Resonance fluorescence of an artificial atom with a time-delayed coherent feedback
National Tsing Hua University（国立清华大学）；Queen’s University（女王大学）；University of Ottawa（渥太华大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；National Chung Cheng University（国立中正大学）；Center for Quantum Technology, National Tsing Hua University（国立清华大学量子科技中心）；RIKEN（理化学研究所）；University of Michigan（密歇根大学）
研究通过时间延迟反馈系统探索非马尔可夫效应，展示人工原子在超导波导中非线性激发下的共振荧光特性，首次实验报告非马尔可夫 regime 中的Mollow三重线。
2026-03-30 quant-ph
Measuring Fluorescence to Track a Quantum Emitter's State: A Theory Review
我们回顾了连续监测量子位通过其自发发射，在入门级。当代实验已经能够收集腔和传输线中人造原子的荧光，然后测量该发射以获得量子比特状态下的扩散量子轨迹。我们给出了一个简单的理论概述，这样的情况下，使用的框架来自贝叶斯更新概念的克劳斯运营商的基础上，我们适用于这种灵活的框架在常见类型的测量，包括光电探测，零差，外差监测，并说明其等效的随机主方程形式主义。特别强调的是零差（相敏）监测荧光。我们开发的例子是用来说明量子轨迹的基本方法，但也介绍了一些更先进的当代感兴趣的话题，包括量子测量中的时间箭头，和轨迹的最佳测量记录来自变分原理。我们进行的推导直接从一个简单模型的发展到对最近实验结果的理解。
2020-05-28 quant-ph
Parameterized Two-Qubit Gates for Enhanced Variational Quantum Eigensolver
变分量子本征求解器是一种重要的量子-经典混合算法，有望对近期的量子器件产生影响。它们通常基于由参数化单量子位门和固定双量子位门组成的电路模拟器。研究了参数化双量子比特门在变分量子本征求解器中的作用。我们模拟了一个变分量子本征求解器算法，使用固定的和参数化的两个量子比特门的电路模拟器，并表明参数化的版本优于固定的版本，无论是在最佳能量和减少离群值，在量子化学和材料科学的应用范围内的哈密顿量。
2022-10-12 quant-ph
Suppression of mid-circuit measurement crosstalk errors with micromotion
中间电路测量和重置是量子计算中的关键原语，但是这样的操作需要与所选择的量子比特的强相互作用，同时保持相邻量子比特的隔离，这在许多系统中是一个重大挑战。对于捕获的离子系统，测量是用激光诱导荧光进行的。来自检测光束的杂散光和来自被测离子的荧光可能是未测量量子位的退相干的重要来源。我们提出了一种技术，使用离子微动，以减少这些来源的退相干超过一个数量级。我们用一种基于随机基准测试的新方法对性能进行基准测试，以估计附近量子位上的串扰误差的大小。使用Honeywell系统模型H0，我们演示了在相邻量子位上具有低串扰误差的选择量子位上的测量和重置。
2022-01-03 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
Anatomy of Fluorescence: Quantum trajectory statistics from continuously measuring spontaneous emission
研究了超导量子比特在荧光作用下的连续量子测量。量子位的荧光通过保相外差测量来检测，给出荧光正交信号作为两个连续的量子位读出结果。利用测量物理中的随机路径积分方法，导出了状态边界条件之间的最可能路径，并利用图解微扰理论计算了所有随机变量之间的近似时间关联函数.我们专注于在连续测量过程中能量增加的路径。我们的结果相比，蒙特卡罗数值模拟的轨迹，我们发现直接模拟和理论之间的密切协议。我们将这种分析推广到任意连续监测的扩散量子系统。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Entanglement of a pair of quantum emitters via continuous fluorescence measurements: a tutorial
