Dynamical structure factor with a pumping approach on a trapped-ion quantum computer
Quantinuum；Department of Physics, The University of Tokyo（东京大学物理学系）；Quantinuum K.K.（Quantinuum株式会社）
研究在囚禁离子量子计算机上计算动态结构因子的可行性，引入泵浦方法计算DSF $S(q,\omega)$，能针对特定频率值，利用含时哈密顿量演化初始态，相比之前方法，针对少数频率值时可显著减少测量开销。
2026-07-09 quant-ph
Fully optimised variational simulation of a dynamical quantum phase transition on a trapped-ion quantum computer
University College London（伦敦大学学院）；Quantinuum
研究通过变分量子时间演化方法在囚离子量子计算机上模拟横向场Ising模型的动态量子相变，展示了该方法的可行性并揭示了相变过程中的隐藏简单性。
2026-04-22 quant-ph
Probing mean values and correlations of high-spin systems on a quantum computer
本文提出在量子计算机上模拟高自旋并测量自旋平均值与关联的协议，在 ibmq-santiago 和 ibmq-lima 上验证了 spin-1 及双自旋系统的时间演化，并将协议推广至任意自旋。
2023-11-24 quant-ph
Improving Dynamical Decoupling for Trapped-Ion QCCD Quantum Computers
Quantinuum
研究调度误差对囚禁离子QCCD中DD的影响，利用滤波函数形式分析其性能，指出频率提高到2Hz以上会因调度误差适得其反，还引入实时DD协议并通过实验展示方法，以减少存储误差。
2026-07-17 quant-ph
K-Means Clustering on Noisy Intermediate Scale Quantum Computers
电信网络生成的大性能数据的实时聚类需要特定于域的高性能计算基础设施来检测异常。在本文中，我们评估噪声的中间尺度量子（NISQ）计算机的特点是低退相干时间，K-均值聚类，并提出三种策略，以产生较短的深度量子电路需要克服NISQ计算机的限制。这些策略基于利用：i）量子干涉，ii）负旋转和iii）相消干涉。通过比较我们在IBMQX 2机器上对代表性数据集的实现，我们表明NISQ计算机可以解决K-均值聚类问题，其精度与经典计算机相同。
2019-09-26 cs.ET quant-ph
Dynamical Mean Field Theory for Real Materials on a Quantum Computer
本研究开发了基于量子杂质求解器的混合量子-经典DFT+DMFT模拟框架，在14量子比特IBM量子系统上结合误差缓解与新型校准方案完成实验，验证了其在真实材料关联效应研究中的实用性。
2024-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Linear embedding of nonlinear dynamical systems and prospects for efficient quantum algorithms
大型非线性动力系统的模拟，包括由双曲型偏微分方程离散化产生的系统，可能需要大量的计算。这样的系统在流体和动力学计算等离子体物理中都很重要。这促使人们探索未来的纠错量子计算机是否可以比任何经典计算机更有效地执行这些模拟。我们描述了一种方法，用于映射任何有限的非线性动力系统到一个无限的线性动力系统（嵌入），并详细介绍了这种方法的三个具体情况下，对应于以前研究的映射。然后，我们探讨了一种方法来近似所产生的无限线性系统与有限线性系统（截断）。如果非线性足够弱，则使用非线性系统的变量数量仅为对数的量子比特数量，量子计算机可以模拟截断系统以近似输出量。三个详细的嵌入策略的计算效率的其他方面也进行了讨论。
2021-06-10 physics.plasm-ph quant-ph
Variational Quantum Simulations of Finite-Temperature Dynamical Properties via Thermofield Dynamics
