Hamiltonian engineering via invariants and dynamical algebra
我们使用量子系统的动力学代数及其动力学不变量来逆向工程可行的哈密顿量，以实现绝热性的捷径。这些都是加速的过程，与缓慢的绝热过程相比，最终得到相同的种群。作为应用的例子，我们设计家庭的快捷哈密尔顿驱动两个和三个级别的系统之间的初始和最终配置施加物理激励的约束条件（发电机）允许在哈密尔顿。
2014-02-24 quant-ph
Characterizing ground and thermal states of few-body Hamiltonians
一个给定的量子态是少体哈密顿量的基态还是热态的问题可以用来表征状态的复杂性，并且对于可能的实验实现是重要的。我们提供的方法来表征所产生的状态的两个，更一般地说，k-体哈密顿以及这些集的凸包。这导致了新的见解的问题，国家是唯一确定的边缘和概括的概念纠缠。最后，推导出量子模拟的验证方法。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering Effective Hamiltonians
在量子控制领域，有效的哈密顿工程是一个强大的工具，它利用微扰理论来减轻或增强哈密顿量的变化对系统演化的影响。在这里，我们提供了一个通用的框架，用于计算任意的时间依赖性扰动理论的条款，以及它们的梯度相对于控制变化，使使用梯度方法来优化这些条款。特别是，我们表明，有效的哈密顿工程是一个双线性控制问题的一个实例-相同的一般问题类的标准酉设计-因此，相同的优化算法适用。我们证明了这种方法在各种例子中，包括解耦，重新耦合，控制误差和随机误差的鲁棒性。最后给出了一个控制工程实例，并进行了实验验证，证明了该方法的可行性。
2020-09-10 quant-ph
Quantum Information Processing via Hamiltonian Inverse Quantum Engineering
在本文中，我们讨论了如何设计哈密顿量来实现量子算法，特别是我们专注于Deutsch和Grover算法。作为本文的主要结果，我们展示了如何哈密顿逆量子工程方法使我们能够获得可行的和时间无关的哈密顿实现这样的算法。从我们的Deutsch算法的方法，不同于其他技术，我们可以提供一种替代方法来实现这种算法，其中不需要辅助量子位和额外的资源。此外，通过使用单量子演化，Grover算法可以以高概率实现$1-ε^2$，其中$ε$是一个非常小的任意参数。
2018-04-24 quant-ph
Engineering Quantum States of a Nano-Resonator via a Simple Auxiliary System
我们展示了如何设计一个广泛的非线性哈密顿纳米机械谐振器。该技术只需要一个依赖于时间的驱动应用到库珀对盒或第二振荡器的纳米谐振器耦合。这种方法允许产生大量的非经典状态，以及经典对应物是混沌的哈密顿量。
2007-07-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon-Number-Dependent Hamiltonian Engineering for Cavities
腔谐振器是量子技术的有前途的资源，而腔的原生非线性相互作用通常太弱，无法提供提供复杂目标操作所需的量子控制水平。在这里，我们研究了一个计划，工程师的目标哈密顿光子腔使用辅助量子比特。通过非共振驱动色散耦合的辅助量子比特，我们开发了一种优化的方法来工程任意光子数相关（PND）的腔体的哈密顿量，同时最大限度地减少操作误差。工程哈密顿承认各种应用，包括取消不必要的腔自克尔相互作用，创建更高阶的非线性量子模拟，并设计量子门弹性噪声。我们的方案可以用耦合微波腔和超导电路系统中的transmon量子比特来实现。
2021-04-27 quant-ph
Quantum simulation via filtered Hamiltonian engineering: application to perfect quantum transport in spin networks
我们提出了一种在量子信息处理架构中进行哈密顿工程的方法，该方法不需要局部控制，而仅依赖于集体量子比特旋转和场梯度。该技术实现了空间调制的耦合强度通过动态构造的加权函数结合布拉格光栅。作为一个例子，我们演示了如何生成理想的哈密顿量的两个分离的节点之间的大自旋网络的完美的量子信息传输。我们设计了一个自旋链，它具有来自大型自旋网络的最佳耦合，例如晶体中自然发生的耦合，同时解耦所有不需要的相互作用。对于实际的实验参数，我们的方法可以用来驱动完美的量子信息传输在室温下。通过一种新的变迹方案，可以使哈密顿工程方法在相干和耦合无序下更加鲁棒。因此，该方法是相当普遍的，可以用来工程的哈密顿量的许多复杂的自旋晶格与不同的拓扑结构和相互作用。
2013-02-11 quant-ph
Variational quantum Hamiltonian engineering
本文提出变分量子哈密顿量工程（VQHE）算法，通过将泡利范数优化编码为L1范数最小化问题并利用参数化量子电路最小化代价函数，从而降低期望值估计和哈密顿量模拟的开销。
2024-06-13 quant-ph
