Quantum annealing eigensolver as a NISQ era tool for probing strong correlation effects in quantum chemistry
本文提出量子退火本征求解器（QAE）作为NISQ时代量子化学中VQE的替代方案，通过H4分子避免交叉计算验证其精度（误差约1.2%），并初步分析了两者的标度行为。
2025-09-09 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Tangent Vector Variational Quantum Eigensolver: A Robust Variational Quantum Eigensolver against the inaccuracy of derivative
针对容错量子计算机实现前VQE方法需提升精度与求解时间的问题，提出优化试验能量切向量范数的TVVQE方法，在氢分子、Hubbard模型和氢化锂分子上验证了其比其他VQE方法更准确地计算基态和激发态能级的潜力。
2023-05-17 quant-ph
Collective optimization for variational quantum eigensolvers
变分量子本征求解器（VQE）通过用经典计算机更新参数来优化量子处理器上的哈密顿量的参数化本征态。这种混合量子-经典优化作为一种实用的方式来利用经典算法来利用近期量子计算的能力。在这里，我们开发了一个混合算法的VQE，强调经典的一面，可以解决一组相关的哈密顿同时。该算法将一个蛇算法到许多VQE任务，集体优化不同的哈密顿变分参数。这种所谓的集体VQE ~（cVQE）被用来求解具有不同键长的分子，这是量子化学中的一个标准问题。数值模拟结果表明，cVQE不仅收敛速度快，而且有避免单个VQE任务陷入局部极小的趋势。集体优化利用了相关任务之间的内在关系，并可能激发高级混合量子经典算法来解决实际问题。
2019-10-30 quant-ph
Probability distribution analysis of the cascaded variational quantum eigensolver
U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本文分析CVQE中指导态概率分布，提出基于梯形态准备的过程，以选择准确且资源高效地求解多电子基态的指导态。
2026-10-19 quant-ph
Energy Landscape Plummeting in Variational Quantum Eigensolver: Subspace Optimization, Non-iterative Corrections and Generator-informed Initialization for Improved Quantum Efficiency
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本文提出了一种通过子空间优化和辅助修正提升变分量子本征求解器量子效率的方法，结合生成器驱动的初始化策略，显著提高极小值估计精度。
2025-04-17 quant-ph
Avoiding local minima in variational quantum eigensolvers with the natural gradient optimizer
我们比较了BFGS优化器，ADAM和自然梯度下降（NatGrad）的上下文中的变分量子本征求解器（VQE）。我们系统地分析了它们在横向场伊辛模型（Tensor）的QAOA模型上的性能，以及在具有破坏哈密顿对称性能力的过参数化电路上的性能。BFGS算法通常无法找到超过约20个自旋的系统的全局最小值，并且ADAM很容易陷入局部最小值。另一方面，NatGrad在所有考虑的系统规模上都表现出稳定的性能，尽管每个时期的成本要高得多。与大多数经典的基于梯度的学习形成鲜明对比的是，所有优化器的性能都被发现在看似良性的过度参数化的animator类时会下降，BFGS和ADAM比NatGrad更经常和更严重地失败。海森堡XXZ模型的额外测试证实了BFGS在高维中的准确性问题，但它们也揭示了NatGrad的一些缺点。我们的研究结果表明，在选择基于梯度的优化器和VQE的参数化时需要非常小心。
2020-05-19 quant-ph
Trapped ions in optical lattices for probing oscillator chain models
我们发现，一个链的捕获离子嵌入微陷阱产生的光晶格，可以用来研究振荡器模型相关的干摩擦和能量输运。数值计算与现实的实验参数表明，无论是静态和动态的离子链的性质显着变化的光晶格功率的变化。最后，我们提出了一个利用自旋自由度来探测离子链相空间结构和量子临界行为的实验方案。
2011-07-02 quant-ph
