Low-depth circuit ansatz for preparing correlated fermionic states on a quantum computer
量子模拟必将成为近期量子计算机的主要应用之一。量子化学和凝聚态物理有望从这些技术发展中受益。已知几种量子模拟方法在量子计算机上制备状态并测量所需的可观测量。最节省资源的方法是变分量子本征求解器（VQE），它传统上采用幺正耦合团簇作为近似多体费米子哈密顿量的基态的近似。该方法的一个重要警告是，该过程的初始状态是一个单一的参考产品状态，没有从经典的Hartree-Fock计算提取的纠缠。在这项工作中，我们提出了一个更一般的费米高斯态，从核物理领域借用的想法，通过初始化算法的方法来改进。我们展示了如何用量子匹配门的线性深度电路来制备这种高斯参考态。通过增加最近邻相位耦合门的数目，我们得到了一个低深度的电路模拟器，它可以精确地制备相关费米子系统的基态。这将VQE的适用范围扩展到具有强配对关联的系统，如超导体，原子核和拓扑材料。
2018-01-03 quant-ph
Robust Quantum Gates against Correlated Noise in Integrated Quantum Chips
针对集成量子电路中保真度无法预测实际性能的问题，基于几何框架在超导电路中实验实现了对抗准静态、空间相关等噪声的鲁棒单比特和双比特量子门，为构建抗噪声复杂电路提供了工具箱。
2024-05-23 quant-ph
Time-frequency-correlated Native CCZ Gate in Superconducting Circuits
Laboratory for Advanced Computing and Intelligence Engineering（先进计算与智能工程实验室）
本研究提出了一种基于双光子吸收的高效CCZ门实现方案，通过优化参数达到高保真度，适用于超导量子计算平台，并能扩展至任意角度的CCPhase门和多量子比特操作。
2026-07-13 quant-ph
Quantum Simulation of Strongly Correlated Fermion-Phonon Models in Circuit QED
Institute for Quantum Computing Analytics (PGI-12), Forschungszentrum Jülich（朱利希研究中心量子计算分析研究所）；Theoretical Physics, Saarland University（萨尔兰州立大学理论物理系）；Institute for Theoretical Physics, University of Cologne（科隆大学理论物理研究所）
研究强关联费米子 - 声子模型难题，采用基于数模电路量子电动力学架构的方法，以量子比特 - 谐振器拉比门为核心构建模型量子电路，实现对相关物理特征的探测及为超导量子硬件开发测量和变分协议。
2026-07-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el quant-ph
Quantum algorithms to simulate many-body physics of correlated fermions
在经典计算机上模拟强关联的费米子系统是出了名的困难。费曼提出的另一种方法是使用量子计算机。本文讨论强关联费米子系统的量子模拟。我们特别关注具有最近邻量子位-量子位耦合的二维和线性几何形状，这对于超导transmon量子位阵列来说是典型的。我们改进了现有的算法，准备一个任意的斯莱特行列式利用酉对称。我们还提出了一个量子算法来制备一个任意的费米高斯态与$O(N^2)$门和$O(N)$电路深度。这两种算法都是最优的，因为量子线路中的参数数目等于描述量子态的参数数目。此外，我们提出了一种算法，以实现二维（2D）费米子傅里叶变换的二维量子比特阵列上只有$O(N^{1.5})$门和$O(\sqrt N)$电路深度，这是量子信息穿越量子比特阵列所需的最小深度。我们还提出了方法来模拟每个时间步的演变的二维费米-哈伯德模型--再次在一个二维量子位阵列--与$O(N)$门和$O(\sqrt N)$电路深度。最后，我们以哈伯德模型为例，讨论了如何利用这些算法确定强关联量子系统的基态性质和相图。
2018-04-30 quant-ph
Improved Weak Simulation of Universal Quantum Circuits by Correlated $L_1$ Sampling