Quantum State Engineering with Circuit Electromechanical Three-Body Interactions
我们提出了一个混合系统与光子，声子和量子比特激发之间的量子力学三体相互作用。这些相互作用发生在电路量子电动力学架构中，超导微波谐振器耦合到transmon量子比特，其分流电容可以自由地机械振荡。我们表明，该系统的设计特点是一个三模极化激元-机械模式和非线性transmon-机械模式的相互作用在强耦合制度。再加上强共振腔-transmon相互作用，这些性质提供了有趣的机会操纵这个混合量子系统。特别是，我们展示了将机械运动冷却到其基态的可行性，并制备了各种非经典态，包括机械Fock态和猫态以及混合三方纠缠态。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hamiltonian engineering for robust quantum state transfer and qubit readout in cavity QED
量子态到存储器的传输、通过量子总线的长距离状态穿梭以及高保真读出是量子技术的重要任务。实现这些任务是具有挑战性的现实耦合到环境的存在。在这里，我们介绍和评估协议，可用于腔QED执行高保真量子态传输和快速量子非破坏量子比特读出通过哈密顿工程。我们发现，即使在由于非均匀加宽而导致的强退相的极限下，也可以在腔和单个量子比特之间进行高保真的状态转移。我们将这一结果推广到一个腔和一个逻辑量子比特之间的状态转移，该逻辑量子比特编码在一个大的$N$物理量子比特系综的集体模式中。根据去耦序列，我们表明，在合奏的不均匀性耦合两个集体明亮的状态，只有两个其他集体模式，剩下的$N-3$单激发态暗。此外，我们表明，大的信噪比和高的单次保真度可以实现在基于腔的量子位读出，即使在弱耦合限制。这些想法对于将单自旋耦合到微波腔的新系统可能是重要的。
2017-02-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hamiltonian engineering for adiabatic quantum computation: Lessons from shortcuts to adiabaticity
讨论了绝热性捷径（STA）在绝热量子计算中的应用。本文从作者个人的观点出发，回顾了STA的基本性质和研究现状，并将其应用于Grover问题的绝热算法。讨论了两种可能的STA实现方法：量子绝热速降线方法和基于Lewis-Riesenfeld不变量的逆工程方法。
2019-03-04 quant-ph
Floquet Hamiltonian Engineering of an Isolated Many-Body Spin System
控制相互作用是多体系统量子工程的关键。利用时间周期驱动，一个封闭量子系统的自然给定的多体哈密顿量可以转换成一个有效的目标哈密顿量，表现出截然不同的动力学。我们证明了这样的Floquet工程与系统的自旋代表的里德堡态在超冷原子气体。应用一系列的自旋操作，我们改变了有效海森堡XYZ哈密顿量的对称性。因此，总自旋的弛豫行为被彻底修改。所观察到的动态可以定性地捕获的半经典模拟。综合各种各样的哈密顿量为在单一实验环境中实现非平衡动力学的量子模拟提供了巨大的机会。
2021-05-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Twirling and Hamiltonian Engineering via Dynamical Decoupling for GKP Quantum Computing
引入了一种能量约束的近似旋转操作，可以用来对角化GKP量子纠错中的有效逻辑通道，将状态投影到GKP码空间中，并构造了一个具有快速位移脉冲的动态解耦序列，从一个合适的衬底哈密顿量中提取出GKP稳定器哈密顿量。后者由包括与约瑟夫森结并联的超电感的LC振荡器给出。该平台原则上允许受保护的GKP量子计算，而无需通过动态地生成“被动”稳定的GKP量子位来进行显式稳定器测量或状态重置。
2021-01-29 quant-ph
Inverse engineering rigorous adiabatic Hamiltonian for non-Hermitian system
将量子绝热定理推广到非厄米系统，建立了关于绝热相的严格绝热性条件。提出了一种非厄米哈密顿逆工程方法，用于驱动人工量子态。为了便于理解，我们以一个具体的二能级系统为例说明了反求工程方法的有效性。数值仿真结果表明，只要参数选择得当，该方案即使在噪声环境下也能很好地工作。我们可以通过在预定义的时间调整额外的旋转磁场来获得所需的目标状态。此外，系统中的某些噪声和耗散不再是不希望的，而是在我们的方案中起着积极的作用。因此，我们的方案可以为量子态工程的实现提供更多的选择。
2016-11-29 quant-ph
Dynamic Hamiltonian engineering of 2D rectangular lattices in a one-dimensional ion chain
