Seeking Quantum Speedup Through Spin Glasses: The Good, the Bad, and the Ugly
在量子退火器件的设计和构造方面已经取得了相当大的进展。然而，尽管进行了多次仔细的研究，但量子加速比传统硅基机器的结论性检测仍然难以捉摸。在这项工作中，我们概述了策略，设计硬可调的基准实例的基础上的见解，从研究的自旋玻璃-原型随机基准问题的新算法和优化设备。我们建议补充头对头缩放研究，比较量子退火机与最先进的经典代码的方法，比较不同算法和/或计算架构在不同类别的计算困难的可调自旋玻璃实例的性能。这种方法的优点在于，当实例复杂度增加时，只需要比较给定算法和/或架构所感受到的性能冲击。此外，我们提出了一种方法，可能不会直接转化为量子加速的检测，但可能会阐明量子退火是否具有“量子优势“，比相应的经典算法，如模拟退火。我们在496量子位D-Wave Two量子退火设备上的结果与最近使用的最先进的热模拟退火代码进行了比较。
2015-09-02 cond-mat.dis-nn quant-ph
Steering the Fidelity in State Preparation on Noisy Bosonic Systems with Risk-Seeking Optimization
Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本研究针对有噪玻色系统的态制备，采用风险寻求优化替代平均保真度优化，可大幅降低部分纯态的非保真度，还能灵活调控高保真态概率与非保真度阈值的权衡。
2026-10-14 cs.LG quant-ph
Eigenstate Thermalization Hypothesis: A Primer
School of Quantum Physics and Matter Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（量子物理与物质学院，基础科学研究院）
本指南面向具备基础量子与统计力学知识的物理研究者，介绍用于解释孤立量子系统向热平衡演化问题的本征态热化假说（ETH），为相关领域提供教学性入门内容。
2026-08-19 hep-th quant-ph
Learning Robust and High-Precision Quantum Controls
鲁棒和高精度的量子控制是非常重要的，但具有挑战性的功能化的可扩展量子计算。在本文中，我们表明，这个困难的问题可以转化为一个监督的机器学习任务，通过处理的时间有序的量子进化作为一个层有序的神经网络（NN）。寻求鲁棒的量子控制相当于训练一个高度{ \it generalizable} NN，可以将机器学习中成熟的许多调优技能转移到该NN上。这打开了一扇门，通过它可以开发一系列鲁棒控制算法。我们通过引入基于批处理的优化的常用技巧来提高这种潜力，并且所得到的随机b-GRAPE算法在数值上显示出能够显着提高控制鲁棒性，同时保持高保真度。
2019-01-30 quant-ph
Improving teleportation fidelity in structured reservoirs
在开放系统中寻求灵活的量子隐形传态控制方法是量子通信的重要任务。本文研究了超欧姆、欧姆和亚欧姆存储库对一般单比特态隐形传态的影响。结果表明，量子库的结构对量子隐形传态的质量起着决定性的作用。特别地，通过库的非马尔可夫记忆效应的强反作用，可以提高隐形传态的保真度。确定了这种改善的物理机制。
2012-11-11 quant-ph
Ignorance is a bliss: mathematical structure of many-box models
我们证明了多盒模型的命题系统总是一个集可表示的效应代数。在2-盒和1-盒模型的特殊情况下，它分别是正交模偏序集和正交模格。我们讨论了所得到的结果与所谓的局部非线性原理的关系。我们认为，盒模型的非经典性质是由命题集的简化引起的状态集的双重丰富的结果。另一方面，量子力学模型总是比经典模型有更多的命题和更多的状态。因此，我们表明，盒子模型不能被认为是量子力学模型的推广，寻求额外的原则，可以允许“恢复量子相关性”的盒子模型是，至少从基本的角度来看，毫无意义。
2016-12-30 quant-ph
Optimized mechanical quadrature squeezing beyond the 3-dB limit via a gradient-descent algorithm
本文提出利用梯度下降算法在腔光力学系统中寻找最优腔场驱动脉冲，实现了超越3-dB稳态限制的机械正交压缩，并在热声子占据数为100时于一个振荡周期内超快产生压缩，推动了最优量子控制的应用。
2024-08-24 quant-ph
Philosophical Aspects of Quantum Information Theory