将经典模拟通用量子线路的结果的成本限制在加性误差$δ$的范围内通常被称为弱模拟，并且是确定它们何时赋予量子优势的直接方法。$T$ +Clifford门集的弱模拟是$BQP$完备的，并且预期随着$T$门的$t$的数量呈指数级扩展。我们建设性地将最坏情况$L_1$范数采样成本的上限收紧到$t$中的下一阶，从$\mathcal O(ξ^t δ^{-2})$ if $δ^2 \gg ξ^{-t}$到$\mathcal O((ξ^t{-}t) δ^{-2} )$ if $δ^2 \gg (ξ^t -t)^{-1}$，其中$ξ^t = 2^{\sim 0.228 t}$是$t$张量$T$门魔态的稳定器范围。我们通过将许多弱模拟器中使用的流行SPARSIFY算法中的独立$L_1$采样替换为相关$L_1$采样来实现这一目标。作为一个旁白，这个结果表明，$T$门魔术状态的近似稳定状态分解是不是乘法相对于$t$，对于有限的值，尽管其稳定范围的乘法。这是第一个弱模拟算法，降低了这一界的依赖有限$t$在最坏的情况下，我们的知识，并建立如何获得进一步减少$t$。
2022-02-02 quant-ph
Measuring and Suppressing Error Correlations in Quantum Circuits
量子纠错为大规模量子计算机提供了一条道路，但它是建立在对潜在错误特性的挑战性假设之上的。特别是，量子逻辑运算中独立错误的数学假设与错误源可能表现出强时间相关性的现实环境不一致。我们目前的实验，使量子线路中的操作之间的错误相关性的识别，仅使用投影测量在电路的末端。使用一个单一的捕获离子量子比特和工程噪声与可调的时间相关性，我们确定了一个明确的签名的顺序门之间的错误相关性随机组成的量子线路，并提取定量措施链接到潜在的噪声相关长度。通过将这些电路中的所有门替换为“虚拟”动态校正门（DCG），我们证明了即使在存在强相关噪声的情况下，顺序门之间的错误相关性的签名也类似于暴露于不相关噪声的标准门。应用于我们的实验的理论模型表明，常见的DCG抑制相关误差分量超过$270\times$与$95\%$的信心。使用块相关噪声，我们探讨了在虚拟水平上的有效误差相关长度的缩放，并表明DCG表现出的误差相关性与不相关噪声所产生的误差相关性无法区分。
2017-12-13 quant-ph
Simulating the Sycamore quantum supremacy circuits
提出了一种模拟量子线路的通用张量网络方法。该方法在计算大量相关位串幅度和概率方面比现有方法更有效。作为一个应用，我们研究了谷歌的Sycamore电路的采样问题，这些电路被认为是经典超级计算机无法企及的，并已被用来证明量子霸权。使用我们的方法，采用包含60个图形处理单元（GPU）的小型计算集群，我们已经从具有53个量子位和20个周期的Sycamore电路中生成了100万个相关位串，其中一些条目是固定的，线性交叉熵基准（XEB）保真度等于0.739，这远远高于Google的量子霸权实验。
2021-03-04 physics.comp-ph quant-ph
Leveraging Correlated Decoding for Bias-Tailored Compass Codes
Duke University（杜克大学）
本文通过电路级模拟，在偏置噪声下使用相关最小权重完美匹配解码器，提高了Clifford变形罗盘码的阈值。
2026-05-26 quant-ph
Efficient variational quantum circuit structure for correlated topological phases
本文提出含初始化层与变分层的高效VQE线路拟设，用于模拟交替自旋-1/2海森堡链的Haldane相，并在真机上验证其拓扑特征及可扩展性。
2023-08-18 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Tunable Quantum Criticality and Super-ballistic Transport in a `Charge' Kondo Circuit
量子相变普遍存在于强关联材料的许多奇异行为中。然而，微观的复杂性阻碍了对它们的定量理解。在这里，我们彻底观察和理解在两个截然不同的量子临界状态下的丰富的强关联物理。通过一个实现三通道近藤模型量子模拟器的电路，我们揭示了不同低温不动点和量子临界态的多个交叉点的普适标度。值得注意的是，一个意外的违反弹道自由电子的最大电导被发现。目前的近藤杂质的电荷赝自旋实现打开访问各种各样的强相关现象。
2018-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Scalable Constant-Time Logical Gates for Large-Scale Quantum Computation Using Window-Based Correlated Decoding
本文提出一种结合延迟修复线路与窗口相关解码的架构，实现可扩展常数时间逻辑门，降低解码频率和持续时间，并支持时间最优容错量子计算，适用于离子阱等大规模量子计算系统。