在量子模拟器中控制自旋或量子位之间的相互作用图允许用户控制的本机相互作用的定制以实现目标哈密尔顿算子。在囚禁离子量子模拟器中设计远程声子介导的自旋-自旋相互作用的灵活性提供了这样的可能性。被困离子是模拟计算困难的量子多体动力学的主要候选者，最容易被困在线性1D链中，限制了它们用于容易地模拟高维自旋模型的实用性。在这项工作中，我们介绍了一种模拟-数字模拟的混合方法，用于模拟2D自旋模型和动态变化的相互作用，以实现一个新的图形使用线性1D链。该方法依赖于通过连续应用斯塔克位移梯度脉冲的时域哈密顿算子工程，并且其中脉冲序列可以简单地从目标哈密顿算子在晶格耦合空间上的傅立叶级数分解获得。我们专注于工程二维矩形最近邻自旋晶格，证明所需的控制参数与离子数呈线性关系。这种混合的方法提供了令人信服的可能性，使用1D链的研究中的哈密顿猝灭，动态相变，量子运输在2D和3D。我们讨论了一个可能的实验实现这种方法使用真正的实验参数。
2018-08-18 quant-ph
General, efficient, and robust Hamiltonian engineering
Hamburg University of Technology（汉堡工业大学）；Heinrich Heine University Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）；University of Cologne（科隆大学）
本研究提出了一种高效且鲁棒的哈密顿量工程方案，通过单量子比特脉冲和线性规划实现任意本地多体哈密顿量的精确工程，并在小系统中实现了超过99.9%的保真度。
2025-12-10 quant-ph
Higher-Order Methods for Hamiltonian Engineering Pulse Sequence Design
本文提出一个系统处理Floquet-Magnus展开高阶贡献的哈密顿量工程脉冲序列设计框架，导出简单解耦规则，并展示其在动力学解耦、量子传感与量子模拟等任务中的高效应用。
2023-03-13 cond-mat.dis-nn quant-ph
Perturbative Framework for Engineering Arbitrary Floquet Hamiltonian
基于Floquet-Magnus展开发展微扰框架，通过添加高阶驱动势抑制误差，实现任意目标哈密顿量的工程化，并应用于多组分猫态简并本征态，支持容错玻色子量子计算。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.app-ph
Greenberger-Horne-Zeilinger states and few-body Hamiltonians
Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的产生是量子信息中的一个关键问题。我们推导出获得GHZ态作为本征态的哈密顿量的一般条件。一般来说，如果哈密顿量包含m<=2的m体相互作用项和严格大于4的量子位数，则简并不能避免。作为应用，我们显式地构造了一个两体4-量子位哈密顿量和一个三体5-量子位哈密顿量，它们表现出GHZ作为非简并本征态。
2011-05-03 quant-ph
Degree-Guided Adiabatic Quantum Algorithm for MIS with Neutral Atoms
Racah Institute of Physics, Hebrew University of Jerusalem（拉卡物理研究所，耶路撒冷希伯来大学）；School of Computer Science and Engineering, Hebrew University of Jerusalem（计算机科学与工程学院，耶路撒冷希伯来大学）；Institute of Applied Physics, Hebrew University of Jerusalem（应用物理研究所，耶路撒冷希伯来大学）
本文提出了一种混合自适应算法，利用Rydberg原子阵列求解最大独立集问题，通过设计局部控制来优先激发邻居较少的原子，从而提高求解效率和成功率。
2026-10-20 quant-ph
Synthesizing Arbitrary Non-Hermitian Hamiltonian with Stochastic Floquet Engineering
College of Science, NUDT（国防科技大学理学院）；Center for Joint Quantum Studies and Department of Physics, School of Science, Tianjin University（天津大学理学院量子联合研究中心与物理系）；Department of Physics, Hunan Normal University（湖南师范大学物理系）
提出随机Floquet工程方案，通过含噪声振幅的时间周期驱动场合成任意非厄米目标哈密顿量，利用噪声作为量子资源，无需增益或损耗，应用于腔哈密顿量工程和量子态制备。
2026-06-16 physics.optics quant-ph
Reverse engineering of a Hamiltonian by designing the evolution operators
