Classical Stochasticity Using Quantum Computers
University of Lethbridge（莱斯布里奇大学）
提出利用量子算法模拟经典随机过程，通过测量量子比特的随机性求解Lorenz系统，并与经典随机数生成结果比较。
2026-06-08 quant-ph
On the impossibility of extracting classical randomness using a quantum computer
在这项工作中，我们提出的问题是，量子设备是否可以为我们提供一个几乎完美的经典随机性源，更一般地说，足以完成经典的密码任务，如加密。事实上，众所周知，当经典计算机所能获得的只是一个现实的不完美的随机性来源时，它们不足以完成这两项任务中的任何一项。另一方面，量子物理本质上是概率性的，这表明量子计算机可能提供一种合理的方法来克服上述不可能的结果。然而，我们表明，这是不是在一个现实的设置中的情况下，观察（测量）受到噪声。
2006-12-01 quant-ph
Quantum Computers Speed Up Classical with Probability Zero
令$f$表示关于字的长度保持函数。经典算法可以被认为是表示$f$的黑盒的$T$迭代应用，从长度为$n$的输入字$x$开始。证明了如果随机选择$T=O(2^{n/(7+e)}), e >0$和$f$，则每个量子计算机以概率1需要对$f$进行不少于$T$次的计算，以获得经典计算的结果.这意味着允许量子加速的经典算法集的概率测度为零。第二个结果是，对于以概率1随机选择的任意经典时间复杂度$T$和$f$，经典计算的每个量子模拟至少需要$f$的$Ω(\sqrt {T})$评估。
1998-03-24 quant-ph
Can quantum computer perform better than classical?
讨论了一种量子器件的理论模型，该器件可以通过两个步骤，即通过准备输入态和执行测量来因式化任意数N。分析表明，状态准备和测量的持续时间与N成正比，而能量消耗以log N的形式增长。这些结果表明存在海森堡型关系，限制了量子计算机在总计算时间，总能量消耗和问题的经典复杂性方面的效率。
2000-06-05 quant-ph
Spectral Representation of Some Computably Enumerable Sets With an Application to Quantum Provability
我们提出了一种新型的量子计算机，用于证明一类F可计算集的谱表示。当F中的S编码形式系统的定理时，量子计算机通过测量产生形式系统的所有定理和证明。我们猜想，谱表示是有效的所有可计算可列集。这个猜想意味着一般形式系统的定理，如皮亚诺算术或ZFC，可以通过测量产生;然而，量子计算机不太可能也能产生证明，就像F的特殊情况一样。分析表明，展示陈述的可证明性不同于撰写陈述的证明。
2013-03-22 quant-ph
On Information-Theoretic Classical Verification of Quantum Computers
受量子启发的协议，例如[AAV13，AG17]试图实现单证明者交互式协议，其中经典机器可以以信息理论上安全的方式验证量子计算。我们定义了一个家庭的协议，似乎自然验证量子计算和推广这样的已知协议，即那些[AAV 13，AG17]。我们证明了这个家族中的任何协议都必然需要一个非常强大的证明器，就像[LFKN 92]和[Sha92]的经典协议一样。使用我们的分析，我们还暗示了可能的方法，可以尝试实现一个协议，其中证明器可以更弱，即量子计算机（即BQP机）。
2021-05-12 quant-ph
Towards a Simulation of Quantum Computers by Classical Systems
给出了二维点粒子位移场的二维经典随机微分方程，并证明了其分量定义了满足谐振子薛定谔方程的复场的实部和虚部.用这种方法，我们从经典动力学中导出了离散振子谱。然后将该模型推广到任意势。这开辟了在经典系统的帮助下有效模拟量子计算机的可能性。
2001-06-16 quant-ph
Duality and Recycling Computing in Quantum Computers
