Quantum Random Walks do not need a Coin Toss
经典的随机算法使用掷硬币指令来探索问题的不同进化分支。另一方面，量子算法可以通过仅仅叠加状态来探索多个进化分支。在文献中研究的离散量子随机行走，仍然使用叠加和量子掷硬币指令。这是不必要的，和一个离散的量子随机行走没有量子硬币投掷指令的定义和分析。我们的构造消除了算法中的量子纠缠，并且结果与量子掷硬币指令所获得的结果相匹配。
2005-01-19 quant-ph
Experimental Demonstration on Quantum Sensitivity to Available Information in Decision Making
我们提出了一个实验说明决策机器的量子灵敏度。在决策过程中，我们考虑了可用信息的作用，比如暗示，它是否会影响最优选择。最后，我们考虑了一种概率决策的机器方法。我们的主要结果表明，在决策过程中，我们的量子机器比它的经典对应物对我们分类为“好”和“差”的提示更敏感。“这种量子特征源于决策过程中涉及的量子叠加。我们还表明，量子灵敏度持续之前的量子叠加被完全破坏。
2019-01-26 quant-ph
Experimental demonstration of an entanglement-based quantum router
我们报告了一个实验，演示了使用纠缠光子的量子路由器的全部功能，其中单光子脉冲的路径由另一个单光子的偏振以相干方式控制。通过投影测量，制备了处于任意叠加态的控制光子的偏振态，从而实现了不同路径量子叠加中目标光子的相干路由。我们通过基于量子态层析成像的光学测量证明了该路由器的量子性质，并显示了量子路由操作的平均保真度为$(93.24\pm 0.23)%$。
2013-08-14 quant-ph
Discrete time quantum walk model for single and entangled particles to retain entanglement in coin space
在目前讨论最多的离散时间量子行走模型中，每经过一个幺正平移算符，粒子就演化到位置空间的叠加态中，并在其中一个基态中稳定下来，在新的位置上失去在硬币空间中的纠缠。利用Hadamard算子使粒子在硬币空间中演化为叠加态，并进行迭代行走。我们提出了一个额外的自由度的酉移位算子$U^{\prime}$的模型。通过引入额外自由度的幺正算符，将量子粒子演化为位置空间的叠加态，保持硬币空间的纠缠。这消除了在每个幺正位移操作之后进行量子掷硬币（Hadamard操作）的需要，如在离散时间量子行走模型的最广泛研究的版本中所使用的。这种构造很容易推广到多粒子量子行走，在本文中，我们将其推广到一对处于纯态的纠缠在硬币自由度中的粒子，同时使它受到一对为单粒子构造的幺正位移算符的作用。我们指出，与单粒子量子行走不同，在$N$步后测量其位置时，纠缠粒子以1/2的概率出现在一起，以1/2的概率出现在不同的位置。这在量子行走的应用中可以作为优点。一个特殊的情况下，也被视为使用一个复杂的物理系统，如物种间的两粒子纠缠的玻色-爱因斯坦凝聚体，作为一个例子。
2006-10-28 quant-ph
Demonstration of Discrete-Time Quantum Walks and Observation of Topological Edge States in a Superconducting Qutrit Chain
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理学院）；School of Physics, Hangzhou Normal University（杭州师范大学物理学院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shishan Laboratory, Suzhou Campus of Nanjing University（南京大学苏州校区石湖实验室）
该研究利用超导三能级系统实现了可扩展的离散时间量子行走，并首次在超导平台上观测到拓扑边缘态。
2026-01-05 quant-ph
Uncertainty relations for the realisation of macroscopic quantum superpositions and EPR paradoxes
我们提出了一个统一的方法，使用量子不确定性关系的基础上，到达的EPR悖论和宏观叠加的示范标准。我们建议将每一个标准看作是证明EPR型悖论的一种手段，在EPR型悖论中，一种形式的实在论（无论是宏观实在论（MR）还是局域实在论（LR））的假设与量子力学的完备性之间存在不一致。
2007-11-14 quant-ph
Arbitrary coherent distributions in a programmable quantum walk