2025-01-02 quant-ph
Optimized Low-Depth Quantum Circuits for Molecular Electronic Structure using a Separable Pair Approximation
我们提出了一个经典的可解模型，导致优化的低深度量子线路利用可分离对近似。所获得的电路非常适合作为新兴量子硬件的基线电路，并且从长远来看，可以为量子算法提供显着改进的初始状态。相关的波函数可以用线性存储器要求来表示，这允许电路的经典优化，并且自然地定义了量子算法的最小基准。在这项工作中，我们采用直接确定的对自然轨道内的一个基础集自由的方法。这导致了一个准确的表示弱相关系统的一个和多个机构的部分，我们明确说明了如何将该模型可以集成到变分和投影量子算法更强的相关系统。
2022-03-19 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Utilizing Quantum Processor for the Analysis of Strongly Correlated Materials
本研究利用量子处理器分析强关联材料，通过量子电路模型计算格林函数，探索绝缘体相的能带结构。
2025-12-23 cond-mat.str-el quant-ph
Learning to decode logical circuits
本文提出多核电路解码器（MCCD），一种数据驱动的模块化框架，用于高效解码含纠缠门的逻辑量子电路，在保持高精度的同时实现多项式时间解码。
2025-04-23 quant-ph
Encoding strongly-correlated many-boson wavefunctions on a photonic quantum computer: application to the attractive Bose-Hubbard model
变分量子算法（VQA）被认为是确定复杂强关联量子多体系统性质的最有前途的方法，特别是从近期可用设备的角度来看。在这种背景下，开发有效的量子线路来编码多体波函数是VQA成功的关键之一。人们已经投入了大量的精力来研究当前量子器件对费米子系统本征态编码的潜力，但对玻色子系统的编码知之甚少。在这项工作中，我们研究了（简单但丰富）的吸引玻色-哈伯德模型的基态的编码使用连续变量（CV）光子为基础的量子线路。我们介绍了两种不同的量子电路结构，并证明了所提出的连续变量量子线路可以有效地编码（保真度高于99%）的强相关的多玻色子波函数，只有几层，在所有的多体制度和不同数量的玻色子和初始状态。除了研究的适用性的近似的基态的许多玻色子系统，我们还进行了初步评估的使用的ananterior的变分量子本征求解器算法，找到它通过能量最小化。为此，我们还介绍了一个计划，以测量哈密顿能量的实验系统，并研究采样噪声的影响。
2021-11-01 quant-ph
Holographic simulation of correlated electrons on a trapped ion quantum processor
我们发展了全息量子模拟技术来制备量子矩阵乘积态（qMPS）形式的相关电子基态，使用的量子位数远远少于所表示的轨道数。我们的方法从全息技术开始，准备一个压缩近似的电子平均场基态，称为费米子高斯矩阵乘积态（GMPS），与现有技术相比，量子比特和（在选择情况下门）资源的多项式减少。相关性，然后介绍了通过增加GMPS电路的变分技术，我们表示GMPS+X。我们证明了这种方法的Quantinuum的系统模型H1捕获离子量子处理器1 $d$模型的相关金属和莫特绝缘状态。以$1d$费米-哈伯德链为基准，我们证明了GMPS+X方法忠实地捕获了相关电子态的物理特性，包括莫特绝缘体和相关的Luttinger液体金属，使用的参数比问题不可知的变分电路少得多。
2022-09-12 cond-mat.str-el quant-ph
Learning correlated noise in a 39-qubit quantum processor
本文提出一种提取量子器件检错子提取线路中噪声信息的方法，在39比特超导器件上构建图模型精确学习相关噪声，并证明准确的关联噪声模型对预测量子纠错亚阈值行为至关重要。
2023-03-01 quant-ph
Game, Set, Quantum: Parameterized Quantum Circuit for Correlated Equilibrium in Bayesian Games
