Probing the dynamical phase transition with a superconducting quantum simulator
非平衡态量子多体系统由于其经典计算的困难而引起了人们的广泛兴趣。量子模拟可以提供这些问题的见解。本文利用一个可编程的量子模拟器，研究了具有淬灭横场的Lipkin-Meshkov-Glick模型中的动态相变.通过测量非平衡态序参量、非局域相关性和Loschillo回波，可以观察到动态相变的清晰特征，并融合了不同的动态临界性概念。此外，在动力学临界点附近，我们得到了$-7.0\pm 0.8$分贝的最佳自旋压缩，表明多体纠缠可用于测量，精度超过标准量子极限的五倍。该超导量子模拟器具有同时纠缠量子比特的能力和单次精确读出多量子比特态的能力，可用于研究非平衡量子多体系统中的其他问题。
2019-12-11 quant-ph
Probing finite-temperature observables in quantum simulators of spin systems with short-time dynamics
针对自旋系统量子模拟器难以制备有限温度态的问题，提出一种基于Jarzynski等式的算法，通过经典重要性采样和Loschmidt回波测量获取有限温度可观测量，可表征长程横场伊辛模型相变且对实验缺陷鲁棒。
2023-05-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Probing many-body dynamics on a 51-atom quantum simulator
可控的、相干的多体系统可以提供对量子物质基本性质的洞察，实现新的量子相，并最终导致计算系统超越基于经典方法的现有计算机。在这里，我们展示了一种方法，用于创建受控的多体量子物质，结合确定性准备，可重构阵列的单独捕获的冷原子与强，相干的相互作用，使激发里德堡态。我们实现了一个可编程的伊辛型量子自旋模型与可调的相互作用和系统的大小高达51量子位。在这个模型中，我们观察到相变到空间有序的状态，打破各种离散的对称性，验证这些状态的高保真度的准备和调查的动力学在大型阵列的原子的相变。特别是，我们观察到强大的多体动力学对应于持续振荡的顺序后，快速量子淬火，结果从一个突然的过渡跨越相边界。我们的方法提供了一种在可编程量子模拟器上探索多体现象的方法，并且可以实现新的量子算法。
2017-11-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing Complex-energy Topology via Non-Hermitian Absorption Spectroscopy in a Trapped Ion Simulator
该研究在单个囚禁离子中实现两能带非厄米模型，并利用非厄米吸收光谱测量复本征能量，直接揭示unlink、unknot与Hopf link拓扑结构。
2023-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Universalizing Analog Quantum Simulators
酉采样期望值重建（USER）用于确定在模拟量子模拟器上不能直接访问的期望值。
2022-03-30 physics.comp-ph quant-ph
Probing eigenstate thermalization in quantum simulators via fluctuation-dissipation relations
本征态热化假说（ETH）为封闭量子多体系统接近平衡态提供了一个普适机制。然而，到目前为止，实验研究集中在ETH的对角线部分所描述的可观测量的弛豫动力学，其验证需要大量的数值输入。这使得ETH的许多一般假设未经测试。在这里，我们提出了一种理论独立的路线，通过观察波动耗散关系的出现来探测量子模拟器中的全部ETH，该关系直接探测ETH的非对角部分。我们讨论并提出协议，独立测量波动和耗散以及高阶时间有序的关联函数。我们首先展示了如何从一个非平衡初始状态的波动耗散关系的出现，可以观察到超导量子比特或量子气体显微镜的二维玻色-哈伯德模型。然后重点讨论了可以用囚禁离子实现的长程横场伊辛模型（LTFI）。LTFI表现出丰富的热化现象：对于强横场，我们观察到预热化到一个有效的磁化守恒哈密顿量的波动耗散关系。对于弱的横向场，禁闭激发导致非热的功能，导致违反的波动耗散关系到很长一段时间。此外，在LTFI的可积区域，热化到广义吉布斯系综发生和波动耗散关系，使实验对角化的哈密顿量。我们的工作提出了一个理论独立的方法来表征量子模拟器中的热化，并铺平了道路，量子模拟凝聚态泵浦探测实验。
2020-12-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Probing spin hydrodynamics on a superconducting quantum simulator
