Quantum Information Processing via Hamiltonian Inverse Quantum Engineering
在本文中，我们讨论了如何设计哈密顿量来实现量子算法，特别是我们专注于Deutsch和Grover算法。作为本文的主要结果，我们展示了如何哈密顿逆量子工程方法使我们能够获得可行的和时间无关的哈密顿实现这样的算法。从我们的Deutsch算法的方法，不同于其他技术，我们可以提供一种替代方法来实现这种算法，其中不需要辅助量子位和额外的资源。此外，通过使用单量子演化，Grover算法可以以高概率实现$1-ε^2$，其中$ε$是一个非常小的任意参数。
2018-04-24 quant-ph
A Reinforcement Learning approach for Quantum State Engineering
机器学习（ML）已经成为信息处理领域的一个有吸引力的工具，然而在量子领域中成功应用的ML算法还不多。我们在这里展示了经典的强化学习（RL）如何被用作量子态工程（QSE）的工具。我们采用基于测量的控制QSE的动作序列是由测量基础和奖励的选择，通过获得目标状态的保真度。我们的分析清楚地显示了QSE的学习功能，例如在制备任意两个量子比特纠缠态。它提供了成功的动作序列，从精确的量子动力学中概括了以前发现的人类解决方案。我们提供了一个系统的算法方法，使用RL算法的量子协议，处理非平凡的连续状态（参数）空间，并讨论这些方法的缩放准备任意大的纠缠（集群）状态。
2019-08-16 quant-ph
Photon-Number-Dependent Hamiltonian Engineering for Cavities
腔谐振器是量子技术的有前途的资源，而腔的原生非线性相互作用通常太弱，无法提供提供复杂目标操作所需的量子控制水平。在这里，我们研究了一个计划，工程师的目标哈密顿光子腔使用辅助量子比特。通过非共振驱动色散耦合的辅助量子比特，我们开发了一种优化的方法来工程任意光子数相关（PND）的腔体的哈密顿量，同时最大限度地减少操作误差。工程哈密顿承认各种应用，包括取消不必要的腔自克尔相互作用，创建更高阶的非线性量子模拟，并设计量子门弹性噪声。我们的方案可以用耦合微波腔和超导电路系统中的transmon量子比特来实现。
2021-04-27 quant-ph
Quantum simulation via filtered Hamiltonian engineering: application to perfect quantum transport in spin networks
我们提出了一种在量子信息处理架构中进行哈密顿工程的方法，该方法不需要局部控制，而仅依赖于集体量子比特旋转和场梯度。该技术实现了空间调制的耦合强度通过动态构造的加权函数结合布拉格光栅。作为一个例子，我们演示了如何生成理想的哈密顿量的两个分离的节点之间的大自旋网络的完美的量子信息传输。我们设计了一个自旋链，它具有来自大型自旋网络的最佳耦合，例如晶体中自然发生的耦合，同时解耦所有不需要的相互作用。对于实际的实验参数，我们的方法可以用来驱动完美的量子信息传输在室温下。通过一种新的变迹方案，可以使哈密顿工程方法在相干和耦合无序下更加鲁棒。因此，该方法是相当普遍的，可以用来工程的哈密顿量的许多复杂的自旋晶格与不同的拓扑结构和相互作用。
2013-02-11 quant-ph
Variational quantum Hamiltonian engineering
本文提出变分量子哈密顿量工程（VQHE）算法，通过将泡利范数优化编码为L1范数最小化问题并利用参数化量子电路最小化代价函数，从而降低期望值估计和哈密顿量模拟的开销。
2024-06-13 quant-ph
Hamiltonian engineering for adiabatic quantum computation: Lessons from shortcuts to adiabaticity
讨论了绝热性捷径（STA）在绝热量子计算中的应用。本文从作者个人的观点出发，回顾了STA的基本性质和研究现状，并将其应用于Grover问题的绝热算法。讨论了两种可能的STA实现方法：量子绝热速降线方法和基于Lewis-Riesenfeld不变量的逆工程方法。
2019-03-04 quant-ph
Entanglement engineering of optomechanical systems by reinforcement learning
研究针对量子系统纠缠工程中纠缠脆弱性与实验表征的难题，提出一种无模型深度强化学习方法，结合反馈控制与弱连续测量来生成并维持量子纠缠，并在量子光机械系统中验证了其有效性，为实验量子系统提供了通用控制原理。
2024-12-31 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Higher-Order Methods for Hamiltonian Engineering Pulse Sequence Design
本文提出一个系统处理Floquet-Magnus展开高阶贡献的哈密顿量工程脉冲序列设计框架，导出简单解耦规则，并展示其在动力学解耦、量子传感与量子模拟等任务中的高效应用。
