Excited-State Downfolding Using Ground-State Formalisms
本研究提出利用非Aufbau参考行列式的基态降维形式论来描述双重激发态，构建特定态有效哈密顿量，在活性空间对角化后获得了与高级CC方法相当的激发能，为量子计算在激发态化学中的应用铺平道路。
2023-10-20 physics.chem-ph quant-ph
Tensor Factorized Hamiltonian Downfolding To Optimize The Scaling Complexity Of The Electronic Correlations Problem on Classical and Quantum Computers
针对强关联分子电子关联计算复杂度高的问题，提出张量分解哈密顿量降维法及量子比特化降维法，将高阶张量压缩为二阶网络，大幅降低经典与量子计算的复杂度，实现超二次方加速。
2025-05-20 quant-ph
Qubit-efficient quantum chemistry with the ADAPT variational quantum eigensolver and double unitary downfolding
本研究结合双重酉耦合簇（DUCC）理论与ADAPT-VQE，探索酉下折叠哈密顿量在量子化学模拟中的准确性，证明DUCC在不增加量子处理器负载下提升了活性空间外动态相关能的恢复精度。
2025-04-25 quant-ph
Single-reference coupled-cluster theory based on the multi-purpose cluster operator
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；University of Washington（华盛顿大学）
本文提出了一种基于多用途簇算子的单参考耦合簇理论，扩展了传统单参考耦合簇理论，使其能够同时描述多个非正交态，并通过定理和厄米特变体实现了更高效的模拟。
2026-02-14 quant-ph
Requirements for building effective Hamiltonians using quantum-enhanced density matrix downfolding
本文提出混合量子-经典DMD协议以消除经典低能子空间采样的系统误差，明确三项可行性要求并评估两类强关联模型的实现资源。
2024-03-02 cond-mat.str-el quant-ph
Compressing Hamiltonians with ab initio downfolding for simulating strongly-correlated materials on quantum computers
针对强关联材料第一性原理描述的挑战，本文结合从头算下折叠与变分量子本征求解器，通过模拟多量子比特模型正确预测了三种材料的关键态，证明其框架能高效处理复杂体系并产生高保真解。
2025-04-15 cond-mat.str-el quant-ph
Resource Efficient Chemistry on Quantum Computers with the Variational Quantum Eigensolver and The Double Unitary Coupled-Cluster approach
应用量子模拟算法获得有噪声的中间尺度量子（NISQ）器件上分子的电子能量，需要仔细考虑描述复杂电子相关效应的资源。在模拟二次量子化问题时，面临的最大挑战是量子比特的数量与分子基的大小呈线性关系。这对化学过程的量子模拟中所包括的基组的大小和相关电子的数量造成了显著的限制。为了解决这个问题，并使NISQ计算机上更逼真的模拟，我们采用了双酉耦合簇（DUCC）的方法，有效地向下折叠相关效应到减小尺寸的轨道空间，通常被称为活动空间。利用下折技术，我们证明了适当构造的有效哈密顿量可以在小尺寸的活动空间中捕获整个轨道空间的效果。将下折预处理技术与变分量子本征求解器相结合，利用DUCC约化的活性空间，在cc-pVTZ基下求解了$\text{H}_2$和$\text{Li}_2$的基态能量.我们将这些结果与全组态相互作用和高级别耦合簇参考计算进行比较。
2020-04-16 physics.comp-ph quant-ph
Coupled Cluster Greens function formulations based on the effective Hamiltonians
我们证明了基于双幺正耦合团簇（DUCC）分析的下折过程得到的有效哈密顿量可以用于格林函数耦合团簇（GFCC）形式主义的背景下计算分子系统的光谱函数。这种组合的方法（DUCC-GFCC）提供了一个显着减少的数值工作和良好的协议，与相应的全轨道GFCC方法的能量窗口，是一致的选择的活动空间。两个基准系统的例子证明了这些功能：H2O和N2，其中DUCC-GFCC计算进行各种大小的活性空间。
2019-09-27 physics.comp-ph quant-ph
Fock-space Schrieffer--Wolff transformation: classically-assisted rank-reduced quantum phase estimation algorithm
我们提出了一个扩展的多体向下折叠方法，以减少量子相位估计（QPE）算法所需的资源。在本文中，我们专注于Schrieffer-Wolff（SW）变换的电子哈密顿分子系统，提供了显着的简化量子线路的量子动力学模拟。我们证明，通过采用Fock空间变体的SW变换（或降秩相似性变换（Rank-reducing similarity transformations，RankD）），可以显着增加量子位映射相似性变换的哈密顿量的局部性。SW-Rendezvous形式主义的实际应用与手稿中讨论的一系列近似有关。特别是，定义RdR的振幅可以使用传统计算机进行评估，然后在量子计算机上进行编码。SW-RQPE量子算法也可以被看作是标准状态特定耦合簇向下折叠方法的扩展，以提供传统QPE算法的稳健替代方案，从而使用相同的Fock来识别具有各种电子数的系统的基态和激发态。下折哈密尔顿算子的空间表示。Rounds形式主义作为开发新的近似方案类的设计原则，降低了量子线路的复杂性。