研究利用超导量子模拟器实验探测无限温度下的自旋输运，通过模拟量子电路制备Haar随机态，观察到了扩散性输运及强无序下的反常亚扩散现象，为研究非平衡物理提供了可扩展方法。
2024-09-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Probing Defects with Quantum Simulator Snapshots
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）
利用量子模拟器快照探测缺陷的物理特性，通过提取缺陷熵和访问有效缺陷共形场理论的固定点线，实现对不同缺陷类型的实验研究。
2025-08-05 cond-mat.str-el quant-ph
Probing the Limits of Dispersive Quantum Thermometry with a Nonlinear Mach-Zehnder-Based Quantum Simulator
本文通过解析分析证明色散探测二能级原子集合的联合演化测温精度至多达到标准量子极限，并提出基于非线性马赫-曾德尔干涉仪的量子数字模拟平台，可灵活制备正、负有效温度原子系综，用于基准测试量子测温能力。
2025-07-06 quant-ph
Quantum Simulations with Unitary & Nonunitary Controls: NMR implementations
费曼在1982年提出了使用量子模拟器进行量子模拟的想法。量子模拟器基本上是一个可控的量子系统，可以模拟我们希望研究的其他量子系统的动力学。在这篇论文中，我们研究了使用酉控制和非酉控制的量子模拟的一些方面。在幺正部分，我们实验模拟了量子多体冻结现象，并开发了一个通用的协议来分解一个任意的幺正算符。在非幺正部分，我们通过人工诱导相位退相干来研究相位退相干，利用噪声谱和量子过程层析技术对相位退相干进行了表征，并利用标准动力学解耦技术对相位退相干进行了抑制。虽然我们在NMR装置中使用核自旋系统作为我们的量子测试平台，但大多数概念都是通用的，并且适用于其他地方。
2017-01-12 quant-ph
Probing non-equilibrium dissipative phase transitions with trapped-ion quantum simulators
本文为囚禁离子量子模拟器提出实验方案，通过连续弱光泵浦或Floquet动力学工程实现可控耗散，在耗散横场伊辛模型中探测非平衡稳态相变，数值表明小系统即可观测到强特征。
2023-12-01 quant-ph
Probing spectral features of quantum many-body systems with quantum simulators
本文建立量子模拟器探测量子多体系统激发谱的框架，通过原生时间演化与概率时间间隔处理可观测量动力学实现谱探测器，证明时间复杂度与精度对数相关、噪声下多项式相关，经数值测试并演示IBM器件实验应用。
2025-02-10 cond-mat.str-el physics.comp-ph quant-ph
Probing emergent prethermal dynamics and resonant melting on a programmable quantum simulator
National Energy Research Scientific Computing Center, Lawrence Berkeley National Laboratory（国家能源研究科学计算中心，劳伦斯伯克利国家实验室）；QuEra Computing Inc.（QuEra计算公司）；Boston University（波士顿大学）；Harvard University（哈佛大学）
本文使用可编程中性原子量子模拟器探索了多达180个量子比特的自旋模型淬火动力学，发现了多个稳定的动力学状态，揭示了量子预热化与涌现动力学相之间的复杂相互作用，证明了量子模拟器在研究非平衡多体现象中的价值。
2025-10-13 quant-ph
Probing fractional statistics in quantum simulators of spin liquid Hamiltonians
本文提出利用准粒子干涉测量探测量子模拟器中拓扑自旋液体的分数统计，并评估其对噪声的鲁棒性，为验证器件量子性提供新方法。
2023-08-28 quant-ph
Entanglement in a 3-spin Heisenberg-XY chain with nearest-neighbor interactions, simulated in an NMR quantum simulator
研究了具有最近邻Heisenberg-XY相互作用的三自旋链在不同初态下的纠缠演化。在一个NMR实验中，我们从初始的可分离的伪纯态开始，通过模拟最近邻XY相互作用在一个3自旋线性链的核自旋量子比特产生多体纠缠态。为了模拟XY相互作用，我们遵循Zhang等人[Phys.Rev.A72，012331（2005）]的代数方法。利用XY哈密顿量的幺正演化产生了端量子比特之间的Bell态。为了生成W态和GHZ态，在XY哈密顿量的幺正演化之后，分别对第二个和所有三个量子比特施加单个量子比特旋转。