Fractal Analytics；Goa Institute of Management（果阿管理学院）；New York University Abu Dhabi (NYUAD)（纽约大学阿布扎比分校）；NYUAD Research Institute（NYUAD研究院）；Birla Institute of Technology and Science (BITS) Pilani - Dubai Campus（比拉理工学院（BITS）皮拉尼-迪拜校区）；Birla Institute of Technology and Science (BITS) Pilani - Pilani Campus（比拉理工学院（BITS）皮拉尼校区）
提出一种混合量子-经典框架，使用参数化量子电路近似贝叶斯相关均衡，通过梯度基遗憾最小化训练，在扑克风格贝叶斯博弈中优于经典方法。
2026-08-24 quant-ph
Fast correlated decoding of transversal logical algorithms
本文提出一种直接解码横向电路中逻辑算子乘积的方法，将解码任务转化为类似单量子比特存储的问题，实现快速关联解码，阈值与单量子比特存储器相当，且运行时间可小于传统晶格手术。
2025-06-20 quant-ph
Real-time detection of correlated quasiparticle tunneling events in a multi-qubit superconducting device
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本研究通过实时检测多量子比特超导器件中的准粒子隧道事件，揭示了相关错误的来源及抑制方法。
2026-02-02 quant-ph
Convergence and Quantum Advantage of Trotterized MERA for Strongly-Correlated Systems
本文分析 Trotter 化 MERA VQE 模拟临界自旋链的成本标度，证明其相对经典方法具有多项式量子优势，并提出逐层初始化、相图扫描及小角度电路改进收敛与实验可行性。
2025-02-06 cond-mat.str-el physics.comp-ph quant-ph
Exact large deviations and emergent long-range correlations in sequential quantum East circuits
University of Cambridge（剑桥大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
研究通过大偏差理论分析量子东电路边界测量生成的长程相关态，揭示了其 fractal 结构及有限的两体相关性。
2025-09-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Error Mitigation in Quantum Computers subject to Spatially Correlated Noise
量子计算机最常见的误差模型假设不同量子比特上的误差是独立的。然而，大多数噪声机制在空间上具有一些相关性。我们展示了当空间相关存在时，如何提高几个量子比特系统的量子信息处理。这从测量相关性的策略开始。一旦确定了相关性，我们就可以给出标准来评估候选量子线路是否适合执行给定的任务。这是通过定义希尔伯特空间中局部的退相干度量，识别空间的“好”和“坏”区域来实现的。停留在“好”区域的量子线路是优越的。最后，我们指出了几个量子比特系统的改进可以扩展到大规模量子计算的方法。工作的基本概念主题是推广的概念消相干自由子空间，以治疗的情况下，任意的空间相关性。
2018-12-17 quant-ph
Orbital Expansion Variational Quantum Eigensolver: Enabling Efficient Simulation of Molecules with Shallow Quantum Circuit
提出 OE-VQE 框架，通过从紧凑活性空间逐步轨道扩展构建高效收敛路径，使浅层量子电路可模拟强关联分子基态，并在多种分子基准上验证其性能提升。
2022-10-13 quant-ph
Recovery Algorithm for Correlated Errors in Permutation-Invariant Quantum Codes
Macquarie University（麦考瑞大学）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）；BTQ Technologies（BTQ科技有限公司）
提出利用量子误差恢复（QER）映射，针对置换不变（PI）码中的相关振幅阻尼噪声，设计低开销恢复电路，新CAD码在全局对称AD噪声下性能优于现有码一个数量级。
2026-07-03 quant-ph