Probing the Dynamics of Superradiant Quantum Phase Transition in a Single Trapped-Ion
我们证明，量子相变（QPT）的拉比模型和QPT附近的临界动力学可以探测在一个单一的囚禁离子的设置。我们首先证明了存在的拉比模型的平衡和非平衡的通用功能，通过找到一个适当的重新标度的系统参数和可观的。然后，我们提出了一个方案，可以忠实地实现拉比模型的限制，一个大的比率的有效原子跃迁频率的振荡器频率使用一个单一的陷阱离子，因此QPT。结果表明，预测的通用功能确实可以观察到基于我们的计划。最后，现实的噪声源探测的通用功能在实验中的影响进行了检查。
2016-07-13 quant-ph
A circuit-generated quantum subspace algorithm for the variational quantum eigensolver
本文提出电路子空间变分量子本征求解器（CSVQE），通过将参数化量子电路划分为子电路并依次作用生成量子子空间，以提升VQE的基态能量精度、收敛速率，并用于诊断局部最小值。
2024-10-22 quant-ph
Molecular Symmetry in VQE: A Dual Approach for Trapped-Ion Simulations of Benzene
本研究针对囚禁离子量子设备优化uCCSD拟设电路深度，结合分子对称性后选择方法，在苯分子模拟中实现8量子比特69纠缠门的高精度VQE电路。
2023-08-01 quant-ph
Tapered optical fibers as tools for probing magneto-optical trap characteristics
提出了一种新的测量冷原子磁光阱特性的方法，即通过监测耦合到锥形光阱导模中的原子的自发发射来测量冷原子的磁光阱特性。我们表明，该晶体对靠近其表面的极少数原子高度敏感。的大小和形状的MOT，确定通过平移冷原子云在锥形光纤，是在良好的协议与使用传统的荧光成像方法，使用CCD相机获得的测量。将原子荧光耦合到锥形光纤中也使我们能够监测陷阱的负载和寿命。将结果与通过将MOT荧光聚焦到光电二极管上所实现的结果进行比较，并且可以看出，由于光纤的灵敏度，锥形光纤即使在存在非常少的原子时也提供稍微更长的负载和寿命测量。
2009-03-17 quant-ph
Probing a dissipative phase transition with a trapped ion through reservoir engineering
耗散通常被认为是量子系统中幺正量子操作的有害效应。然而，已经表明，适当的耗散可以是量子信息和量子模拟中的有用资源。在这里，我们提出并实验模拟耗散相变（DPT）模型使用一个单一的被困离子与工程水库。我们表明，离子的空间振荡模式达到一个稳定的状态后，交替应用量子拉比模型下的幺正演化，哈密顿量和边带冷却的振荡器。用振荡模的平均声子数作为序参量，为DPT提供了依据。我们的工作突出了适用于模拟开放量子系统的囚禁离子，并将促进进一步调查的DPT与各种耗散条款。
2022-02-08 quant-ph
Photonic variational quantum eigensolver for NISQ-compatible quantum technology
Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）；Korea University of Science and Technology（韩国科学技术大学）
本文提出利用光子系统实现变分量子特征解算机，以解决量子化学、多体物理和整数分解问题，展示其在NISQ时代实用量子计算中的潜力。
2025-12-22 quant-ph
Probing quantum grav ity effects with ion trap
最小尺度的存在激发了广义不确定原理的提出，它为低能量子力学实验中量子引力效应的研究提供了一种可能的途径.目前，测试普通量子力学偏差的桌面实验大多基于微观物体。然而，这些研究的可行性受到最近复合宏观体时空量子化研究的挑战。本文提出了一个通过揭示海森堡不确定原理预言的偏差来探测量子引力效应的方案。我们的方案着重于操纵外激光场与单个囚禁离子的相互作用序列来寻找时空量子化的证据，从而在一定程度上减少了大天体引起的复杂性。由于在量子引力框架下对多粒子的基本性质缺乏令人满意的理论，因此对微观粒子的相关研究是至关重要的。同时，我们设法为变形参数设定了一个新的上限。
2016-02-25 quant-ph
Benchmarking the Variational Quantum Eigensolver using different quantum hardware
本文通过标准化VQE实验模拟氢分子，对比超导与离子阱量子硬件，结合校准数据及转译后电路深度和门数分析，为不同硬件架构在量子化学模拟中的适用性提供实证基准。
2023-05-11 quant-ph
Quantum chemistry calculations on a trapped-ion quantum simulator