量子计算机具有量子并行性，具有比经典计算机\cite{er1,er2}更强的计算能力。众所周知，运动的量子物体通过双缝时表现出粒子波二象性。量子计算机是静态的，缺乏这种对偶性。最近提出的对偶计算机已经利用了这种粒子波的对偶性，它可以提供额外的计算能力\cite{r1}。简单地说，对偶计算机是一台移动的量子计算机通过双缝。对偶计算机提供了对从不同狭缝出来的子波执行单独操作的能力，即所谓的对偶并行性。在这里，我们证明了一个$n$ -dubit对偶计算机可以用一个$(n+1)$ -qubit量子计算机来模拟.在对偶模式中，计算操作不一定是单一的。$n$ -量子比特量子计算机可以用作$n$ -比特可逆经典计算机并且是能量有效的。我们的结果进一步使$(n+1)$量子比特计算机能够在$O(2^n)$比特经典计算机上运行经典算法.对偶模式提供了经典计算和量子计算之间的自然联系。在这里，我们还提出了一种循环计算模式，在这种模式下，量子计算机将继续计算，直到得到结果。这两种模式为算法设计提供了新的工具。针对未排序数据库搜索问题，设计了一种搜索算法。
2007-08-15 quant-ph
Encoding classical data into a quantum computer
在这篇文章中，我们描述了一种技术，将数据从经典域转移到量子域。我们考虑一组列矩阵形式的$N (=2^n)$经典数据，并制备了一个$n$ -量子比特量子态，其分量对应于$N$经典数据.为了制备这种$n$ -量子比特量子矢量，我们分别采用Schmidt分解和奇异值分解技术，构造了相应的量子线路族。为了加强我们的论点，我们还通过考虑一组4和16个经典数据并分别构造相应的2和4量子比特量子矢量来给出具体的例子。
2021-07-16 quant-ph
Simulation of Classical Thermal States on a Quantum Computer: A Transfer Matrix Approach
提出了一种量子-经典混合算法，在量子计算机上模拟经典哈密顿算符的热态。我们的方案采用了一系列局部控制的旋转，通过一次添加一个量子位来建立所需的状态。我们确定了一类经典模型，我们的方法是有效的，避免了潜在的指数开销遇到Grover或量子大都市计划。我们的算法也给出了一个指数的优势，二维伊辛模型与磁场的正方形格子，与以前已知的Zalka的算法相比。
2010-07-20 quant-ph
A Quantum to Classical Phase Transition in Noisy Quantum Computers
从量子物理到经典物理转变的基本问题通常用退相干来解释，并被视为一个渐进的过程。对有噪量子计算机中纠缠或量子相关的研究意味着，在某些情况下，从量子到经典的转变实际上是一种相变。在$d$维噪声量子计算机中定义了纠缠长度的概念，并证明了在临界噪声率下纠缠发生相变，此时纠缠长度从无限变为有限.在临界噪声率之上，宏观经典行为是预期的，而在临界噪声率之下，宏观上彼此远离的子系统可以纠缠。超临界相的宏观经典行为不仅适用于量子计算机，而且适用于任何由宏观上许多有限态粒子组成的量子系统，具有局部相互作用和局部退相干，并受到一些额外的条件。这一现象为此类系统中经典行为的出现提供了一种可能的解释。给出了一个简单的计算公式，给出了任意一个这样的系统在超临界相的纠缠长度的上限，并可以通过实验进行验证。
1999-10-19 quant-ph
Defeating classical bit commitments with a quantum computer
最近Mayer证明了，如果参与者具有无限的计算能力和技术，则没有比特承诺方案是安全的。然而，人们注意到，可以通过强迫作弊者执行测量来获得安全协议。类似的情况在之前的量子不经意传输设计中也遇到过。问题是经典的位承诺是否可以用于此特定目的。我们证明，令人惊讶的是，经典的无条件隐藏位的承诺没有帮助。
1998-06-09 quant-ph
Quantum Computer Condition: Stability, Classical Computation and Norms
量子计算机条件（QCC）提供了一个严格和完全通用的框架，用于分析与量子计算机中的容错有关的问题。在本文中，我们应用QCC的波动和系统误差的问题，在现实系统中的特征参数的值。我们表明，容错量子计算是可能的，尽管这些参数的变化。我们还使用QCC明确表明，可靠的经典计算可以进行作为输入的容错，但不完美的，量子计算的结果。最后，我们考虑的优点和缺点的超算子和钻石规范与应用程序的QCC各种量子信息理论问题。
2005-11-17 quant-ph
Classification of Hybrid Quantum-Classical Computing
本文定义了混合量子-经典计算的垂直与水平两类，并细分类型、创造术语，以澄清“混合”的模糊概念。
2022-10-27 quant-ph