量子行走中位置态的相干叠加可以被精确地设计成所需的分布，以满足量子信息应用的需要。相干分布可以充分利用量子并行性进行计算和模拟。特别是，均匀叠加提供了鲁棒的非局部性，它具有广泛的应用，如产生真正的多位随机数，而无需后处理。我们的实验表明，丰富的动力学功能与任意相干分布可以通过引入不同的时间和位置相关的操作。这样的量子阱是通过资源恒定且灵活的光路实现的，其中可变操作基于Sagnac干涉仪以固有稳定且精确控制的方式执行。我们的研究结果有助于基于量子行走的量子计算、量子模拟和量子信息协议的实际实现。
2022-02-19 quant-ph
Quantum Walks with Indefinite Causal Order
在所有现有的量子行走模型中，关于预先存在的固定背景因果结构的假设总是被认为是理所当然的。然而，在这项工作中，我们将摆脱这种默认的假设，特别是通过引入不确定的因果顺序的方式抛硬币和调查这一现代的情况。我们发现，一个理想的形状和快速蔓延的均匀分布，可以准备与我们的新模型。首先，我们将展示一个总是对称的瞬时分布如何出现在一个不确定的因果顺序量子行走中，然后为推导条件铺平了道路，这些条件使人们能够将一个演化态解释为它的确定因果顺序对应物的叠加，然而这通常是被禁止的。这种状态时间叠加的性质可以从两个过程的情形推广到任意多个$\mathcal{N}$过程的情形。最后，我们展示了一个真正的均匀分布出现从一个不确定的因果顺序量子行走。值得注意的是，除了理想的分布形状，我们的协议有另一个强大的优势，即空间传播的速度达到了理论极限，在传统的情况下，人们可能会遇到众所周知的问题的$1/\sqrt{2}$退化。
2022-02-14 quant-ph
Correlations in a quantum switch-based heat engine with measurements: A proof-of-principle demonstration
Federal University of ABC（ABC联邦大学）；University of Gdańsk（格但斯克大学）；Universität Wien（维也纳大学）；ICFO - Institut de Ciències Fotòniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科技研究院）
该研究通过量子开关热机演示，利用纠缠态实现叠加因果顺序，提升热机效率与功输出。
2026-02-10 quant-ph
Macroscopicity of quantum mechanical superposition tests via hypothesis falsification
基于对量子理论宏观实在性修正的贝叶斯假设证伪，建立了一个客观的方案来确定量子力学叠加检验的宏观性。该方法使用实验中收集的原始数据，考虑到所有测量不确定性，并可用于直接评估任何可能的量子测试。我们确定所产生的宏观量子物理学的三个最近的测试：双阱干涉的玻色-爱因斯坦凝聚体，Leggett-Garg测试与原子随机行走，纠缠产生和读出的纳米机械振荡器。
2019-09-30 quant-ph
Continuous-time quantum walk-based ansätze on neutral atom hardware
Pawsey Supercomputing Research Centre（珀斯超级计算研究中心）；QuEra Computing Inc.（QuEra 计算公司）
提出基于连续时间量子行走的变分拟设，在模拟中性原子处理器上实现，对无纠缠目标导出近最优控制参数的闭式表达式，对有纠缠目标利用谱特性优化，实验验证了超二次收敛和相干叠加态。
2026-06-03 quant-ph
Quantum Walk Sampling by Growing Seed Sets
这项工作描述了一种新的算法，用于创建一个叠加的边缘集的图，编码的量子样本的随机游走平稳分布。该算法需要按$\widetilde{O}(m^{1/3} δ^{-1/3})$缩放的多个量子行走步骤，其中$m$是边缘的数量，而$δ$是随机行走谱间隙。这改进了现有的策略，首先在图中生长一个经典的种子集，然后从该种子集运行量子行走。该算法导致了一些改进：（i）它提供了一个新的约束上的设置成本的量子行走搜索算法，（ii）它产生了一个新的算法$st$ -连接，和（iii）它允许创建一个叠加在同构的$n$ -节点图的时间$\widetilde{O}(2^{n/3})$，超越了$Ω(2^{n/2})$障碍设置的索引擦除。
2019-04-25 cs.DS quant-ph
Discrete Quantum Walk on a Line with Two Entangled Particles
对离散双粒子量子行走进行了综述。利用同一粒子的不同态，以及纠缠和叠加的思想，探索了两粒子量子行走的有趣动力学。边界条件可以描述某些动力学性质，因此对周期边界条件（圆）进行了综述。阿达玛行走的模拟不同时期的一个圆圈被认为是和结果进行比较，为各种时期和吸收边界的情况下。
