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 preparation of entangled states on quantum computers
提出一种基于Fubini-Study距离和梯度优化的变分方法，利用超图结构ansatz在量子计算机上高效制备多种纠缠态，电路深度不依赖量子比特数，并验证了算法在低深度电路下的有效性及抗噪能力。
2023-06-30 quant-ph
Variational preparation of finite-temperature states on a quantum computer
本文提出一种混合量子-经典变分方法，在门量子处理器上用幺正算符制备热场双重态，无需预先数值优化参数，实验保真度随温度由99%降至75%并与含噪模拟吻合。
2020-12-07 quant-ph
Bethe ansatz on a quantum computer?
University of Miami（迈阿密大学）
本文探讨了在量子计算机上使用VQE算法研究各向异性Heisenberg自旋链的可行性，通过Bethe态作为变分态，尝试构建精确的单磁子试态并进行计算。
2021-01-24 quant-ph
Accelerating variational quantum Monte Carlo using the variational quantum eigensolver
提出用量子计算机（如VQE）产生的样本替换VMC的初始分布，实验证明该量子增强方法能加速收敛、降低能量，并使小型量子计算机加速大规模VMC实例。
2023-10-26 quant-ph
Benchmarking the Variational Quantum Eigensolver through Simulation of the Ground State Energy of Prebiotic Molecules on High-Performance Computers
我们使用Qiskit软件包中的变分量子本征求解器（VQE）来计算来自水（H $_2$ O）和氰化氢（HCN）的小分子的基态能量。这项工作的目的是基准算法计算电子结构和能量表面的分子相关的前生物化学，开始与水和氰化氢，并运行它们在可用的模拟和物理量子硬件。小型量子处理器算法的数值计算使我们能够设计出更有效的协议，并在实际硬件中运行，以及分析它们的性能。未来在可访问的量子处理原型上的实现将对量子计算机进行基准测试，并使用启发式量子算法来测试量子优势。
2021-01-05 quant-ph
Entangling remote microwave quantum computers with hybrid entanglement swap and variational distillation
具有约瑟夫森结的超导微波电路是量子计算的主要平台。为了充分发挥其能力，需要多个微波超导电路的协同操作。因此，设计一个有效的协议来远程分发微波纠缠成为一个关键的开放问题。本文提出了一种基于光-微波纠缠产生的连续变量纠缠交换方法，与传统方法相比，该方法在最先进的参数范围内将最终速率提高了两个数量级。我们进一步授权的协议与混合变分纠缠蒸馏组件提供巨大的优势，在不确定性与成功概率的权衡。我们的协议可以实现与近期的设备性能，并对非完美，如光损耗和噪声是强大的。因此，我们的工作为超导微波量子计算机提供了一种实现高效量子链路的实用方法。
2022-06-29 quant-ph
Variational Quantum Anomaly Detection: Unsupervised mapping of phase diagrams on a physical quantum computer
量子计算最有前途的应用之一是模拟量子多体系统。然而，仍然需要以原生方式有效地调查这些系统的方法，捕获它们的全部复杂性。在这里，我们提出变分量子异常检测，一个无监督的量子机器学习算法来分析来自量子模拟的量子数据。该算法被用来提取系统的相图，没有事先的物理知识，可以进行端到端的同一个量子设备上，该系统是simulatedon.We展示了它的能力，通过映射出的相图的一维扩展玻色哈伯德模型与二聚跳跃，表现出对称性保护的拓扑相位。此外，我们还证明了它可以与当今易于访问的设备一起使用，并在真正的量子计算机上执行该算法。
2022-01-06 quant-ph
Variational ansatz-based quantum simulation of imaginary time evolution