量子计算机硬件的最新进展提供了模拟量子多体系统的可能性，超出了其经典同行的能力。然而，目前的工作大多集中在模拟量子系统的基态性质或纯态量子动力学。低温物理学的探索要少得多，现有的文献主要考虑平衡性质。在这里，我们提出了一个变分量子模拟协议的基础上的热场动力学的形式主义来模拟量子系统的动力学和非平衡有限温度特性的近期量子计算机。与以往的方法相比，在计算平衡动力学性质，我们的方法不需要计算昂贵的初始状态采样。更重要的是，我们的方法能够模拟以前没有用量子计算机探索过的非平衡现象。分子吸收光谱和自旋猝灭动力学的数值模拟证实了我们的方法的能力。
2022-06-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Data-driven Quantum Dynamical Embedding Method for Long-term Prediction on Near-term Quantum Computers
本文提出了一种数据驱动的量子动态嵌入方法，用于近期量子计算机上的长期时间序列预测，展示了其在提升预测精度和去噪方面的潜力。
2025-10-22 quant-ph
Concatenating dynamical decoupling with decoherence-free subspaces for quantum computation
提出了一种实现量子计算机的方案，该方案受退相干和不可调的量子比特-量子比特相互作用的控制。通过将bang-bang（BB）脉冲的动力学解耦与无退相干子空间（DFS）编码相结合，保护量子计算机免受环境诱导的退相干的影响，从而避免量子信息耗散到环境中。对于量子系统中固有的量子位-量子位相互作用的不可调谐性，BB控制加DFS编码可以消除其对量子位中量子信息的破坏作用。我们展示了如何使用这个量子系统来实现通用量子计算。
2004-05-11 quant-ph
Statistical properties of eigenvalues for an operating quantum computer with static imperfections
我们调查的过渡到量子混沌，引起的静态缺陷，操作量子计算机，有效地模拟一个动态的量子系统，量子映射。对于不同的动力学区域，我们通过分析量子计算机本征值的统计性质，讨论了静态缺陷引起的量子混沌边界。对于小缺陷强度，能级间距统计接近于准可积系统的情况，而在边界以上，它由随机矩阵理论描述。我们已经发现，边界指数下降的数量的量子比特，在遍历和准可积的动力学制度的映射，其特征在于一个复杂的相空间结构。相反，具有可积映射动力学的制度对于静态缺陷保持更稳定，因为在这种情况下，边界仅随量子比特的数量代数地下降。
2002-06-19 cond-mat nlin.CD quant-ph
Nondigital implementation of the arithmetic of real numbers by means of quantum computer media
在量子计算机介质模型的框架下，描述了实数算术的非数字实现。对于这个模型，一个基本的存储“单元”是一个量子比特（量子比特）的集合。研究发现，为了存储任意实数，使用四个这样的系综就足够了，并且算术运算可以由固定的量子线路来实现。
2002-01-17 quant-ph
Dynamical Aspects of Information Storage in Quantum-Mechanical Systems
我们用统计动力学的方法研究了噪声量子寄存器和计算机中的信息存储。我们发展了严格收缩的量子信道的概念，以便构建物理上可实现的数学模型，即，非理想量子寄存器和计算机严格收缩通道非常简单，但表现出非常有趣的特征，从物理的角度来看，这些特征是有意义的。特别是，它们使我们能够将有限精度的所有实验可实现的操作的关键假设。严格收缩性也帮助我们深入了解噪声量子演化的热力学（接近平衡）。我们对热力学的研究主要集中在量子寄存器和计算机在严格收缩噪声影响下的熵能量平衡。利用熵能方法，我们能够评估维持计算机可靠运行所需的资源。我们还获得了最大可容忍的错误率的估计。最后，我们探讨了超越纠错标准电路模型的可能性，即在低温下基于相互作用粒子系统构建量子存储器件。
2003-04-02 quant-ph
Direct observation of dynamical quasi-condensation on a quantum computer