2012-05-19 quant-ph
Quantum Random Walks without a Coin Toss
我们构造了一个基于Dirac算子而不是Laplacian算子的量子随机行走算法。该算法通过状态叠加探索多个进化分支，不需要经典随机算法的掷硬币指令。我们用这个算法来搜索一个标记的顶点上的任意维的超立方格。我们的数值和分析结果相匹配的缩放行为的早期算法，使用掷硬币指令。
2005-06-27 quant-ph
Quantum Walk Search on the Complete Bipartite Graph
量子行走是相对论性量子力学中Dirac方程的离散化，是许多量子算法的基础。我们研究了它如何在完全二部图的$N$顶点中搜索具有不同初始状态的$k$标记顶点。我们证明了有趣的依赖于每个分集中的标记和未标记顶点的数量。例如，当图是不规则的，并且初始状态是顶点上的典型均匀叠加时，则成功概率可以从一个时间步到下一个时间步变化很大，甚至在0和1之间交替，因此测量发生的精确时间至关重要。然而，当初始状态是边缘上的均匀叠加时，成功概率平滑地演变。作为另一个例子，如果完全二部图是正则的，则两个初始状态是等价的。然后，如果两个标记的顶点在同一个分集中，成功概率达到1/2，但如果它们在不同的分集中，它反而达到$1$。这与完全图不同，完全图是Grover算法的量子行走公式，其中两个标记顶点的成功概率为8/9。这揭示了与连续时间量子行走的对比，其演化由薛定谔方程控制，薛定谔方程以与完全图相同的方式渐进地搜索具有任何标记顶点排列的正则完全二分图。
2019-02-07 quant-ph
Quantum communication scheme to teleport arbitrary quantum state via discrete time quantum walks
提出一种基于2步离散时间量子行走的量子通信协议，在含环和路径的10顶点图上实现任意量子态的传送，并给出恢复算子，为量子隐形传态提供基础模块。
2025-01-20 quant-ph
Alternation in Quantum Programming: From Superposition of Data to Superposition of Programs
我们提取一个新的量子编程范式-叠加程序-从一类流行的量子算法，即量子行走算法的设计思想。量子行走作为一种计算模型的普适性保证了这种范式的普遍性。然后提出了一种新的量子程序设计语言QGCL来支持程序叠加的范式。这种语言可以被看作是Dijkstra的GCL（守护命令语言）的量子扩展。令人惊讶的是，GCL中的交替在量子环境中分裂为两个不同的概念：经典交替（量子程序）和量子交替，后者是第一次在QGCL中引入。量子交替是实现程序叠加范式的关键程序结构。QGCL的指称语义是通过引入一种新的数学工具-算子值函数的保护复合来定义的。然后直接导出QGCL的最弱前提语义。另一个非常有用的程序构造，在实现量子编程范式的叠加程序，称为量子选择，可以很容易地定义在量子交替。通过定义局部变量的概念，阐明了量子选择与概率选择之间的关系。我们推导出一个家庭的代数法律QGCL程序，可用于程序验证，转换和编译。QGCL的表达能力说明了几个例子，各种变体和推广的量子行走方便地表示使用量子交替和量子选择。我们相信，具有量子交替和选择的量子编程将在进一步利用量子计算的能力方面发挥重要作用。
2014-02-20 cs.LO cs.PL quant-ph
Quantum control of surface acoustic wave phonons
量子态的叠加是量子物理学的标志之一，并且在许多量子系统中已经实现了叠加的清晰演示。然而，机械系统仍然是一个挑战，只有机械状态叠加的间接演示，尽管这种能力会带来知识吸引力和技术实用性。这部分是由于大多数机械系统的高度线性响应，使得量子操作困难，以及它们特有的低频率，使得难以达到量子基态。在这项工作中，我们证明了宏观机械谐振器的机械状态的全量子控制。我们将声表面波谐振器与超导量子比特强耦合，利用超导量子比特控制和测量机械谐振器中的量子态。最值得注意的是，我们产生的零和一个声子态的量子叠加，并使用维格纳层析成像映射这个和其他状态。这种精确的可编程量子控制对于表面声波在量子极限中的一系列应用至关重要，包括使用表面声波耦合不同的量子系统。
2018-04-19 quant-ph
Robust quantum state engineering through coherent localization in biased-coin quantum walks
我们解决的硬币偏置量子行走的性能作为一个发电机的非经典位置状态的步行者。我们利用的位置空间中的相干本地化的现象-从硬币参数的小值的选择和辅助后选择-工程师大尺寸的相干叠加的可区分的位置状态的步行者。我们设计的协议似乎对硬币参数和作用于空间自由度的强去相位噪声的实际值都具有显著的鲁棒性。最后，我们说明了一个可能的线性光学实现我们的建议，适合散装和集成光学平台。