2011-09-09 quant-ph
Non-equilibrium quantum probing through linear response
本文扩展线性响应理论至非平衡稳态开放量子系统，利用Konopik和Lutz框架研究耦合量子谐振子系统对幺正和非幺正扰动的响应，证明线性响应结合量子探测可有效获取扰动与环境特征的定量信息。
2024-02-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Probing Conformal Invariant of Non-unitary Two-Dimensional Systems by Central Spin Decoherence
二维非么正临界理论的普适性类是由一个维数来表征的，称为中心荷或共形反常。共形不变性预言了二维系统在共形不变临界点处自由能的主导有限尺寸修正与相应的共形场论的中心荷线性相关。然而，非么正共形不变临界理论的中心荷的实验测定还没有完成，这是由于非么正理论中存在复杂参数的固有困难，而非物理的。本文提出从耦合到二维晶格模型的探测自旋的量子相干性测量中提取二维晶格模型的非幺正共形不变临界点的中心荷。最近的一个发现表明，耦合到浴中的探针自旋的量子退相干与浴的配分函数成正比，且具有复参数。因此，非幺正共形场论的中心荷可以从耦合到浴槽的探针自旋的量子退相干测量中提取。我们将该方法应用于一个典型的非酉共形不变临界理论，即二维Ising模型的Yang-Lee边奇异性，得到了二维伊辛模型的Yang-Lee边奇异性的中心荷，并检验了非酉共形场论的其他预言.这一工作为非幺正共形场论中心荷的首次实验观测铺平了道路。
2018-02-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum simulator for many-body electron-electron Coulomb interaction with ion traps
我们提出了一个模拟量子模拟器，使用离子陷阱来实现多体电子-电子库仑相互作用的电子气。该提案将一个难以解决和控制的系统映射到可以用当前技术实现的实验可行的设置。使用膨胀变换，我们表明，离子陷阱可以有效地模拟电子库仑相互作用。如果只需要能量谱，则不增加复杂度开销，否则仅需要对初始状态进行简单的酉变换。模拟的运行时间被发现是远远短于相应的电子系统的时间尺度，最大限度地减少所提出的量子模拟器对外部噪声和退相干的敏感性。这个提议适用于任何数量的维度，并且可以通过使用被捕获在蜂窝晶格中的离子来模拟石墨烯类结构中的电子的不同拓扑相。
2015-12-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing resonating valence bonds on a programmable germanium quantum simulator
该研究利用锗量子点中的空穴自旋进行量子模拟，实现了对多自旋态的相干控制，成功模拟了共振价键并实现了具有 $s$ 波和 $d$ 波对称性的四自旋态，为相关电子系统的相干模拟提供了新方法。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing many-body quantum chaos with quantum simulators
谱形状因子（SFF）是表征多体量子混沌的能量本征值统计特性的重要参数。此外，可以定义部分光谱形状因子（PSFF），其涉及多体系统的子系统。他们提供了独特的见解，多体系统的能量本征态统计，因为我们显示在分析的基础上的随机矩阵理论和本征态热化假设。我们提出了一个协议，允许在量子多体自旋模型的SFF和PSFF的测量，随机测量的框架内。为了探索量子多体系统的动力学性质，我们的方案采用了在单个实验中不同时间施加的局部随机操作的统计相关。我们的协议提供了一个统一的测试平台，以探测多体量子混沌行为，热化和多体局域化在封闭的量子系统，我们说明与数值模拟的哈密顿和Floquet多体自旋系统。
2022-02-04 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Shadow tomography from emergent state designs in analog quantum simulators
提出一种仅用全局操作即可从测量统计中重建量子态任意性质的方法，利用混沌系统中的涌现态设计，实现与经典阴影层析相同的效率，适用于模拟量子模拟器。
2023-11-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Time Reversal and Charge Conjugation in an Embedding Quantum Simulator