量子-经典混合算法是量子信息处理器在从化学到物理和材料科学的广泛领域中的近期实际应用的有希望的候选者。我们报告这样的算法来解决量子化学问题的实验实施，使用基于捕获离子的数字量子模拟器。具体来说，我们实现了变分量子本征求解器算法来计算两个简单分子的分子基态能量，并通过实验证明和比较了使用多达四个量子比特的不同编码方法。此外，我们还讨论了测量噪声的影响以及缓解策略，并指出了专注于达到化学准确性的自适应实现的潜力，这可以作为多量子比特量子模拟器的跨平台基准。
2018-08-01 quant-ph
Quantum-classical eigensolver using multiscale entanglement renormalization
提出一种基于MERA和梯度优化的变分量子本征求解器，计算成本低于经典算法，可在NISQ设备上实现，所需量子比特数不随系统大小增加，并通过数值演示验证其精度。
2023-08-31 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Probing BEC phase fluctuations with atomic quantum dots
我们考虑两个内部状态的退相|0>和|1>被捕获的杂质原子，所谓的原子量子点（AQD），其中只有状态|1>耦合到玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。AQD的内部状态的退相和BEC的时间相位起伏之间的直接关系被建立。基于这种关系，我们提出了一个方案，探测BEC相位波动非破坏性通过退相测量的AQD。特别是，该计划允许跟踪的相位波动的BEC的捕获几何形状的依赖性。
2006-06-06 quant-ph
Probing non-equilibrium dissipative phase transitions with trapped-ion quantum simulators
本文为囚禁离子量子模拟器提出实验方案，通过连续弱光泵浦或Floquet动力学工程实现可控耗散，在耗散横场伊辛模型中探测非平衡稳态相变，数值表明小系统即可观测到强特征。
2023-12-01 quant-ph
Hamiltonian-reconstruction distance as a success metric for the Variational Quantum Eigensolver
School of Applied and Engineering Physics, Cornell University（康奈尔大学应用工程物理学院）；Laboratory of Atomic and Solid State Physics, Cornell University（康奈尔大学原子与固态物理实验室）；Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science, Cornell University（康奈尔大学卡弗里纳米科学研究所）
本文提出利用哈密顿量重构距离评估变分量子特征求解器（VQE）性能，通过实例展示该方法在判断VQE是否找到基态中的有效性，尤其在能量平台情况下避免误终止。
2024-03-18 quant-ph
Probing spacetime fluctuations using cold atom traps
研究了一个粒子的位置振荡，该粒子模拟了一个被囚禁的玻色-爱因斯坦凝聚体的质心量子态与引力场的零点涨落的耦合。进行半经典分析，允许计算振荡的均方振幅。与量子电动力学中的兰姆位移类似，这引起了被捕获的凝聚体的能量的上移。我们发现，对于一个细长的陷阱，能量转移的规模与长度的平方以及与原子总数的立方。
2013-01-03 cond-mat.quant-gas gr-qc quant-ph
Qracle: A Graph-Neural-Network-based Parameter Initializer for Variational Quantum Eigensolvers
针对变分量子本征求解器受贫瘠高原现象阻碍的问题，提出基于图神经网络的参数初始化器Qracle，通过统一编码Hamiltonian与ansatz电路学习优化参数，显著降低初始损失、加速收敛并提升最终性能。
2025-07-15 physics.comp-ph quant-ph
Probing Polariton Dynamics in Trapped Ions with Phase-Coherent Two-Dimensional Spectroscopy
我们设计了一个相位相干的三脉冲方案来探测囚禁离子量子模拟中的极化激元动力学。与传统的非线性信号相比，所提出的方案不改变系统中的激励数量，允许在$N$激励流形内的动态调查。在填充因子1（$N$在$N$ -离子链中的激发）的特定情况下，所提出的相互作用诱导离域声子超流和局域原子绝缘体相之间的相干跃迁。一个两离子链的数值模拟表明，所得到的二维光谱允许明确识别的不同阶段，和二维线型有效地表征相关的退相干机制。