虚时间演化是研究量子系统的有力工具。虽然可以使用经典计算机进行模拟，但时间和内存需求通常随系统大小呈指数级增长。相反，量子计算机可以有效地模拟量子系统，但不能模拟非幺正虚时间演化。提出了一种在混合量子计算机上模拟虚时间演化的变分算法。我们用这个算法来寻找多粒子系统的基态能量，特别是分子氢和氢化锂，找到基态的概率很高。我们的方法也可以应用于一般的优化问题和量子机器学习。由于我们的算法是混合的，适合于错误缓解，并可以利用浅量子线路，它可以实现与当前的量子计算机。
2019-09-16 quant-ph
Investigation of Perturbation Theory with Variational Quantum Algorithm
变分量子算法是在噪声-中间尺度量子（NISQ）技术下实现量子计算的最有前途的系统之一。在变分量子算法中，用一个参数化的参数表示的波函数和变分参数由经典计算机根据量子计算机的测量输出迭代更新。本文利用这些算法对微扰论进行了研究，并展望了用变分量子算法模拟微扰论中量子动力学的可能性。我们用详细的例子说明了算法的使用，这些例子与分析计算吻合得很好
2022-12-30 quant-ph
Hardware-efficient variational quantum algorithm in trapped-ion quantum computer
本文提出面向囚禁离子量子模拟器的硬件高效变分拟设HEA-TI，利用全局自旋相互作用减少双比特门依赖，在簇态制备和分子基态求解中展现出与UCCSD相当的性能且更易实验实现。
2024-07-03 quant-ph
Simulating noisy variational quantum eigensolver with local noise models
变分量子本征求解器（VQE）在近中期噪声量子计算机（NISQ）上具有很好的量子优势。VQE的一个核心问题是噪声，特别是物理噪声对实际量子计算机的影响。我们系统地研究了噪声对VQE算法的影响，通过对各种局部噪声模型进行数值模拟，包括振幅阻尼，失相和去极化噪声。结果表明，随着噪声概率的增加，基态能量会偏离精确值，一般情况下，噪声会随着电路深度的增加而积累。我们建立了一个噪声模型来捕获实际量子计算机中的噪声。我们的数值模拟结果与IBM Quantum计算机上的量子实验结果一致。我们的工作为带噪VQE的实际研究提供了新的思路。对VQE噪声效应的深入理解将有助于在近场量子计算机上发展量子错误缓解技术。
2021-04-14 quant-ph
Simulating strongly interacting Hubbard chains with the Variational Hamiltonian Ansatz on a quantum computer
混合量子经典算法已经被提出来规避量子计算机中的噪声限制。这种算法只将期望值的计算委托给量子计算机。其中，变分量子本征求解器（VQE）已经在小尺寸量子计算机上实现，用于研究分子和凝聚态系统。由哈伯德模型描述的凝聚态物质系统在奇异的物质状态旁边表现出丰富的相图。在这篇手稿中，我们试图回答这个问题：有多少的基础物理的一维哈伯德链是由问题启发的变分哈密顿Anchor（VHA）在广泛的参数值范围内？我们首先探讨解决方案在多大程度上提高了保真度，同时增加了计算复杂度。我们的研究结果表明，即使是低保真度的解决方案捕获的能量和数量的双重占用网站，而自旋自旋相关性没有很好地捕获，即使当解决方案是高保真度。我们强大的仿真平台使我们能够将一个现实的噪声模型，并显示了一个成功的实施噪音缓解策略-后选择和理查森外推。最后，我们比较我们的结果与实验实现的算法在IBM Quantum的ibmq_xm设备。
2022-02-23 cond-mat.str-el quant-ph
Lattice Experiments using Fermionic Operators and the Variational Eigensolver in a Quantum Computer
本文在 IBM 的 16 比特 Guadalupe 量子处理器上，利用 Qiskit 库设计并验证了抗噪且独立于格点顶点数的变分量子特征求解器（QVE），通过两种 Ising 模型测试并提供了完整的能量、精度等实验指标与源代码。
2023-05-18 quant-ph
Quantum annealer accelerates the variational quantum eigensolver in a triple-hybrid algorithm
提出结合经典计算机、门控量子计算机和量子退火机的三重混合算法，利用量子退火机解决图着色问题以减少资源需求，通过允许泡利算符交换群内同时测量加速VQE，实验验证仅需标准VQE一半资源。
2024-07-16 quant-ph