我们提出了一个有效的和灵活的计划，通过设计的演化算子，以消除在实践中很难实现的哈密尔顿项的逆向工程。与无跃迁量子驱动（TQD）[31]不同，本方案仅关注D维（D > 3）系统中的一个或部分运动态。数值模拟结果表明，该格式不仅包含了TQD的结果，而且包含了更多的自由参数，使格式具有更大的灵活性。给出了利用该方案实现里德伯原子布居数转移的例子。通过数值仿真讨论了各种退相干过程对该方案的影响，结果表明该方案对退相干和运算缺陷具有快速鲁棒性。因此，该方案可以用来构造实验上可实现的哈密顿量
2016-08-12 quant-ph
Robust Hamiltonian Engineering for Interacting Qudit Systems
本文提出一种用于强相互作用qudit系统的鲁棒动力学解耦与哈密顿量工程几何形式体系，简化了脉冲序列设计，并在自旋1氮-空位中心系综实验中实现相干时间超一个数量级提升，为多体物理和量子计量学提供了新方法。
2023-05-16 cond-mat.dis-nn quant-ph
Simulating highly nonlocal Hamiltonians with less nonlocal Hamiltonians
在量子计算的各种应用中出现了对具有多体相互作用的哈密顿量的需要。然而，超越两体的相互作用很难在实验上实现。微扰小工具被引入，以获得任意的多体有效的相互作用，使用哈密顿与两体相互作用。虽然对任意的$k$ -物体相互作用都有效，但它们的使用仅限于小的$k$，因为相互作用的强度在微扰论中是$k$的第阶。在本文中，我们开发了一种非微扰技术，用于获得有效的$k$体相互作用使用的哈密顿量组成的最多$l$体相互作用与$l<k$。这种技术最适合于与非常大的$k$有一些相互作用的哈密顿算子，并且可以与微扰小工具一起使用，以将相当复杂的哈密顿算子嵌入到两个局部哈密顿算子的适当子空间中。我们描述了我们的技术如何可以实现在一个混合（基于门和绝热），以及单独的绝热量子计算计划。
2016-01-12 quant-ph
Robust Dynamic Hamiltonian Engineering of Many-Body Spin Systems
介绍了强相互作用多体系统量子动力学鲁棒控制的一种新方法。我们的方法涉及周期性的全局控制脉冲序列的设计，工程师所需的目标哈密尔顿是强大的对无序，不必要的相互作用和脉冲缺陷。它利用了一个矩阵表示的哈密顿工程协议的基础上的时域变换的泡利自旋算子沿量子化轴。这种表示使我们能够推导出一组简洁的代数条件的序列矩阵工程师强大的目标哈密尔顿，使简单而系统的设计脉冲序列。我们表明，这种方法提供了一个有效的框架（i）处理任何长期的多体哈密顿量和工程师它成一个所需的形式，（ii）目标的主导障碍和相互作用特性的一个给定的系统，（iii）实现鲁棒性对缺陷，（iv）提供最佳的序列长度在给定的约束条件下，（v）大大加快脉冲序列的数值搜索。使用这种系统的方法，我们开发了一套新的脉冲序列的保护量子相干性，最佳的量子传感和量子模拟。最后，我们通过实验证明了这些序列在具有最一般交互形式的系统中的鲁棒操作。
2019-12-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-perturbative k-body to two-body commuting conversion Hamiltonians and embedding problem instances into Ising spins
本文提出了一种代数方法，它允许设计包括相互作用自旋系统的低能子空间在内的几个能级。通过引入辅助量子比特，这种方法允许使用2体哈密顿量精确地捕获k体相互作用。当哈密顿量中的所有项共享相同的基并且不依赖于微扰理论或相关的大谱隙时，我们的方法有效。我们的方法允许问题实例的解决方案被嵌入到伊辛自旋系统的基态能量状态。然后，绝热演化可能被用来将一个计算系统置于它的基态。
2008-05-29 quant-ph
Engineering Arbitrary Hamiltonians in Phase Space
本文提出基于非对易傅里叶变换的方法，在周期性驱动振子的Floquet相空间中工程化任意哈密顿量，并给出实空间驱动势的解析表达式，可应用于非经典态生成与玻色量子计算。
2023-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.app-ph
Generalized pulse design in Floquet engineering: Application to interacting spin systems
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文提出了一种广义脉冲设计方法，用于通过Floquet工程在长程相互作用的XXZ自旋系统中精确构建有效Ising模型。
2025-12-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
State Engineering of Unsteerable Hamiltonians
本研究针对受挫局部哈密顿量，发现一类可通过离散步骤引导至基态流形，并推导出不可引导情形下的“玻璃地板”界限，为强关联态操控提供系统框架。