2023-03-13 cond-mat.dis-nn quant-ph
Synthesizing Arbitrary Non-Hermitian Hamiltonian with Stochastic Floquet Engineering
College of Science, NUDT（国防科技大学理学院）；Center for Joint Quantum Studies and Department of Physics, School of Science, Tianjin University（天津大学理学院量子联合研究中心与物理系）；Department of Physics, Hunan Normal University（湖南师范大学物理系）
提出随机Floquet工程方案，通过含噪声振幅的时间周期驱动场合成任意非厄米目标哈密顿量，利用噪声作为量子资源，无需增益或损耗，应用于腔哈密顿量工程和量子态制备。
2026-06-16 physics.optics quant-ph
Twirling and Hamiltonian Engineering via Dynamical Decoupling for GKP Quantum Computing
引入了一种能量约束的近似旋转操作，可以用来对角化GKP量子纠错中的有效逻辑通道，将状态投影到GKP码空间中，并构造了一个具有快速位移脉冲的动态解耦序列，从一个合适的衬底哈密顿量中提取出GKP稳定器哈密顿量。后者由包括与约瑟夫森结并联的超电感的LC振荡器给出。该平台原则上允许受保护的GKP量子计算，而无需通过动态地生成“被动”稳定的GKP量子位来进行显式稳定器测量或状态重置。
2021-01-29 quant-ph
Robust Hamiltonian Engineering for Interacting Qudit Systems
本文提出一种用于强相互作用qudit系统的鲁棒动力学解耦与哈密顿量工程几何形式体系，简化了脉冲序列设计，并在自旋1氮-空位中心系综实验中实现相干时间超一个数量级提升，为多体物理和量子计量学提供了新方法。
2023-05-16 cond-mat.dis-nn quant-ph
Inverse engineering rigorous adiabatic Hamiltonian for non-Hermitian system
将量子绝热定理推广到非厄米系统，建立了关于绝热相的严格绝热性条件。提出了一种非厄米哈密顿逆工程方法，用于驱动人工量子态。为了便于理解，我们以一个具体的二能级系统为例说明了反求工程方法的有效性。数值仿真结果表明，只要参数选择得当，该方案即使在噪声环境下也能很好地工作。我们可以通过在预定义的时间调整额外的旋转磁场来获得所需的目标状态。此外，系统中的某些噪声和耗散不再是不希望的，而是在我们的方案中起着积极的作用。因此，我们的方案可以为量子态工程的实现提供更多的选择。
2016-11-29 quant-ph
Dynamic Hamiltonian engineering of 2D rectangular lattices in a one-dimensional ion chain
在量子模拟器中控制自旋或量子位之间的相互作用图允许用户控制的本机相互作用的定制以实现目标哈密尔顿算子。在囚禁离子量子模拟器中设计远程声子介导的自旋-自旋相互作用的灵活性提供了这样的可能性。被困离子是模拟计算困难的量子多体动力学的主要候选者，最容易被困在线性1D链中，限制了它们用于容易地模拟高维自旋模型的实用性。在这项工作中，我们介绍了一种模拟-数字模拟的混合方法，用于模拟2D自旋模型和动态变化的相互作用，以实现一个新的图形使用线性1D链。该方法依赖于通过连续应用斯塔克位移梯度脉冲的时域哈密顿算子工程，并且其中脉冲序列可以简单地从目标哈密顿算子在晶格耦合空间上的傅立叶级数分解获得。我们专注于工程二维矩形最近邻自旋晶格，证明所需的控制参数与离子数呈线性关系。这种混合的方法提供了令人信服的可能性，使用1D链的研究中的哈密顿猝灭，动态相变，量子运输在2D和3D。我们讨论了一个可能的实验实现这种方法使用真正的实验参数。
2018-08-18 quant-ph
General, efficient, and robust Hamiltonian engineering
本研究提出了一种高效且鲁棒的哈密顿量工程方案，通过单量子比特脉冲和线性规划实现任意本地多体哈密顿量的精确工程，并在小系统中实现了超过99.9%的保真度。
2025-12-10 quant-ph
Autonomous Floquet Engineering of Bosonic Codes via Reinforcement Learning
本文提出一种基于强化学习的Floquet工程方法，用于玻色子码的自主制备，相比传统绝热方案将演化时间缩短两个数量级，并在强噪声下保持高保真度，为容错玻色子量子计算提供了可扩展路径。
2025-10-25 quant-ph
Generalized pulse design in Floquet engineering: Application to interacting spin systems