Fully optimised variational simulation of a dynamical quantum phase transition on a trapped-ion quantum computer
University College London（伦敦大学学院）；Quantinuum
研究通过变分量子时间演化方法在囚离子量子计算机上模拟横向场Ising模型的动态量子相变，展示了该方法的可行性并揭示了相变过程中的隐藏简单性。
2026-04-22 quant-ph
Variational Quantum Eigensolvers in the Era of Distributed Quantum Computers
量子计算机的计算能力受到可用于信息处理的量子比特数量的限制。在单个设备内增加这个数量是困难的;人们广泛认为分布式模块化架构是大规模量子计算的解决方案。实现这种架构的主要挑战是需要在模块之间交换量子信息。在这项工作中，我们表明，一个分布式量子计算架构与{ \it limited}的能力，在模块之间交换信息，可以准确地解决量子计算问题。使用的例子变分量子本征解算器与anterior设计的两个模块（双核）架构，我们表明，三个模块间的操作提供了一个显着的优势，没有模块间（或串行执行）的操作。这些结果提供了一个强有力的指示，即近期{ \it模块化}量子处理器可以成为其单片对应物的有效替代品。
2023-02-27 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum simulation of negative hydrogen ion using variational quantum eigensolver on IBM quantum computer
负氢离子是第一个三体量子问题，它的基态能量是使用“Krasekhar波函数”计算的，该波函数考虑了电子-电子相关性。求解多体系统在量子力学中是一项艰巨的任务，因为它包括选择试验波函数和计算系统的积分，对于具有三个或更多粒子的系统几乎是不可能的。这个问题可以通过量子计算机来解决。它们已经成为解决不同电子结构问题的工具，具有显着的效率。它们已经在各个领域实现，并证明了它们的效率超过经典计算机。在IBM量子计算机上对H^{-}离子进行了量子模拟，计算了它的基态能量。能量为-0.5339355468 Hartree，与理论值相比误差为0.8376%。我们观察到量子计算机在制备H^{-}的关联波函数和计算其基态能量方面是有效的。我们使用最近开发的称为“变分量子本征求解器”的算法，并在IBM的5量子位量子芯片“ibmqx 2”中实现它。该方法包括量子部分，即，状态准备和使用量子计算机的期望值的测量，以及经典部分，即，优化例程在经典计算机中运行以用于能量收敛。通过运行量子化学程序和QISKit中的代码，在经典计算机上执行优化例程，以使能量收敛到最小。我们还提出了不同的优化例程和编码方法的比较，用于收敛的能量值最小。该技术可用于解决各种多体问题，效率高。
2019-05-30 quant-ph
Using gradient-based algorithms to determine ground state energies on a quantum computer
变分算法是在近期量子计算机上实现的有希望的候选算法。变分量子本征求解器（VQE）是一个突出的例子，其中量子机械波函数的参数化试验状态被优化以获得基态能量。在我们的工作中，我们调查的变分哈密顿量Angloman（VHA），其中的审判状态是由一个非相互作用的参考状态修改的幺正旋转使用发电机的一部分描述系统的哈密顿量。通过优化这些酉旋转的角度来获得最低能量。优化变分参数的标准过程是使用基于梯度的算法。然而，量子器件的散粒噪声和固有噪声影响所需梯度的评估。我们研究了不同的方法来获得梯度，特别是有限差分和参数移位规则，如何受到散粒噪声和量子计算机的噪声的影响。为此，我们模拟了一个简单的量子线路，以及2位点和6位点的哈伯德模型。
2021-09-17 quant-ph
Variational dynamics as a ground-state problem on a quantum computer
我们提出了一种变分量子算法，将量子系统的实时动力学问题作为一个基态问题来研究。该方法基于Feynman和Kitaev最初的提议，将时间编码到辅助量子位的寄存器中。我们将费曼-基塔耶夫哈密顿量作为量子比特算符作用在组合系统上，并使用变分量子本征求解器找到一个近似基态。我们将该算法应用于横向场伊辛链的动力学研究，自旋和时间步长的数量不断增加，证明了两个量子比特门的数量方面的有利缩放。通过数值实验，我们研究了该方法对噪声的鲁棒性，表明该方法可用于评价量子系统的动力学性质，并可通过测量Loschirm回波来检测动态量子相变的存在.
