Calculation of the Green's function on near-term quantum computers
格林函数在研究量子多体系统，特别是强关联系统的性质时起着至关重要的作用。虽然量子计算机的发展在不久的将来可能使我们能够计算经典棘手的系统的能谱，方法来模拟格林函数与近期量子算法尚未提出。在这里，我们提出了两种方法来计算一个给定的哈密顿量的格林函数的近期量子计算机。第一种方法利用量子系统的变分动力学模拟，直接实时计算格林函数的动力学。第二种方法利用格林函数的Lehmann表示和计算哈密顿量的激发态的方法。这两种方法都需要浅量子线路，并且与近期的量子计算机兼容。我们对费米-哈伯德模型的格林函数进行了数值模拟，证明了我们建议的有效性。
2020-08-05 quant-ph
High-Fidelity Entangled States in a Connectivity-Four Fluxonium Quantum Processor
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Walther-Meißner-Institut, Bayerische Akademie der Wissenschaften（瓦尔特·迈斯纳研究所，巴伐利亚科学院）
本研究实现了一款采用集总元件谐振器耦合器的四连通性磁通量子比特量子处理器，其单、两量子比特门保真度优异，成功制备多量子比特纠缠态，为高连通性量子处理器及量子纠错架构提供了可行方案。
2026-08-27 quant-ph
Ground and excited state energy calculations of the H2 molecule using a variational quantum eigensolver algorithm on an NMR quantum simulator
本文在NMR量子处理器上实验实现了变分量子本征求解器与变分量子紧缩算法，分别计算H2分子的基态和激发态能量，并首次证明单个NMR量子比特即可达到所需精度。
2024-07-01 quant-ph
Low-loss interconnects for modular superconducting quantum processors
标度是超导量子计算的一个关键挑战。一种解决方案是构建模块化系统，其中较小规模的量子模块被单独构建和校准，然后组装成一个更大的架构。然而，这需要开发合适的互连。在这里，我们报告的低损耗互连的基础上，纯铝同轴电缆和片上阻抗Transformers具有高达$8.1 \times 10^5$，这是可比的性能，我们的transmon量子位单晶蓝宝石衬底上制造的品质因数。利用这些互连线将5个量子模块连接起来，实现了模块间量子态转移，Bell态的重复性高达99%.为了对处理器的整体性能进行基准测试，我们创建了最大纠缠的多量子位Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）状态。生成的模块间四量子比特GHZ态具有92.0\%的保真度。我们还以$55.8 \pm 1.8\%$保真度在GHZ态中纠缠多达12个量子比特，这高于真正的多体纠缠阈值12。这些结果为大规模超导量子处理器提供了一种可行的模块化方法。
2023-02-06 quant-ph
Scalable Fluxonium Quantum Processors via Tunable-Coupler Architecture
Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）
本文提出了一种基于模块化qubit-耦合器单元的可扩展fluxonium处理器架构，实现了高保真度的单量子比特门和双量子比特CZ门，并在22量子比特处理器中验证了其可行性。
2026-04-15 quant-ph
Full Band Structure Calculation of Semiconducting Materials on a Noisy Quantum Processor
本研究提出约化量子运动方程方法，通过降维将测量量减半以加速算法、减少噪声累积，在IBM量子处理器上实现半导体材料激发能计算，验证了其在噪声环境下的鲁棒性与应用潜力。
2024-05-15 quant-ph
Computing Green's functions and improving ground state energy estimation on quantum computers with Liouvillian recursion
Algolab, Institut quantique, Université de Sherbrooke（阿尔戈实验室，量子研究所，舍布鲁克大学）
本文提出利用量子计算机结合李约维尔递归方法计算格林函数，并通过Galitskii-Migdal公式改进基态能量估计，展示了该方法在近期量子计算中的鲁棒性和高效性。
2026-03-05 quant-ph
Shadow Distillation: Quantum Error Mitigation with Classical Shadows for Near-Term Quantum Processors
本文提出阴影蒸馏方法，利用经典阴影和随机测量在近-term量子处理器上以较低开销缓解误差，并在离子阱GHZ态实验中验证了其有效性。
2022-03-14 quant-ph
Calculating HOMFLY-PT polynomials on a photonic processor
本文提出在光子处理器上计算纽结多项式的方法，并以三叶结基本表示下的HOMFLY-PT多项式为例完成概念验证，指出该方法可推广至更复杂纽结及量子计算实现。
2024-05-06 hep-th quant-ph
Quantitative Rules for Parallel Calibration and Drift-Resilient Maintenance of Large-Scale Superconducting Quantum Processors
College of Computer Science and Technology, National University of Defense Technology（国防科技大学计算机学院）