对对称操作的理解带来了物理学的巨大进步，从基本粒子到凝聚态系统。在量子力学中，对称性操作可以用么正算符或反么正算符来描述，后者是在物理系统中无法实现的非物理变换。到目前为止，唯一允许的物理动力学--幺正过程和耗散过程的量子模拟器已经在关键实验中实现。在这里，我们提出了一个嵌入式量子模拟器能够编码在一个多层次的单囚禁离子的非物理操作。在这个意义上，我们实验观察到与非酉马约拉纳动力学相关的现象，并实现反酉对称操作，即，时间反转和电荷共轭，在任意的演变时间。这些实验增强了量子模拟工具箱对涉及非物理操作的应用。
2014-09-12 cond-mat.mes-hall gr-qc hep-th
Quantum Memory Assisted Probing of Dynamical Spin Correlations
提出了一种探测多体超冷晶格气体中非平凡观测量的含时关联的方法。该方案使用量子非破坏物质-光接口，首先将多体系统上感兴趣的可观察物映射到光中，然后将这些信息相干存储到充当量子存储器的外部系统中。在两个（或更多个）时间实例处的可观测的相关性通过包括量子存储器的读出的单个最终测量来检索。这一方法在量子模拟器领域中实现了利用量子存储器研究多体系统在平衡态和非平衡态下的动力学。
2012-02-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Measurement of total phase fluctuation in cold-atomic quantum simulators
本文提出利用连续性方程重建局域流来提取相邻玻色气体总相位涨落的方法，并通过一维量子场论模拟实验揭示此前隐藏的相位和模扇区，扩展了冷原子量子模拟器的探测能力。
2025-02-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing non-Gaussian correlations through entanglement generation in a many-body quantum system
本文提出利用动量空间纠缠产生来探测均匀量子气体中的非高斯关联，并通过简并玻色气体淬火至幺正区域的数值研究验证了该方法的可行性。
2025-04-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Engineering and probing non-Abelian chiral spin liquids using periodically driven ultracold atoms
本文提出基于 Floquet 周期驱动和冷原子实现 Kitaev 蜂窝模型的方案，以构建并探测非阿贝尔手性自旋液体，通过能隙谱学和边缘淬火探测手性边缘信号，为研究非阿贝尔激发和量子化热输运铺路。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Quantum read-out for cold atomic quantum simulators
量子模拟器允许探索静态和动态特性，否则棘手的量子多体系统。然而，在许多情况下，限制这种量子模拟的是读出。在这项工作中，我们引入了一个新的实验读出范式，利用相干非相互作用的动力学，以提取否则无法观察到的。具体来说，我们提出了一种新的层析恢复方法，允许间接测量二阶矩的相对密度波动的一维超流体，直到现在逃避直接测量。我们实现这一点，通过相关的相对相位波动，通过已知的动力学方程所产生的酉非相互作用的多模动力学在不同的演化时间测量的二阶矩。应用信号处理的方法，我们重建了完整的二阶矩矩阵，包括相对密度波动。我们用这种方法来研究平衡态、声子占据数的动力学，甚至预测递归。该方法为一维超流体的量子模拟打开了一个新的窗口，使其平衡和热化动力学的更深入的分析。
2019-05-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing hierarchy of temporal correlation requires either generalised measurement or nonunitary evolution
时间操纵和Leggett-Garg不等式的破坏是探讨量子力学中宏观实在假设破坏的两种不同方法。它示出在这里，酉演化和投影测量的两种类型的时间相关性导致类似的结果。然而，如果它们中的任何一个是松弛的，则可以表现出它们的不等价性，即，通过使用广义测量或噪声演化，如我们在这里使用相关示例所示。
2016-11-17 quant-ph
Probing critical phenomena in open quantum systems using atom arrays
Harvard University（哈佛大学）；Harvard-MIT Center for Ultracold Atoms（哈佛-麻省理工学院超冷原子中心）
本研究利用里德堡量子模拟器绝热制备开放量子系统的临界基态，成功观测幂律关联、提取标度维度并识别二维体系的边界普适类，为量子临界性研究提供了新的实验路径。