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文提出了一种广义脉冲设计方法，用于通过Floquet工程在长程相互作用的XXZ自旋系统中精确构建有效Ising模型。
2025-12-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
Degree-Guided Adiabatic Quantum Algorithm for MIS with Neutral Atoms
Racah Institute of Physics, Hebrew University of Jerusalem（拉卡物理研究所，耶路撒冷希伯来大学）；School of Computer Science and Engineering, Hebrew University of Jerusalem（计算机科学与工程学院，耶路撒冷希伯来大学）；Institute of Applied Physics, Hebrew University of Jerusalem（应用物理研究所，耶路撒冷希伯来大学）
本文提出了一种混合自适应算法，利用Rydberg原子阵列求解最大独立集问题，通过设计局部控制来优先激发邻居较少的原子，从而提高求解效率和成功率。
2026-10-20 quant-ph
Reverse engineering of a Hamiltonian by designing the evolution operators
我们提出了一个有效的和灵活的计划，通过设计的演化算子，以消除在实践中很难实现的哈密尔顿项的逆向工程。与无跃迁量子驱动（TQD）[31]不同，本方案仅关注D维（D > 3）系统中的一个或部分运动态。数值模拟结果表明，该格式不仅包含了TQD的结果，而且包含了更多的自由参数，使格式具有更大的灵活性。给出了利用该方案实现里德伯原子布居数转移的例子。通过数值仿真讨论了各种退相干过程对该方案的影响，结果表明该方案对退相干和运算缺陷具有快速鲁棒性。因此，该方案可以用来构造实验上可实现的哈密顿量
2016-08-12 quant-ph
Selective decoupling and Hamiltonian engineering in dipolar spin networks
我们提出了一个协议，选择性地去耦，再耦合，和工程师在介观偶极自旋网络的有效耦合。特别是，我们开发了一个多功能的协议，依赖于魔角旋转执行哈密顿工程。通过使用全局控制场结合局部致动器，例如位于核自旋网络附近的金刚石氮空位中心，可以实现对有效耦合的全局和局部控制。我们表明，由此产生的有效哈密顿量可以很好地理解内一个简单，直观的几何图片，并证实其有效性进行精确的数值模拟少体系统。我们的方法的应用是在新兴领域的二维室温量子模拟器在金刚石平台，以及偶极耦合极性分子网络。
2017-10-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Fermionic Hamiltonian engineering with local control
Hamburg University of Technology（汉堡工业大学）；Institute for Quantum Inspired and Quantum Optimization（量子启发与量子优化研究所）；Zentrum für Optische Quantentechnologien（光学量子技术中心）；Institut für Quantenphysik, Universität Hamburg（汉堡大学量子物理研究所）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）
提出基于局部费米子幺正序列的哈密顿量工程框架，通过线性规划高效实现复杂隧穿系数，避免Floquet工程的连续能量吸收，并在1088模晶格和相互作用费米-哈伯德链上验证。
2026-10-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Perturbative Framework for Engineering Arbitrary Floquet Hamiltonian
基于Floquet-Magnus展开发展微扰框架，通过添加高阶驱动势抑制误差，实现任意目标哈密顿量的工程化，并应用于多组分猫态简并本征态，支持容错玻色子量子计算。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.app-ph
Towards chemical accuracy with shallow quantum circuits: A Clifford-based Hamiltonian engineering approach
本文提出基于Clifford的哈密顿量工程算法CHEM，结合变分量子本征求解器与硬件高效拟设，解决电路深度与精度的权衡，在12量子比特系统中用少于30个双量子比特门实现化学精度。
2023-12-10 physics.chem-ph quant-ph
