonian Simulation
Center for Theoretical Physics – a Leinweber Institute, MIT（麻省理工学院莱因韦伯理论物理中心）
研究哈密顿量模拟的最优下界，通过基于局部、有界度经典哈密顿量的基本证明得出渐近紧下界，其门数在\(1/\epsilon\)中多项式缩放，与相干预言查询复杂度不同，给出了复合qDRIFT匹配上界。
2026-07-23 quant-ph
Quantum information processing using strongly-dipolar coupled nuclear spins
偶极耦合的均质自旋提出了具有挑战性的，但有用的量子信息处理系统。在这样的系统中，系统哈密顿量的本征基是适当的计算基础，并且可以通过专门设计的强调制脉冲来实现相干控制。在这封信中，我们描述了第一个实验实现的量子算法的数值梯度估计的本征基的四自旋系统。
2006-10-26 quant-ph
Compressed sensing for Hamiltonian reconstruction
在工程量子系统中，哈密顿量通常不完全已知，需要通过实验准确有效地确定。我们表明，这可能是在温度大于特征相互作用能，但不是太大。其条件是没有太多的相互作用：哈密顿量在定义明确的意义上是稀疏的。实现这一点的协议与经典信号处理的压缩感知方法有关;在这种情况下，适用于稀疏矩阵而不是低秩矩阵。
2014-10-11 quant-ph
Optimal processing of reversible quantum channels
我们考虑的一般问题的最佳变换的N个使用（可能不同的）单一使用的另一个单一的信道在任何有限的维度的酉信道。我们展示了如何最佳的转换可以完全并行化，包括在预处理通道，然后由所有的N个酉和最终的后处理通道的并行动作。我们的技术允许实现指数减少的自由参数的优化问题，使其服从一个有效的数值处理的数量。最后，我们应用我们的一般结果，找到感兴趣的特殊情况下，如克隆的量子位相位门的解析解。
2013-08-14 quant-ph
Improved constant factors for qubitized Hamiltonian simulation
Xanadu
针对量子信号处理（QSP）用于哈密顿量模拟时的常数因子差距，本文通过精细处理贝塞尔尾项，将模拟开销降低约e/2倍，几乎完全缩小了最优常数因子的差距。
2026-08-05 quant-ph
Search for optimum labeling schemes in qubit systems for Quantum Information processing by NMR
最佳的标记方案导致有效的实验协议的量子信息处理的核磁共振（NMR）。这里描述了一个系统的方法，找到最佳的标签计划为一个给定的计算。该计划描述了四极系统和自旋1/2系统。最后，利用跃迁选择性脉冲技术，在一个4量子比特系统中，利用NMR实验实现了一个量子全加器。
2004-02-29 quant-ph