2025-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Efficient certification and simulation of local quantum many-body Hamiltonians
我们讨论了由具有短程相互作用的量子多体哈密顿量引起的动力学的有效模拟和验证，扩展了一维系统的先前结果[Osborne，Phys.Rev.Lett. 97，157202（2006）和Lanyon，Maier等人，Nat.Phys.13，1158（2017）]到任意空间维度的晶格。
2017-12-12 quant-ph
The Eckart frame Hamiltonians in the three-body problem
在量子三体问题中，Eckart框架被用来分离集体转动。相应的旋转和振动旋转（即科里奥利）哈密顿量的显式表达式推导。特别注意的情况下，当两个主惯性矩相等的平衡配置。
2013-02-22 quant-ph
Deep reinforcement learning for quantum Hamiltonian engineering
在量子多体系统中设计所需的哈密顿量对于量子模拟、计算和传感等应用是必不可少的。传统的量子哈密顿工程序列是基于微扰理论使用人类直觉设计的，这可能无法描述最优解，也无法适应复杂的实验缺陷。在这里，我们使用深度强化学习（DRL）技术在数值上搜索哈密顿工程序列，并通过实验证明它们在固态核磁共振量子模拟器上的表现优于著名的序列。作为一个例子，我们的目标是解耦强相互作用的自旋1/2系统。我们训练DRL代理在不同的实验缺陷的存在下，并在模拟和实验中验证输出序列的鲁棒性。令人惊讶的是，许多学习序列显示出一种共同的模式，据我们所知，以前没有发现过，但有一个有意义的分析描述。因此，我们可以限制搜索空间的基础上，这种控制模式，允许搜索更长的序列，最终导致的序列是强大的，对占主导地位的缺陷，在我们的实验。我们的结果不仅展示了量子哈密顿工程的一般方法，而且强调了黑箱人工智能与物理系统的理解相结合，以实现实验可行的应用的重要性。
2021-02-25 physics.atm-clus physics.comp-ph quant-ph
Quantum gates by inverse engineering of a Hamiltonian
从演化算符逆哈密顿量是一种有效的量子控制方法，在量子信息处理中具有潜在的应用价值。在本文中，我们介绍了一个特定的协议来执行IEH，我们展示了如何使用最小的量子资源（如纠缠，两个以上的退出或辅助退出之间的相互作用），这个计划可以用于实现一组量子门。值得注意的是，虽然以前的协议需要三个退出的相互作用和/或辅助退出来实现这样的门，但我们的协议只需要两个量子位的相互作用，而不需要辅助量子位。通过使用这种方法，我们可以得到一个大类的哈密顿量，使我们能够实现量子计算所需的单退出门和双退出门。最后，这篇文章中，我们分析了我们的计划对系统误差相关的幅度噪声的性能，我们表明，在我们的计划中引入的自由参数可以用于增强协议对这种错误的鲁棒性。
2017-12-01 quant-ph
Invariant-based inverse engineering of time-dependent, coupled harmonic oscillators
具有时变控制的二维系统在势能极小点附近可采用二次哈密顿模型。独立的动力学正常模式便于逆哈密顿工程控制系统动力学，但有些系统不能通过点变换分离成独立模式。对于这些“耦合系统”，2D不变量仍然可以指导哈密顿设计。理论进行反演和两个应用实例提供：（i）我们控制的横向谐波波导中的波包的偏转;（ii）我们设计的状态转移从一个耦合到另一个。
2020-07-29 quant-ph
Selective decoupling and Hamiltonian engineering in dipolar spin networks
我们提出了一个协议，选择性地去耦，再耦合，和工程师在介观偶极自旋网络的有效耦合。特别是，我们开发了一个多功能的协议，依赖于魔角旋转执行哈密顿工程。通过使用全局控制场结合局部致动器，例如位于核自旋网络附近的金刚石氮空位中心，可以实现对有效耦合的全局和局部控制。我们表明，由此产生的有效哈密顿量可以很好地理解内一个简单，直观的几何图片，并证实其有效性进行精确的数值模拟少体系统。我们的方法的应用是在新兴领域的二维室温量子模拟器在金刚石平台，以及偶极耦合极性分子网络。
2017-10-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Graph states as ground states of many-body spin-1/2 Hamiltonians
考虑了图态能否成为局域相互作用哈密顿量的基态的问题。对于作用在n个量子比特上的哈密顿量，最多涉及两体相互作用，我们证明了没有n个量子比特的图形状态可以是精确的，非简并的基态。我们确定任何图形状态的最小d，使得它是d-体相互作用哈密顿量的非简并基态，而我们表明，对于d '<d的d'-体哈密顿量H，所得到的基态只能接近图形状态，代价是H相对于总能量具有小的能隙。当允许辅助粒子时，我们展示了如何利用在k-局部哈密顿问题的上下文中引入的小工具构造，以获得n-量子比特图态作为作用于n '> n自旋的两体哈密顿的非简并（准）基态。
2006-12-21 quant-ph