Quantum Computing without Quantum Computers: Database Search and Data Processing Using Classical Wave Superposition
量子计算是一个新兴的科学领域，它最终将引导我们开发出新的强大的逻辑器件，其功能远远超出当前基于晶体管的技术的限制。量子计算机可以从根本上比传统数字计算机更快地解决某些类型的问题。存在需要叠加和纠缠的量子算法（例如Shor算法）。但无论是Grover算法还是Deutsch和Jozsa的第一个量子算法都不需要纠缠。有没有可能利用经典的波叠加来加速数据库搜索？这个有趣的问题由S.劳埃德得出的结论是，依赖于波干涉的经典设备可以提供与量子设备相同的经典数字设备的加速。利用光束叠加法对Grover算法进行了仿真实验。得出的结论是，使用经典波叠加伴随着资源的指数增加的成本。从那时起，人们普遍认为，将经典波叠加用于量子算法不可避免地导致指数级的资源开销（设备数量，功耗，精度要求）。在这项工作中，我们描述了一个经典的Oracle机，利用经典的波叠加数据库搜索和数据处理。我们目前的实验数据磁数据库搜索使用自旋波叠加。数据显示，在没有任何指数级资源开销的情况下，数字计算机的基本加速。我们认为，在某些情况下，经典的基于波的方法可以提供相同的加速数据库搜索量子计算机。
2020-12-15 quant-ph
A Herculean task: Classical simulation of quantum computers
在开发有用的量子计算机的努力中，用传统的计算资源模拟量子机器是一个关键的能力。这种模拟将始终面临限制，阻止大规模量子计算机的仿真，但通过尽可能地通过算法和硬件的最佳选择来推动信封，模拟器工具的价值被最大化。本文综述了目前最先进的数值模拟方法，即模拟特定操作下量子计算机演化的经典算法。我们专注于主流的状态向量和张量网络范式，同时简要地提到替代方法。此外，我们还回顾了模拟在量子计算机发展的不同方面的不同应用，例如理解量子计算和经典计算之间的根本区别，探索量子优势的算法设计空间，在设计阶段预测量子处理器的性能，以及有效地表征快速迭代的制造设备。这篇评论补充了最近对当今工具和实现的调查，在这里，我们试图让读者熟悉经典模拟的理论基础，详细讨论不同方法的优点和局限性，以及实际用例中产生的需求和挑战。
2023-02-17 quant-ph
Tractability of Approximation for Weighted Korobov Spaces on Classical and Quantum Computers
本文研究了高维多元近似的量子复杂性、易处理性和强易处理性。我们研究了在许多应用中重要的函数空间。如果某些变量比其他变量更重要，则函数空间被加权;权重显示变量的相对重要性。在一个未加权的空间中，所有的变量都是同等重要的，多元近似是难以处理的。我们想研究多元逼近的复杂性何时与变量的个数无关并多项式依赖于1/E。主要结论如下：量子计算机上的多变量近似可以比使用随机化的经典计算机快大约（1/E）^（1+r）倍。这里，r是取决于权重的正参数，并且可以很大。这意味着量子计算机相对于经典计算机的加速可能比二次的要大得多。量子计算机上的多变量近似比经典计算机上的多变量近似快，即使权重的总和是无限的，但它们的某个幂是有限的，也有最坏情况的保证。我们设计了一个误差最大为E的量子算法，它使用了大约d+log（1/E）个量子比特。因此，我们只对维数d有线性依赖性，对1/E有对数依赖性。因此，对于某些应用，量子位的数量相当适中。
2002-06-28 quant-ph
Signal-based classical emulation of a universal quantum computer
在本文中，我们提出了一种新的方法来模拟一个通用的量子计算机与一个经典的系统，一个使用有限的持续时间和幅度的信号来代表一个任意的量子态。信号可以是任何模态（例如，声学的、电磁的等），但是这里我们将讨论集中在电子信号上。使用诸如四象限乘法器、运算放大器和模拟滤波器之类的模拟电子电路器件来执行酉门操作，但是也可以执行非酉操作。以这种方式，可以完全经典地仿真量子态的希尔伯特空间结构以及门操作的通用集合。然而，所需的带宽随着量子比特的数量呈指数级地缩放，从而限制了该方法的可扩展性，但是固有的并行性、构造的容易性和对退相干的经典鲁棒性仍然可以导致与当前高性能计算机相媲美的能力和效率。
2021-04-24 quant-ph
Loading Classical Data into a Quantum Computer