2025-11-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el physics.atom-ph
Rydberg atom arrays as quantum simulators for molecular dynamics
The University of Nottingham（诺丁汉大学）
本文提出利用光学镊子阵列中的里德伯原子作为量子模拟器，通过耦合振动与电子自由度，模拟人工分子动力学，并测试玻恩-奥本海默近似等基本概念。
2025-06-11 quant-ph
Probing entanglement entropy via randomized measurements
纠缠是多体量子系统的关键特征，在实验室中开发新的工具来探测它是一个突出的挑战。测量量子系统不同分区的熵提供了一种探测其纠缠结构的方法。在这里，我们提出并实验证明了一种新的协议，用于测量熵，基于随机测量之间的统计相关性。我们的实验，进行了一个陷阱离子量子模拟器，证明了系统动力学的整体相干特性，并揭示了其部分之间的纠缠的增长-无论是在没有和存在的混乱。我们的协议代表了一个通用的工具，用于探测和表征工程量子系统在实验室中，适用于任意量子态高达几十个量子比特。
2019-01-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing the Efimov discrete scaling in atom-molecule collision
离散Efimov标度行为，众所周知的低能量谱的三体束缚系统的大散射长度（幺正极限），被确定在能量依赖的原子-分子弹性截面的质量不平衡系统。这发生在一个重原子与质量为$m_H$的重原子和一个质量为$m_L \ll m_H$的轻原子形成的弱结合二聚体的碰撞中。接近重-轻幺正极限时，$s-$波弹性截面$σ$将在碰撞能量处呈现一系列零/极小值，严格遵循Efimov几何定律。我们的研究结果开辟了一个新的视角来检测从低能量散射数据的离散标度行为，这是及时的，鉴于正在进行的实验与超冷二元混合物具有很强的质量不对称性，如锂和铯或锂和镱。
2017-07-31 cond-mat.quant-gas nucl-th physics.atom-ph
Probing a dissipative phase transition with a trapped ion through reservoir engineering
耗散通常被认为是量子系统中幺正量子操作的有害效应。然而，已经表明，适当的耗散可以是量子信息和量子模拟中的有用资源。在这里，我们提出并实验模拟耗散相变（DPT）模型使用一个单一的被困离子与工程水库。我们表明，离子的空间振荡模式达到一个稳定的状态后，交替应用量子拉比模型下的幺正演化，哈密顿量和边带冷却的振荡器。用振荡模的平均声子数作为序参量，为DPT提供了依据。我们的工作突出了适用于模拟开放量子系统的囚禁离子，并将促进进一步调查的DPT与各种耗散条款。
2022-02-08 quant-ph
Probing the Crossover between Dynamical Phases with Local Correlations in a Rydberg Atom Array
Wuhan University of Technology（武汉理工大学）
通过局部关联函数探测磁序动态，揭示U_c(δ)临界参数关系，验证了在可扩展量子模拟器中观察复杂临界动态的可行性。
2025-12-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Simulator for Transport Phenomena in Fluid Flows
输运现象仍然是计算物理中最具挑战性的问题之一。通过利用狄拉克和格子玻尔兹曼方程之间的类比，我们开发了一个基于赝自旋玻色子量子系统的量子模拟器，它适用于编码流体动力学输运现象的晶格动力学形式主义。它表明，流和碰撞过程的格子玻尔兹曼动力学可以实现与控制量子操作，使用一个预示的量子协议编码非幺正散射过程。所提出的模拟器适合于在受控量子平台上实现，例如离子阱量子计算机或电路量子电动力学处理器。
2015-08-19 physics.flu-dyn quant-ph
Experimentally probing Landauer's principle in the quantum many-body regime
研究利用超冷Bose气体量子场模拟器，通过全局质量淬火和动态层析重建，实验验证了量子多体体系中的Landauer原理，展示了超冷原子平台研究量子热力学的能力。
2025-04-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Probing critical behavior of long-range transverse-field Ising model through quantum Kibble-Zurek mechanism