2023-02-15 cond-mat.other quant-ph
Electron-molecule scattering via R-matrix variational algorithms on a quantum computer
University College London (UCL)（伦敦大学学院）；London Centre for Nanotechnology（伦敦纳米技术中心）；The Open University（开放大学）；National Quantum Computing Centre, Rutherford Appleton Laboratory（拉瑟福德·阿普尔顿实验室国家量子计算中心）
本文提出利用量子计算方法解决电子-分子散射问题，通过变分量子求解器等方法克服传统R矩阵方法的扩展性限制，首次在量子计算机上实现R矩阵内区问题的求解。
2026-05-12 quant-ph
A Performance Study of Variational Quantum Algorithms for Solving the Poisson Equation on a Quantum Computer
本文系统研究了在真实量子设备上使用变分量子算法求解泊松方程的性能，发现无噪声模拟结果具有欺骗性，实际量子计算机表现很差，并指出振幅编码直接求解 PDE 在当前 NISQ 时代不具竞争力。
2023-05-24 quant-ph
Variational Consistent Histories as a Hybrid Algorithm for Quantum Foundations
虽然量子计算机被预测有许多商业应用，但很少有人关注它们解决量子力学基础问题的潜力。在这里，我们专注于量子计算机的效用一致的历史形式主义，这是以前被用来研究量子宇宙学，量子悖论，量子到经典的过渡。我们提出了一个变分混合量子经典算法寻找一致的历史，这应该振兴兴趣，这种形式主义，允许经典不可能的计算进行。在我们的算法中，量子计算机评估退相干泛函（在量子比特数和历史次数方面都具有指数加速），并且经典优化器调整历史参数以提高一致性。我们在云量子计算机上实现了我们的算法，以找到磁场中自旋的一致历史，并在模拟器上观察手性分子经典性的出现。
2019-08-12 quant-ph
Compact Molecular Simulation on Quantum Computers via Combinatorial Mapping and Variational State Preparation
费米哈密顿算符的紧凑表示对于在缺乏纠错的量子计算机上执行计算是必要的。一个费米子系统通常被定义在一个固定粒子数和自旋的子空间内，而不必要的状态被投影到希尔伯特空间之外。我们提供了一个使用组合排序的双射映射，将费米子基态双射映射到量子位基态，并以标准自旋表示来表达运算符。然后，我们使用变分量子本征求解器（VQE）与么正耦合团簇单激发和双激发（UCCSD）在紧凑表示的ananterior评估紧凑映射。当轨道填充远离一半时，紧凑性是有益的，并且我们在30自旋轨道$H_{2}$计算中仅使用8个量子比特。我们发现，在实践中，需要准备的紧凑的波函数的门深度是不是比全配置空间大得多。一个值得注意的观察是，与完整模拟相比，紧凑模拟所需的优化器调用数量。我们发现，在所有情况下，紧凑的表示收敛速度比使用ADAM优化器的完整表示。我们的分析证明了紧映射在实际中的作用。
2022-05-24 quant-ph
Variational simulation of the Lipkin-Meshkov-Glick model on a neutral atom quantum computer
本文在中性原子量子计算机上利用 VQE 模拟 LMG 模型，提出对数级量子比特的格雷码编码并结合零噪声外推，提升了最多 15 自旋系统基态能量的模拟保真度。
2025-04-19 physics.atom-ph quant-ph
An adaptive variational algorithm for exact molecular simulations on a quantum computer
化学体系的量子模拟是量子计算机近期最有前途的应用之一。变分量子本征求解器是一种在量子硬件上进行分子模拟的领先算法，它具有严重的局限性，因为它通常依赖于预先选择的波函数计算器，从而得到近似的波函数和能量。在这里，我们提出了一个任意精确的变分算法，而不是固定一个anonymous的前期，该算法的增长，它系统地一个操作员在一个时间的方式所规定的分子被模拟。这会产生一个具有少量参数的模拟器，从而导致浅深度电路。我们提出了数值模拟，包括一个原型的强相关分子，这表明我们的算法比一个单一的耦合簇的方法，在电路深度和化学精度方面表现得更好。我们的研究结果突出了我们的自适应算法的潜力，与当今和近期的量子硬件精确模拟。