Generation of 1.5-um band time-bin entanglement using spontaneous fiber four-wave mixing and planar lightwave circuit interferometers
本文报道了1.5 μ m波段时间仓纠缠的产生。我们在色散位移光纤中利用自发四波混频过程，有效地产生了带宽很窄的关联光子对。为了观察双光子干涉，我们使用基于平面光波电路的干涉仪，其在没有反馈控制的情况下稳定地操作。其结果是，我们得到了符合条纹与99%的vibration减去意外的符合，并成功地分布纠缠光子超过20公里的标准单模光纤没有任何恶化的量子相关。
2005-08-29 quant-ph
Efficient Quantum Error Correction for Fully Correlated Noise
本文研究了一种有效的全关联噪声量子纠错方法。假设噪声由量子信道表征，其误差算子采用由$σ_x^{\otimes n}$、$σ_y^{\otimes n}$和$σ_z^{\otimes n}$给出的完全相关形式，其中$n>2$是编码码字的量子比特的数量。证明了当$n$为奇数时，$n$量子比特码字对$(n-1)$数据量子比特进行编码;当$n$为偶数时，$n$量子比特码字实现了对$(n-2)$数据量子比特进行编码的无噪声子系统.构造了实现这些方案的量子线路。
2011-08-22 quant-ph
Large gradients via correlation in random parameterized quantum circuits
变分量子算法的规模大的问题的大小，需要有效的随机参数化量子线路的优化。对于具有不相关参数的此类电路，成本函数景观中指数消失梯度的存在是梯度下降法优化的障碍。在这项工作中，我们证明，通过利用包含空间或时间相关的门层的电路模块，降低参数空间的维数可以允许规避消失的梯度现象。例子来自随机可分离电路和渐近最优变分版本的Grover算法的基础上的量子交替算子anomaly（QAOA）。在后一种情况下，我们对成本函数变化的限制意味着随着层数向$\mathcal{O}(2^{n/2})$（量子非结构化搜索的最佳预言复杂度）增加，梯度消失和有效可训练性之间的过渡。
2021-01-26 quant-ph
Geometry-induced correlated noise in qLDPC syndrome extraction
Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）
本文研究了几何结构对量子低密度奇偶校验码综合提取中相关故障结构的影响，通过分析不同布局对故障权重和逻辑错误率的影响，提出了改进的二维布局方法以降低几何惩罚。
2026-04-14 quant-ph
Ultra-high-distance quantum memories from amplified qLDPC codes
Peking University（北京大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
本文提出距离放大器模块化构造，通过张量积放大qLDPC码的码距与认证电路距离，并证明乘法关系，实现超高距离量子存储器的可扩展构建。
2026-09-30 quant-ph
Mitigating Coupling Map Constrained Correlated Measurement Errors on Quantum Devices
我们介绍了一种技术，用于抑制状态相关和相关的测量误差，这是常见的现代超导量子器件。我们的方法利用了以前的结果，建立了相关误差往往是物理上定位在量子设备上，以执行设备的耦合图的表征，并加入重叠的测量校准作为一系列稀疏矩阵。我们称之为“耦合图校准”。我们定量地展示了我们提出的错误缓解系统设计在一系列当前IBM量子设备上的优势。我们在常见基准电路上的实验结果表明，与传统的错误缓解方法相比，在不增加量子设备所需的执行次数的情况下，错误率降低了$41\%$。
2022-12-20 quant-ph
Quantum Error Correction of Time-Correlated Errors
纠错电路的复杂性迫使我们设计能够在每个纠错周期纠正单个错误的量子纠错码。然而，时间相关的错误对于量子系统的物理实现是常见的;在前一个周期中纠正的错误可能会由于量子位的每个物理实现特定的物理过程而在以后重新发生。本文研究了自旋玻色子模型中一类时间相关误差的量子纠错。我们提出的算法允许每个纠错周期纠正两个错误，只要其中一个是时间相关的。当两个逻辑量子比特$\mid 0_L>$和$\mid 1_L>$是$\mathcal{H}_{2^n}$中$2^{n}$基态的纠缠态时，该算法可以应用于任何稳定子码.