Quantum gates by inverse engineering of a Hamiltonian
从演化算符逆哈密顿量是一种有效的量子控制方法，在量子信息处理中具有潜在的应用价值。在本文中，我们介绍了一个特定的协议来执行IEH，我们展示了如何使用最小的量子资源（如纠缠，两个以上的退出或辅助退出之间的相互作用），这个计划可以用于实现一组量子门。值得注意的是，虽然以前的协议需要三个退出的相互作用和/或辅助退出来实现这样的门，但我们的协议只需要两个量子位的相互作用，而不需要辅助量子位。通过使用这种方法，我们可以得到一个大类的哈密顿量，使我们能够实现量子计算所需的单退出门和双退出门。最后，这篇文章中，我们分析了我们的计划对系统误差相关的幅度噪声的性能，我们表明，在我们的计划中引入的自由参数可以用于增强协议对这种错误的鲁棒性。
2017-12-01 quant-ph
Invariant-based inverse engineering of time-dependent, coupled harmonic oscillators
具有时变控制的二维系统在势能极小点附近可采用二次哈密顿模型。独立的动力学正常模式便于逆哈密顿工程控制系统动力学，但有些系统不能通过点变换分离成独立模式。对于这些“耦合系统”，2D不变量仍然可以指导哈密顿设计。理论进行反演和两个应用实例提供：（i）我们控制的横向谐波波导中的波包的偏转;（ii）我们设计的状态转移从一个耦合到另一个。
2020-07-29 quant-ph
Engineering Photonic Floquet Hamiltonians through Fabry Pérot Resonators
在这封信中，我们分析了一个光学法布里-珀罗谐振腔作为一个时间周期驱动的（2D）光场反复穿越谐振腔，揭示了谐振腔扭曲产生一个合成的磁场施加到谐振腔内的光，而镜像差产生相对论动力学，非谐捕获和时空曲率。我们开发了一个Floquet形式主义计算的有效哈密顿的2D字段，概括的想法，腔内光场对应于一个非相互作用的，大质量的，谐波捕获粒子的合奏。这项工作阐明了光学谐振器在探索规范场和奇异时空中量子流体物理学方面的非凡潜力。
2015-11-02 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Engineering entanglement Hamiltonians with strongly interacting cold atoms in optical traps
提出了一种在一维临界自旋系统中实现纠缠哈密顿量的方案。我们的方法是基于这样的概念，即纠缠谱的系统可以实现与物理哈密顿包含一组位置相关的耦合。我们专注于再现的纠缠谱的系统在两种不同的几何形状的通用比率：谐波陷阱，这对应于一个分区嵌入在一个无限的系统，和一个线性的潜力，它再现了半分区的属性与开放的边界条件。我们的研究结果表明，在一个现实的冷原子实验环境中，通过简单地使用重力和标准的捕获技术测量海森堡和XX模型的纠缠谱的可能性。
2020-07-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Hamiltonian Engineering with Constrained Optimization for Quantum Sensing and Control
虽然量子设备依赖于组成子系统之间的交互以及与其环境的交互来操作，但仅本地交互通常无法提供目标性能。相干脉冲控制提供了定制有效相互作用的能力，称为哈密顿工程。我们提出了一种哈密顿工程方法，最大限度地提高所需的相互作用，同时减轻有害的进行脉冲序列搜索使用约束优化。优化配方采用脉冲序列长度和基数罚款符合线性或整数规划。我们将一般技术应用于具有固态自旋系综的磁力测量，其中感测自旋之间的非均匀相互作用限制了相干性。定义宽带Ramsey磁强计的品质因数，我们提出了新的脉冲序列，优于已知的技术，自旋1/2和自旋-1系统的homomands自旋去耦。当应用于金刚石中的氮空位（NV）中心时，该方案部分地保留塞曼相互作用，同时使带负电荷的NV $^{\text -}$中心之间的偶极耦合归零。这种方案对于已经达到NV $^\text{-}$ -NV $^\text{-}$耦合极限的NV $^\text{-}$磁力计是有意义的。我们讨论了NV合奏的实验实施，以及目前的方法更一般的自旋浴解耦和超导量子位控制的适用性。
2019-02-28 quant-ph
Hamiltonian engineering via pulses: beyond group averaging
INRIA, MCTAO（法国国家信息与自动化研究所，MCTAO）
本文提出一个几何框架，利用理想控制脉冲构造有效哈密顿量族，超越群平均，并应用于动力学解耦及量子比特网络的有效哈密顿量生成。
2026-09-17 math.OC quant-ph
Engineering Arbitrary Hamiltonians in Phase Space
本文提出基于非对易傅里叶变换的方法，在周期性驱动振子的Floquet相空间中工程化任意哈密顿量，并给出实空间驱动势的解析表达式，可应用于非经典态生成与玻色量子计算。