Quantum simulation of a three-body interaction Hamiltonian on an NMR quantum computer
将平均哈密顿量理论扩展到量子计算，可以设计任意的哈密顿量，允许在一个大的希尔伯特空间中旋转。这样，任何量子系统的运动学和动力学都可以通过量子计算机来模拟。系统之间的基映射决定了在模拟系统中实现所需哈密顿量所需的量子计算机中的平均哈密顿量。该程序的灵活性说明与13-C标记的丙氨酸的NMR通过创建对应于三体相互作用的非物理哈密顿量ZZZ。
1999-08-03 quant-ph
Hamiltonian Engineering with Constrained Optimization for Quantum Sensing and Control
虽然量子设备依赖于组成子系统之间的交互以及与其环境的交互来操作，但仅本地交互通常无法提供目标性能。相干脉冲控制提供了定制有效相互作用的能力，称为哈密顿工程。我们提出了一种哈密顿工程方法，最大限度地提高所需的相互作用，同时减轻有害的进行脉冲序列搜索使用约束优化。优化配方采用脉冲序列长度和基数罚款符合线性或整数规划。我们将一般技术应用于具有固态自旋系综的磁力测量，其中感测自旋之间的非均匀相互作用限制了相干性。定义宽带Ramsey磁强计的品质因数，我们提出了新的脉冲序列，优于已知的技术，自旋1/2和自旋-1系统的homomands自旋去耦。当应用于金刚石中的氮空位（NV）中心时，该方案部分地保留塞曼相互作用，同时使带负电荷的NV $^{\text -}$中心之间的偶极耦合归零。这种方案对于已经达到NV $^\text{-}$ -NV $^\text{-}$耦合极限的NV $^\text{-}$磁力计是有意义的。我们讨论了NV合奏的实验实施，以及目前的方法更一般的自旋浴解耦和超导量子位控制的适用性。
2019-02-28 quant-ph
Multipartite entanglement and few-body Hamiltonians
我们研究了在只涉及短程和少体相互作用的情况下获得高度多粒子纠缠态作为哈密顿量的非简并本征态的可能性。我们研究小尺寸的系统（数量从三到五的量子位）和搜索的哈密顿与最大多部纠缠态（MMES）作为一个非简并本征态。然后，我们找到的条件，包括耦合量子位数的界限，建立一个哈密顿与格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）状态作为非简并本征态。最后，我们谈谈可能的应用。
2014-04-24 quant-ph
Approximate solutions for N-body Hamiltonians with identical particles in D dimensions
本文提出了一种基于包络理论的方法来计算$N$ -体哈密顿量在$D$维（$D\ge 2$）中的近似解。在一些有利的情况下，近似特征值可以解析地确定，并且可以是下限或上限。研究了它在最小长度的$N$ -体系统中的应用，给出了特征值通解的半经典解释。
2013-11-13 quant-ph
Fermionic Hamiltonian engineering with local control
Hamburg University of Technology（汉堡工业大学）；Institute for Quantum Inspired and Quantum Optimization（量子启发与量子优化研究所）；Zentrum für Optische Quantentechnologien（光学量子技术中心）；Institut für Quantenphysik, Universität Hamburg（汉堡大学量子物理研究所）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）
提出基于局部费米子幺正序列的哈密顿量工程框架，通过线性规划高效实现复杂隧穿系数，避免Floquet工程的连续能量吸收，并在1088模晶格和相互作用费米-哈伯德链上验证。
2026-10-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Quantum speed limit for robust state characterization and engineering
在本文中，我们提出了一个概念，使用量子速度限制（QSL）作为一个衡量的状态的鲁棒性，定义状态与更大的QSL是更强大的。从这个角度来看，重要的是要有一个明确的可计算的QSL，因为这样我们就可以制定一个工程问题的哈密顿量，使目标状态对退相干鲁棒。因此，我们得到了一个新的显式可计算的QSL，适用于一般的马尔可夫开放量子系统。这个QSL比另一个显式可计算的QSL更紧，在一个重要的设置中，使得退相干很小。此外，该QSL的哈密顿工程问题是二次凸优化问题，因此它是有效可解的。用几个例子说明了在量子稳定性方面的鲁棒状态表征和哈密顿工程的思想。
2020-07-06 quant-ph
Towards chemical accuracy with shallow quantum circuits: A Clifford-based Hamiltonian engineering approach