2018-01-08 quant-ph
Demonstration of quantum projective simulation on a single-photon-based quantum computer
本文在单光子量子计算机Ascella上实现了结合线性光学干涉仪与投影模拟的变分强化学习算法，通过量子游走选择动作，并在测试任务中展示了量子智能体相对经典智能体的潜力。
2024-11-06 quant-ph
Probing the sign of on-site Hubbard interaction by two-particle quantum walks
考虑两个全同玻色子在一维晶格上的传播，讨论了如何区分它们之间的在位相互作用是吸引还是排斥的问题。我们提出了一个探测方案的基础上相应的两粒子量子行走的属性，并表明，相互作用的符号引入特定的和可检测的功能，在量子相关的动力学，从而允许区分这两种情况。我们还讨论了这些功能是如何连接到带结构的哈伯德哈密顿量，并证明歧视可能只会得到当两个步行者最初准备在叠加的本地化状态。
2017-10-27 quant-ph
One-Dimensional Three-State Quantum Walk
本文研究了具有三个内态的一维广义Hadamard行走。受三态量子行走支配的粒子根据内部状态在叠加态中向左和向右移动。除了这两个自由度之外，允许它停留在同一位置。我们严格地计算了任意初始量子比特态下粒子从原点出发的波函数，并给出了找到粒子的概率的空间分布。与具有两个内部状态的直线上的Hadamard行走相反，除了特殊的初始状态之外，即使经过无限时间步，在原点找到粒子的概率也不会收敛到零。这意味着粒子在长时间之后以高概率被捕获在原点附近。
2005-07-21 quant-ph
Coined Quantum Walk on a Quantum Network
本文研究量子网络上的离散时间带币量子游走，发现网络量子比特的初始纠缠会显著影响游走者与网络间的纠缠增长及游走统计量，并提出该结果可用于表征量子网络特性。
2024-06-03 quant-ph
Quantum Paths: a Quantum Walk approach
University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）
本文提出通过量子随机行走框架实现量子开关的替代方法，以更可行的方式模拟其功能。
2026-01-12 cs.NI quant-ph
Quantum-Clustered Two-Photon Walks
我们证明了一个以前未知的双光子效应在离散时间量子行走。两个没有相互作用的相同玻色子仍然可以保持聚集在一起，因为它们在方向可逆的光学四端口晶格上行走，就像格罗弗硬币一样;由于双光子量子干涉现象，两个光子在每一步都朝着相同的方向移动，这让人想起了Hong-Ou-Mandel效应。成簇的双光子振幅分裂成两个局部部分，一个在初始点附近振荡，另一个以类似孤子的方式无空间扩展地弹道运动。但是这两个光子总是聚集在叠加的同一部分，这导致了纠缠传输的潜在应用和新的双光子干涉实验的机会。
2020-03-12 quant-ph
Experimental Demonstration of Macroscopic Quantum Coherence in Gaussian States
我们用最近提出的一个判据（E.G.Cavalcanti和M. Reid，Phys. Rev. Lett. 97，170405（2006））。宏观相干性源于相空间中宏观上不同的状态之间的干涉，我们通过实验证明，即使是真空状态也包含这些特征，其在相空间中的距离为$0.51\pm0.02$散粒噪声单位（SNU）。对于压缩态，我们发现宏观叠加的距离高达$0.83\pm0.02$ SNU。从态的压缩和纯度两个方面研究了宏观量子相干性的证明。
2007-02-23 quant-ph
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
Quantum direct communication protocols using discrete-time quantum walk
量子行走的独特特性，如行走者可能处于位置空间的叠加态并与位置空间纠缠，提供了可以用来设计高安全量子通信协议的固有优势。本文提出了两个量子直接通信协议，一个是量子安全直接通信（QSDC）协议，另一个是基于离散时间量子行走的受控量子对话（CQD）协议，这两个协议对拦截重发攻击、拒绝服务攻击和中间人攻击都是无条件安全的。此外，与基于量子比特的LM 05/DL 04协议相比，CQD协议对不可信服务提供者是无条件安全的，并且对拦截重发攻击更安全.