该研究针对大规模超导量子处理器的串扰与参数漂移问题，提出定量校准与维护规则，在66、337量子比特处理器上验证了规则的有效性，为相关系统的自动校准提供实验参考。
2026-10-09 quant-ph
A Method to Calculate Correlation for Density Functional Theory on a Quantum Processor
提出了一种扩展的变分量子本征求解器（VQE）方法，其中量子计算机生成一个精确的交换相关势的密度泛函理论（DFT）模拟的经典硬件。该方法通过在经典和量子资源上交织计算来实现量子系统的有效模拟。DFT是在经典硬件上实现的，这使得量子系统的有效表示和操作在形式上是精确的。在量子硬件上操作的模拟部分产生精确的交换相关势，但只需要相对较短深度的量子线路。
2019-03-13 quant-ph
Special Issue: Commemorating the 110th Anniversary of TANG Au-chin's Birthday Calculation of the Green's function on near-term quantum computers via Cartan decomposition
本工作提出基于Cartan分解的固定深度量子电路算法，用于高效计算Green函数，并应用于Fermi-Hubbard和横场Ising模型，提取谱函数。
2025-09-11 quant-ph
Variational Quantum Computation of Molecular Linear Response Properties on a Superconducting Quantum Processor
模拟分子的响应特性对于解释实验光谱和加速材料设计至关重要。然而，它仍然是一个长期存在的计算挑战的电子结构方法在经典计算机上。虽然量子计算机有望在长期内更有效地解决这个问题，但需要深度量子线路的现有量子算法对于短期噪声量子处理器是不可行的。在这里，我们介绍了一个实用的变分量子响应（VQR）算法的响应特性，它绕过了需要深量子线路。利用该算法，我们首次在超导量子处理器上模拟了分子的线性响应特性，包括动态极化率和吸收光谱。我们的研究结果表明，一大类重要的动力学性质，如格林函数的范围内的短期量子硬件使用该算法结合适当的错误缓解技术。
2022-09-27 physics.chem-ph quant-ph
Strategies for variational quantum compiling of a zero-phase beamsplitter on the Xanadu X8 processor
在变分编译的连续变量（CV）酉操作的上下文中，Xanadu X8处理器的架构和参数空间约束可行的编译问题和允许的成本函数的集合。在本文中，我们激励一个忠实的成本函数变分编译的双模，连续可变分束器门与实矩阵元素（即，“零相位”分束器），其符合X8处理器的约束。然后在X8上计算该成本函数。尽管在处理器中的噪声，我们发现，成本函数具有最佳的参数弹性，因此，这种变分编译问题是可行的X8。本文的目的是报告的一部分证明的原则成本函数计算近期CV硬件，部分目前的方法，可能是相关的CV变编译问题，在更复杂的，大规模的设置。
2022-09-24 quant-ph
Quantum Circuit Distillation and Compression
本文提出量子电路蒸馏方法，利用强化学习生成短且抗噪的电路，应用于IQFT和Shor算法，在IBM量子处理器上实现正确计算，并发现近似n量子比特IQFT的通用规则，提升噪声量子处理器性能。
2023-09-05 quant-ph
Using linear and nonlinear entanglement witnesses to generate and detect bound entangled states on an IBM quantum processor
该研究针对三量子比特GHZ对角PPT混合态的束缚纠缠检测问题，对比线性与非线性纠缠见证的检测能力，提出通用量子电路生成目标态，在IBM量子处理器上实验验证了非线性见证在线性见证失效时仍可稳定检测纠缠。
2024-08-14 quant-ph
Green's Function of the Relativistic Coulomb System via Duru-Kleinert Method
本文用Duru-Kleinert（DK）方法求解了相对论库仑系统的定能振幅（格林函数）。在计算过程中，我们观察到相对论库仑系统和径向振子之间的等价性。
1999-01-17 quant-ph
Calculation of eigenvalues by Greens-functions and the Lippmann-Schwinger equation
我们通过Lippmann-Schwinger方程的精确数值解计算一维量子系统的本征值，类似于散射问题。为了说明我们的方法，我们对待基本问题：谐波和四次振子，对称和斜双势阱的潜力，并与有限和无限的深度潜力。此外，我们展示了我们的方法可以用于特征值工程。
2019-02-05 physics.comp-ph quant-ph
Experimental Classification of Entanglement in Arbitrary Three-Qubit States on an NMR Quantum Information Processor
我们在核磁共振量子信息处理器上对任意三比特纯量子态中的纠缠进行了实验检测。只有四个观测量的测量，足以区分实验上的六类状态下是不等价的随机本地操作和经典通信（SLOCC）。实验实现是通过将所需的可观测量映射到单个量子位的Pauli $z$ -算子上来实现的，该量子位可直接进行测量。该检测方案适用于已知的纠缠态以及使用通用方案随机生成的状态，该通用方案可以构建所有可能的三量子比特状态。结果证实，通过直接全量子态层析成像以及通过负性计算和比较表明，该协议确实是成功地检测三方纠缠，而不需要任何{ \it先验}信息的状态。
2018-05-07 quant-ph