本文提出基于Clifford的哈密顿量工程算法CHEM，结合变分量子本征求解器与硬件高效拟设，解决电路深度与精度的权衡，在12量子比特系统中用少于30个双量子比特门实现化学精度。
2023-12-10 physics.chem-ph quant-ph
Robust universal Hamiltonian quantum computing using two-body interactions
提出了一种利用两体相互作用进行抗噪声通用绝热量子计算的新方案。为了实现这一目标，我们引入了一个新的家庭的错误检测子系统代码的规范生成器和一组他们的逻辑运算符-能够编码通用的哈密顿计算-可以使用两体相互作用来实现。该代码的逻辑运算符被用来编码任何给定的计算哈密顿量，规范算子被用来构造一个惩罚哈密顿量，其地面子空间被保护免受局部错误。与以前的方法相比，构造的惩罚哈密顿算子不一定与编码的计算哈密顿算子交换，但是对于我们的构造，惩罚哈密顿算子对计算的不良影响可以通过对实现的哈密顿算子的简单修改来补偿。我们还研究了是否可以通过仅使用子系统代码的裸逻辑运算符对计算Hamilton进行编码来构造类似的方案，以保证计算Hamilton与惩罚Hamilton交换。我们证明了一个不去定理表明，限制到两体相互作用，并使用任何一般的CSS型子系统代码，这样的建设不能编码系统以外的伊辛链在横向领域。我们指出，这样的链是通用的基于哈密顿量子计算，但它不是通用的基态量子计算。
2019-11-04 quant-ph
A Dynamical Lie-Algebraic Framework for Hamiltonian Engineering and Quantum Control
College of Mathematics and Informatics, South China Agricultural University（华南农业大学数学与信息学院）；Institute of High Performance Computing (IHPC), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局高性能计算研究所）；College of Mathematics, South China University of Technology（华南理工大学数学学院）；Laboratory of Quantum Science and Engineering（量子科学与工程实验室）
本文提出一种基于动力学李代数的框架，用于工程哈密顿量驱动的量子动力学，通过构造高效哈密顿量结构、保持可控性以及限制量子动力学到目标子代数，实现资源高效且表达性强的幺正演化。
2026-07-21 quant-ph
Floquet Many-body Engineering: Topological and Many-body Physics in Phase Space Lattices
在静态系统中不可接近的哈密顿量可以在周期性驱动的多体系统中设计，即，Floquet多体系统本文利用一维谐振势中的相互作用粒子研究二维拓扑和多体物理。单受激谐振子的Floquet哈密顿量在相空间中具有不同的晶格结构，这与驱动参数有关。相空间的非对易几何导致了系统的拓扑结构。研究了粒子在相空间中的有效相互作用，发现准一维实空间中的类点接触相互作用在相空间中变为长程类库仑相互作用，而纯一维实空间中的硬核相互作用在相空间中变为禁闭类夸克势.我们还发现，Floquet交换相互作用即使在经典极限下也不会消失，可以看作是一种有效的碰撞诱导的长程自旋-自旋相互作用。我们的建议可以提供平台，探索新的物理和奇异相位的\textit{Floquet many-body engineering}。
2017-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Floquet engineering topological many-body localized systems
我们展示了如何二阶Floquet工程可以用来实现系统中，多体局域化与拓扑性质共存的驱动系统。这允许人们即使在高能量下也能实现和动态控制拓扑保护的量子位。Floquet工程-周期性驱动的非平衡系统可以有效地模拟不同哈密顿量的物理学的想法-用于模拟一维自旋之间的有效三体相互作用，仅使用时间相关的两体相互作用。在有效系统中，模拟拓扑和无序共存，这为多体局域化的相互作用提供了一条有趣的途径，违背了我们对热力学的标准理解，以及物质的拓扑相，这是基础和技术上的重要性。我们明确地展示了如何结合Floquet工程，拓扑和多体局域化允许一个收获的优点（随时间变化的控制，拓扑保护和减少加热，分别）的每个这些子字段，同时保护他们的缺点（加热，静态控制参数和强无序）。
2020-05-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Simulating typical entanglement with many-body Hamiltonian dynamics
研究了由多体相互作用组成的一维自旋1/2伊辛型哈密顿量的纠缠度随时间的演化。我们研究了几种与时间无关的哈密顿量在时间演化过程中随机选取的态集合，分析了这些态集合的纠缠量分布。我们比较这样的纠缠分布与典型的纠缠，纠缠的一组状态随机选择从希尔伯特空间相对于酉不变测度。结果表明，如果哈密顿量中包含适当的多体相互作用，则由与时间无关的哈密顿量得到的纠缠分布可以模拟典型纠缠的平均值和标准差.我们还表明，实现这样的分布所需的时间是多项式的系统大小为某些类型的哈密顿量。