School of Physics, The University of Melbourne（墨尔本大学物理学院）
本研究针对一维硬核玻色子量子猝灭后动力学现象实验观测难的问题，采用线路压缩技术在IBMQ上以可忽略Trotter误差模拟长时间动力学，直接观测到准凝聚，证明量子模拟可为HCB物理研究提供观测途径。
2024-11-04 quant-ph
Balanced k-Means Clustering on an Adiabatic Quantum Computer
Auburn University（奥本大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
绝热量子计算机是近似解决具有挑战性的优化问题的一个有前途的平台。提出了一种量子方法来解决D-Wave 2000 Q绝热量子计算机上的平衡$k$ -均值聚类训练问题。现有的经典方法对于大型数据集的扩展性很差，只能保证局部最优解。我们表明，我们的量子方法更好地针对训练问题的全局解决方案，同时在大型数据集上实现更好的理论可扩展性。我们测试我们的量子方法上的一些小问题，并观察聚类性能类似于最好的经典算法。
2020-08-10 cs.LG physics.data-an quant-ph
Improved variational quantum eigensolver via quasi-dynamical evolution
变分量子本征求解器（VQE）是一种量子-经典混合算法，适用于当前和近期的量子器件。尽管它取得了初步成功，但人们对它的几个关键方面缺乏了解。VQE存在问题，其禁止朝向量子优势的有利缩放。为了缓解这些问题，我们提出并广泛测试了量子退火启发式，补充VQE。改进的VQE使一个有效的初始状态准备机制，在一个递归的方式，准动力学幺正演化。我们进行了深入的标度分析，寻找海森堡模型的晶格尺寸增加的基态能量，采用高达$40$量子比特的模拟，操纵完整的状态矢量。对于当前的设备，我们进一步提出了一个基准工具包，使用平均场模型和IBM Q设备上进行测试。改进的VQE避免了贫瘠的高原，退出局部极小值，并与低深度电路。现实的门执行时间估计在全功能无差错量子计算机上完成相同计算的计算时间比在经典计算机上实现的量子计算机仿真器上更长。然而，当完整的状态向量不能再存储在经典计算机上时，我们的建议可以预期有助于精确估计超过$50$量子位的基态能量，从而实现量子优势。
2023-03-21 quant-ph
Fault-Tolerant Quantum Dynamical Decoupling
自从发现自旋回波效应以来，动态退耦脉冲序列一直被用来延长量子系统的相干时间。在这里，我们介绍了递归级联动态去耦脉冲，旨在克服退相干和操作误差的方法。这对于量子计算机等量子系统的相干控制很重要。对于有界强度，非马尔可夫环境，如自旋浴中出现的电子和核自旋为基础的固态量子计算机的建议，我们表明，它是严格有利的，使用级联，而不是标准的周期性动态去耦脉冲序列。也就是说，级联方案是容错和超多项式更有效的，在相同的成本。我们推导出一个条件下的脉冲噪声水平低于级联保证减少退相干。
2005-09-08 quant-ph
Realization of a discrete time crystal on 57 qubits of a quantum computer
近年来，违反遍历性的新动力学相位一直是广泛研究的主题。一个周期性驱动的系统被天真地认为会由于热化而失去其初始状态的所有记忆，然而这在存在多体局域化的情况下是可以避免的。离散时间晶体代表一个受驱动的系统，其局部可观测量自发地打破时间平移对称性，并无限期地保留初始状态的记忆。在这里，我们报告了在一台最先进的量子计算机上观察到的由57个超导量子比特组成的链上的离散时间晶体。我们探测随机初始状态，并比较消失和有限无序的情况下区分多体局域化从预热动力学。我们进一步报告的离散时间晶体和热制度，这是通过观察系统的次谐波频率响应的临界波动和显着的加速自旋去极化之间的动态相变的结果。
2022-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
A dynamical implementation of canonical second quantization on a quantum computer
针对粒子数可变的二次量子化问题，提出在独立寄存器中动力学实现产生与湮灭算符的理论框架，并给出对易关系、对称化算符及多体 Hamiltonian 幺正演化公式。
2024-06-11 hep-th nucl-th quant-ph