捕获离子量子模拟器已经证明了高达数十个离子的不同物理模型的定性性质。特别是，在激光驱动下，线性离子链自然地具有长程伊辛相互作用，这已被用于各种现象，如量子相变、局域化、热化和信息传播。对于近期的实际应用，一个中心任务是找到更多的定量应用的噪声量子模拟器，是强大的参数中的小误差。在这里，我们报告的远程横向场伊辛模型使用多达61个离子的量子模拟和探测其量子相变通过Kibble-Zurek机制的临界行为。通过对耦合系数的标定和验证，我们实现了相同的模型，增加离子数，从而提取一个临界指数的有限尺寸效应。对于铁磁相互作用，我们的实验结果与以前的数值预测吻合得很好。对于反铁磁情况，由于相互作用中的挫折，信号太弱而不能拟合临界指数，但仍然与理论一致。
2022-12-30 quant-ph
Digital Quantum Simulation of Floquet Topological Phases with a Solid-State Quantum Simulator
量子模拟器具有驾驭复杂量子系统动力学的能力，已成为探测奇异拓扑相的一个有前途的平台。由于各种可控量子系统提供的灵活性，使深入了解量子模拟这样复杂的问题，模拟量子模拟器最近显示出其可行性，以解决探索拓扑相位的问题。然而，数字量子模拟和拓扑相位的检测仍然是难以捉摸的。在这里，我们开发和实验实现了数字量子模拟的拓扑相位与固态量子模拟器在室温下。不同于以往的作品处理静态拓扑阶段，这里模拟的拓扑阶段Floquet拓扑阶段。此外，我们还说明了数字模拟量子淬火和观察Floquet拓扑相的非平衡动力学的过程。利用量子猝灭方法，通过测量时间平均自旋极化，明确地检测到0-和π-能量拓扑不变量。我们的实验开辟了一个新的途径，数字模拟和检测Floquet拓扑相位与快速开发的可编程量子模拟器。
2020-12-10 quant-ph
Probing Site-Resolved Current in Strongly Interacting Superconducting Circuit Lattices
本文在超导电路晶格中利用双势阱受控隧穿实现格点分辨原位电流测量，揭示 Bose-Hubbard 体系相变与驱动耗散浴下的稳态及相互作用辅助输运。
2024-07-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing arbitrary polarized photon pairs undergoing double Compton scatterings by a dedicated MC simulator validated with experimental data
National Centre for Nuclear Research（波兰国家核研究中心）；University of Vienna（维也纳大学）
提出基于Geant4的Vienna-Warsaw模型模拟任意极化双光子对的双康普顿散射，并利用J-PET探测器的$3 \times 10^5$事件验证，证实模拟与实验谱一致。
2025-10-13 physics.ins-det physics.med-ph quant-ph
Probing Ultrastrong Light-Matter Coupling in Open Quantum Systems
最近，通过先进的相干控制来动态探测超强耦合光和物质的系统被提出作为探测这种制度的独特量子特征的独特工具。相干性原则上允许将系统的纠缠本征态的虚光子按需转换为实光子，具有幺正效率和显著的鲁棒性。在这里，我们研究这种效果的存在下的退相干，表明也在远离理想的制度是有可能探测这种奇特的功能。
2021-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
A superconducting circuit probe for analog quantum simulators
模拟量子模拟器可以通过模拟多体系统的哈密顿量来研究这些系统中的量子关联。量子模拟的一个基本问题是研究被模拟多体系统的性质。在这里，我们提出了一个电路QED方案，通过测量耦合到量子模拟器的超导谐振器的光谱来探测这样的属性。我们首先研究了这种方法的一般框架，并表明，谐振器的频谱是直接相关的谐振器和模拟器之间的耦合算子的关联函数。然后，我们将此方案的横向场伊辛模型的超导量子比特实现的模拟器，其中的谐振器频谱中的谐振峰对应的频率的基本激发。谐振器阻尼，量子比特退相干，谐振器的反作用的影响进行了讨论。该设置可用于探测广泛的多体模型。
2015-07-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
ExtraFerm: An Extended Matchgate Simulator