我们讨论了在两个远程量子比特之间产生量子纠缠的测量协议的最新发展，重点是联合连续检测它们的自发发射的理论。我们考虑一个设备的几何形状类似于著名的贝尔状态测量中使用的，我们使用一个概念上透明的随机量子轨迹模型进行分析，我们用这个来审查光电探测，最简单的情况下，然后推广到零差和外差探测的扩散轨迹。这种正交测量方案是现有电路QED实验的现实的两量子比特扩展，其通过零差或外差超导量子比特的自发发射来获得量子轨迹，或者是现有光学测量方案的适应以获得来自发射器的跳跃轨迹。我们提到的关键结果，从一个单一的理论框架内，并绘制连接到更广泛的文献中的概念纠缠产生的测量（如路径信息擦除和纠缠交换）。在我们讨论的零差探测方案下，光子的路径信息获取以及因此的两量子比特纠缠产率是可调的，最多产生与可比光电探测情况下等效的平均纠缠动力学。除了推导出这种已知的等价性，我们扩展了过去的分析，在我们的测量动力学的表征：我们包括联合零差测量动力学下的贝尔状态的最快可能的演变的界限的推导，并表征可能使用低效（有损）测量的最大纠缠产量。
2021-08-17 quant-ph
Observing interferences between past and future quantum states in resonance fluorescence
在量子物理学中，测量结果是随机的，但它们的统计数据可以预测，假设过去对系统有一些了解。来自未来测量的额外知识深刻地改变了现在的统计数据，并导致纯粹的量子特征。特别是弱测量的条件平均结果，即所谓的弱值，被证明超出了传统的范围，提供了一种直接测量复杂量的方法，并可用于提高量子计的灵敏度。最近，这些概念已被认为是在一般情况下的开放量子系统的退相干发生。那么，对于与退相干相关的不可避免的测量，即由环境执行的测量，弱值的性质是什么？在这里，我们在最简单的开放量子系统中回答这个问题：存在弛豫通道的量子比特。我们连续监测由共振驱动的超导量子比特发射的荧光。在量子位态的初始准备和最终Single Shot测量结果的条件下，我们探测显示所有上述属性的弱值。荧光信号表现出与过去和未来量子态相关的振荡之间的干扰。实测数据与理论完全一致。
2014-05-15 quant-ph
Variational determination of multi-qubit geometrical entanglement in NISQ computers
量子比特和量子操作的物理实现中的当前噪声水平限制了传统方法表征纠缠的适用性。在这种不利的情况下，我们采用量子变分方法来估计多量子比特纯态纠缠的几何度量。该算法只需要单量子位门和测量，因此非常适合NISQ设备。这通过在IBM Quantum设备上成功实现$3$、$4$和$5$量子位的Greenberger-Horne-Zeilinger态的方法来证明。随机状态下的数值仿真表明了该方法的鲁棒性和准确性。该协议的可扩展性通过矩阵乘积状态技术的数值证明了高达$25$量子比特。
2022-04-28 quant-ph
Variational Simulation of Schwinger's Hamiltonian with Polarisation Qubits
量子物理学和量子化学的数值模拟通常涉及难以处理的自由度数量，并且不承认一般形式的已知近似。在实践中，使用可用的数值方法表示量子力学状态随着系统尺寸的增加而变得更具挑战性。最近，量子算法实现为变分模型，已经提出了加速这样的模拟。本文在变分的框架下研究了噪声对Schwinger模型中量子相变的影响。实验是使用自由空间光学方案来实现一对偏振量子比特，并使任何两个量子比特状态能够在实验上制备到机器公差。我们特别利用工程噪声和退相干的偏振量子位的可能性，探索变分算法的NISQ架构在识别和量化量子相变与噪声量子位的限制。我们发现，尽管存在噪声，可以检测到的相变的Schwinger哈密顿量，即使是两个量子比特系统使用变分量子算法。
2021-04-12 quant-ph
Robust Distant Entanglement Generation Using Coherent Multiphoton Scattering
我们描述了一个协议，纠缠两个量子比特在一定的距离，通过使用共振荧光。该方案利用了后选择的方法，利用了纠缠态和非纠缠态对应的大的、可分辨的荧光信号，由于多光子的性质，该方案具有高的成功概率和高的纠缠保真度。我们的结果表明，纠缠产生是强大的，对光子波动的荧光信号在很宽的驱动领域。我们还证明了这种新的协议有一个平均纠缠持续时间内的退相干时间相应的量子比特系统，根据目前的实验光子效率。
2013-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement Distance of Two- and Multi-Qubit Variational States and Its Quantification with Quantum Computing
Ivan Franko National University of Lviv（利沃夫伊万·弗兰科国立大学）；SoftServe Inc.（SoftServe公司）
通过解析推导和量子计算模拟，研究了变分量子电路中两量子比特和多量子比特系统的纠缠距离，并量化了其与电路参数和深度的依赖关系。
2026-05-28 quant-ph
Emulating two qubits with a four-level transmon qudit for variational quantum algorithms