2007-04-06 quant-ph
Classical simulations of noisy variational quantum circuits
本文提出 LOWESA 经典模拟算法，结合谱分析、Pauli 反向传播与含噪随机电路模拟思想，可在温和噪声假设下高效估计含噪参数化量子电路的期望值。
2023-06-08 quant-ph
Solving strongly correlated electron models on a quantum computer
未来量子计算机的主要应用之一将是量子模型的模拟。虽然量子态在哈密顿量下的演化是直接的（如果有时昂贵的话），但使用量子计算机来确定量子模型的基态相图及其相位的性质则更为复杂。使用哈伯德模型作为一个典型的例子，我们在这里展示了所有必要的步骤，以确定其相图和基态的量子计算机上的属性。特别是，我们讨论了从各种对称性破缺的平均场态开始有效确定和准备哈伯德模型基态的策略。我们提出了一个有效的程序来准备任意斯莱特行列式作为初始状态，并提出了完整的量子线路需要从这些演变到哈伯德模型的基态。我们表明，使用有效的嵌套的各种条款的演变中的每一个时间步可以执行与$\mathcal{O}(N)$门和$\mathcal{O}(\log N)$电路深度。我们给出了明确的电路来测量任意的局部可观测量和静态和动态的关联函数，在时域和频域。我们进一步提出了有效的非破坏性的方法来测量，避免需要重新准备的基态后，每次测量和平方减少测量误差。
2015-08-27 cond-mat.str-el quant-ph
Noise Correlations as a Resource in Pauli-Twirled Circuits
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Department of Physics and Astronomy, Northwestern University（西北大学物理与天文系）；National Center for Computational Sciences, Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室国家计算科学中心）；IBM Quantum, IBM T.J. Watson Research Center（IBM量子，IBM T.J.沃森研究中心）
本文研究了随机编译电路中空间和时间噪声相关性的影响，发现相关性可增强电路保真度，表明相关性是随机编译电路的资源。
2026-04-27 quant-ph
Suppressing Correlated Noise in Quantum Computers via Context-Aware Compiling
本文研究量子计算中相关噪声的抑制问题，通过实验表征误差源并结合超导量子比特物理机制，提出一种上下文感知编译器，利用动态解耦和误差补偿策略抑制误差，使10量子比特电路层保真度提升18.5%，大幅降低后续纠错与缓解开销。
2024-08-26 quant-ph
Test of the unitary coupled-cluster variational quantum eigensolver for a simple strongly correlated condensed-matter system
变分量子本征求解器是一种低深度的量子线路，可用于在有噪声的中等规模量子计算机上研究强关联系统。我们研究与该算法的酉耦合簇变体的因式分解形式相关的细节。我们将其应用于一个简单的强关联非平凡凝聚态系统-半充满的四格点哈伯德模型。这项工作显示了一些微妙的问题，需要考虑在实践中应用这种算法时，特别是凝聚态系统。
2020-01-20 cond-mat.str-el quant-ph
Decoding Correlated Errors in Quantum LDPC Codes
Aalto University（阿尔托大学）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CEA-Léti（法国原子能和替代能源委员会-勒蒂研究所）；Quobly
本文提出一种解码框架，用于量子LDPC码在电路级噪声下的相关错误。核心方法是图增强和重连线（GARI）方法，通过消除涉及Y型错误的4环来修改相关检测器错误模型，同时保持解码问题等价性。使用混合串行分层调度的归一化min-sum解码器，结合集解码提升性能，实现高准确率和低延迟。
2026-03-06 quant-ph
Electrical analogue of one-dimensional and quasi-one-dimensional Aubry-André-Harper lattices
本文提出在电路中利用AAH模型实现关联无序，通过双端口阻抗研究局域化，并观察到从高导到低导的相变。
2023-03-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
A Non-Orthogonal Variational Quantum Eigensolver