2019-07-13 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Solving Fractional Differential Equations on a Quantum Computer: A Variational Approach
本研究提出一种求解Caputo时间分数阶偏微分方程的变分混合量子-经典算法，采用含重叠历史态线性组合的可迭代代价函数，在时间、内存效率及保真度等方面表现优异，并通过多类工程方程与噪声硬件实验验证了实用性。
2024-06-13 quant-ph
Ansätze for Noisy Variational Quantum Eigensolvers
有用的量子算法的硬件要求仍然没有被今天可用的量子计算机所满足。因为它被设计为软化这些要求，所以变分量子本征求解器（VQE）作为近期量子计算机的量子优势的竞争者而受到欢迎。测试器是准备试验状态的参数化电路，可以决定VQE的成功（或失败）。太深的ansätze可能会阻碍近期的可行性，或导致可训练性问题，使算法效率低下。本论文的目的是分析为量子化学提出的不同ansätze，研究它们在最先进的量子计算机中的抗噪能力和可行性。特别是，动态ansätze（ADAPT-VQE）进行了探讨，并对其性能的影响进行了分析的池和选择标准的选择。
2022-12-06 quant-ph
Variational Quantum Algorithms for Differential Equations on a Noisy Quantum Computer
本文研究在含噪声量子计算机上利用变分量子算法QCL结合参数移位规则求解微分方程，并在IBM量子硬件上验证了函数学习、求导及一阶微分方程求解的可行性，同时展示了多量子比特并行学习与耦合微分方程求解的潜力。
2025-04-10 quant-ph
Distributed Variational Quantum Linear Solver
Stony Brook University（石溪大学）
本文提出一种分布式变分量子算法，用于求解大规模线性方程组，通过量子计算与经典优化结合，实现大规模线性系统的求解。
2026-10-05 cs.DC math.OC quant-ph
Matrix Product State on a Quantum Computer
College of Computer Science and Technology, National University of Defense Technology（国防科技大学计算机学院）
本文提出量子矩阵积态方法，通过减少量子比特需求来提升近期量子设备的变分算法性能，同时具备分布式量子计算的潜力。
2026-02-07 quant-ph
Variational Quantum Simulation of Chemical Dynamics with Quantum Computers
实空间量子动力学的经典模拟是具有挑战性的，因为计算成本与系统维度呈指数缩放。量子计算机提供了以多项式复杂度模拟量子动力学的潜力;然而，基于分裂算子技术的现有量子算法需要大规模容错量子计算机，这在不久的将来仍然难以实现。在这里，我们提出了变分模拟实空间量子动力学适合于实现在噪声中间尺度量子（NISQ）设备。首先使用离散变量表示（DVR）和二进制编码方案将哈密顿量编码到量子位上。我们表明，直接应用基于麦克拉克伦原理的实时变分量子算法是低效的，因为测量成本随着一般势能的量子比特数呈指数增长，并且需要极小的时间步长才能获得准确的结果。基于大多数化学动力学都发生在低能子空间的认识，我们提出了一种子空间展开方法，利用量子计算机将包含含时驱动场的总哈密顿量投影到系统的低能本征态子空间上，从而经典地求解子空间内的精确量子动力学.我们表明，测量成本的子空间方法的多项式增长的一般势能的维数。我们的数值例子证明了我们的方法的能力，即使在强激光场。我们的工作打开了NISQ硬件模拟化学动力学的可能性。
2021-10-12 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
Improving Variational Counterdiabatic Driving with Weighted Actions and Computer Algebra
The University of Tokyo（东京大学）；NTT, Inc.（日本电报电话公司）
通过引入绝热规范势的非唯一性，提出加权变分方法，结合计算机代数算法，优化变分逆绝热驱动协议，在量子伊辛模型中实现更高保真度。
2026-06-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Constrained variational quantum eigensolver: Quantum computer search engine in the Fock space