2020-08-26 quant-ph
Quantum random walks in coupled photonic ring resonators
量子随机游走使用干涉来获得更快的状态空间探索，这可以用于算法目的。光子技术为许多最近的实验演示提供了一个自然的平台。在这里，我们分析了相干光在串联耦合光子环谐振器中的传播所实现的量子无规行走。我们提出了一个家庭的图形建模这些设备和比较量子和经典的随机行走这些结构，计算稳态和时间相关的解决方案。我们得到的条件量子优势在这种情况下，并显示如何恢复经典的随机游走平均量子相位。初步设备的可行性测试进行了通过模拟和实验结果，使用聚合物定向耦合器。
2022-03-03 quant-ph
Universal computation by multi-particle quantum walk
量子游走是一种在图上的时间均匀量子力学过程，其定义类似于经典的随机游走。量子步行者是在量子叠加中从给定顶点移动到相邻顶点的粒子。在这里，我们考虑一个推广的量子行走系统有一个以上的步行者。一个连续时间的多粒子量子游走是由一个与时间无关的哈密顿量产生的，其中一个项对应于每个粒子的单粒子量子游走，以及一个相互作用项。多粒子量子行走包括一个广泛的相互作用的多体系统，如玻色-哈伯德模型和费米子系统或具有最近邻相互作用的可区分粒子。我们证明了多粒子量子行走能够进行普适量子计算。由于也可以使用通用量子计算机有效地模拟我们考虑的多粒子量子行走类型，因此该模型准确地捕获了量子计算的力量。原则上，我们的结构可以用作构建可扩展量子计算机的架构，而不需要依赖于时间的控制。
2013-02-15 quant-ph
Quantum Hash Function Based on Spectral Properties of Graphs and Discrete Walker Dynamics
QGH-256通过图谱性质和离散walker动力学生成高熵指纹，利用量子相位估计提取谱特征，实现对输入扰动的强敏感性。
2025-12-03 quant-ph
A versatile quantum walk resonator with bright classical light
在量子漫步（QW）中，“步行者”通过量子叠加原理同时遵循所有可能的路径，与经典的随机漫步不同，经典的随机漫步一次只走一条随机路径。这有利于搜索问题的解决方案空间比经典的随机游走，并保持承诺的进展动态量子模拟，生物过程建模和量子计算。目前实现量子阱的努力受到处理单光子的复杂性和级联方法的不可扩展性的阻碍。在这里，我们采用了一个多功能和可扩展的谐振器配置，实现量子行走与明亮的经典光。我们通过实验证明了我们的方法的多功能性，通过实施各种量子阱，所有具有相同的实验平台，而使用的谐振器允许任意数量的步骤，而不缩放的光学器件的数量。我们的方法为具有明亮经典光的实际量子阱铺平了道路，并且明确地表明，具有单个步行者的量子行走不需要光的量子态。
2018-10-16 quant-ph
Quantum state engineering using one-dimensional discrete-time quantum walks
在高维系统中制备量子态是许多量子技术应用的基本要求。然而，任意量子态的工程通常强烈依赖于为实现而选择的实验平台，并且仍然缺少通用框架。在这里，我们表明，创造量子行走线，这代表了一个框架一般足以涵盖各种不同的平台，可以用于量子态工程的任意叠加的沃克的网站。我们通过识别一组充分表征步行者和硬币空间中可达状态的条件，并提供一种有效计算相应硬币参数集的方法来实现这一目标。我们通过确定一个基于光子轨道角动量技术的线性光学实验来评估我们的建议的可行性。
2018-06-15 quant-ph
Converting quasiclassical states into arbitrary Fock state superpositions in a superconducting cavity
我们提出并实验证明了一种在超导量子线路中产生任意Fock态叠加的新方法，其中量子比特与微波腔模色散耦合，而不需要精细的频率调谐。在这里，量子比特用于有条件地将相干态的Fock态分量的概率幅度调制为期望的叠加态的概率幅度，而不是像以前的方案那样将光子一个接一个地泵送到腔中。我们的方法不需要在腔态制备过程中调整量子比特频率，并且与以前的方法相比，对噪声和实验误差的积累更具鲁棒性。利用该方法，我们在实验上产生了不同希尔伯特空间维数和压缩态下的高保真相位本征态，这对于量子行走和高精度测量是有用的。