对于那些对量子力学的哲学和基础问题感兴趣的人来说，量子信息理论是一个丰富的讨论主题，原因很简单：人们可以将其中心关注点放在一个长期熟悉的问题上：量子世界与经典世界有何不同？此外，信息和计算概念在新环境中的运用暗示了理解量子力学的新（或更好）方法，甚至可能引发对物理世界基本性质的传统物质概念的重新评估。在本文中，我回顾了量子信息理论的一些哲学方面，从理论的基本调查开始，试图突出一些涉及的原则和原理。我们继续讨论量子信息的性质和定义，并将这些发现用于讨论围绕隐形传态的难题。最后两部分分别讨论了人们可以从量子计算的发展中学到什么（关于量子系统的性质和计算的性质），并考虑了量子信息理论对量子力学传统基础问题的影响（处理Zeilinger，Bub和Fuchs等人的观点）。
2006-11-17 quant-ph
The Optimization Landscape of Hybrid Quantum-Classical Algorithms: from Quantum Control to NISQ Applications
本文综述了许多快速发展的量子技术中流行的混合量子经典优化算法的景观，其中目标函数由自然量子系统或工程量子模拟计算，但优化器是经典的。在任何特定情况下，基本控制景观的性质对于目标的系统优化至关重要。在少体动力学最优控制的早期研究中，优化器可以完全控制希尔伯特空间维数相对较小的量子系统。随着噪声中尺度量子（NISQ）时代的到来，量子硬件的模拟器在实验上不断增长的计算能力可能带来优于经典计算机的量子优势，但经典优化器往往受到可用控制资源的限制。在这些不同的尺度上，我们将表明，景观的几何形状经历形态的变化，从有利的无陷阱的景观，容易陷入崎岖的景观，并最终贫瘠的高原景观上的优化器几乎不能移动。这种统一的观点提供了理解系统类别的基础，这些系统可以很容易地控制到那些有特殊考虑的系统，包括NISQ技术的困难和潜在优势，以及寻求在特定情况下逃离陷阱或高原的可能方法。
2022-04-09 quant-ph
Complete orbital angular momentum Bell-state measurement and superdense coding
量子协议对信道容量的要求决定了对大尺度纠缠量子态的访问。高维轨道角动量（OAM）纠缠态作为一种很有希望的候选态已经被实现，但在每个子空间中只能分辨出四个OAM Bell态中的一个。在这里，我们展示了完整的OAM贝尔状态测量（OAM-BSM）在一个单独的子空间中的第一个实现，通过寻找合适的酉矩阵执行仅使用线性光学和打破四个OAM贝尔状态的退化在辅助偏振维。我们进一步实现了超密集编码，通过我们的完整的OEMBSM的平均成功率约为82%，信道容量约为1.1（4）比特。该工作为进一步提高信道容量和扩展OAM量子态在量子信息中的应用开辟了一个窗口。
2017-09-12 quant-ph
Towards An Implementation of the Subset-sum Problem on the IBM Quantum Experience
在寻找一种算法来测试IBM Quantum Experience量子计算机的能力时，我们得到了一篇综述论文，其中涵盖了解决子集和问题的各种算法，包括经典算法和量子算法。该论文接着提出了一种新的算法，该算法击败了当时已知的最佳算法。该算法的复杂性使得很难在量子体验机器上看到实现的路径，并且指数成本-仅略优于最佳经典算法-让我们寻找不同的方法来解决这个问题。我们在这里提出了一个新的量子算法解决子集和问题，在许多情况下，应该导致O（聚（n））-时间解决方案。这项工作是让人想起的验证程序中使用的多项式时间算法的量子亚瑟-梅林游戏在其他地方，其中使用量子二进制搜索，以找到一个最大的特征值在最后的输出阶段已适应的子集和问题，在另一篇论文。
2019-12-04 cs.ET quant-ph
An introduction to many worlds in quantum computation
本文从量子计算视角介绍并辩护新埃弗里特多世界诠释，回应概率等质疑，说明其局域性及对量子计算的基础优势。
2009-07-08 quant-ph
Quantum verification of NP problems with single photons and linear optics
量子计算正在寻求实现用于应用相关计算任务的硬件优化算法。NP（nondeterministic-polynomial-time）是一个复杂性类，包含许多重要但棘手的问题，如潜在冲突约束（SAT）的可满足性。根据有根据的指数时间假设，验证大小为$n$的SAT实例通常需要$O(n)$位证明中的完整解决方案。相比之下，将解编码成量子比特而不是经典比特串的量子验证算法可以利用关于$\tilde{O}(\sqrt{n})$量子比特中的解的二次缩减的信息来执行验证任务。在这里，我们实现了单光子和线性光学SAT的量子验证机。通过使用可调的光学设置，我们有效地验证满足和不满足SAT的实例，并实现了一个明确的完整性，健全的差距，即使在存在实验缺陷。该协议只需要非纠缠光子，多模式线性操作和最多双光子联合测量。这些功能使协议适合光子实现和可扩展到大的问题大小。我们的结果开辟了一条通往量子优势的新途径，并扩展了光学量子计算的计算能力。
2021-08-26 quant-ph
Another 100 Years of Quantum Interpretation?