Detecting entanglement by the mean value of spin on a quantum computer
我们实现了一个协议来确定量子比特和量子计算机上系统其余部分之间的纠缠度。该方案基于论文[Frydryszak et al.（2017）]中获得的结果。该协议在IBM公司提供的5量子比特超导量子处理器ibmq-ourense上进行了测试。我们测量了在该装置上制备的薛定谔猫态和维尔纳态的纠缠度，并与理论值进行了比较。此外，还提出了一个确定二阶混合态纠缠度的方案。我们将此方案应用于在ibmq-ourense量子器件上制备的由两个Bell态组成的混合态。
2020-05-31 quant-ph
Use of Quantum Sampling to Calculate Mean Values of Observables and Partition Function of a Quantum System
我们描述了一种用量子计算机计算量子系统的观测量平均值和配分函数的算法。我们的算法包括两个子算法。第一个子算法是计算，多项式效率，某些对角矩阵元素的观察。该子算法在量子计算机上进行，使用量子相位估计和层析成像。第二子算法用于对概率分布进行采样。该子算法不是多项式有效的。它可以在经典计算机或量子计算机上执行，但量子计算机可以以二次方的速度执行。
2010-11-09 quant-ph
Thermalization in Nature and on a Quantum Computer
在这项工作中，我们将展示如何吉布斯或热态动态出现在封闭的量子多体系统，建立在程序的动态典型性。我们介绍了一种新的物理相关的弱系统浴耦合，即使在热力学极限是适用的微扰定理。我们确定了热化发生的条件，并讨论了潜在的物理。基于这些结果，我们还提出了一个完全通用的量子算法准备吉布斯态的量子计算机上的认证的运行时间和误差界。这是对量子Metropolis算法的补充，量子Metropolis算法被认为是高效的，但没有已知的运行时间估计，并且只适用于局部Hamilton。
2012-03-12 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Iterated dynamical maps in an ion trap
迭代动力学映射为研究量子动力学分叉提供了一个理想的环境，并且非常适合于少量子比特量子计算机的实现。我们发现，一个单一的囚禁离子，受到周期性的冲力，表现出丰富的结构的动力学分岔来自Jahn-Teller的哈密顿流模型。我们发现，振荡器和电子自由度之间的纠缠反映了Floquet本征态的基本动力学分岔。
2007-11-16 quant-ph
Robust dynamical decoupling
量子计算机处理量子力学系统中编码的信息，有可能解决一些最困难的计算问题。量子计算机进一步发展的一个实质性障碍是量子信息的寿命通常太短而不允许实际计算。一种很有前途的增加寿命的方法，称为动态解耦，包括对量子比特施加一系列周期性的反转脉冲。在本综述中，我们给出了这种技术的概述，并比较了不同的脉冲序列提出了较早。我们发现，脉冲的不完善，这是总是存在于实验实现，限制了动态解耦的性能。由于脉冲误差的积累而导致的相干性损失甚至可能超过来自环境的扰动。这种影响可以通过脉冲和序列的明智设计而在很大程度上消除。相应的序列在很大程度上不受脉冲缺陷的影响，并使系统的相干时间增加了几个数量级。
2011-10-28 quant-ph
The Halting Problem for Quantum Computers
我们认为，量子计算机的停机问题，这是首次提出的迈尔斯，绝不是解决，因为已经声称最近。我们明确展示了量子计算机中出现的困难，当计算的不同分支在不同的未知时间停止时。
1998-06-29 quant-ph
Evaluation of variational quantum states entanglement on a quantum computer by the mean value of spin
根据变分量子态纠缠与自旋平均值的关系，研究了变分量子态纠缠的几何度量。我们研究了由一个变分电路制备的n量子位量子态，该变分电路具有由旋转门和双量子位控制的相位门形成的层。变分电路是用于制备量子生成对抗网络状态的电路的推广。在变分量子态中，一个量子比特与其他量子比特的纠缠度取决于作用于该量子比特的旋转门的角度以及通过受控相位门与之纠缠的量子比特的角度及其参数。在一层变分电路的情况下，状态可以与具有表示量子位的顶点和对应于两量子位门的边的图相关联。量子比特与量子图状态中的其他量子比特的纠缠的几何度量取决于在图中表示它的顶点的属性，即它取决于顶点度。在IBM量子计算机上，对变分量子态纠缠的几何度量与量子态参数的关系进行了量化。