2023-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.app-ph
Hamiltonian engineering of general two-body spin-1/2 interactions
固态系统中的自旋哈密顿工程在从量子信息处理和量子模拟到多体物理的新研究的各种应用中起着关键作用。通过分析一般两体自旋为1/2的哈密顿量的不可约形式，我们确定了所有可互换的相互作用项使用旋转脉冲。基于这种识别，我们得到新的脉冲序列，定义的二十面体对称群，提供最普遍的可实现的相互作用项的操作。我们证明，与传统的克利福德旋转，这些序列提供的优势，创造塞曼条款必不可少的磁传感，并可用于产生新的相互作用形式。产生期望的相互作用项所需的脉冲的确切序列可以从线性规划算法确定。为了实现序列，我们提出了两种实验方法，涉及脉冲产品分解，和非共振驱动。由此产生的工程哈密顿量可以有助于理解多体物理，并导致创造新的量子模拟器和产生高度纠缠态，从而开辟了量子传感和信息处理的途径。
2020-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum speed limit for robust state characterization and engineering
在本文中，我们提出了一个概念，使用量子速度限制（QSL）作为一个衡量的状态的鲁棒性，定义状态与更大的QSL是更强大的。从这个角度来看，重要的是要有一个明确的可计算的QSL，因为这样我们就可以制定一个工程问题的哈密顿量，使目标状态对退相干鲁棒。因此，我们得到了一个新的显式可计算的QSL，适用于一般的马尔可夫开放量子系统。这个QSL比另一个显式可计算的QSL更紧，在一个重要的设置中，使得退相干很小。此外，该QSL的哈密顿工程问题是二次凸优化问题，因此它是有效可解的。用几个例子说明了在量子稳定性方面的鲁棒状态表征和哈密顿工程的思想。
2020-07-06 quant-ph
A Dynamical Lie-Algebraic Framework for Hamiltonian Engineering and Quantum Control
College of Mathematics and Informatics, South China Agricultural University（华南农业大学数学与信息学院）；Institute of High Performance Computing (IHPC), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局高性能计算研究所）；College of Mathematics, South China University of Technology（华南理工大学数学学院）；Laboratory of Quantum Science and Engineering（量子科学与工程实验室）
本文提出一种基于动力学李代数的框架，用于工程哈密顿量驱动的量子动力学，通过构造高效哈密顿量结构、保持可控性以及限制量子动力学到目标子代数，实现资源高效且表达性强的幺正演化。
2026-07-21 quant-ph
Engineering cubic quantum nondemolition Hamiltonian with mesoscopic optical parametric interactions
Stanford University（斯坦福大学）；NTT Research, Inc.（NTT研究所）；Cornell University（康奈尔大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
该研究提出一种利用介观光学参量相互作用实现三次量子非破坏哈密顿量的方案，可高效制备非高斯量子态，并具有高探测效率容忍度，有望在近期实验中实现。
2023-05-05 physics.optics quant-ph
Quantum Projective Simulation with Hamiltonian Evolution: A study in reinforcement learning
投影模拟是人工智能研究的一种新方法。它涉及一个审议过程，包括在一个剪辑图上的随机行走，并允许学习代理在承诺采取行动之前将自己投射到未来。在这里，我们研究和分析的量子力学版本，其中的随机行走是由两种哈密顿。第一种是通过将剪辑转换为量子比特，将经典模型天真地嵌入到量子模型中来实现的。另一种允许将剪辑存储在量子比特的叠加中，从而允许潜在的纯量子力学学习过程，其中对环境的感知是纯量子力学的，但动作是经典的。我们最后介绍的概念，相互作用的投影剂的经典和量子力学的情况下。
2017-08-01 quant-ph
Noise-resistant quantum memory enabled by Hamiltonian engineering