本文描述了一系列将经典数据加载到量子态中的量子线路。当加载$N$经典位时，结果量子态是$\log_2(N)$量子位阶。此外，数据加载电路的栅极深度为$\log_2(N)$量级。的数据加载过程中，如Holevo界的效率的限制进行了讨论。文中还讨论了将经典压缩技术与量子解压缩电路相结合等提高数据加载效率的方法。使用Quipper语言进行仿真，以验证电路的行为。
2018-03-05 quant-ph
Delayed commutation in quantum computer networks
就像经典计算机网络连接并增强经典计算机的能力一样，量子网络可以结合量子信息和通信的优势。我们提出了一种非经典的网络元件，延迟换向开关，可以解决的问题，在分组交换网络的切换时间。在一些局部辅助量子比特和超密集码的帮助下，我们可以在部分信息离开网络节点后路由信息。
2005-12-02 quant-ph
Classical emulation of a quantum computer
本文描述了一种新的方法来模拟一个通用的量子计算机与一个完全经典的系统，一个使用有限的持续时间和幅度的信号来代表一个任意的量子态。信号可以是任何模态（例如，声学、电磁等）。但这篇论文将集中在电子信号上。单个量子位由同相和正交正弦信号表示，而幺正门操作使用简单的模拟电子电路器件执行。以这种方式，多量子位量子态的希尔伯特空间结构以及门操作的通用集合可以被完全经典地仿真。从一个可编程的原型系统的结果进行了介绍和讨论。
2021-04-27 quant-ph
Phase Information in Quantum Oracle Computing
计算设备可以被提供有外部信息源（神谕）。量子预言机可以传输相位信息，这对量子计算机是可用的，但对经典计算机是不可用的。这一观察的一个结果是，存在一种对经典计算机没有帮助的神谕，但它允许量子计算机解决不可判定的问题。因此，量子复杂性和经典复杂性之间有用的相对化分离必须排除从预言机到计算机的相位信息传输。
1998-05-07 quant-ph
Simulation of chemical reaction dynamics on an NMR quantum computer
量子模拟可以用最少几十个量子比特击败当前的经典计算机，并可能成为量子计算机的第一个实际应用。量子模拟的一个很有前途的应用是解决具有挑战性的量子化学问题。在这里，我们报告了一个实验证明，一个小型的核磁共振（NMR）量子计算机已经能够模拟原型化学反应的动力学。实验结果与经典模拟结果吻合较好。我们的结论是，量子模拟的化学反应动力学目前的经典计算机上无法计算的是可行的，在不久的将来。
2011-05-21 quant-ph
Variational Quantum Eigensolver Approach to Prime Factorization on IBM's Noisy Intermediate Scale Quantum Computer
本研究提出基于变分量子特征求解器（VQE）的量子-经典混合质因数分解算法，经IBM真实量子计算机与经典模拟器验证，分别可分解最大253与1048561的数，展现了近期量子计算的应用潜力。
2025-03-19 quant-ph
'Photosynthetic' Quantum Computers?
量子计算机在自然界中已经存在了吗？有人建议他们这样做。光合作用是“量子计算机”组件可能在复杂生物系统的“经典”世界中发挥作用的一个例子。一个“翻译”的标准代谢描述的“前端”光捕获复杂的光合作用到量子计算机的语言。生物系统代表了一种尚未开发的资源，可以用来思考混合量子-经典计算机的设计和操作，并扩展我们目前对自然界中“量子计算机”的定义的概念。
2001-08-20 quant-ph
Investigating student interpretations of the differences between classical and quantum computers: Are quantum computers just analog classical computers?
本研究访谈28名修读量子计算/QIS课程的学生，分析其对经典与量子计算机差异的理解，发现缩放概念混淆，并表明模拟经典计算机思想实验有助于专家式推理。
2022-08-29 physics.ed-ph quant-ph
Classical simulators of quantum computers and no-go theorems
它被讨论，为什么经典的量子计算机模拟器逃脱一些不去的索赔，如Kochen-Specker，贝尔，或最近的康威-Kochen“自由意志”定理。
2006-06-13 cs.OH quant-ph
How big is a quantum computer?