本研究使用4能级超导transmon qudit实现双量子比特模拟器以用于变分量子算法，通过误差缓解技术降低读出误分类和幅度阻尼影响，最终预测能量达到化学精度，证明qudit是量子比特的实用替代方案。
2024-03-21 quant-ph
Variational preparation of entangled states in a system of transmon qubits
本研究利用最小校准的iSwap类门结合变分量子算法，在transmon量子比特系统中高效制备高保真Bell态和GHZ态，并通过CHSH不等式验证了纠缠质量。
2025-04-21 quant-ph
Variational quantum compiling for three-qubit gates design in quantum dots
针对可扩展量子计算中量子逻辑门设计需求，本工作利用变分量子编译算法，基于纯物理相互作用项的时间无关哈密顿量设计出对多种噪声鲁棒的高保真三量子比特门，且方法适用于多类量子系统，助力构建更优量子计算架构。
2024-12-09 quant-ph
Four-Qubit Variational Algorithms in Silicon Photonics with Integrated Entangled Photon Sources
本文首次在室温硅光子集成电路上，利用四个集成自发四波混频光子对源制备路径纠缠四维量子态，成功演示了氢分子变分量子本征求解和半素数变分量子因式分解两种变分量子算法。
2025-01-02 quant-ph
High Precision Qubit-Efficient Variational Continuous Optimization via Amplitude Estimation
University of Connecticut（康涅狄格大学）
提出一种将连续变量编码为单量子比特振幅的变分框架，利用振幅估计提高读出精度，以恒定量子比特代价替代二进制离散化的对数增长，实现高精度连续优化。
2026-06-07 quant-ph
Variational simulation of higher-spin systems on qubit-based quantum simulators
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Huawei Technologies（华为技术有限公司）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
研究基于量子比特的量子模拟器模拟高自旋系统的问题，提出用惩罚项抑制非法态的变分框架，比较二进制编码与对称编码，发现对称编码虽需更多量子比特，但在保真度、收敛速度和可训练性上更优，是模拟高自旋模型的实用途径。
2026-08-04 quant-ph
Qubit-excitation-based adaptive variational quantum eigensolver
变分量子本征求解器（VQE）的分子模拟是新兴的噪声中等规模量子计算机的一个有前途的应用。构造易于优化和由浅量子线路实现的精确分子ansätze对于成功实现此类模拟至关重要。通常，Ansätze被构造为一系列费米激发演化。相反，我们证明了有用的构造ansätze与“量子比特激发演化”，这与费米激发演化，服从“量子比特交换关系”。我们表明，量子比特激发演化，尽管缺乏一些物理特征的费米子激发演化，准确地构建ansätze，同时需要渐近较少的门。利用量子比特激发演化，我们介绍了基于量子比特激发的自适应（QEB-ADAPT）-VQE协议。QEB-ADAPT-VQE是ADAPT-VQE的一种改进，它使用问题定制的模拟器进行分子模拟，通过附加量子位激发算子的演化迭代生长。通过对小分子进行经典的数值模拟，我们对QEB-ADAPT-VQE进行了基准测试，并将其与原始的费米-ADAPT-VQE和量子位-ADAPT-VQE进行了比较。在电路效率和收敛速度方面，我们证明了QEB-ADAPT-VQE优于量子位-ADAPT-VQE，据我们所知，这是以前用于分子模拟的最具电路效率的可扩展VQE协议。
2021-10-14 quant-ph
Qubit coupled cluster singles and doubles variational quantum eigensolver ansatz for electronic structure calculations
用于电子结构计算的变分量子本征求解器（VQE）被认为是近期量子计算的一个主要潜在应用。在众多的VQE算法中，酉耦合簇单双激励（UCCSD）VQE算法具有较高的精度，受到了广泛的研究兴趣。然而，基于费米激发的UCCSD VQE在使用Jordan Wigner变换时需要额外的宇称项。在这里，我们介绍了一种新的VQE的基于粒子保持交换门实现量子比特的激发。所提出的VQE算子具有上界到$O(n^4)$的门复杂度，其中$n$是哈密顿算子的量子位数。对简单分子系统BeH $_2$，H $_2$ O，N $_2$，H $_4$和H $_6$的数值计算结果在误差约为$10^{-3}$ Hartree的范围内给出了非常精确的结果.