Algebraic Representation of Many-Particle Coulomb Green Function and Application in Atomic Calculations
根据库仑格林函数与谐振子格林函数的关系，建立了多粒子库仑格林函数的湮灭算符和产生算符的代数表示.这些结果使我们能够构造原子计算的纯代数方法，从而把相当复杂的矩阵元计算简化为把湮灭算符和创造算符的乘积变换为正规形的代数过程。以类氢分子的基态为例，验证了所构造方法的有效性。这种代数方法的计算算法简单，适用于Mathematica等符号计算程序，大大扩展了库仑格林函数的应用范围
2004-09-28 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.comp-ph
Recursive Green's function approach to Feenberg perturbation theory
本文提出了一种新的方法，即利用递归格林函数，从有限能级量子系统的与时间无关的微扰序列中去掉所有的重复项。这些格林函数的引入是Brillouin-Wigner微扰理论的推广，它们的对角元的计算可以自然地给出等效于Feenberg微扰理论的有效传播子。
2019-04-01 quant-ph
Accelerated calculation of impurity Green's functions exploiting the extreme Mpemba effect
University of Bristol（布里斯托大学）；Indian Institute of Technology, Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
本研究针对量子杂质模型动力学模拟中记忆效应带来的计算挑战，结合非马尔可夫量子Mpemba效应与开放量子系统动力学映射框架，提出高效计算双时杂质关联函数的方案，在典型模型中验证了其相比现有方法的计算效率优势。
2025-10-30 quant-ph
Closed-loop calculations of electronic structure on a quantum processor and a classical supercomputer at full scale
Center for Computational Science RIKEN Kobe, Japan 0000-0001-7923-216X；IBM Quantum IBM T.J. Watson Research Center Yorktown Heights, NY, USA；IBM Quantum IBM Research -- Tokyo Tokyo, Japan 0009-0006-2611-2301；IBM Quantum IBM T.J. Watson Research Center Yorktown Heights, NY, USA 0000-0003-1418-9046；IBM Quantum IBM Research -- Tokyo Tokyo, Japan；IBM Quantum IBM Research -- Tokyo Tokyo, Japan 0000-0001-5918-1211；Center for Computational Science RIKEN Kobe, Japan；Pioneering Research Institute RIKEN Wako, Japan；IBM Quantum IBM T.J. Watson Research Center Yorktown Heights, NY, USA 0000-0003-1647-9864；IBM Quantum IBM T.J. Watson Research Center Yorktown Heights, NY, USA 0000-0003-1234-6386
本研究利用 Heron 量子处理器与 Fugaku 超级计算机的 152,064 个节点构建闭环工作流，实现了最大规模的电子结构混合计算，精度媲美部分全经典近似方法，突破了量子与经典高性能计算融合的极限。
2025-10-31 cond-mat.str-el physics.comp-ph quant-ph
Neutrino Oscillations in a Quantum Processor
量子计算技术有望在物理、化学和数据科学的许多领域彻底改变计算。他们的力量预计将特别明显的问题，直接类似的量子系统正在研究中可以编码相干在量子计算机。利用这种能力的第一步是用量子门和电路的语言来表达已知物理系统的构建模块。本文对一个典型的量子系统：中微子振荡进行了量子计算。我们定义门安排，实现中性轻子混合操作和中微子的时间演化在两个，三个，和四味系统。然后，我们计算振荡概率的相干准备量子态内的处理器，时间演化他们单一的，并进行测量的味道的基础上，与密切的类比实现的物理过程中的中微子振荡实验，发现与经典计算非常吻合。我们提供了在标准三味范式以及超越标准模型的情况下建模振荡的配方，包括无菌中微子，非标准相互作用，洛伦兹对称性破坏和异常退相干的系统。
2020-12-25 hep-ex hep-ph quant-ph
Algorithmic Error Mitigation Scheme for Current Quantum Processors
受经典Lanczos方法的启发，我们提出了一种适用于近期量子处理器的硬件不可知的错误缓解算法。该技术可以以增加要在目标量子线路上执行的测量的数量为唯一代价来减少不同噪声源的影响，而没有额外的实验开销。我们通过数值模拟和IBM Quantum硬件上的实验证明，该方案显着提高了变分量子算法框架内成本函数评估的准确性，从而改善了量子化学和物理问题的基态计算，超出了最先进的结果。
2022-05-17 physics.comp-ph quant-ph
Nonequilibrium Green's function's approach to the calculation of work statistics