2015-09-08 physics.chem-ph quant-ph
Probing many-body localization by excited-state VQE
包括多体局域化（MBL）在内的非平衡物理正受到越来越多的关注，但可靠地研究非平衡性质的理论方法仍然相当有限。在这封信中，我们提出了一个系统的方法来探测MBL相位通过激发态变分量子本征求解器（VQE），并证明了令人信服的结果MBL的量子硬件，我们相信铺平了一条有前途的道路，未来的模拟非平衡系统超出了经典计算的噪声中尺度量子（NISQ）时代。此外，基于激发态VQE的MBL探测协议是NISQ友好的，因为它可以成功地区分MBL相位与热相位，具有相对浅的量子线路，并且它对量子噪声的影响也是鲁棒的。
2023-02-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el quant-ph
Trapped-ion probing of light-induced charging effects on dielectrics
我们使用一串受限的$^{40}$ Ca $^+$离子来测量捕获电势的扰动，所述捕获电势是由抗反射涂层窗口和离子阱电极上的绝缘贴片的光致充电引起的。在离子的位置处感应的电场的特征在于作为到电介质的距离的函数，以及作为入射光功率和波长的函数。离子弦位置的测量对毫米级距离处电介质上每$\sqrt{\mathrm{Hz}}$的$40$元电荷敏感，并且观察到波长长达729nm的光的照射的扰动。这对未来的离子阱实验具有重要意义，特别是关于电极材料的选择，以及必须集成在离子附近的光学器件。所提出的方法可以很容易地应用于调查超出上下文的离子阱实验的充电效果。
2010-08-02 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Simulating the Antiferromagnetic Heisenberg Model on a Spin-Frustrated Kagome Lattice with the Contextual Subspace Variational Quantum Eigensolver
本文针对 Kagome 反铁磁 Heisenberg 模型，结合 Contextual Subspace 量子比特削减、DMRG 引导稳定子、VQE 与混合错误缓解，在 NISQ 设备上实现约 0.01% 误差的基态能量估计。
2025-06-14 cond-mat.str-el quant-ph
Probing Quantum Fluctuations of Work with a Trapped Ion
在这一章中，我们说明了如何捕获离子系统可以用于量子热力学的实验研究，特别是量子涨落的工作。随着纳米/微米尺度技术的发展，在量子力学水平上理解热力学变得至关重要。捕获离子系统是实验演示量子现象的代表性物理平台，具有出色的控制性和精确性。我们提供了一个基本的介绍，囚禁离子系统和量子热力学的实验研究的理论框架。然后，我们提出了两个具体的例子的实验演示。最后，我们讨论了囚禁离子系统量子热力学实验研究的结果和未来。
2019-02-01 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Limits of Stable Near-Field Probing in Nanophotonic Traps
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）
研究通过实验展示近场探测 trapped 粒子时固有瞬态特性，发现温度依赖耦合强度变化及原子损失，通过冷却可恢复耦合强度。
2026-05-08 physics.atom-ph quant-ph
Probing high-frequency gravitational waves with entangled vibrational qubits in linear Paul traps
KEK Theory Center（高能加速器研究机构理论中心）；The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI（高级研究大学院大学（SOKENDAI））；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）
本文研究了利用线性保罗陷阱作为量子传感器探测兆赫兹引力波的方法，通过单离子和双离子系统区分引力波与轴子暗物质，并展示纠缠振动量子比特可提升信号概率，超越标准量子极限。
2026-04-13 gr-qc hep-ph physics.atom-ph
Probing quantum effects with classical stochastic analogs