2017-03-09 quant-ph
QWalkVec: Node Embedding by Quantum Walk
针对叠加态量子游走主导深度优先搜索导致节点分类性能不足的问题，提出融合两类搜索的新型硬币算子的QWalkVec节点嵌入方法，在多个小型真实数据集上性能优于现有方法。
2024-08-16 physics.comp-ph quant-ph
Multi-walker discrete time quantum walks on arbitrary graphs, their properties, and their photonic implementation
量子行走已经成为量子计算常用电路模型的一种有趣的替代方案。虽然对于量子计算来说仍然是通用的，但量子行走模型具有非常不同的物理要求，这更自然地适用于一些物理实现，例如线性光学。许多作者都认为步行与一个或两个步行者，在一维图，并进行了一些实验演示。在本文中，我们讨论推广的离散时间量子行走的模型的情况下，任意数量的步行者作用于任意图结构。我们提出了一个形式主义，允许分析这种情况下，和几个例子的情况下，我们的技术可以应用。我们认为量子漫步的最重要的特征-测量，可测量性，表征，以及经典和量子干涉之间的区别。我们还讨论了潜在的物理实现的背景下，线性光学，这是相关的，今天的实验。
2011-01-06 quant-ph
A quantum random walk of a Bose-Einstein condensate in momentum space
量子随机游走的每一步通常被理解为有两个基本组成部分：一个是“抛硬币”，它产生两个状态的随机叠加，另一个是位移，它使叠加的每个分量移动不同的量。在这里，我们建议实现一个行走的动量空间与旋量玻色-爱因斯坦凝聚体受量子棘轮实现的脉冲，非共振光晶格。通过适当选择晶格失谐量，我们证明了原子动量是如何与原子的内自旋态纠缠的。对于抛硬币，我们建议使用微波脉冲来混合这些内部状态。我们目前的实验结果显示了一个优化的量子棘轮，并通过一系列的模拟，演示了我们的建议如何提供非凡的控制量子行走。这应该允许调查可能的偏见，以及在自然和工程噪声存在下的经典到量子动力学。
2016-02-24 cond-mat.quant-gas nlin.CD 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
On the adiabatic condition and the quantum hitting time of Markov chains
我们提出了一个绝热量子算法的抽象问题，搜索标记顶点的图，或空间搜索。给定一个带有未知标记顶点的图上的随机行走（或马尔可夫链）$P$，可以定义一个相关的吸收行走$P'$，其中标记顶点的传出转移被自环取代。我们建立了一个哈密顿$H(s)$从内插马尔可夫链$P(s)=(1-s)P+sP'$，并使用它在绝热量子算法驱动初始叠加在所有顶点的叠加标记的顶点。绝热条件意味着对于任何可逆马尔可夫链和任何标记顶点集，绝热算法的运行时间由经典命中时间的平方根给出。因此，该算法证明了绝热条件和随机游动的命中时间的经典概念之间的一种新的联系。它也大大扩展了以前的量子算法的范围，这个问题，它只能获得一个完整的二次加速状态传递可逆马尔可夫链与唯一的标记顶点。
2010-04-15 quant-ph
Gate-Based Circuit Designs For Quantum Adder Inspired Quantum Random Walks on Superconducting Qubits
量子随机游动是量子计算中一个很有前途的研究领域，由于其独特的非经典行为，在过去的几十年里引起了人们的广泛关注。这些行走的理论框架和应用已经看到了许多伟大的数学进步，实验演示现在正在迎头赶上。在这项研究中，我们研究了使用基于量子加法器的移位算子实现硬币量子随机行走的可行性，并专门为超导量子比特设计了量子线路。我们专注于这些步骤的优点和缺点，特别是电路深度，门数，连接要求和可扩展性。我们提出并分析了一种新的方法来实现这些行走的边界条件，明确地展示了在一个和两个维度的技术。最后，我们给出了在IBM的量子卷32“多伦多”芯片上运行我们的电路的几个保真度结果，展示了这些NISQ设备目前可以处理量子行走的程度。
2021-01-21 quant-ph