2020-10-10 quant-ph
Variational quantum thermalizers based on weakly-symmetric nonunitary multi-qubit operations
本研究在变分量子热化器中引入基于弱对称性的多量子比特非酉操作，利用耗散工程无需测量或额外量子比特，并开发熵估计新方法，从而能在所有温度下制备典型自旋模型的热态，为开放量子多体系统模拟开辟新途径。
2025-03-27 quant-ph
Experimental Implementation of a Qubit-Efficient Variational Quantum Eigensolver with Analog Error Mitigation on a Superconducting Quantum Processor
本文在超导量子处理器上实验实现了仅用一个transmon量子比特和一个光子量子比特的量子比特高效VQE，结合矩阵乘积态压缩和零噪声外推误差缓解，成功求解4自旋Ising模型基态能量，证明在最少量子资源下执行量子算法并有效抑制噪声的可行性。
2025-04-09 quant-ph
Variational Quantum Gate Optimization
我们提出了一种门优化方法，我们称之为变分量子门优化（VQGO）。VQGO是一种通过优化参数化的量子线路来构造目标多量子比特门的方法，该量子线路由具有高可控性的可调谐单量子比特门和具有有限可控性的固定多量子比特门组成。作为一个例子，我们应用所提出的计划的模型相关的超导量子比特系统。我们在数值模拟中表明，高保真CNOT门可以构建与VQGO使用交叉谐振门有限串扰。我们还表明，快速和高保真度的四量子位综合征提取可以实现同步交叉共振驱动器，即使在存在非交换串扰。VQGO为量子计算机设计有效的门操作提供了一条途径。
2018-10-30 quant-ph
A Comparative Study On Solving Optimization Problems With Exponentially Fewer Qubits
变分量子优化算法，例如变分量子本征求解器（VQE）或量子近似优化算法（QAOA），是研究最多的量子算法之一。在我们的工作中，我们评估和改进了基于VQE的算法，与QAOA相比，该算法使用的量子位数呈指数级减少。我们强调的数值不稳定性编码的问题到变分的ananesthetic和提出了一个经典的优化过程中找到的anesthetic的基态在较少的迭代具有更好的或类似的目标。此外，我们比较了经典的优化算法，这种变分二次无约束二元优化和图划分问题的anterior。
2022-10-21 quant-ph
Using Spontaneous Emission of a Qubit as a Resource for Feedback Control
通过基于其荧光的连续外差测量的反馈协议来执行对transmon量子比特的持久控制。通过用微波信号驱动量子比特和腔，其幅度线性地依赖于测量的荧光场的正交的瞬时值，我们表明，可以将量子比特永久稳定在任何目标状态。使用约瑟夫森混频器作为相位保持放大器，可以达到总的测量效率$η$ = 35%，导致最大59%的激发和44%的稳定状态的相干性。实验证明了多输入多输出模拟马尔可夫反馈的量子制度。
2016-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental error mitigation using linear rescaling for variational quantum eigensolving with up to 20 qubits
量子计算机有可能帮助解决一系列物理和化学问题，但量子硬件中的噪声目前限制了我们从量子模拟算法的执行中获得准确结果的能力。已经提出了各种方法来减轻噪声对变分算法的影响，包括将噪声建模为可观测量的阻尼期望值的方法。在这项工作中，我们对各种方法进行了基准测试，包括这里提出的一种新方法。我们比较他们的表现，估计基态能量的几个实例的一维混合场伊辛模型使用变分量子本征解算器算法与两个IBM的量子计算机上的20个量子位。我们发现，几种错误缓解技术使我们能够将能量恢复到包含多达约25个反相层的电路的真实值的10%以内，其中每个层由所有相邻量子位之间的CNOT门和所有量子位上的Y旋转组成。
2021-11-17 quant-ph
Non-orthogonal qubit states expansion for the asymmetric quantum Rabi model
我们提出了非对称量子拉比模型（AQRM）基态的物理激发变分波函数。该波函数是压缩相干态与非正交量子比特态纠缠的加权叠加，并且在压缩效应变得可以忽略的感兴趣区域中仅依赖于三个变分参数。变分展开描述的基态非常好，几乎在所有的参数制度，特别是与任意偏置。利用变分结果计算了基态的各种相关物理观测量，并与现有的近似解和精确解进行了比较。结果表明，变分展开是一个显着的改进，现有的近似AQRM。
2020-12-01 quant-ph