计算资源是计算效率的核心问题。我们指出了在经典计算中被忽视的信息读出中隐含的物理约束。读出的基本粒子计数模式为实现量子计算机所需的资源设定了下限。因此，基于经典波的计算机与基于单量子粒子的计算机一样高效。
2000-09-17 quant-ph
Comments on `Stable Quantum Computation of Unstable Classical Chaos,' `Efficient Quantum Computing Insensitive to Phase Errors,' and `Quantum Computer Inverting Time Arrow for Macroscopic Systems'
最近，论文B。乔治和D.L. Shepelyansky，Phys. Rev. 86_，5393（2001）中提出的[C. Zalka，quant-ph/0110019; L. Di'osi，quant-ph/0110026]。这封信声称，当在量子计算机上执行Arnold猫映射下的相空间密度演化时，误差敏感性将呈指数级加速和降低。一方面，有些观点以前的答复者尚未提出。另一方面，作者的反应[quant-ph/0110142]提出了新的问题。本说明述及这两个问题。
2001-12-02 quant-ph
On the Quantum Kolmogorov Complexity of Classical Strings
我们表明，经典和量子Kolmogorov复杂性的二进制字符串同意一个附加常数。这两种复杂度都被定义为任何（经典的，量子）计算机程序，其输出相应的字符串。由此可见，量子复杂性是经典复杂性在量子态领域的扩展。即使我们允许量子计算机的输出中有一个小的概率误差，这也是正确的。我们概述了这一说法的数学证明，基于量子运算输出的不等式和通用量子计算机模拟的经典程序。
2009-06-09 quant-ph
New Approachs to Quantum Computer Simulaton in a Classical Supercomputer
经典模拟很重要，因为它为量子计算机的性能设定了基准。经典模拟是目前唯一可以使用大量量子比特的方法。为了实现更大的模拟，下面强调稀疏矩阵处理，同时用内存来进行处理。它在NCSA超级计算机中表现良好，以方便的连续部分提供状态向量，以备后处理。
2003-08-28 cs.CE quant-ph
Classical Control of Large-Scale Quantum Computers
量子技术的加速发展已经到了一个关键点。早在2014年，就有几项研究结果表明，几种实验技术现在已经足够精确，可以满足容错、纠错量子计算的要求。虽然仍有许多技术和实验问题需要解决，但实验系统现在具有足够低的错误率以满足几种纠错模型的容错阈值的能力是一个巨大的里程碑。因此，现在是计算机科学和经典工程社区研究与编译量子算法并在未来的量子硬件上实现它们相关的{ \em classical}问题的好时机。在本文中，我们将回顾拓扑量子计算架构的基本操作规则，并概述了需要解决的最重要的经典问题之一：大规模量子计算机的纠错数据的解码。我们将努力提出这些问题独立于基础物理学，因为这项工作的大部分可以有效地解决非专家在量子信息或量子力学。
2014-05-20 quant-ph
Multi-photon boson-sampling machines beating early classical computers
玻色子采样被认为是一个强有力的候选人，以证明量子计算优于经典计算机。然而，由于单光子源和多端口光学干涉仪的效率低下，以前的原理验证实验遭受小光子数和低采样率。在这里，我们开发了用于高性能玻色子采样的两个核心组件：具有0.99传输率的鲁棒多光子干涉仪，以及来自量子点微柱的主动解复用单光子源，同时具有高效率、纯度和不可区分性。我们实现并验证了3-，4-和5-光子玻色子采样，并分别实现了4.96 kHz，151 Hz和4 Hz的采样率，比以前的实验快24，000倍以上，比用第一台电脑（ENIAC）和晶体管计算机（TRADIC）通过矩阵运算获得一个样品快220倍以上在人类历史上。我们的架构是可行的，以扩大到更大的光子数和更高的速度与经典计算机竞争，并可能提供实验证据反对扩展的丘奇-图灵论文。
2017-04-16 quant-ph
Addition on a Quantum Computer
介绍了一种在量子计算机上计算和的新方法。这种技术使用量子傅里叶变换，并通过消除对临时进位位的需要来减少加法所需的量子位的数量。这种方法还允许将经典数添加到量子叠加，而无需在量子寄存器中编码经典数。该方法还允许在其执行中进行大规模并行化。
2000-08-07 quant-ph
Simulations of Many-Body Quantum Systems by a Quantum Computer
我们认为，量子计算机可以解决量子多体问题是不切实际的解决一个经典的计算机。
1996-03-26 quant-ph
Identification of topological phases using classically-optimized variational quantum eigensolver
本文提出co-VQE，将VQE优化置于经典计算机完成、量子设备仅用于测量非局域量，并在拓扑量子自旋模型中结合非局域序参量和无监督学习识别拓扑相。
2022-02-11 quant-ph
From simulatability to universality of continuous-variable quantum computers
本论文探讨了连续变量量子计算机相对于经典设备的计算优势边界，通过一系列证明展示了包括高度Wigner负性Gottesman-Kitaev-Preskill态在内的复杂电路仍可在多项式时间内经典模拟。
2025-05-27 quant-ph
The Semi-Quantum Computer
我们讨论的搜索和傅立叶变换算法的性能的混合计算机组成的经典和量子处理器一起工作。我们表明，这种半量子计算机将是对纯经典体系结构的改进，无论量子比特有多少，因此，它表明了一种比具有任意数量量子比特的纯量子计算机更容易实现的技术。
2004-05-13 quant-ph
Quantum Computer Can Not Speed Up Iterated Applications of a Black Box
让一个经典的算法是由执行该算法的一个步骤的黑盒的顺序应用程序确定。如果我们把这个黑盒看作一个预言机，它为任何查询a给出一个值F（a），我们可以在一台经典计算机上计算T个F在时间T上相对于这个预言机的顺序应用。证明了当T=O（2^{n/7}），其中n为输入长度时，F的T个顺序应用的结果不能在具有Oracle for F的量子计算机上以比时间Ω（T）更快的速度计算.这意味着没有一种量子加速经典算法的通用方法，在这种通用方法中，经典算法被视为给定黑盒的迭代应用。对于任意的时间复杂度T，量子模拟的时间下限为Ω（T^{1/2}）.