强关联化学和材料系统的变分算法是近期量子计算机最有前途的应用之一。我们提出了一个扩展的变分量子本征求解器，近似的基态系统通过解决广义本征值问题的子空间跨越的参数化量子态的集合。这允许在不显著增加电路复杂性的情况下系统地改进逻辑波函数和增益。为了最大限度地减少这种方法的电路复杂性，我们提出了一种策略，用于有效地测量哈密顿量和重叠矩阵元素之间的状态参数化电路，与总粒子数算子交换。我们还提出了一个经典的Monte Carlo方法来估计有限次测量矩阵元素所引起的基态能量的不确定性。我们解释了如何可以扩展这个蒙特卡罗程序，以适应性地安排所需的测量，减少了给定精度所需的电路执行的数量。我们将这些想法应用到两个模型强关联系统，一个正方形配置的H $_4$和$π$ -系统的己三烯（C $_6$ H $_8$）。
2020-02-12 physics.chem-ph quant-ph
Symmetry in Multi-Qubit Correlated Noise Errors Enhances Surface Code Thresholds
State Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Physics, Department of Physics, Tsinghua University（清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室）
研究多量子比特相关噪声误差对表面码阈值的影响，发现直线方向相关误差的对称性提高阈值，促进更稳健的量子电路设计。
2025-06-18 quant-ph
Pauli Noise Learning for Mid-Circuit Measurements
针对中段测量（MCMs）基准测试的可扩展性和误差量化局限，提出泡利噪声学习理论并创建MCM循环基准测试方法，可提取误差率详细信息、量化相关误差，且能集成现有技术扩展表征含MCMs的电路。
2024-10-02 quant-ph
Local random quantum circuits: ensemble CP maps and swap algebras
我们定义了不同类型的局域随机量子线路（L-RQC），并证明了：a）L-RQC的统计性质被编码到一个相关的完全正映射族中; b）平均纯度动力学可以通过这些映射对置换算子代数（交换代数）的作用来描述.一个完全可解的一维情况下进行了分析，以说明交换代数形式主义的力量。更一般地说，我们证明了短时间内面积法的平均纯度不相关的L-RQC和无限的时间结果的不相关和相关的情况下的界限。
2014-08-12 math-ph math.MP quant-ph
Maximally efficient biphoton generation by single photon decay in nonlinear quantum photonic circuits
本文提出非微扰形式理论与具体方案，将临界耦合概念推广到量子化光子模式非线性耦合，证明单光子参量衰变生成双光子态的效率在低吸收损耗下可趋近于1。
2023-09-16 physics.optics quant-ph
Dissipation-assisted preparation of Floquet-Laughlin states in superconducting circuits
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
本文通过量子浴工程设计驱动耗散协议，在超导电路实现Floquet-Harper-Hofstadter-Hubbard模型的FCI基态稳定化，并数值展示了分数量子霍尔特征的检测。
2026-05-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
A qubit-ADAPT Implementation for H$_2$ Molecules using an Explicitly Correlated Basis
本文将 ADAPT-VQE 与第一量子化显式关联基结合用于 H$_2$，模拟显示短电路可在基态和激发态势能曲面上达到化学精度。
2023-08-14 quant-ph
A random-walk benchmark for single-electron circuits
介观集成电路实现高保真度控制的基本量子系统需要新的基准测试方法。我们提供电路级的统计描述的罕见错误积累的一个通用的随机游走模型按需电子转移。对于在实验中实现的GaAs/AlGaAs异质结构中的量子点链高保真单电子电路，通过电荷计数来探测传输操作的误差。电子穿梭的额外（$P_+$）或丢失（$P_-$）电子的错误率被测量为$P_{-}=(6.92 \pm 0.14) \times 10^{-5}$和$P_{+}=(2.13 \pm 0.08)\times 10^{-5}$，由于环境中的相关噪声而具有不确定性。此外，对随机游走的定时的精确控制允许探索随着时钟频率增加的记忆的作用。
2021-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Propagation of correlations in Local Random Quantum Circuits