2023-01-10 quant-ph
Simulation of Lennard-Jones Potential on a Quantum Computer
由于时间复杂性，时间动力学物理问题的模拟一直是经典计算机面临的挑战。为了证明量子计算机在这一领域相对于经典计算机的优势，我们模拟了一个半经验模型，其中两个中性粒子在一维系统中通过Lennard-Jones势相互作用。我们在IBM量子体验平台上使用5量子位真实设备实现了上述场景。我们构造了哈密顿量，然后利用从哈密顿量得到的时间演化幺正矩阵将其有效地映射到量子门上的量子算符。我们验证了从QASM模拟器收集的结果，并将其与5量子位真实芯片ibmqx 2的结果进行比较。
2021-01-22 quant-ph
Quantum computer inverting time arrow for macroscopic systems
有一个传说说，一旦洛施塔尔问玻尔兹曼，如果将所有粒子的速度反转，那么他的统计理论会发生什么变化，这样，由于牛顿方程的可逆性，它们会从平衡态返回到非平衡态的初始状态。玻尔兹曼只回答说：“那就去把它们颠倒过来。”从19世纪至今，关于物理世界的微观和宏观描述与时间可逆性之间的关系问题一直是人们争论的热点。目前，没有一台现代计算机能够满足玻尔兹曼对宏观粒子数的要求。此外，动力学混沌意味着反演中任何不精确性的指数增长，这导致实际的不可逆性。在这里，我们证明了一个由几十个量子比特组成的量子计算机，即使以中等精度运行，也可以执行玻尔兹曼对宏观数量的经典粒子的要求。因此，即使在动力学混沌的状态下，现实的量子计算机也可以从热力学定律给出的宏观状态重建特定的初始分布。
2001-05-30 cond-mat nlin.CD quant-ph
Variational Hamiltonian Diagonalization for Dynamical Quantum Simulation
动态量子模拟可能是最早看到量子优势的应用之一。然而，标准特洛特化方法的电路深度可以迅速超过有噪声的量子计算机的相干时间。这导致了最近的建议变分方法的动态模拟。在这项工作中，我们的目标是使变分动力学模拟更加实用和短期。我们提出了一个新的算法称为变分哈密顿对角化（VHD），近似地将一个给定的哈密顿转换成一个对角线的形式，可以很容易地求幂。VHD允许快速转发，即，在具有固定深度的量子线路的量子计算机的相干时间之外的模拟。它还消除了Trotterization误差，并允许模拟整个希尔伯特空间。我们证明了VHD成本函数的平均仿真保真度的操作意义。此外，我们证明了VHD成本函数不表现出浅深度的贫瘠高原，即，它的梯度不是指数地消失。我们的证明依赖于哈密尔顿算子的局部性，因此我们将局部性与可训练性联系起来。我们的数值模拟验证了VHD可以用于快进动力学。
2020-09-05 quant-ph
Quantum computing and information extraction for a dynamical quantum system
我们讨论在量子计算机上模拟一个复杂的动力学系统，即所谓的量子映射模型。我们证明了量子计算机可以用来有效地提取该模型的相关物理信息。利用该方法可以模拟经典混沌的动力学局域化，并以相对于任何已知的经典计算的二次加速来提取系统的局域化长度。我们还可以用代数加速计算布朗扩散和反常扩散的扩散系数和扩散指数。最后，我们表明，它是可能的提取量子运动的保真度，它测量系统的稳定性扰动下，指数加速。
2004-02-02 cond-mat.other nlin.CD quant-ph
Simulating the dynamics of braiding of Majorana zero modes using an IBM quantum computer
我们在IBM量子计算机上模拟编织Majorana零模的动力学。我们发现原生的量子门引入太多的噪声而无法观察到编织。相反，我们使用Qiskit Pulse来开发缩放的双量子位量子门，它可以更好地匹配幺正时间演化算子，并使我们能够观察到编织。这项工作证明了量子计算机可以用于模拟，并强调了使用脉冲电平控制对量子计算机进行编程，并构成了通过动态哈密顿演化编织的第一个实验证据。