Multiparticle quantum walks for distinguishing hard graphs
本研究针对图同构问题，探究多粒子量子行走区分经典k-WL测试无法辨别的CFI等困难图的能力，给出相关理论证明与实证结果，并补充强正则图的相关结论。
2025-03-20 quant-ph
Entangled Quantum Walkers for Secure Quantum Key Distribution
本文提出基于纠缠量子漫步的新型QKD协议，利用量子漫步者在极端位置的相关性建立安全密钥共享。
2025-12-02 quant-ph
Creating and Verifying a Quantum Superposition in a Micro-optomechanical System
微光学机械系统是最近提出的在相对大质量系统中实现量子力学效应的许多建议的核心。在这里，我们专注于一个特定的实验，旨在证明大规模的量子叠加，虽然所获得的结果应该推广到类似的实验。我们详细分析了有限温度对实验解释的影响，并得到了悬臂梁非经典程度的下限。虽然从有限温度开始测量量子退相干时间是可能的，但量子叠加的明确演示需要机械谐振器处于或接近基态。这可以通过基模的光学冷却来实现，这也提供了一种测量该模式中平均声子数的方法。我们还计算了环境引起的退相干率，并估计了彭罗斯和迪奥西提出的引力坍缩机制的时间尺度。鉴于最近的实验进展，实现所述实验的实际考虑进行了讨论。
2008-10-05 quant-ph
Quantum State Diffusion on a Graph
本文研究任意图上的量子态扩散，将多行走者问题建模为有限量子元胞自动机，通过量子交换与测量产生纠缠，实现不依赖图结构的局部扩散。
2024-05-26 cs.ET quant-ph
Centrality measure based on continuous-time quantum walks and experimental realization
网络中心性的重要意义远远超出了它在物理和信息传输分析中的作用;因此，已经提出了各种基于量子行走的算法来测量网络顶点中心性。在这项工作中，我们提出了一个确定顶点中心性的连续时间量子行走算法，并通过对随机生成的无标度网络和Erdens-Rényi网络的统计分析表明，它可以推广到任意图形。作为概念的证明，该算法是详细的4顶点星图和物理实现通过线性光学，使用单光子的空间和偏振自由度。本文报道了量子中心性算法的首次成功的物理演示。
2017-02-12 quant-ph
Experimental demonstration of input-output indefiniteness in a single quantum device
本文提出并实验验证了一种见证单个量子器件中输入-输出不确定性的方法，利用光子装置以超过69个标准差的显著性实现该现象，为量子信息处理和量子时间方向模拟提供了新资源。
2024-04-14 quant-ph
Deterministic preparation of superpositions of vacuum plus one photon by adaptive homodyne detection: experimental considerations
光学量子比特的制备阶段是用于测试和演示量子光学原理的所有实验装置中的一项重要任务。我们认为一个确定性的协议，准备量子比特作为真空和单光子数态的叠加，这具有的优势，以减少所需的资源量，通过相位敏感的测量使用本地振荡器（'达因检测'）。我们调查的协议使用不同的相位测量方案的性能：零差，外差，自适应检测（涉及反馈回路）。首先，我们定义了一个合适的准备状态的品质因数，我们得到的相位测量方面考虑的解析表达式。此外，我们研究的相位测量可以表现出的限制，如延迟或有限的资源，在反馈策略。最后，我们评估的品质因数的协议，为不同的模式，形状方便地在实验设置。我们表明，即使在存在这样的限制，简单的反馈算法可以执行令人惊讶的好，优于简单的零差或外差方案时，采用的协议。
2014-07-25 quant-ph
A Demonstration of Quantum Key Distribution with Entangled Photons for the Undergraduate Laboratory