我们推导出一个动力学约束在本地随机量子线路晶格自旋系统的分段量子操作-在空间和时间-发生经典概率的相关性的传播。相关性被量化的Frobenius范数的两个积极的运营商作用在类空分离的局部希尔伯特空间的交换子。对于$t=O(L)$相关性传播到距离$\mathcal{D}=t$的时间，最多对于该半径内的任何距离扩散地增长，具有广泛抑制的距离相关校正，而对于$t=o(L^2)$，系统的所有部分几乎相等地与指数抑制的距离相关校正相关，并且接近可以渐近建立的最大相关量。
2015-08-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Time-correlated Photons from a In$_{0.5}$Ga$_{0.5}$P Photonic Crystal Cavity on a Silicon Chip
在In $_{0.5}$ Ga $_{0.5}$ P光子晶体腔中通过三倍频共振四波混频产生时间相关光子对。通过主动补偿腔模式的残余光谱失准来达到最大效率。产生速率达到5 MHz的腔与Q-因子$\approx 4\times 10^4$，超过一个数量级大于使用相同芯片上制造的类似Q因子的环形谐振器测量。光子晶体源集成在Si光子电路上，这是量子技术应用的重要资产。
2022-02-19 physics.optics quant-ph
Reducing circuit depth in adaptive variational quantum algorithms via effective Hamiltonian theories
电子结构模拟是量子计算机的一个预期应用。由于强关联系统中存在高维的量子纠缠，进行这种模拟所需的量子资源远远超出了当前量子器件的能力。为了降低量子线路的复杂性，有人建议将电子关联的一部分合并到有效哈密顿量中，有效哈密顿量通常从电子哈密顿量的相似变换获得。在这项工作中，我们引入了一个新的变换的形式的产品的线性组合的激发运营商构建有效的哈密顿量与有限项。为了证明它的准确性，我们还考虑了一个等效的自适应变分算法与此变换，并表明它可以获得一个准确的基态波函数。该变换定义的有效哈密顿量被引入到自适应变分量子算法中，以保持恒定尺寸的量子线路。新的计算方案进行了评估，通过对小分子进行数值模拟。化学精度是实现了一个更浅的电路深度。
2022-01-23 quant-ph
Exact electronic states with shallow quantum circuits through global optimisation
量子计算机有望通过克服多电子问题的指数标度来彻底改变电子模拟。虽然电子波函数可以用费米子幺正算符的乘积来表示，但精确态的浅量子线路还没有实现。我们构造通用的波函数从门有效的，保序的费米子运营商通过引入一种算法，全局优化的波函数在离散的设计和连续的参数空间。我们的方法最大限度地提高了精度，可以获得与近期的量子线路。对强相关分子（包括水和分子氮）以及凝聚态Hubbard模型的高精度数值模拟表明，我们的算法可靠地推进了最先进的技术，为具有强电子相关性的量子模拟定义了一个新的范例。
2022-06-30 physics.chem-ph quant-ph
A Dissipatively Stabilized Mott Insulator of Photons
超导电路是量子计算的竞争平台，因为它们提供可控性、长相干时间和强相互作用-这些性质对于研究包括微波光子的量子材料是必不可少的。然而，这些电路中的固有光子损失阻碍了量子多体相的实现。在这里，我们使用超导电路来探索强相关的量子物质，通过建立一个玻色-哈伯德晶格的光子在强相互作用的制度。我们开发了一种通用的方法，通过油藏工程耗散制备不可压缩的多体相，并将其应用到我们的系统，以稳定的莫特绝缘体的光子对损失。现场和时间分辨读出的晶格使我们能够调查的微观细节的热化过程中通过的缺陷传播和去除的动力学在莫特阶段。我们的实验证明了超导电路在相干和工程耗散环境中研究强相关物质的能力。结合最近展示的超导微波陈氏绝缘体，我们希望我们的方法将使探索拓扑有序的物质相。
2019-08-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Benchmarking near-term quantum computers via random circuit sampling
近期量子硬件规模的不断增加激发了对有效噪声表征方法的需求，因为量子位和门级技术无法捕获许多量子位系统中的串扰和相关噪声。虽然可扩展的方法，如循环基准测试，是已知的特殊类别的量子线路，在一般电路的噪声与非克利福德门的表征一直是一个遥不可及的任务。我们开发了一种算法，可以采样有效地估计由任意非Clifford门层引起的噪声总量，包括所有串扰，并在IBM Quantum硬件上实验演示了该方法。我们的算法受到Google量子霸权实验的启发，基于随机电路采样。在他们的论文中，谷歌观察到他们的实验线性交叉熵与一个简单的不相关噪声模型一致，并声称这种巧合表明他们设备中的噪声是不相关的-这是硬件开发迈向容错的关键一步。作为一个应用，我们表明，我们的结果提供了正式的证据来支持这样的结论。
2022-04-19 quant-ph