2022-11-18 quant-ph
Variational Quantum Eigensolver for Approximate Diagonalization of Downfolded Hamiltonians using Generalized Unitary Coupled Cluster Ansatz
在本文中，我们讨论了利用变分量子求解器（VQE）和最近推出的广义酉耦合簇（GUCC）形式主义的对角化的向下折叠/有效的哈密顿在活动空间。除了由虚轨道子集的向下折叠定义的有效哈密顿量外，我们还考虑了由冻结核轨道定义的有效哈密顿量，这使我们能够处理更大的系统。我们还考虑了各种求解器，以确定解决方案的GUCC方程。我们使用N $_2$、H $_2$ O和C $_2$ H $_4$以及基准系统来说明组合框架的性能。
2020-11-03 physics.chem-ph quant-ph
Dimensionality reduction of many-body problem using coupled-cluster sub-system flow equations: classical and quantum computing perspective
我们讨论了采用最近引入的子系统嵌入子代数耦合簇形式主义（SES-CC）来描述多体系统的缩减标度策略。这些策略利用SES-CC公式的属性，其中描述某些类别的子系统的方程可以集成到一个计算流组成的耦合特征值问题的降维。此外，这些流量可以通过包括选定类别的集群振幅，定义的波函数“记忆”的可能分区的多体系统的组成子系统的CC Ancestor的水平来确定。解决这些耦合问题的可能方法之一是通过实施程序，其中信息以自洽的方式在子系统之间传递。作为一个特殊的情况下，我们认为当地的流动制剂，所谓的当地字符的相关效应可以密切相关的子系统嵌入子代数采用本地化的分子基础的属性。我们还将流方程推广到时域，并利用双指数酉CC Answer（DUCC）的向下折叠方法，其中组成子问题的降维提供了有效利用有限量子资源建模现实系统的可能性。
2021-07-19 quant-ph
Deterministic subtraction of single photons based on a coupled single quantum dot-cavity system
我们描述了一个在Voigt组态中的固态系统中的确定性单光子减法方案，该系统由一个带电的量子点耦合到一个双模光子晶体腔中，并施加一个中等的磁场。我们数值模拟的光脉冲注入到双模腔的模式之一，并表明，该系统确定性地转移一个光子到第二个腔模式的输入脉冲的形式Fock状态和相干状态。
2019-03-29 quant-ph
Sub-system self-consistency in coupled cluster theory
在这篇文章中，我们提供了数值证据，表明标准的单参考耦合团簇（CC）能量可以替代其抄写本定义进行计算。我们证明了CC能量可以通过对角化描述多体系统的相关子系统的有效哈密顿量来重建。在极端情况下，我们提供的数值证据表明，CC的能量可以通过对角化的有效哈密顿描述的子系统组成的一个单一的electron.These性质的CC形式主义可以利用设计协议，以定义有效的相互作用的子系统作为探针，计算整个系统的能量，并介绍了一种新的类型的自洽近似CC方法。
2022-11-24 quant-ph
Geometric quantum computation using fictitious spin- 1/2 subspaces of strongly dipolar coupled nuclear spins
几何相位已被用于NMR中，以实现用于量子信息处理的受控相移门，仅在弱耦合系统中，其中各个自旋可以被识别为量子比特。在这项工作中，我们实现了强耦合系统中的控制相移门，通过使用非绝热几何相位，通过发展虚构的自旋1/2子空间的磁化，在封闭的循环布洛赫球。通过自旋回波脉冲序列和通过设置跃迁选择脉冲的延迟来重新聚焦在子空间的演化期间累积的动力学相位，使得在均质耦合下的演化产生完整的$2π$旋转。本文用单跃迁算符对核磁共振中的非绝热几何相位作了详细的理论解释。在液晶介质中定向分子得到的各种强偶极耦合系统中实现了受控相移门、双量子比特Deutsch-Jozsa算法和量子比特-量子比特系统中的奇偶校验算法。
2006-07-02 quant-ph
Entanglement preservation on two coupled cavities
考虑了两个耦合模态共享一个激励的动力学问题。提出了一种抑制子空间$\{|1_{a},0_{b} >, |0_{a},1_{b}>\}$中任意初始状态演化的方案。该方案基于幺正相互作用和一个辅助子系统，可以保持系统的初始纠缠。
2009-10-27 quant-ph
Subradiant states of quantum bits coupled to a one-dimensional waveguide
耦合发射体的性质可能与其单个成分的性质有很大不同。典型的例子包括亚辐射和超辐射，其中，由于与环境的相关相互作用，集体激发的衰减速率被减小或增强。在这里，我们系统地研究了耦合到一维（1D）波导的量子发射器的规则间隔阵列的集体激发的性质。我们发现，对于低激发数，模式特性的特点是自旋波具有一定的波矢。此外，最subradiant模式的衰减率服从一个普遍的缩放立方抑制的发射器的数量。多激发次辐射本征态可以从单激发本征态的费米子组合中构建;这种“费米子化”导致空间上相互排斥的多个激发。我们提出了一种有效地产生和测量这种亚辐射态的方法，这种方法可以用超导量子比特来实现。这些测量协议探测真实空间的相关性（使用现场色散读出）和发射场的时间相关性（使用光子相关技术）。