变分量子本征求解器（VQE）是一种有效的计算方法，在普门量子计算机上用于电子结构的化学计算具有很高的精度。然而，像计算氢分子阳离子H $_2^+$的电子能量这样简单的任务对于一般的VQE协议是不可能的，因为计算将总是坍缩到相应的中性形式H $_2$的较低能量。问题的起源是，VQE有效地执行一个无约束的能量优化的Fock空间的原始电子问题。我们展示了如何通过引入必要的约束条件，指导VQE的电子状态的兴趣，可以避免这一点。所提出的约束VQE可以找到具有一定数量的电子，自旋或任何其他属性的电子状态。新算法不需要任何额外的量子资源。我们通过在Rigetti Computing Inc的19 Q-Acorn量子处理器上模拟H $_2$和H $_2$ O的各种状态来展示约束VQE的性能。
2018-06-01 physics.chem-ph physics.comp-ph 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
Multi-set variational quantum dynamics algorithm for simulating nonadiabatic dynamics on quantum computers
针对多电子态非绝热动力学，提出多组态MS-VQD算法，用多个自适应PQC表示电子-核耦合波函数，以更浅电路达到传统VQD精度。
2025-03-10 physics.chem-ph quant-ph
Orbital optimized unitary coupled cluster theory for quantum computer
在量子计算机的变分量子本征求解器（VQE）框架下，提出了一种幺正耦合团簇理论（OO-UCC）的轨道优化方法. OO-UCC变分确定耦合簇振幅和分子轨道系数。由于它的完全变分性质，一阶性质是容易获得的。该功能允许在VQE中优化分子结构，而无需求解任何额外的方程。此外，与UCC相比，该方法需要更小的有源空间和更浅的量子线路来实现相同的精度。我们提出了使用量子模拟器的OO-UCC的数值例子，其中包括使用VQE的解析一阶导数的水和氨分子的几何优化。
2020-03-19 cond-mat.str-el quant-ph
Many-body thermal states on a quantum computer: a variational approach
提出一种混合量子-经典变分算法制备量子XY模型的Gibbs态，利用系统对称性减少变分参数，模拟显示其与精确Gibbs态保真度接近1。
2024-06-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Divide-and-conquer variational quantum algorithms for large-scale electronic structure simulations
在量子计算时代，探索量子计算机在材料设计和药物发现方面的潜在应用引起了人们的极大兴趣。然而，解决实际电子结构问题所需的量子资源远远超出了近期量子器件的能力。在这项工作中，我们集成了分而治之（DC）的方法到变分量子本征求解器（VQE）的大规模量子计算化学模拟。采用多体展开碎裂理论和密度矩阵嵌入理论两种流行的分而治之方案，将复杂的问题分解成许多易于在近期量子计算机上实现的小部分。这些方法的试点应用系统组成的几十个原子进行自适应VQE算法。这项工作应该鼓励进一步研究使用DC的哲学来解决量子计算机上的电子结构问题。
2022-08-31 quant-ph
Variational Quantum State Diagonalization
变分混合量子经典算法是近期在量子计算机上实现的有希望的候选者。在这些算法中，量子计算机评估门序列的成本（与经典成本评估相比具有加速），并且经典计算机使用此信息来调整门序列的参数。在这里我们提出了这样一个算法的量子态对角化。状态对角化在凝聚态物理中有应用（例如，纠缠光谱学）以及机器学习（例如，主成分分析）。对于一个量子态$ρ$和门序列$U$，我们的成本函数量化了$ UρU^{\dagger}$离对角线有多远。我们引入新的短深度量子线路来量化我们的成本。最小化该成本将返回近似对角化$ρ$的门序列。然后可以读出$ρ$的最大特征值和相关特征向量的近似值。作为原理证明，我们在Rigetti的量子计算机上实现了我们的算法，以对角化一个量子比特状态，并在模拟器上找到海森堡模型基态的纠缠谱。
2019-06-26 quant-ph
Probing mixed-state phases on a quantum computer via Renyi correlators and variational decoding
本文在Quantinuum H1量子计算机上，通过Renyi关联子和变分量子电路解码性能，实验探测并区分了临界横场Ising模型在不同退相干噪声下的两种混合态相，验证了混合态相量子模拟与表征的可行性。
2025-05-05 cond-mat.str-el quant-ph