Variational Quantum Circuits for Multi-Qubit Gate Automata
本文提出一种NISQ友好的量子-经典混合方法，通过变分量子算法设计时间无关哈密顿量以生成多量子比特酉变换，并成功以高保真度实现Toffoli门，展示了量子计算用于量子计算机设计的潜力。
2024-09-20 quant-ph
Dark-resonance Doppler cooling and high fluorescence in trapped Ca-43 ions at intermediate magnetic field
我们展示了简单而强大的方法，多普勒冷却和获得高荧光捕获的43 Ca+离子在磁场为146高斯。该场可以在离子的基态超精细结构内实现与磁场无关的“原子钟”量子比特跃迁，但也会导致与多普勒冷却相关的64个状态的复杂内部结构分布在原子跃迁线宽的许多倍上。使用随时间变化的光学布洛赫方程模拟的系统，我们开发了一个简单的计划，多普勒冷却的离子上的双光子暗共振，这是强大的激光强度，失谐和偏振的典型实验变化。我们实验证明冷却到0.3 mK的温度，略低于相应的两级系统的多普勒极限，然后使用拉曼边带激光冷却进一步冷却到离子的径向运动模式的基态。这些方法将使两个量子比特与这种离子纠缠，这是迄今为止开发的最有前途的量子比特之一。
2015-10-30 physics.atom-ph quant-ph
A solid state emitter embedded in a microcavity under intense excitation: a variational master equation approach
本文研究了强激光驱动下，高质量半导体微腔中声子池对固态二能级系统共振荧光的耗散效应。在密度算子的形式主义，我们推导出一个变分主方程有效的更广泛的范围内的温度，抽运率，和辐射物质的耦合，比以前的研究。从所得到的主方程，荧光光谱的各种热和激发条件下进行了数值计算，并从弱耦合和极化子主方程，分别计算出的。我们的研究结果证明了这些粗糙的方法在温度升高和强泵浦下的分解。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Variational generalized rotating-wave approximation in the two-qubit quantum Rabi model
我们提出了一种双量子比特量子Rabi模型的解析方法。虽然仍然在广义行波近似（GRWA）的框架内操作，我们的方法进一步包括引入变分参数的想法。变分参数的最佳值是通过使基态的能量函数最小来确定的。通过与数值精确结果的比较，表明该方法在计算基本物理量，如能谱、平均光子数和动力学等方面明显提高了传统GRWA的精度.有趣的是，我们的方法的准确性，使我们能够重现的平均光子数在大频率比的基态的渐近行为和调查的准周期结构的时间演化，这是无法预测的GRWA。适用的参数范围涵盖了超强耦合区，这将有助于最近的实验。
2019-04-21 quant-ph
Variationally Learning Grover's Quantum Search Algorithm
给定一个参数化的量子线路，使得这些实值参数的某个设置对应于Grover著名的搜索算法，变分算法可以恢复这些设置并因此学习Grover算法吗？我们研究了这个问题的几个受约束的变化，并肯定地回答了这个问题，但有一些警告。格罗弗的量子搜索算法是最优的常数。Grover算法的成功概率从两个量子位的单位开始，对于三个和四个量子位降低，对于五个量子位返回接近单位，然后振荡到非常接近单位，在无限量子位极限中达到单位。这里采用的变分方法发现，分别对于三量子位和四量子位，$5.77\%$和$3.95\%$的实验可辨别的改进。我们的研究结果是有趣的变分搜索的一个极端的例子，并说明了使用混合量子经典方法来改善量子算法的承诺。本文进一步证明，要找到最佳参数，不需要改变一个家庭的量子线路，以找到一个最佳的解决方案。这个结果看起来很有希望，并指出，有一组变分量子问题的参数，可以有效地找到一个经典的计算机上的任意数量的量子比特。
2018-12-01 quant-ph
Resonance fluorescence of a chiral artificial atom
我们演示了一个超导人造原子与微波光子波导的强单向耦合。我们的人工原子是通过将一个transmon量子比特耦合到波导中的两个空间分离的点，并进行时间调制的相互作用来实现的。在我们的计划中的参数耦合所产生的方向敏感的干扰的结果在一个非互易的响应，我们测量的自发发射的前向/后向比超过100。我们通过测量强共振驱动下的共振荧光光谱和观察分辨良好的Mollow三重态来验证这种人工手性原子的量子非线性行为。此外，我们证明了人工原子的第二跃迁能量的手征性，并控制它与一个脉冲序列，以实现一个依赖于量子比特状态的非互易相位巡游光子。我们的演示提出了一个超导硬件平台，用于可扩展地实现手性量子光学范式中的几个关键功能，包括具有全对全连接性的量子网络，多体纠缠的驱动耗散稳定，以及复杂的非经典光态的产生。
2022-12-21 physics.optics quant-ph