量子点中的核自旋是快速和可扩展的量子存储器的有希望的候选者。利用中心电子与周围原子核之间的超精细相互作用，可以将量子信息转移到原子核的集体态并长期存储。然而，部分极化核浴中的核自旋涨落会使量子存储保真度恶化。在这里，我们介绍了一种抗噪声协议，通过哈密顿工程实现快速和高保真的量子存储器。通过解析和数值计算，我们证明了在相对较低的核极化下，由于核自旋噪声的强抑制，电子和核自旋之间的高保真量子态转移是可以实现的.对于具有$10^4$核自旋的现实量子点，在低至30%的偏振下，超过80%的保真度是可能的。我们的方法降低了对高核极化的需求，使得在量子点中实验实现量子存储更加可行。
2023-01-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dressed-state Hamiltonian engineering in a strongly interacting solid-state spin ensemble
本研究通过在强相互作用固态自旋集体中设计dressed-state霍金方程，实现了自旋相互作用的直接调节，提升了相干参数和磁强计灵敏度。
2025-12-09 quant-ph
Hamiltonian Engineering in Quantum Spin Networks
量子模拟是发展量子计算机的最大优势之一。经典地模拟量子系统几乎不可能超过一定的系统大小，而可控量子系统固有地具有模拟另一个系统的资源和计算空间。模拟量子模拟是量子模拟的一种方法，通过模拟，已知系统可以模拟未知系统。其关键方面是使用控制操作生成目标哈密尔顿算子的能力，这被称为哈密尔顿算子工程。这样做的一种方式是在一段时间内施加脉冲序列，使得在该时段内的平均哈密顿量是期望的哈密顿量。在这篇论文中，我们讨论了过滤哈密顿工程的方法，它以类似的方式工作。使用这种技术，我们从一般的自旋网络创建一个星形拓扑。双方之间的量子通信是其在信息论中的应用以及其在量子计算机中的应用的重要任务。一个典型的解决方案是通过共享纠缠量子比特的方式使用隐形传态。隐形传态并不适合短距离通信，例如量子计算机中的两个单元之间的通信。已经表明，信息可以通过系统随时间的自然演化从量子自旋网络的一个节点传输到另一个节点。这种网络更适合于基于固态的计算架构以及短距离通信。然而，允许这种传输的哈密顿量对网络的参数提出了严格的要求。虽然在大多数情况下无法避免单独控制自旋，但过度控制会引入噪声。在这篇论文中，我们研究了几个自旋网络模型，这些模型允许信息传输，对网络参数的要求最低。
2018-06-07 quant-ph
Non-perturbative Floquet engineering of the toric-code Hamiltonian and its ground state
提出基于时间周期驱动的toric-code Hamiltonian量子模拟方案，采用混合连续-数字策略实现非微扰四体相互作用，并设计高保真度制备拓扑有序基态的最优协议，适用于超导量子比特架构。
2023-06-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Hamiltonian engineering with time-ordered evolution for unitary control of electron spins in semiconductor quantum dots
提出一种用于横向量子点电子自旋可扩展量子计算机的酉控制脉冲设计方法，通过同步控制自旋相互作用推导出通用1-和2-量子比特逻辑门的哈密顿量参数脉冲形式，并推广至多量子比特及受限控制场景。
2024-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave-engineering of programmable XXZ Hamiltonians in arrays of Rydberg atoms
我们利用里德伯原子与周期性外微波场之间的共振偶极-偶极相互作用来设计具有可调各向异性的XXZ自旋哈密顿量。原子被放置在1D和2D光镊阵列中，使我们能够研究自旋物理学中的标志性情况，例如在正方形阵列中实现海森堡模型，以及在1D中研究自旋输运。我们首先对两个原子的哈密顿工程进行基准测试，然后在初始磁化的2D阵列上展示磁化的冻结。最后，我们探讨了具有周期性和开边界条件的一维畴壁系统的动力学。我们系统地比较我们的数据与数值模拟，并评估剩余的限制的技术以及路线的改进。该平台的几何多功能性，结合模拟哈密顿的灵活性，在量子模拟，量子信息处理和量子传感领域开辟了令人兴奋的前景。
2022-03-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Hamiltonian Learning and Certification via Eigenphase Engineering
School of Computing, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院计算学院）；Institute for Quantum Information and Matter, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息与物质研究所）；Department of Electrical and Computer Engineering, Duke University（杜克大学电气与计算机工程系）；Department of Mathematics, Duke University（杜克大学数学系）；Duke Quantum Center, Duke University（杜克大学量子中心）