1997-12-22 quant-ph
Measuring magic on a quantum processor
魔法态是量子计算机相对于经典计算机取得优势的资源。这个资源包括在偏离称为stabilizerness的属性，这反过来又意味着稳定器电路可以有效地模拟在一个经典的计算机。如果没有魔法，量子计算机就不能做经典计算机做不到的事情。考虑到魔法对量子计算的重要性，有一种测量量子态中魔法量的方法将是有用的。在这项工作中，我们提出并实验证明了一个协议，用于测量魔术的基础上随机测量。我们的实验是在两个IBM Quantum Falcon处理器上进行的。该协议可以提供量子硬件在产生不能在经典计算机上有效模拟的状态方面的有效性的表征。我们展示了如何从这些测量可以构建现实的噪声模型影响的硬件。
2022-12-23 quant-ph
Strongly Contracted N-Electron Valence State Perturbation Theory Using Reduced Density Matrices from a Quantum Computer
我们介绍QRDM-NEVPT 2：强收缩N电子价态$2^{nd}$阶微扰理论（SC-NEVPT 2）的混合量子-经典实现，其中捕获静态相关效应的完全活性空间配置相互作用（CASCI）步骤被在量子计算机上执行的模拟所取代。随后，在量子器件上测量的n粒子约化密度矩阵（n-RDM）直接用于经典的SC-NEVPT 2计算，其近似地恢复剩余的动态电子相关效应。我们还讨论了使用累积量展开来近似整个4-RDM矩阵或仅其零点。除了无噪声的状态矢量量子模拟，我们展示了，第一次，一个混合量子经典多参考微扰理论计算，与量子计算机上进行的量子部分。
2022-10-11 quant-ph
One-dimensional quantum systems at finite temperatures can be simulated efficiently on classical computers
现在我们知道，利用经典计算机和矩阵乘积态技术可以有效地研究具有短程相互作用的带隙一维量子多体系统的基态。缺少有限温度下的相应结果。利用1+1d量子场论中的复制技巧，本文证明了在有限温度下，一维系统的经典模拟的代价实际上只与温度的倒数成多项式增长，并且与系统大小无关--即使对于无间隙系统也是如此。特别是，我们表明，热场双态（TDS），平衡密度算子的纯化，可以有效地获得矩阵产品的形式。这个论点是基于TDS中雷尼纠缠熵的标度行为。在有限温度下，它们服从面积定律。对于中心荷为$c$的无带隙系统，纠缠只随温度的倒数$S_α\sim \frac{c}{6}(1+1/α)\log β$而增长。场理论的结果进行了测试，并证实了准精确的数值计算可积和不可积的自旋系统，和相互作用玻色子。
2017-08-30 quant-ph
Emergency hub placement with a neutral-atom quantum computer
Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；Quantum Computing Solutions, Leonardo S.p.A.（量子计算解决方案，莱昂纳多股份公司）；Hypercomputing Continuum Unit, Leonardo S.p.A.（超算连续体单元，莱昂纳多股份公司）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
针对灾害响应中应急中心选址问题，提出混合量子-经典近似框架，利用中性原子量子计算机作为独立集采样器，在多达100节点的实例上实现近最优解。
2026-06-19 quant-ph
Quantum digital simulations of time-domain semiconductor spectroscopy in the semi-classical approximation
CSIRO（澳大利亚联邦科学与工业研究组织）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；The University of Melbourne（墨尔本大学）
提出基于布里渊区离散化和二次量子化形式的数字量子模拟框架，用于半导体超快光谱学，在无噪声极限下与经典模拟定量一致，并自然扩展到多体区域。