University of Chicago（芝加哥大学）；Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心）；University of Michigan（密歇根大学）；IBM Quantum, IBM T.J. Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）
介绍针对化学应用的量子电路模拟器ExtraFerm，能计算特定电路样本的玻恩规则概率，支持概率近似和精确计算，通过模拟LUCJ近似与SQD集成提升分子基态能量估计准确性，相比其他模拟器有优势，为量子算法带来新机遇。
2026-07-29 quant-ph
Observation of area laws in an interacting quantum field simulator
University of Nottingham（诺丁汉大学）；TU Wien（维也纳工业大学）；Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics（马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Université libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）
本文在超冷原子量子场模拟器中实验验证了互信息的面积定律，并利用相对熵量化非高斯相关性，提供了一种数据驱动、模型无关的通用探测工具包。
2025-10-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Statistical correlations between locally randomized measurements: a toolbox for probing entanglement in many-body quantum states
我们开发了一个一般的理论框架，测量协议采用随机测量的统计相关性。我们专注于在量子晶格模型中实现局部随机测量与局部随机幺正。特别地，我们讨论了最近在捕获离子量子模拟器中测量高度混合的量子态的第二雷尼熵的理论细节，该量子态由多达$10$量子位组成[Brydges等人，Science 364，260（2019）]。我们推广的协议，以访问的量子态，在实验中顺序准备的重叠。此外，我们讨论的建议量子态断层扫描的基础上随机测量在我们的框架内和相应的缩放系统大小的统计误差。
2019-05-20 quant-ph
Optimal Trotterization in universal quantum simulators under faulty control
通用的量子模拟可以提供对那些不能用经典方法描述并且不能用当前技术有效模拟的多体系统的深入了解。特罗特公式，它分解成一个频闪序列的重复基本演变的模拟器所需的单一的时间演化，是一个关键的算法组件，使量子模拟的动力学易于处理。Trotter数$n$设置运行该算法的计算机从一个基本演化切换到另一个基本演化的时间尺度。在理想情况下，可以通过增加$n$来任意控制模拟的精度。我们研究了一个更现实的情况下，每个门应用不完善。由此产生的误差权衡导致模拟精度的最终限制。我们计算达到这个极限的最佳Trotter数$n^*$，它是从实际模拟到理想模拟的最小统计距离。
2015-06-08 quant-ph
Observation of topological links associated with Hopf insulators in a solid-state quantum simulator
霍普夫绝缘体是一种有趣的三维拓扑绝缘体，它具有整数拓扑不变量。它们起源于霍普夫纤维化的数学理论，集中体现了纽结理论和物质拓扑相之间的深刻联系，这使它们区别于其他类别的拓扑绝缘体。在这里，我们实现了一个模型的哈密顿量的Hopf绝缘体在固态量子模拟器和报告的第一个实验观察其拓扑性质，包括迷人的拓扑链接与Hopf纤维化和整数值拓扑不变量从直接层析测量。我们在量子模拟器中观察到的拓扑链接和霍普夫纤维化为在实验中探测霍普夫绝缘体的丰富拓扑性质打开了大门。这种量子模拟和探测方法也适用于其他复杂三维拓扑模型哈密顿量的研究。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Orbital optimized unitary coupled cluster theory for quantum computer
在量子计算机的变分量子本征求解器（VQE）框架下，提出了一种幺正耦合团簇理论（OO-UCC）的轨道优化方法. OO-UCC变分确定耦合簇振幅和分子轨道系数。由于它的完全变分性质，一阶性质是容易获得的。该功能允许在VQE中优化分子结构，而无需求解任何额外的方程。此外，与UCC相比，该方法需要更小的有源空间和更浅的量子线路来实现相同的精度。我们提出了使用量子模拟器的OO-UCC的数值例子，其中包括使用VQE的解析一阶导数的水和氨分子的几何优化。
2020-03-19 cond-mat.str-el quant-ph
Thermalization dynamics of a gauge theory on a quantum simulator