2021-01-26 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Demonstration of fidelity improvement using dynamical decoupling with superconducting qubits
量子计算机必须能够在存在退相干的情况下运行。减少退相干的最简单的策略是动态退耦（DD），其不需要编码开销，并且通过将量子门转换成退耦脉冲来工作。在这里，使用IBM和Rigetti平台，我们证明了DD方法适合在当今相对嘈杂和小规模的基于云的量子计算机中实现。使用DD，我们实现了相当大的保真度增益相对于未受保护的，自由进化的个人超导transmon量子比特。在较小的程度上，DD也能够保护纠缠的两量子比特态。我们发现，失相和自发发射的错误是占主导地位的，在这些系统中，不同的DD序列能够减轻这两种影响。与以前的工作表明使用量子纠错码在相同的平台上，我们没有使用后选择，因此报告无条件的保真度改善自然退相干。
2018-08-09 quant-ph
Energy levels estimation on a quantum computer by evolution of a physical quantity
我们证明了一个物理量的平均值对时间的依赖性与量子系统的跃迁能有关。当一个物理量的算符与一个系统的哈密尔顿算符反对易时，研究其平均值的演化可以确定系统的能级。在此基础上，我们提出了一种在量子计算机上确定物理系统能级的方法。该方法为利用多量子比特量子计算机求解具有空间各向异性相互作用的伊辛模型的最小或最大能量问题提供了实现量子霸权的可能性.我们应用自旋系统（磁场中的自旋、自旋链、正方晶格上的伊辛模型）的方法，并在IBM的量子计算机上实现。
2021-08-19 quant-ph
Glassy dynamics with softened kinetic constraints on a noisy quantum computer
Universität Tübingen（蒂宾根大学）；The University of Nottingham（诺丁汉大学）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）
该研究在超导量子处理器上实现Floquet-East模型，借助中间电路测量识别玻璃态动力学的动力学异质性，证明噪声中等规模量子设备可作为研究关联多体现象的可扩展测试平台。
2026-08-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Measurement induced quantum walks on an IBM Quantum Computer
本研究在IBM量子计算机上实现并验证了双位点测量诱导量子行走，精确观测到首次探测返回时间的量子化及简并点附近跃迁时间的增强。
2022-10-18 quant-ph
Dynamical simulations of many-body quantum chaos on a quantum computer
IBM Quantum, IBM Research Europe – Zurich（IBM量子，IBM欧洲苏黎世研究院）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Algorithmiq Ltd（Algorithmiq有限公司）；IBM Quantum, IBM Research - Cambridge（IBM量子，IBM剑桥研究院）；IBM Quantum, IBM Research Europe - Dublin（IBM量子，IBM欧洲都柏林研究院）；School of Physics, Trinity College Dublin（都柏林三一学院物理系）；Dipartimento di Fisica “Aldo Pontremoli”, Università degli Studi di Milano（米兰大学阿尔多·庞特莫利物理系）；IBM Quantum, IBM T.J. Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）
本研究利用量子计算机模拟双幺正电路，展示其在误差缓解下的量子模拟能力，用于探索新涌现的量子许多体相。
2024-11-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Dynamical quantum Ansatz tree approach for the heat equation