Demonstration of a CAFQA-bootstrapped Variational Quantum Eigensolver on a Trapped-Ion Quantum Computer
本研究首次在学术囚禁离子量子计算机上实验演示CAFQA引导的VQE，验证其更快收敛、能量更低的优势，还开发了适配多类学术量子器件的通用软硬件接口框架。
2024-08-12 quant-ph
Contextual Subspace Variational Quantum Eigensolver Calculation of the Dissociation Curve of Molecular Nitrogen on a Superconducting Quantum Computer
本研究在超导量子硬件上实验演示语境子空间变分量子本征求解器，计算分子氮势能曲线，在捕捉键断裂方面优于单参考技术，量子资源节省显著，还改进算法降低转译成本。
2024-07-24 quant-ph
Variational Adiabatic Gauge Transformation on real quantum hardware for effective low-energy Hamiltonians and accurate diagonalization
有效的低能理论是降低相互作用量子多粒子系统建模复杂性的有力理论工具。然而，普通的理论方法依赖于微扰理论，这限制了它们对弱相互作用的适用性。在这里，我们介绍变分绝热规范变换（VAGT），一种非微扰混合量子算法，可以使用现在的量子计算机来学习幺正电路的变分参数，使哈密顿量成为块对角或全对角形式。如果可以通过浅量子线路对角化哈密顿量，则VAGT可以使用多项式次数的运行来学习最佳参数。通过数值模拟以及Rigetti和IonQ量子计算机上的模拟，验证了VAGT的准确性。
2021-11-16 quant-ph
Krylov variational quantum algorithm for first principles materials simulations
我们提出了一种算法，以获得格林函数作为一个连续的分数在量子计算机上，这是基于使用变分量子算法的Krylov基础的建设，并包括在一个Lanczos迭代计划。这使得量子算法与第一原理材料科学模拟的集成，因为我们证明在动态平均场论（DMFT）框架。DMFT能够对强相关材料进行定量预测，并依赖于格林函数的计算。在传统计算机上，希尔伯特空间随轨道数的指数增长将DMFT限制在小系统上。量子计算机开辟了新的途径，可以显著加快获得格林函数所需的期望值的计算速度。我们应用我们的Krylov变分量子算法结合DMFT的电荷转移绝缘体La $_{2}$ CuO $_4$使用量子计算仿真器，并显示，与8量子比特，它预测正确的绝缘材料的顺磁相的属性。因此，我们期望该方法非常适合在近期量子硬件上对真实材料进行模拟。
2021-08-26 quant-ph
Towards reconstructing quantum structured light on a quantum computer
School of Physics, University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学物理学院）；School of Computer Science and Applied Mathematics, University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学计算机科学与应用数学学院）
本文提出一种变分量子计算方法用于量子态重建，通过将重构成本函数映射到Ising模型，利用现有量子硬件实现密度矩阵的主导逻辑元素识别，证明了该方法在高维结构光中的有效性。
2026-04-02 quant-ph
Calibration-Aware Transpilation for Variational Quantum Optimization
本文针对NISQ量子计算机上变分算法在时变噪声下的转译问题，提出一种校准感知的三步转译方法，通过将昂贵预转译与快速噪声感知匹配和分解优化分离，在IBM量子硬件上实现了低延迟且稳健的转译结果。
2022-07-17 quant-ph
Layer VQE: A Variational Approach for Combinatorial Optimization on Noisy Quantum Computers
近期量子器件的组合优化是展示量子优势的一条有前途的途径。然而，这些设备的能力受到高噪声或错误率的限制。在本文中，我们提出了一个迭代层VQE（L-VQE）的方法，启发变分量子本征求解器（VQE）。我们提出了一个大规模的数值研究，模拟电路多达40个量子位和352个参数，证明了所提出的方法的潜力。我们评估了量子优化算法在网络中检测多个社区的问题，为此我们引入了一种新的量子比特节俭公式。我们数值比较L-VQE与量子近似优化算法（QAOA），并证明QAOA实现更低的近似比，同时需要显着更深的电路。我们表明，L-VQE是更强大的有限采样误差，并有更高的机会找到解决方案相比，标准的VQE方法。我们的仿真结果表明，L-VQE表现良好，现实的硬件噪声。