University of Oslo（奥斯陆大学）
作者质疑为何量子引力理论通常不被用来解释量子力学，并提出了一种新的方法来评估量子力学解释的启发性和统一性潜力。
2025-12-16 gr-qc physics.hist-ph quant-ph
The Dilemma of Random Parameter Initialization and Barren Plateaus in Variational Quantum Algorithms
针对变分量子算法中随机初始化参数化量子电路的贫瘠高原问题，研究发现无需复杂策略，仅通过合理选择参数初始化分布范围即可有效缓解，降低计算开销，提升算法效率与实用性。
2024-12-09 quant-ph
A Perturbation Algorithm for the Pointers of Franke-Gorini-Kossakowski-Lindblad-Sudarshan Equation
本文研究了基于FGKLS方程的开放量子系统在退相干可分辨的情况下的演化行为.我们关注的量子测量操作，这是由一个开放系统的最终定态-所谓的指针。我们通过将FGKLS方程应用于渐近常数密度矩阵来找到指针。在寻找指针时，如果我们把与环境的相互作用分量取为弱的，我们就能够提出一种微扰计算方案。因此，Lindblad算子可以以某种方式用作微扰理论的展开参数。我们提出的方案是不同的情况下，非退化和退化的哈密顿量。我们用外磁场中自旋量子谐振子的具体例子来说明我们的方案。通过与精确解的比较，证明了摄动算法的有效性。
2020-07-11 hep-th math-ph math.MP
Quantum circuit evolutionary framework applied on set partitioning problem
QuIIN - Quantum Industrial Innovation, EMBRAPII CIMATEC Competence Center in Quantum Technologies, SENAI CIMATEC（塞纳伊-基马特克量子工业创新中心）；Latin America Quantum Computing Center, SENAI CIMATEC（塞纳伊-基马特克拉丁美洲量子计算中心）；Federal University of Latin-American Integration（拉丁美洲一体化联邦大学）
本文提出基于可变拓扑电路的量子进化框架，用于解决集合划分问题，通过两种方法避免收敛停滞，展示出在噪声和非噪声环境下良好的优化性能。
2025-07-28 quant-ph
Integrating Quantum Algorithms Into Classical Frameworks: A Predictor-corrector Approach Using HHL
本文提出将HHL量子算法改造为预测器-校正器以集成到经典框架，通过计算时间步间变化来省略昂贵步骤并缓解量子读出问题，在多领域实现多项式优势。
2024-06-28 physics.comp-ph quant-ph
Is the World Local or Nonlocal? Towards an Emergent Quantum Mechanics in the 21st Century
什么是突现量子力学？通过在量子和涌现现象之间寻找新的联系，如自组织、复杂性或涌现理论所描述的那样，能否对量子非定域性的本质有新的认识？未来EmQM的发展是否会导致宇宙的统一，关系图像？在量子理论中采用涌现概念的一个关键动机是，标准物理学一直未能统一物理学基础的两大支柱：量子理论和广义相对论（GRT）。定义正统量子理论与广义相对论的基础性、形而上学假设之间的完全矛盾，可能会使理论间的统一成为不可能。一方面，非决定论和非因果性定义了正统的量子力学，另一方面，GRT受因果性和决定论的支配。这两种形而上学上相互矛盾的理论如何能够调和呢？本文认为，形而上学的矛盾必然隐含着物理的矛盾。这些矛盾本质上也是量子力学中测量问题的原因。可能需要一个共同的基础来克服这两个基本理论之间的矛盾。涌现的概念和EmQM的发展可能有助于推进一个共同的基础--物理的和形而上学的--这是成功的理论间统一所需要的。
2016-03-09 physics.hist-ph quant-ph
Can Variational Quantum Algorithms Demonstrate Quantum Advantages? Time Really Matters
本文通过分析变分量子算法中参数数量与梯度评估成本的依赖关系，并估计其理想运行时间及与经典模拟的比较，论证了在当前工作流程下VQAs因时间尺度限制难以展示量子优势，同时为优化VQAs和探索更自然的混合量子-经典算法提供了方向。
2023-07-09 quant-ph
Quantum Hamiltonian Embedding of Images for Data Reuploading Classifiers
The University of Melbourne（墨尔本大学）；Silicon Quantum Computing Pty Ltd（硅量子计算私人有限公司）
本文提出了一种基于量子哈密顿量嵌入的数据重新上传分类器，通过图像数据集实验表明其在MNIST测试集上比量子卷积神经网络性能提升超过40%。
2024-08-01 cs.AI cs.CV cs.LG
Decoding algorithms for surface codes
本文综述了表面码的最先进解码算法，探讨了其核心原理、变体、纠错性能与复杂性，并介绍了相关软件工具，旨在帮助不同层次读者深入理解表面码解码范式。
2024-09-30 quant-ph
Energy measurements remain thermometrically optimal beyond weak coupling
本文发展了一套有限耦合量子测温的二阶微扰理论，证明仅靠探针局域能量测量即可达到终极测温精度，并给出量子费舍尔信息的闭式表达式，为强耦合场景下的量子测温提供了理论工具。
2023-11-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Processes under Epistemic Constraints
University at Albany, State University of New York（纽约州立大学奥尔巴尼分校）
本博士论文发展玻尔纲领，将认知约束作为本体-认知原始概念，联合量子力学与认知约束推导新物理结论，明确了玻恩规则及幺正变换的适用时机。
2026-08-20 physics.hist-ph quant-ph