本文提出将变分 Ansatz 树方法（ATA）扩展至量子计算机上求解时间依赖性热方程，通过引入特殊概率量子电路、限制辅助寄存器及稳健节点集群，实现了相比经典算法的指数级加速。
2024-04-22 quant-ph
High fidelity quantum gates via dynamical decoupling
实现量子计算机的理论前景需要克服退相干。在这里，我们数值证明了高保真度量子门是可能的量子动力学解耦的框架内。使用递归构造（级联）的动态解耦脉冲序列，相对于未受保护的进化，在广泛的系统-环境耦合强度范围内实现了通用的一组量子门的量子度的数量级改善。
2010-12-15 quant-ph
Dynamically localized systems: entanglement exponential sensitivity and efficient quantum simulations
我们研究了在量子计算机中存在的两两纠缠，它模拟了一个动态局域系统。我们发现，并发是指数敏感的变化，在模拟系统的哈密顿量。此外，并发对所选量子位的“逻辑”位置呈指数敏感。这些灵敏度可以通过使用少于10个量子比特的量子模拟有效地实验检查。我们还表明，有效的量子模拟的可行性是深深连接到模拟系统的动力学制度。
2004-05-11 quant-ph
An optically driven quantum dot quantum computer
提出了一种基于耦合非对称单电子量子点的量子计算机结构。相邻的点通过电偶极-偶极相互作用强烈耦合，从而实现快速计算速率。此外，可以针对长相干时间定制非对称结构。结果最大化的计算周期的数量之前的损失的一致性。
1999-09-22 quant-ph
Short cycle pulse sequence for dynamical decoupling of local fields and dipole-dipole interactions
提出了一种新的脉冲序列，用于核自旋系统中偶极-偶极相互作用和磁场不均匀性的动力学平均。该序列包含周期性共振脉冲激发的短周期，为在凝聚自旋系综上实现长寿命多量子比特量子存储提供了新的可能性，这对于构建通用量子计算机和长距离量子通信非常重要。
2014-12-11 quant-ph
Ever more optimized simulations of fermionic systems on a quantum computer
尽管量子计算机使用了一种新的计算模型，但它将程序分解为基本的门。在这些门中，缠绕门是最昂贵的。在费米模拟的背景下，我们开发了一套编译和优化技术，大大减少了纠缠门计数。我们利用研究充分的非量子优化算法，实现高达24\%的节省超过最先进的几个小分子模拟，没有损失的准确性或隐藏的成本。我们的方法直接推广到更广泛的类的近期模拟的基态的费米子系统或实时模拟探测的费米子系统的动力学性质。
2023-03-06 quant-ph
Combining dynamical decoupling with fault-tolerant quantum computation
我们研究了动态去耦（DD）脉冲序列如何提高量子计算机的可靠性。我们证明了DD-保护量子门的精度上界，并推导出DD-保护门优于未保护门的充分条件。在适当的条件下，由DD保护门构成的容错量子线路比由非保护门构成的容错电路能容忍更强的噪声，并且具有更低的开销.我们的准确性估计取决于耦合到量子计算机的浴的动力学，并且可以表示为浴的哈密顿算子的算子范数或浴相关性的功率谱;我们特别解释了递归生成的级联脉冲序列的性能可以从任何一个角度进行分析。我们的结果适用于有限的空间相关性的哈密顿噪声模型。
2011-07-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Variational dynamics as a ground-state problem on a quantum computer
我们提出了一种变分量子算法，将量子系统的实时动力学问题作为一个基态问题来研究。该方法基于Feynman和Kitaev最初的提议，将时间编码到辅助量子位的寄存器中。我们将费曼-基塔耶夫哈密顿量作为量子比特算符作用在组合系统上，并使用变分量子本征求解器找到一个近似基态。我们将该算法应用于横向场伊辛链的动力学研究，自旋和时间步长的数量不断增加，证明了两个量子比特门的数量方面的有利缩放。通过数值实验，我们研究了该方法对噪声的鲁棒性，表明该方法可用于评价量子系统的动力学性质，并可通过测量Loschirm回波来检测动态量子相变的存在.