提出本征相位工程技术，在大步长下实现哈密顿量学习的海森堡极限精度，匹配最优标度并强化下界，支持认证与单系数估计。
2026-09-23 quant-ph
Engineering non-equilibrium quantum phase transitions via causally gapped Hamiltonians
我们介绍了一个唯象理论的多体控制的临界现象的工程因果诱导的量子哈密顿系统的差距。核心机制是控制在量子临界点附近创建的集群内和/或集群之间的信息流。为此，我们通过设计时空量子涨落来构造非均匀量子相变。我们展示了无序量子系统的非平衡演化如何产生新的有效关联长度尺度和有效动力学临界指数。特别是，我们构建了一类因果诱导的非绝热量子退火跃迁的强无序量子伊辛链导致指数抑制拓扑缺陷超出标准的Kibble-Zurek预测。使用精确的数值技术的一维量子哈密顿系统，我们证明了我们的方法指数优于绝热量子计算。利用强无序重整化群（SDRG），我们证明了非均匀量子临界动力学的普适性，并展示了SDRG流中的因果区重构。我们推导出一个最小的因果差距的比例关系，显示他们缩小更慢，比任何多项式的系统的大小增加，在标准的绝热演化拉伸指数标度。此外，我们证明了类似的标度行为的随机集群伊辛哈密顿高阶相互作用。
2018-10-19 cond-mat.dis-nn quant-ph
F2: Offline Reinforcement Learning for Hamiltonian Simulation via Free-Fermionic Subroutine Compilation
F2通过离线强化学习和自由费米子结构编译，有效提升量子电路合成效率，减少门数和深度，误差控制在10^(-7)以内。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Programmable Hamiltonian engineering with quadratic quantum Fourier transform
量子傅里叶变换（QFT）是一种广泛应用的量子算法，其可扩展性的实现是具有挑战性的实验。在这里，我们提出了一个协议的二次量子傅里叶变换（QQFT），考虑冷原子限制在一个光晶格。这种QQFT等价于单粒子子空间中的QFT，并在整个希尔伯特空间中产生不同的酉运算。我们表明，这个QQFT协议可以实现使用可编程的激光电位与最近开发的数字存储设备技术在实验中。QQFT协议实现了可编程的哈密顿工程，并允许哈密顿模型的量子模拟，这是难以实现的常规方法。通过对一维庞加莱晶体物理和二维拓扑平坦能带的量子模拟，证明了该方法的灵活性，尽管冷原子系统具有局域性，但量子量子场论协议有效地产生了所需的长程隧穿.我们发现这两个例子中的离散Poincaré对称性和拓扑性质分别对实验实现中潜在存在的一定程度的噪声具有鲁棒性。我们希望这种方法将打开广泛的机会，基于光晶格的可编程量子模拟。
2022-11-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Inverse Engineering Control in Open Quantum Systems
提出了一种开放量子系统的逆工程控制方案。从一个待定的时间演化算符出发，导出了一个含时的哈密顿量，以引导系统在预定的时间到达任意的目标态。我们分析了我们的控制协议的保真度在噪声相对于随机波动的线性参数的哈密顿量在时间演化。对于一类特殊的二能级系统的哈密顿量，我们证明了系统在噪声作用下的控制演化可以分为两个标准的退相干过程：退相和去极化，对于马尔可夫和非马尔可夫条件都是如此.特别是，我们通过分析工程目标状态的鲁棒性来说明我们的形式主义。
2013-12-10 quant-ph
Hamiltonian Engineering of collective XYZ spin models in an optical cavity
本文通过在光学腔中工程化 700 个铷原子的四光子相互作用，实现任意二次全对全耦合与可调无限程 XYZ 模型，并首次在平均场层面实现双轴反扭模型。
2024-07-02 physics.atom-ph quant-ph
Higher-order protection of quantum gates: Hamiltonian engineering coordinated with dynamical decoupling
针对动力学解耦操作干扰系统演化导致量子门保护难于量子态的问题，提出协同高阶动力学解耦序列进行门哈密顿量工程的通用方法，首次在IBM云端量子处理器实现一二阶保护演示，验证了其在NISQ计算机上的有效性。
2025-02-22 quant-ph
Robust Dynamic Hamiltonian Engineering of Many-Body Spin Systems