Circuit-Efficient Qubit-Excitation-based Variational Quantum Eigensolver
本文在ADAPT-VQE框架内提出两体量子比特激发算符的电路高效实现，用于构建浅电路波函数拟设，并在小分子基态与激发态模拟中显著降低电路深度，提升当前量子硬件上的电子结构模拟性能。
2024-06-17 quant-ph
Efficient Radiofrequency Sensing with Fluorescence Encoding
Northeastern University（东北大学）
研究提出荧光编码方法，以规避光学活性自旋量子比特相干时间限制。基于金刚石氮空位中心展示了对多频率交流磁场的高灵敏度及相关特性，能单次测量获完整光谱信息，可用于多种传感领域，还适用于多种光学活性自旋量子比特。
2026-07-14 physics.ins-det quant-ph
Variational Quantum Gate Optimization at the Pulse Level
本文实验验证了基于物理哈密顿量的变分量子门优化协议，成功优化了基于交叉共振的两比特和三比特门，并发现参数漂移是限制Floquet工程三比特门优化的关键因素。
2023-10-19 quant-ph
A Qubit-Efficient Variational Selected Configuration-Interaction Method
寻找分子的基态能量是一个重要而具有挑战性的计算问题，量子计算可以潜在地找到有效的解决方案。变分量子本征求解器（VQE）是一种解决分子基态问题的量子算法，被认为是量子计算的旗舰之一。然而，到目前为止，只有非常小的分子通过VQE计算，由于当前量子设备中的高噪声水平。在这里，我们提出了一个替代的变分量子方案，需要显着更少的量子位。量子位数的减少允许更浅的电路就足够了，从而使该方法更能抵抗噪声。所提出的算法，称为变分量子选择组态相互作用（VQ-SCI），是基于：（a）表示的目标基态作为叠加的斯莱特行列式配置，直接编码的量子计算的基础状态;和（b）只选择一个优先级最占主导地位的配置。这是通过一组基态计算的H $_2$，LiH，BeH $_2$，H $_2$ O，NH $_3$和C $_2$ H $_4$分子在sto-3g基组，在IBM量子设备上进行。我们表明，VQ-SCI达到全CI（FCI）的能量在化学精度内使用最低数量的量子位报告。此外，当SCI矩阵是“在运行中”生成时，VQ-SCI需要比经典SCI方法指数级更少的存储器。这为经典SCI计算中严重的内存瓶颈问题提供了潜在的补救措施。最后，所提出的方案是通用的，可以直接应用于寻找任何厄米矩阵的基态，化学背景之外。
2023-02-13 quant-ph
An optimal quantum sampling regression algorithm for variational eigensolving in the low qubit number regime
鉴于我们目前访问量子处理器的方式（即通过云），VQE算法运行起来非常昂贵。为了缓解这个问题，我们引入了量子采样回归（QSR），这是一种替代的混合量子经典算法，并基于低量子比特数制度下的时间复杂度分析了它的一些用例。为了换取一些额外的经典资源，这种新的策略被证明是最佳的，它需要从量子处理器的样本数量。我们开发了一个简单的分析模型来评估这种算法何时比VQE更有效，并且从相同的理论考虑出发，建立了一个阈值，在该阈值之上可以发生量子优势。最后，我们证明了我们的算法的基准问题的有效性。
2020-12-04 quant-ph
Properties of multi-qubit variational quantum states representing weighted graphs and their computing with quantum programming
Ivan Franko National University of Lviv（伊万·弗兰科利沃夫国立大学）；SoftServe Inc.（软服公司）
研究多量子比特变分量子态表示加权图的性质，通过量子编程计算其量子特性，揭示图结构与量子属性的关联。
2026-04-21 quant-ph
Variational Quantum Non-Orthogonal Optimization
针对通用量子计算机量子比特有限且含噪的问题，提出将离散经典变量编码为非正交量子态并结合VQE与量子态层析成像的优化方案，显著减少所需量子比特数，在有限量子硬件上成功优化多项式。
2023-06-29 quant-ph
Variational Quantum Eigensolver with Reduced Circuit Complexity