2023-02-15 cond-mat.other quant-ph
Coreset Clustering on Small Quantum Computers
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Chicago（芝加哥大学）
许多用于机器学习的量子算法需要访问叠加的经典数据。然而，对于许多自然数据集和算法，加载叠加的数据集所需的开销可以消除任何潜在的量子加速超过经典算法。Harrow最近的工作在混合量子经典计算中引入了一种新的范式来解决这个问题，依赖于coreset来最小化量子算法的数据加载开销。我们研究使用这种范式来执行$k$ -意味着集群在近期量子计算机，通过铸造它作为一个QAOA优化实例在一个小coreset。我们比较这种方法的性能，经典的$k$ -均值聚类数值和实验IBM Q硬件。我们能够找到的数据集coreset工作以及相对于随机抽样，QAOA可能会超过标准的$k$ -手段coreset。然而，找到同时具有核心集和QAOA的数据集--这对于超过$k$的量子优势是必要的--意味着整个数据集--似乎是具有挑战性的。
2020-04-30 cs.LG quant-ph
Dynamical localization simulated on actual quantum hardware
量子计算机是探索复杂量子系统特性的宝贵工具。我们表明，量子相干映射，一个高度敏感的量子相干现象，可以在实际的，小规模的量子处理器上模拟的动态本地化。我们的结果表明，动态局域化的量子计算可能成为一个方便的工具，评估量子硬件性能的进步。
2021-05-22 cond-mat.mes-hall nlin.CD quant-ph
Radiative Polarization, Computer Algorithms and Spin Matching in Electron Storage Rings
我们提出了一套笔记，旨在快速参考，辐射自旋极化，计算机算法和自旋匹配的电子储存环。
2017-11-06 physics.acc-ph physics.class-ph quant-ph
Emergence of Fermi-Dirac Thermalization in the Quantum Computer Core
我们将一个孤立的量子计算机建模为一个二维量子比特（自旋半）晶格，其中单个量子比特能量和剩余短程量子比特间耦合存在波动。在波动和耦合比单量子比特能量间隔小的极限下，光谱具有能带结构，我们研究了具有最高态密度的量子计算机核心（中心带）。在临界量子比特间耦合强度之上，量子混沌开始，导致孤立量子计算机中本征态的量子遍历性。混沌的发生导致相互作用诱导的动力学热化和占据数的费米-狄拉克分布很好地描述。这种热化破坏了非相互作用的量子比特结构，并对量子计算机的可操作性提出了严格的要求。
2000-09-21 cond-mat nlin.CD quant-ph
Eigenstates of Operating Quantum Computer: Hypersensitivity to Static Imperfections
我们研究了一台模拟量子混沌系统动力学演化的量子计算机的本征态性质。即使量子算法是多项式的量子位数$n_q$，它表明，理想的本征态成为混合和强烈修改的静态缺陷超过一定的阈值，下降与$n_q$指数。在该阈值以上，量子本征态熵随$n_q$线性增长，但在不完美强度和$n_q$中为多项式的时间尺度期间，计算保持可靠。
2001-12-21 cond-mat nlin.CD quant-ph
Verification of Quantum Circuits through Discrete-Time Barrier Certificates
针对现有量子计算机验证多依赖定理证明器的问题，本文借鉴动态系统验证思路，提出复变量k归纳障碍证书方法，结合厄米特平方和优化计算，可用于验证多种量子电路的性质。
2024-08-14 cs.LO cs.SY eess.SY
Solving nonlinear differential equations on Quantum Computers: A Fokker-Planck approach
本文提出借助 Fokker-Planck 方程将非线性动力系统转化为线性系统，并结合三种量子积分策略求解，模拟结果与经典基准解高度一致。
2024-01-24 nlin.CD physics.comp-ph quant-ph
Dynamical localization, measurements and quantum computing
在量子计算机上模拟了被踢旋转体模型，数值研究了测量对动力学局域化的影响。与以前的研究相反，这些研究表明，测量会引起扩散的概率扩展，我们的结果表明，重复的单量子比特测量可以保持本地化。我们检测到从本地化到一个离域相位的过渡，这取决于系统参数和测量的量子位的选择。
2003-09-26 cond-mat nlin.CD quant-ph