2011-11-21 quant-ph
Approximate two-body generating Hamiltonian for the PH-Pfaffian wavefunction
我们提出了两个2体哈密顿近似精确的PH-Pfiran波函数与他们的基态的所有系统的大小，这个波函数已被数字构建到目前为止。得到的近似波函数与原始波函数有很高的重叠度，并且很好地再现了低纠缠谱和结构因子。近似生成的哈密顿量是通过一个优化程序，其中三到四个赝势是不同的第二朗道能级库仑相互作用或非相互作用模型的附近。它们属于Hamilton变分空间中的有限区域，其中每个点近似生成PH-Pfweian。我们对角化确定的哈密顿高达20个电子，并发现，对他们的PH-Pfiran位移似乎积极更有利。解释的数据在复合费米子的可能性进行了讨论。
2022-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Dressed-state Hamiltonian engineering in a strongly interacting solid-state spin ensemble
Harvard University（哈佛大学）；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）；Harvard Quantum Initiative（哈佛量子倡议）
本研究通过在强相互作用固态自旋集体中设计dressed-state霍金方程，实现了自旋相互作用的直接调节，提升了相干参数和磁强计灵敏度。
2025-12-09 quant-ph
Hamiltonian Engineering in Quantum Spin Networks
量子模拟是发展量子计算机的最大优势之一。经典地模拟量子系统几乎不可能超过一定的系统大小，而可控量子系统固有地具有模拟另一个系统的资源和计算空间。模拟量子模拟是量子模拟的一种方法，通过模拟，已知系统可以模拟未知系统。其关键方面是使用控制操作生成目标哈密尔顿算子的能力，这被称为哈密尔顿算子工程。这样做的一种方式是在一段时间内施加脉冲序列，使得在该时段内的平均哈密顿量是期望的哈密顿量。在这篇论文中，我们讨论了过滤哈密顿工程的方法，它以类似的方式工作。使用这种技术，我们从一般的自旋网络创建一个星形拓扑。双方之间的量子通信是其在信息论中的应用以及其在量子计算机中的应用的重要任务。一个典型的解决方案是通过共享纠缠量子比特的方式使用隐形传态。隐形传态并不适合短距离通信，例如量子计算机中的两个单元之间的通信。已经表明，信息可以通过系统随时间的自然演化从量子自旋网络的一个节点传输到另一个节点。这种网络更适合于基于固态的计算架构以及短距离通信。然而，允许这种传输的哈密顿量对网络的参数提出了严格的要求。虽然在大多数情况下无法避免单独控制自旋，但过度控制会引入噪声。在这篇论文中，我们研究了几个自旋网络模型，这些模型允许信息传输，对网络参数的要求最低。
2018-06-07 quant-ph
Engineering entanglement Hamiltonians with strongly interacting cold atoms in optical traps
提出了一种在一维临界自旋系统中实现纠缠哈密顿量的方案。我们的方法是基于这样的概念，即纠缠谱的系统可以实现与物理哈密顿包含一组位置相关的耦合。我们专注于再现的纠缠谱的系统在两种不同的几何形状的通用比率：谐波陷阱，这对应于一个分区嵌入在一个无限的系统，和一个线性的潜力，它再现了半分区的属性与开放的边界条件。我们的研究结果表明，在一个现实的冷原子实验环境中，通过简单地使用重力和标准的捕获技术测量海森堡和XX模型的纠缠谱的可能性。
2020-07-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Engineering Photonic Floquet Hamiltonians through Fabry Pérot Resonators
在这封信中，我们分析了一个光学法布里-珀罗谐振腔作为一个时间周期驱动的（2D）光场反复穿越谐振腔，揭示了谐振腔扭曲产生一个合成的磁场施加到谐振腔内的光，而镜像差产生相对论动力学，非谐捕获和时空曲率。我们开发了一个Floquet形式主义计算的有效哈密顿的2D字段，概括的想法，腔内光场对应于一个非相互作用的，大质量的，谐波捕获粒子的合奏。这项工作阐明了光学谐振器在探索规范场和奇异时空中量子流体物理学方面的非凡潜力。
2015-11-02 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Hamiltonian engineering via pulses: beyond group averaging
INRIA, MCTAO（法国国家信息与自动化研究所，MCTAO）
本文提出一个几何框架，利用理想控制脉冲构造有效哈密顿量族，超越群平均，并应用于动力学解耦及量子比特网络的有效哈密顿量生成。
2026-09-17 math.OC quant-ph