变分量子本征求解器（VQE）是求解含噪声中尺度量子器件上给定哈密顿量的本征值和本征向量的最有前途的算法之一。一个特别的应用是获得分子的基态或激发态。实际实现目前受到量子线路复杂性的限制。本文提出了一种新的方法来降低VQE中电子结构计算的量子线路复杂度。我们的算法，被称为quantiterVQE，将初始量子位空间分割成子空间（量子位簇），这些子空间进一步分布在各个（较浅的）量子线路上。基于反映量子比特之间最大纠缠的量子互信息来获得团簇，而不同团簇之间的纠缠通过新的“打扮”哈密顿量来考虑。因此，与标准VQE相比，ChronterVQE可以使用更少的量子位和更浅的电路深度来精确模拟问题，但需要额外的经典资源。此外，在这项工作中，一个新的梯度测量方法，而不使用辅助量子比特也被开发。几个分子系统的量子模拟器的基础上，以及IBM量子设备与伴随的错误缓解的原理证明演示。新算法的效率与量子比特-ADAPT-VQE和迭代量子比特耦合簇（iQCC）相当，甚至比其更高，这是最先进的电路高效VQE方法，用于在NISQ硬件上获得分子的变化基态能量。最重要的是，新的VQE算法同时减少了量子位数和电路深度，使其成为NISQ设备上量子化学模拟的潜在领导者。
2021-06-14 quant-ph
Avoiding barren plateaus in the variational determination of geometric entanglement
该研究提出一种基于相容两量子比特局域函数测量优化的方法，可在大量子比特纠缠几何度量的变分求解中避免贫瘠高原问题，经数值模拟与7量子比特IBM量子处理器实验验证有效。
2023-04-26 quant-ph
Electron shelving of a superconducting artificial atom
将静止量子比特与传播光子连接是量子技术中的一个基本问题。腔量子电动力学（CQED）以远失谐腔模式的形式调用介体自由度，其对超导电路（cQED）的适应被证明是非常富有成效的。腔既阻挡量子位发射，又能够实现量子位状态的色散读出。然而，一个更直接的（无腔）接口是可能的原子钟，其中轨道循环跃迁可以散射光子，这取决于超精细或四极量子比特跃迁的状态。最初被称为“电子搁置”，这种条件荧光现象是许多量子信息平台的基石，包括捕获离子、固态缺陷和半导体量子点。在这里，我们应用搁置的想法，电路原子，并展示了条件荧光读出的fluxonium量子比特放置在一个匹配的一维波导。在基态和第三激发态之间循环非计算跃迁以量子位基态为条件每91 ns产生一个微波光子，而量子位相干时间超过50 us。读出具有内置的量子非破坏属性，允许超过100个荧光周期与四能级光泵浦模型一致。我们的结果介绍了一个资源有效的替代cQED。它还为波导QED不断增长的工具箱增加了最先进的量子存储器。
2020-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A Variational Qubit-Efficient MaxCut Heuristic Algorithm
提出变分比特高效 MaxCut（QEMC）算法，以对数级比特需求实现指数级缩减，在真实硬件和无噪声模拟中均超越经典 GW 算法，提供抗噪新编码范式。
2023-11-23 quant-ph
Algorithm-Oriented Qubit Mapping for Variational Quantum Algorithms
本文提出算法导向量子比特映射（AOQMAP），通过利用算法结构与设备子拓扑的关联，在变分量子算法中实现深度最优且可扩展的映射，实验显示电路深度最多降低82%，成功概率平均提升138%。
2025-03-12 quant-ph
On The Study Of Partial Qubit Hamiltonian For Efficient Molecular Simulation Using Variational Quantum Eigensolvers
本文提出部分量子比特哈密顿量方法（PHA），通过逐项筛选泡利字符串构建截断哈密顿量，以更低计算成本实现高效VQE分子模拟，并可用于复杂系统初始化和抑制量子电路噪声误差。
2023-08-24 quant-ph
Variational quantum algorithms on cat qubits
本文研究猫量子比特上的变分量子算法，通过实现硬件无关和猫量子比特特有的两种噪声模型，在QAOA和VQLS问题上模拟噪声影响并提取阈值，论证了硬件特定噪声模型的必要性。
2023-10-25 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
Qubit-Efficient Variational Quantum Optimization via Pauli Correlation Encoding: Application to Large-Scale Power Demand Portfolio Optimization
Strategic Technology Center, TISI Inc.（TISI公司战略技术中心）；Graduate School of Engineering Science, Osaka University（大阪大学工程科学研究科）；Center for Quantum Information and Quantum Biology, Osaka University（大阪大学量子信息与量子生物学中心）；Center for Quantum Computing, RIKEN（理化学研究所量子计算中心）