规范理论构成了现代物理学的基础，其应用范围从基本粒子物理学和早期宇宙学到凝聚态系统。我们对U（1）对称规范场理论的幺正动力学进行了量子模拟，并证明了涌现的不可逆行为。高度约束的规范理论动力学被编码在一维玻色-哈伯德模拟器中，该模拟器通过动力学规范场耦合费米物质场。我们调查全球量子猝灭和平衡到一个稳定的状态以及近似的热合奏。我们的工作可能使难以捉摸的现象，如Schwinger对生产和弦断裂的调查，并铺平了道路，模拟更复杂的高维规范理论的量子合成物质设备。
2022-07-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-lat
Unravelling Quantum Dot Array Simulators via Singlet-Triplet Measurements
近年来，双量子点中的单重态-三重态测量已经成为量子信息处理中的一个强有力的工具。同时，量子点阵列被设想为多体模型的模拟量子模拟器。因此，我们探讨了上述单重态-三重态测量的潜力，用于探测和利用海森堡自旋链的基态在这样的量子模拟器。我们制定了一个有效的协议来区分实现的多体基态与其他可能的国家。此外，量子相位之间的过渡，所产生的增加挫折的$J_1-J_2$模型，可以系统地探讨使用相同的一组测量。我们表明，所提出的测量有一个应用程序中产生长距离的预示纠缠以及分离的量子点之间。相关的噪声源，如非零温度和核自旋相互作用，被认为是。
2016-11-22 cond-mat.str-el quant-ph
Probing transport and slow relaxation in the mass-imbalanced Fermi-Hubbard model
量子多体系统动力学中的约束即使在没有静态无序的情况下也可以显著地改变输运性质和弛豫时间尺度。在这里，我们报告观察到的约束动力学所产生的两个物种的不同的流动性在一维质量不平衡的费米-哈伯德模型，实现了与超冷镱原子在一个依赖于状态的光晶格。通过取代陷阱的潜力和监测系统的后续动力学响应，我们确定了抑制运输和缓慢的松弛与强烈的依赖于质量不平衡和物种间的相互作用强度，最终热化长时间一致。我们的观察表明，量子模拟器的潜力，提供洞察非常规的松弛动力学所产生的约束。
2022-08-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
The Dual Roles of Quantum Discord in a Non-demolition Probing Task
提出了一种非破坏性的量子信息处理任务，即探测一类量子态的信息。在这个任务中，信息是通过引入探测量子比特辅助的一些幺正演化来提取的，但是被探测的量子态（密度矩阵）在任何时候都是不受干扰的，并且与初始探测态的选择无关。我们给出了一个充分必要条件的哈密尔顿，可以导致成功地实现这样的任务。我们证明了对于任何可行的方案，探测加探测系统总是处于解纠缠态，其中一边量子不和谐不存在，而另一边量子不和谐不可避免地在探测过程中产生.一个明确的例子给出的演示，而例子表明，量子不和谐的总相关的比例将不得不减少到零的最大可访问的信息。在这个意义上，我们说量子不和谐在这种情况下扮演着双重角色。
2013-07-04 quant-ph
Relativistic meson spectra on ion-trap quantum simulators
近年来，量子多体系统工程的实验进展迅速，这为通过数字或模拟量子模拟对基本物理问题进行受控研究开辟了道路。在这里，我们系统地分析了模拟离子阱的能力，探索相对论介子谱在当前的设备。我们主要讨论了由于横场伊辛模型临界点处的纵向扰动而引起的E_8量子场论体系。正如我们所示，通过精确的数值计算，足够强的长程抑制实验可访问的自旋链模型，吸收光谱允许识别的低洼介子激发具有良好的准确度，即使是小的系统尺寸。因此，我们的建议开辟了一条探索量子多体系统的显着特征，让人想起高能物理学中的介子属性。
2022-02-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-ph
Quantum inverse iteration algorithm for programmable quantum simulators
我们提出了一种量子逆迭代算法，可用于估计可编程量子器件的基态性质。该方法依赖于逆幂迭代技术，其中的初始状态的哈密顿逆的顺序应用程序准备一个近似基态。为了应用逆哈密顿运算，我们使用傅立叶近似方法将其写成酉演化算子的和。这允许将协议重新制定为初始和传播波函数重叠的单独测量。因此，该算法至关重要地取决于用可用的量子设备运行哈密顿动力学的能力。我们基准的性能使用量子化学的范例，对应于分子氢和氢化铍。最后，我们展示了它的使用研究的基态属性的相关材料科学模型，可以用现有的设备进行模拟，考虑一个例子的玻色-哈伯德原子模拟器。
2019-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