2026-10-27 quant-ph
Two Classical Queries versus One Quantum Query
在这篇文章中，我们研究了所谓的查询有限计算机的能力。我们比较了一个经典的计算机，允许问两个问题的NP-预言机的强度与一个量子计算机，只允许一个这样的查询的强度。它表明，任何决策问题，需要两个并行（非自适应）SAT查询的经典计算机上也可以完全解决量子计算机使用只有一个SAT-oracle调用，其中两个计算具有多项式的时间复杂度。这样的模拟通常被认为是不可能的一个查询的经典计算机。如果我们用一个一般的黑盒来代替SAT-预言机，这种简化也不成立。因此，这个结果给出了一个例子，说明量子计算机可能比经典计算机更强大。它还强调了一般神谕的量子复杂性结果与SAT问题等更结构化任务的结果之间的电势差。
1998-08-26 cs.CC quant-ph
Computer Simulation of Quantum Dynamics in a Classical Spin Environment
本文综述了研究耦合到经典自旋环境的量子系统动力学的一种形式。该理论是基于广义反对称括号和自然预测的开放路径非对角几何相位的密度矩阵的演变。它示出，这样的几何相位也必须考虑在量子经典刘维尔方程的经典浴与规范相空间坐标，这发生在每当的基本原理是复杂的（如在耦合到量子子系统的磁场的情况下）。当量子子系统与自旋环境弱耦合时，非绝热跃迁可以忽略，从而可以构造一个有效的非马尔可夫计算机模拟方案来模拟经典自旋环境下的开放量子系统动力学.为了解决这种情况下，积分算法的基础上对称Trotter分解的经典类自旋传播子。这样的算法被应用到一个模型，该模型包括一个耦合到外部磁场中的单个经典自旋的量子二能级系统。从一个激发态出发，模拟了该两态模型的粒子数差和相干性，同时详细地观察了经典自旋的动力学过程。作者认为，本文提供的数值证据是将经典自旋环境中的量子动力学模拟发展成为有效工具的第一步。反过来，模拟这种动态的能力可以对各个领域产生积极影响，其中包括纳米科学。
2014-04-24 quant-ph
Database Manipulation on Quantum Computers
在量子计算机上操作数据库系统是一个重要的目标，可以从量子计算机在需要大量存储和处理时间的领域（如数据库）中相对于经典计算机的有前途的加速中受益。本文定义了量子数据库中操作数据的基本操作，如数据库文件的刷新、更新、刷新、选择、备份和恢复。这使得能够在量子计算机上同时执行在经典数据库系统上通常需要很长处理时间的数据处理。定义数据库系统中使用的更高级概念的量子版本，例如引用完整性和关系代数，是这项工作的正常扩展
2007-05-29 quant-ph
Parallelism of quantum computations from prequantum classical statistical field theory (PCSFT)
本文研究了量子计算的一个基本问题--量子并行性。众所周知，量子并行性是量子计算机能够执行经典计算机在指数时间内执行的多项式时间计算的基础。因此，更好地理解量子并行性对理论和应用研究都很重要，参见。例如David Deutsch \cite{DD}。我们提出了一个现实的解释最近发展的前量子经典统计场论（PCSFT）的基础上。在量子力学的PCSFT方法中，量子态（混合态和纯态）是经典场的特殊系综的标记。因此，例如，单个（！）“纯态电子”$ψ$可以用一个特殊的“电子随机场”来识别，比如说$Φ_ψ(ϕ).$量子计算机就用这样的随机场来运行。通过例如布尔函数$f(x_1,...,x_n)$的一个计算步骤，初始随机场$Φ_{ψ_0}(ϕ)$被转换成最终随机场$Φ_{ψ_f}(ϕ)$ "包含$f.$的所有值“。这是量子计算机能够快速处理大量信息--实际上是经典随机场--的目标。
2008-03-10 quant-ph
Simulating quantum computers with probabilistic methods