量子多体系统功分布的计算是非平衡量子统计力学领域中的一个重要问题，也是一个难以克服的困难。为了解决这个问题，灵感来自Schwinger-Keldysh形式主义，我们提出了轮廓积分制定的工作统计。在此围道积分的基础上，对任意系统的特征功函数（CFW）进行了微扰展开，得到了在微扰协议下，特征功函数对二阶功参量的近似表达式.利用Kubo-Martin-Schwinger条件证明了涨落定理的有效性。最后，我们使用非相互作用的全同粒子作为一个例子来证明我们的方法的强大。
2020-05-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Simulations of Subatomic Many-Body Physics on a Quantum Frequency Processor
模拟复杂的多体量子现象是量子计算发展背后的主要科学推动力，并且正在探索一系列技术来解决此类系统。我们提出了迄今为止最大的基于光子学的模拟结果，应用在亚原子物理学的背景下。利用全光量子频率处理器计算了轻核（包括triton（$^3$ H）、$^{3}$ He和α粒子（$^{4}$ He））的基态能量。补充这些计算，并利用68维希尔伯特空间，我们的光子模拟器是用来执行子核子计算的两体和三体之间的重介子的Schwinger模型。这项工作是在量子频率处理器上模拟亚原子多体物理学的第一步-增强了从夸克到原子核的桥梁尺度的经典计算。
2018-10-09 hep-lat hep-ph nucl-th
Numerical calculation of Green's function and momentum distribution for spin-polarized fermions by path integral molecular dynamics
最近，路径积分分子动力学（PIMD）被成功地应用于全同玻色子和费米子的模拟。Hirshberg等人在这项工作中，我们表明，PIMD可以发展到计算格林函数和提取自旋极化费米子的动量分布。特别地，我们表明PIMD计算的动量分布对许多量子系统有潜在的应用，例如费米-哈伯德模型中莫特绝缘体的冷原子模拟。
2022-04-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Extracting the spin excitation spectrum of a fermionic system using a quantum processor
University of Oxford（牛津大学）；Phasecraft Ltd.（Phasecraft有限公司）
本研究提出适配量子计算的模拟协议，利用IBM Heron r2量子处理器最多30个量子比特，无需昂贵误差缓解技术即可准确重构大尺寸一维Fermi-Hubbard模型的自旋激发谱。
2025-11-18 cond-mat.str-el quant-ph
Demonstration of quantum error detection in a silicon quantum processor
本文在含四核自旋量子比特与一电子辅助量子比特的施主硅处理器上，利用稳定子电路实现任意单量子比特错误检测，并通过PFU恢复Bell态纠缠、识别强偏置噪声。
2025-09-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum equation of motion for computing molecular excitation energies on a noisy quantum processor
分子激发能的计算对于预测具有化学和技术意义的光诱导反应是必不可少的。虽然这项任务所需的经典计算资源规模很小，但量子算法成为有前途的替代方案。特别是，扩展的变变分量子本征求解器算法的计算的激发能是一个有吸引力的选择。然而，目前缺乏这样的算法相关的分子系统，是服从短期，嘈杂的硬件。在这项工作中，我们提出了一个扩展的经典运动方程方法的量子算法计算分子激发能的噪声量子计算机。特别是，我们证明了这种方法的效率在IBM量子计算机上的LiH分子的激发能的计算。
2020-08-17 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Adaptive variational quantum computing approaches for Green's functions and nonlinear susceptibilities
Ames National Laboratory（艾姆斯国家实验室）
本文提出基于自适应变分量子算法的实时演化方法，用于计算哈密顿系统的格林函数与非线性磁化率，经多类模型基准测试验证了该方法在近期量子处理器上的可行性。
2024-09-04 cond-mat.str-el physics.comp-ph quant-ph
Precision ground-state energy calculation for the water molecule on a superconducting quantum processor
本研究将QCM方法与噪声缓解技术结合应用于超导量子处理器上的水分子8比特表示，在含噪声硬件下以约0.1%精度计算基态能量，误差仅1.4±1.2 mHa，创下物理量子计算机上达到化学相关精度的最大自旋轨道编码计算记录。
2023-11-05 physics.chem-ph quant-ph
Exploring the boundary of quantum correlations with a time-domain optical processor
本文推导出语境覆盖数为3且达到量子理论下界的GHZ型悖论，并通过时域光纤光学平台在37维装置中成功演示，为利用时分复用光学系统探索高维量子关联铺平了道路。
2025-01-29 physics.optics quant-ph
An 11-qubit atom processor in silicon
本文展示了一个由两个多核自旋寄存器通过电子交换耦合的11量子比特硅基原子处理器，实现了99.5%至99.99%的门保真度和超99%的贝尔态保真度，为容错量子计算奠定基础。
2025-06-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