介绍了强相互作用多体系统量子动力学鲁棒控制的一种新方法。我们的方法涉及周期性的全局控制脉冲序列的设计，工程师所需的目标哈密尔顿是强大的对无序，不必要的相互作用和脉冲缺陷。它利用了一个矩阵表示的哈密顿工程协议的基础上的时域变换的泡利自旋算子沿量子化轴。这种表示使我们能够推导出一组简洁的代数条件的序列矩阵工程师强大的目标哈密尔顿，使简单而系统的设计脉冲序列。我们表明，这种方法提供了一个有效的框架（i）处理任何长期的多体哈密顿量和工程师它成一个所需的形式，（ii）目标的主导障碍和相互作用特性的一个给定的系统，（iii）实现鲁棒性对缺陷，（iv）提供最佳的序列长度在给定的约束条件下，（v）大大加快脉冲序列的数值搜索。使用这种系统的方法，我们开发了一套新的脉冲序列的保护量子相干性，最佳的量子传感和量子模拟。最后，我们通过实验证明了这些序列在具有最一般交互形式的系统中的鲁棒操作。
2019-12-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Hamiltonian-based Quantum Reinforcement Learning for Neural Combinatorial Optimization
Fraunhofer IISB（弗劳恩霍夫集成电路技术研究所）；Technical University Munich（慕尼黑工业大学）；Fraunhofer IKS（弗劳恩霍夫软件和系统创新研究所）；Ludwig Maximilian University Munich（慕尼黑大学）
本研究提出基于哈密顿量的量子强化学习方法，融合量子计算与神经组合优化，依托问题哈密顿量构建拟设，兼具优可训练性与广适用性，在多类组合优化问题上验证性能并与QAOA对比。
2024-05-13 cs.LG quant-ph
Engineering analog quantum chemistry Hamiltonians using cold atoms in optical lattices
使用量子系统来有效地解决量子化学问题是近期量子技术长期寻求的应用之一。在最近的一项工作中，超冷费米子原子已经提出了这些目的，向我们展示了如何模拟在一个晶格基组中投影的量子化学哈密顿量。在这里，我们继续探索这条道路，并以几种方式超越这些最初的结果。首先，我们对模拟仿真器的工作条件进行了数值基准测试，并找到了要求较低的实验设置，在这些设置中仍然可以观察到三维的化学行为。我们还提供了一个更深入的理解，由于离散化和有限尺寸效应出现的模拟误差，并提供了一种方法来减轻它们。最后，我们基准的模拟器表征的行为的双电子原子（他）和分子（HeH $^+$）超出了在原来的工作中考虑的例子。
2021-04-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Adaptive Reinforcement Learning for Robust Open Quantum System Control: A Multi-Task Framework with Temporal Optimization
Centre for Quantum Engineering, Science, and Technology, University College Dublin（都柏林大学量子工程、科学与技术中心）
提出一种多任务软演员-评论家（SAC）强化学习框架，用于开放量子系统控制，同时学习最优脉冲序列并发现特定问题的演化时间T和控制脉冲段数N，在51种哈密顿量变化下实现高保真度状态转移，并展现出优于GRAPE的鲁棒性。
2026-05-26 cs.LG quant-ph
State Engineering of Unsteerable Hamiltonians
本研究针对受挫局部哈密顿量，发现一类可通过离散步骤引导至基态流形，并推导出不可引导情形下的“玻璃地板”界限，为强关联态操控提供系统框架。
2025-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Robust Hamiltonian engineering with subensemble control
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本研究提出基于子系综控制的鲁棒哈密顿工程协议，解决了同时设计子系综内外相互作用的计算难题，开发了抗控制缺陷的脉冲序列设计方法，为量子模拟和传感提供实用工具。
2026-09-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Engineering Quantum States of a Nano-Resonator via a Simple Auxiliary System
我们展示了如何设计一个广泛的非线性哈密顿纳米机械谐振器。该技术只需要一个依赖于时间的驱动应用到库珀对盒或第二振荡器的纳米谐振器耦合。这种方法允许产生大量的非经典状态，以及经典对应物是混沌的哈密顿量。
2007-07-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