2022-05-11 cs.DS quant-ph
Resource Efficient Chemistry on Quantum Computers with the Variational Quantum Eigensolver and The Double Unitary Coupled-Cluster approach
应用量子模拟算法获得有噪声的中间尺度量子（NISQ）器件上分子的电子能量，需要仔细考虑描述复杂电子相关效应的资源。在模拟二次量子化问题时，面临的最大挑战是量子比特的数量与分子基的大小呈线性关系。这对化学过程的量子模拟中所包括的基组的大小和相关电子的数量造成了显著的限制。为了解决这个问题，并使NISQ计算机上更逼真的模拟，我们采用了双酉耦合簇（DUCC）的方法，有效地向下折叠相关效应到减小尺寸的轨道空间，通常被称为活动空间。利用下折技术，我们证明了适当构造的有效哈密顿量可以在小尺寸的活动空间中捕获整个轨道空间的效果。将下折预处理技术与变分量子本征求解器相结合，利用DUCC约化的活性空间，在cc-pVTZ基下求解了$\text{H}_2$和$\text{Li}_2$的基态能量.我们将这些结果与全组态相互作用和高级别耦合簇参考计算进行比较。
2020-04-16 physics.comp-ph quant-ph
Resource-Efficient Hadamard Test Tailored Variational Framework for Nonlinear Dynamics on Quantum Computers
Technical University of Crete（克里特理工大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Alpine Quantum Technologies GmbH（阿尔卑斯量子技术有限责任公司）；AngelQ Quantum Computing（AngelQ量子计算）
本研究提出了一种低深度的Hadamard测试定制变分框架，用于在量子计算机上高效模拟非线性动力学，并展示了其在湍流模拟中的有效性。
2026-02-17 quant-ph
Simulating the flight gate assignment problem on a trapped ion quantum computer
本文在IonQ Aria囚禁离子量子计算机上使用VQE和CVaR求解航班登机口分配问题，通过小规模完整运行和大规模推理实验证明当前及近期量子硬件能以高概率获得良好解。
2023-09-18 quant-ph
Variational Quantum Simulations of Finite-Temperature Dynamical Properties via Thermofield Dynamics
量子计算机硬件的最新进展提供了模拟量子多体系统的可能性，超出了其经典同行的能力。然而，目前的工作大多集中在模拟量子系统的基态性质或纯态量子动力学。低温物理学的探索要少得多，现有的文献主要考虑平衡性质。在这里，我们提出了一个变分量子模拟协议的基础上的热场动力学的形式主义来模拟量子系统的动力学和非平衡有限温度特性的近期量子计算机。与以往的方法相比，在计算平衡动力学性质，我们的方法不需要计算昂贵的初始状态采样。更重要的是，我们的方法能够模拟以前没有用量子计算机探索过的非平衡现象。分子吸收光谱和自旋猝灭动力学的数值模拟证实了我们的方法的能力。
2022-06-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Measurement-based infused circuits for variational quantum eigensolvers
本文将测量基模型思想融入传统VQE电路，实现多体哈密顿量的问题导向设计与通用实现，并在真实超导量子计算机上验证了该方法在多种测试床系统中的有效性。
2024-06-01 quant-ph
Filtering variational quantum algorithms for combinatorial optimization
如果算法有效地使用量子硬件，当前基于门的量子计算机有可能提供计算优势。为了使组合优化更有效，我们引入了滤波变分量子本征求解器（F-VQE），它利用滤波算子实现更快，更可靠的收敛到最优解。此外，我们探索使用因果锥来减少量子计算机所需的量子位数。使用随机加权最大割问题，我们数值分析我们的方法，并表明他们比原来的VQE算法和量子近似优化算法（QAOA）的性能更好。我们还证明了我们的算法在霍尼韦尔捕获离子量子处理器上的实验可行性。
2022-02-10 quant-ph