研究针对变分量子算法在大规模问题编码上的局限，提出基于泡利相关编码的可扩展变分框架用于电力需求组合优化，通过两阶段混合公式及数值模拟展示其接近最优性能，还在量子处理器上验证鲁棒性，确立该框架在大规模组合优化中的地位。
2026-09-15 quant-ph
Spin-resolved quantum-dot resonance fluorescence
在寻求物理上可实现的量子信息科学（QIS）基元的过程中，自组装量子点（QD）充当光子（飞行）量子比特源和电子自旋陷阱的双重角色;原型静止量子比特。在这里，我们证明了第一次观察到的自旋选择性，近背景自由和变换限制的光子发射从共振驱动的量子点跃迁。共振荧光的标志，即当光学跃迁被共振驱动时散射光子光谱中的Mollow三重态，被呈现为从原始驱动场光谱隔离感兴趣的光子的自然方式。我们继续证明，两个自旋标记的光子状态的相对频率的调谐独立于所施加的磁场通过自旋选择动态斯塔克效应引起的非常相同的驱动激光。该演示使具有挑战性的QIS建议，如线性光学量子计算，自旋光子纠缠，偶极相互作用介导的量子逻辑门的预言单光子产生的实现。从光谱学的角度来看，自旋选择性动态斯塔克效应独立地调谐在基态和激发态中的QD自旋态分裂，从而实现先前不可访问的机制，用于介观自旋系统的受控探测。
2008-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Classical Ensembles of Single-Qubit Quantum Variational Circuits for Classification
University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；National Institute for Theoretical and Computational Science (NITheCS)（理论与计算科学国家研究所）；Centre for Artificial Intelligence Research (CAIR)（人工智能研究中心）；Stellenbosch University（斯坦伦布什大学）
针对单量子比特QAUM分类架构受NISQ设备相干时间限制的问题，本研究采用经典bagging和boosting技术构建其集成模型，在多个数据集上实现准确率提升，为分类任务提供新方案。
2023-02-06 quant-ph
Variational Quantum Eigensolver with Fewer Qubits
我们提出了一个量子比特有效的方案，用于在近期有噪声的中尺度量子计算机上研究量子多体系统的基态性质。人们可以使用比物理自由度小的数量的量子位来获得基态的张量网络表示。通过增加量子比特数，可以指数地增加量子计算机上张量网络变分模拟器的键维。此外，我们构造了尊重物理系统的U（1）和SU（2）对称性的电路块，并表明它们可以显着加快训练过程并缓解梯度消失问题。为了证明量子比特有效的变分量子本征求解器在实际环境中的可行性，我们对电路的可微编程进行了第一原理经典模拟。仅使用$6$量子比特就可以获得$4\times 4$正方格点受抑海森堡模型的基态，保真度超过97%。在变分优化后的同一电路上，也可以测量到非线性的长程相关。
2019-08-18 cond-mat.str-el quant-ph
Error Mitigation by Symmetry Verification on a Variational Quantum Eigensolver
变分量子本征求解器提供了一个小规模的测试平台，以证明具有低实验开销的错误缓解技术的性能。我们提出了成功的误差缓解应用最近提出的对称性验证技术的基态能量和基态的氢分子的实验估计。电路QED处理器中两个量子比特之间的精细可调交换相互作用有效地在单激发子空间中制备了关于量子比特映射的哈密顿量的奇偶对称性的变分反相态。对称性验证通过减轻违反对称性的量子比特弛豫和剩余量子比特激发的影响来改善能量和状态估计。一个全密度矩阵模拟匹配的实验解剖这些机制的贡献，从其他校准的误差源。通过可扩展的凸优化强制测量的密度矩阵的正性与使用对称性验证时的能量和状态估计改进相关，具有确定基态能量之外的系统属性的有趣含义。
2019-02-28 quant-ph
Solving the traveling salesman problem on $\lceil \log_2 (N-1)! \rceil$ qubits with a variational quantum Kolmogorov--Arnold network: exact-gradient CVaR training and generalization over time-dependent graphs
QuantScape Inc.（QuantScape公司）
针对 TSP 的 NP 难特性及通用量子计算机量子比特受限问题，提出基于 VQKAN 的求解方法，减少量子比特需求，并验证其可优化部分路径长度随时间变化的图。
2026-10-15 quant-ph