我们研究经典和量子计算能力之间的边界。这项工作包括两个部分。首先，我们开发新的经典的模拟算法，以采样方法为中心。使用这些技术，我们产生新的类的经典可模拟的量子线路的标准技术依赖于测量概率的精确计算无法提供有效的模拟。例如，我们展示了如何将匹配门、Toffoli、Clifford、有界深度、傅立叶变换和其他电路串联起来，这些电路都是经典的可模拟电路。我们还证明了稀疏量子线路以及由CNOT和exp[iaX]门组成的电路可以经典地模拟。在第二部分中，我们将我们的结果应用于量子算法的模拟。它表明，最近的量子算法，有关Potts模型配分函数的估计，可以有效地模拟经典。最后，我们表明，西蒙和肖尔的算法的指数加速至关重要地取决于在这些算法的最后一个阶段，处理经典的测量结果的后处理。具体来说，我们证明了这两种算法将是经典的模拟，如果在这一步中经典计算的功能有一个充分峰值的傅立叶频谱。
2010-04-12 quant-ph
Higher Order Methods for Simulations on Quantum Computers
为了在量子计算机上有效地实现用于量子模拟的多量子比特门，我们开发并提出了重新表达exp[-i（H_1 + H_2 +.）Δt]作为因子exp[-iH_1 Δt]，exp[-iH_2 Δt]，.的乘积。其精确到Δt的三阶或四阶。我们推导出的方法是辛方法的扩展形式，也可以用于经典计算机上经典Hamilton量的积分。我们得到积分和无理数的方法，并找到在这两种情况下最有效的方法。
1999-03-15 quant-ph
Board Games for Quantum Computers
可扩展的棋盘游戏，包括五子棋（或五子棋）和围棋（或围棋），被推广，以便它们可以在量子计算机上或由量子计算机玩。我们采用三个原则进行推广：前两个是确保游戏与量子计算机兼容，第三个是确保标准经典游戏是特殊情况。我们演示了如何构建基本的量子移动，并使用它们来建立量子游戏。有三种不同的方案来玩量子化游戏：一台量子计算机与另一台量子计算机（QwQ），两台经典计算机在一台量子计算机上相互玩（CQC），以及一台经典计算机与另一台经典计算机（CwC）。我们用五子棋和围棋来说明这些结果。
2020-04-17 cs.GT quant-ph
Reliably assessing the electronic structure of cytochrome P450 on today's classical computers and tomorrow's quantum computers
对量子计算机如何用于化学模拟的准确评估，特别是其潜在的计算优势，为如何部署这些未来设备提供了重要的背景。为了可靠地进行这种评估，量子资源估计必须与经典模拟相结合，以回答相关的化学问题并定义经典模拟前沿。在这里，我们探索所需的量子和经典资源，以评估细胞色素P450酶（CYP）的电子结构，从而定义一个经典的量子优势边界。这是通过分析DMRG+ NEVPT 2的收敛性和耦合团簇单倍与非迭代三倍（CCSD（T））计算的自旋间隙的模型中的催化循环，表明多参考字符。对于相同的系统，计算使用量子化量子行走执行相位估计所需的量子资源。编译成表面代码提供运行时估计以直接与DMRG运行时进行比较并评估潜在的量子优势。经典和量子资源的估计表明，在足够大的规模来平衡动态和多组态电子相关的模拟的量子模型有可能是一个量子优势的问题，并强调了经典模拟和量子算法的发展之间的重要相互作用的化学模拟。
2022-02-02 physics.chem-ph quant-ph
A Simple Quantum Computer
我们提出了一个量子计算机的实现来解决Deutsch的问题，这需要在经典计算机上的指数时间，但只有线性时间与量子并行。通过使用双轨量子比特表示作为一种简单的纠错形式，我们的机器可以容忍一定量的退相干，并且仍然以很高的概率给出正确的结果。我们采用的设计也展示了量子并行性的签名，它明确地描绘了所需的量子行为，从仅仅是经典的。使用量子光学元件对我们的建议进行实验演示，需要开发单光子学的几个关键技术。
1995-05-22 quant-ph
Machine learning with minimal use of quantum computers: Provable advantages in Learning Under Quantum Privileged Information (LUQPI)
Leiden University（莱顿大学）；Honda Research Institute Europe GmbH（本田欧洲研究院有限公司）；CWI Amsterdam（阿姆斯特丹数学中心）
本文研究了在量子优先信息下的学习框架，证明了在特定条件下量子特征提取能带来指数级的量子-经典优势。
2026-01-29 quant-ph