既然不确定性和测量的基本量子原理已经成为在通信双方之间提供保密的新技术的基础，那么就需要提供教学实验室来说明这些技术是如何工作的。在这篇文章中，我们描述了一个实验室练习中，学生执行量子密钥分发与单光子，并看到如何确保通信的保密性的量子叠加和状态投影的原则。我们使用了一个类似于相关光子本科实验室中使用的台式设备，用偏振纠缠光子实现了Bennett-Bennard-84协议。我们的实验展示了双方之间的通信是如何被窃听者破坏的。我们使用一个简单的石英板来模拟窃听者如何拦截，测量和重新发送通信中使用的光子，我们分析光的状态以显示窃听者如何改变它。
2020-09-22 quant-ph
High-fidelity state transfer via quantum walks from delocalized states
该研究针对一维有界路径的量子行走态传输问题，分析连续/离散时间量子行走的保真度特性，提出用σ_x门约束离域量子比特的方法，发现初始态可周期性恢复，并给出动态图应用及量子电路实现方案。
2024-03-11 quant-ph
Experimental demonstrations for randomness-based macroscopic Franson-type nonlocal correlation using coherently coupled photons
在过去的几十年里，基于量子力学粒子性质的Franson型非定域量子关联在远程分离的参与者之间的量子密钥分发的基础物理和潜在应用中得到了广泛的研究。最近，确定性量子特征的相干理论已被应用于弗兰森型非局域关联[arXiv：2102.06463]，以纯粹经典的方式理解其量子性，其中所产生的特征是确定性的和宏观的。在这里，从衰减激光获得的近亚泊松分布的相干光子对被用于相干性的相干性的非局域关联的实验演示。作为量子力学的基本要求，该方案利用偏振基随机性通过半波片在宏观上实现量子叠加，与基于相位基的方案相比，满足了公平性.修正的Franson关联的相干量子特性成功地证明了量子力学中提出的波动性质，其中揭示的非局域关联依赖于成对相干光子之间的确定相位关系。
2021-07-01 quant-ph
Review on Quantum Walk Computing: Theory, Implementation, and Application
本文综述量子游走的理论模型、物理实现与算法应用，总结其超越经典计算及实现通用量子计算的潜力与挑战。
2024-04-05 quant-ph
Experimental realisation of a delayed-choice quantum walk
量子力学的许多悖论都来自于一个量子系统可以同时具有不同的特征，例如在波粒二象性或量子叠加态中。在最近的延迟选择实验中，可以观察到量子力学系统表现出一种特征，例如波或粒子性质，这取决于最终的测量设置，这是在系统本身已经进入测量设备之后选择的;因此它的行为不是预先确定的。在这里，我们将这种范式方案适用于多维量子行走。在我们的实验中，光子以强非平凡模式与自身干涉的方式取决于其偏振，这是在光子已经被检测到之后确定的。多维量子漫步是模拟复杂量子系统行为的一个非常强大的工具，因为它们的多功能性。这是第一个实验实现了一个多维量子行走与单光子源，我们也提出了第一个实验模拟的Grover行走，一个模型，可用于实现Grover量子搜索算法。
2013-09-28 quant-ph
Tensor-based quantum phase difference estimation for large-scale demonstration
本文提出一种基于张量网络压缩的量子相位差估计能量计算算法，指数级抑制退极化噪声，并在IBM超导设备上实现32量子比特的Hubbard模型能隙计算，规模较之前提升五倍，同时扩展到分子模拟。
2025-09-11 quant-ph
Limit distribution of a time-dependent quantum walk on the half line
本文主要研究半直线上的两周期含时量子行走。量子步行器在半直线的边缘以局域叠加态发射，其时间演化是通过两个幺正操作进行的，这两个操作交替地投射到量子步行上。结果，量子行走的长时间极限发现概率转而由两个操作中的任一个而不是两者决定。更有趣的是，极限发现概率是独立于本地化的初始状态。我们将通过线上的量子行走来接近所欣赏的特征，该量子行走能够再现半线上的时间依赖行走。
2020-08-27 math.PR quant-ph