2019-03-09 quant-ph
Markovianity of an emitter coupled to a structured spin chain bath
我们分析了自旋1/2子系统耦合到自旋链的动力学。我们数值模拟的全量子多体系统的各种参数和初始状态的链，并表征子系统动力学的可分性，即它是否是马尔可夫和可以描述的（时间依赖）主方程。我们确定了子系统接受这种马尔科夫描述的状态，尽管是多体环境，并提供了为什么在其他状态中不可能实现同样的情况的见解。有趣的是，在链的边缘而不是中心耦合子系统会产生定性的不同行为。
2019-12-19 quant-ph
Dynamics of quantum discord of two coupled spin-1/2 subjected to time-dependent magnetic fields
本文描述了在可控含时磁场作用下两个自旋为1/2的相互作用系统的量子不和谐动力学。给出了由两个Bell态的经典混合态组成的各种输入混合态的不和谐的精确时间演化。量子不和谐表现出一个复杂的振荡行为的时间和比较的量子纠缠，测量的并发。详细研究了含时磁场和自旋耦合机制在量子关联发生和演化中的相互作用。
2021-01-19 quant-ph
Quantum Simulation of Boson-Related Hamiltonians: Techniques, Effective Hamiltonian Construction, and Error Analysis
本文综述了玻色子相关哈密顿量的量子模拟策略，涵盖编码方案、有效哈密顿量构建及截断误差分析，为近未来量子模拟提供指导。
2025-02-27 cs.ET quant-ph
Subradiance dynamics in a singly-excited chiral-coupled atomic chain
本文从理论上研究了非互易手征耦合原子链中的亚辐射动力学，其中耗散中存在无限程偶极-偶极相互作用。我们发现，在单光子激发后的耗散过程中，超辐射和亚辐射都存在，并且衰减动力学表现为均匀初始激发的爆发辐射，反映了原子有序性对光诱导原子-原子关联传播的影响.通过调节手征耦合原子系统中的非互易耦合，我们证明了亚辐射动力学可以得到很大的改变。我们进一步研究了原子局域无序的影响，发现衰变曲线上的平台依赖于缺陷的位置，以及持续的局域激发引起的障碍。我们还讨论了系统的不完美性对亚辐射动力学的影响。我们的研究结果显示了丰富的机会，在手征耦合系统对光子存储和路由。
2020-01-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Extraordinary subradiance with lossless excitation transfer in dipole-coupled nano-rings of quantum emitters
亚波长间隔的偶极耦合量子发射器环具有很少的辐射，但非常多的亚辐射集体模式。这些显示出形成纳米级高Q光学谐振器的3D限制的空间辐射场图案。我们表明，定制的几何形状，方向和两个这样的环之间的距离允许增加相干环到环耦合与自由空间发射的几个数量级的比率。特别是，我们发现，次辐射激发，当离域在几个环网站，有效地传输之间的环具有高保真度。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two Coupled Double Quantum Dots Systems as an working substance for Heat Machines
本文提出了一种利用一对耦合双量子点（DQD）作为工作物质的量子热机的概念设计，每个DQD都有一个多余的电子相互作用。我们定义了一个压缩比之间的比例库仑耦合，描述了电子之间的相互作用，在等容过程中的量子奥托循环，然后我们分析了我们的热机器的操作的不同制度的出现。我们还展示了如何实现一个经典的不可想象的奥托引擎，当考虑到由于与每个单独的DQD之间的单个电子的量子隧穿相关的参数的影响。
2021-05-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Observation of coherent coupling between super- and subradiant states of an ensemble of cold atoms collectively coupled to a single propagating optical mode
本文讨论了通过单一传播光模耦合的原子系综的量子态的演化。我们从理论上证明了N个原子的量子态，它们最初是在定时Dicke态中制备的，通过所有N - 1个相对于传播模是亚辐射的态演化。我们预测这一过程会发生任何原子数和任何原子光耦合强度。这些发现得到了冷铯原子耦合到光学晶体的倏逝场进行的测量的支持。我们通过实验观察到的合奏通过前两个subradiant状态的状态的演变，导致突然的，暂时的开关的光功率发射到太阳能电池。我们的结果有助于从根本上理解集体原子-光相互作用，并适用于所有的物理系统，其描述涉及定时Dicke状态。
2021-12-20 physics.optics quant-ph
Integrating Subsystem Embedding Subalgebras and Coupled Cluster Green's Function: A Theoretical Foundation for Quantum Embedding in Excitation Manifold
本研究将传统耦合簇格林函数理论与子系统嵌入子代数耦合簇形式体系整合，通过哈密顿相似变换求解左本征值问题，为多嵌入域量子描述及非平衡系统研究奠定理论基础，兼顾精度与计算效率。
2023-12-20 physics.chem-ph quant-ph