我们提出了一种构造开放量子系统的经典模拟的方法，即一个单量子粒子被限制在一个势阱中并浸没在一个热浴中。经典类似物由相同阱的集合制成，其中捕获质量为$m$的经典粒子。经典位置的分布$n(x,t)$被用来重建量子玻姆势$V_{\rm Bohm} = -\frac{\hbar^2}{2 m} \frac{Δ\sqrt{n}}{\sqrt{n}}$，这反过来又作用于势阱的形状。结果，经典粒子经历了有效的“量子”力。该协议进行了测试，使用单阱和双阱势的数值模拟，证明了典型的量子效应，如持久的相关性和量子隧穿。对于谐波限制，类比实验实现使用微米大小的电介质珠光捕获的激光束。
2021-08-25 quant-ph
Probing surface charge densities on optical fibers with a trapped ion
我们描述了一种新的方法来测量表面电荷密度的光纤放置在附近的一个被困的离子，离子本身作为探针。表面电荷扭曲了捕获电位，当纤维被移位时，离子的平衡位置和长期运动频率被改变。我们测量后者的数量为不同位置的纤维和比较这些测量模拟中，未知的纤维上的电荷密度是可调参数。测定范围为$-10$至$+50$ e/ $μ$ m $^2$的值。我们的研究结果将有利于结合离子阱和集成光学的小型化实验系统的设计和模拟，例如，在量子计算，通信和计量学领域。此外，我们的方法可以应用于任何设置，其中介电元件可以相对于被捕获的电荷敏感粒子位移。
2020-03-30 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Probing particle-particle correlation in harmonic traps with twisted light
我们探讨了扭曲光作为揭示抛物约束系统中多体效应的工具的潜力。根据广义Kohn定理，这种多粒子系统对空间均匀探针的偶极响应与非相互作用粒子系统的响应是不可区分的。然而，扭曲的光可以激发内部自由度，导致在偶多极谱中出现新的峰，这在探针是平面波时不存在。我们还证明了所提出的扭曲光探针捕捉相互作用的费米子到一个强相关的制度在一维谐波陷阱的过渡的能力。我们报告说，通过适当的选择探针的参数，过渡到一个强相关的阶段表现为一个方法和最终叠加的峰值在二阶四极响应。这些功能，观察到在精确计算的两个电子，再现在绝热依赖时间的密度泛函理论模拟。
2021-05-12 cond-mat.str-el quant-ph
Probing Time Dilation in Coulomb Crystals in a high-precision Ion Trap
捕获离子光学时钟能够实现$10^{-18}$和可能更低的系统分数频率不确定性。然而，当前离子钟的稳定性从根本上受到单离子询问的弱信号的限制。我们提出了一个可操作的，可扩展的平台，用于扩展时钟光谱的库仑晶体阵列组成的几十个离子，同时允许系统的位移低至$10^{-19}$。使用一种新开发的技术，我们观察到三维多余的微运动振幅库仑晶体内的原子空间分辨率和亚纳米振幅的不确定性。我们发现，在离子库仑晶体的400 $μ$ m和2毫米长，时间膨胀位移的${}^+$离子由于微动可以接近$1\times10^{-19}$和低于$10^{-18}$，分别。在以前的离子阱中，即使是少数离子的光谱学，过量的微动也会主导不确定性预算。通过最大限度地减少其贡献并提供一种量化方法，这项工作为多体离子系统中的精确光谱学开辟了道路，实现了纠缠增强的离子时钟，并提供了一个良好控制的强耦合量子系统。
2018-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Probing Quantum Memory Effects with High Resolution
被捕获的原子离子通过采用非马尔可夫度量使得能够精确量化内部和外部自由度之间的信息流[H. P. Breuer等人，物理修订信函103，210401（2009）]。我们揭示了在量子力学中投影测量的性质导致了这种测量的基本的、非平凡的偏差。我们观察和研究的功能依赖这种偏见，允许演示应用程序的本地量子探测。我们的方法的扩展可以作为一个通用的参考，相关的理解复杂系统。
2017-02-24 quant-ph
Probing rotational decoherence with a trapped-ion planar rotor
本研究首次实验观测了转动退相干标度律，利用双离子阱平面转子制备角动量叠加态并测量退相干速率，结果与理论高度吻合，对转子量子应用具有重要意义。
2025-01-24 physics.atom-ph quant-ph
Probing surface electric field noise with a single ion
我们报告室温电场噪声测量结合原位表面表征和清洁的微制造离子阱。我们使用单离子电场噪声传感器结合表面清洁和分析工具，研究真空中金属表面的电场噪声与表面成分之间的关系。这些实验是在一个新的设置，集成了离子捕获能力与表面分析工具。我们发现，铝铜表面的表面清洁可以显着降低电场噪音水平，但表面不需要经过原子清洁即可显示出与最好的低温陷阱相当的噪音水平。清洁后的噪声水平足够低，以允许容错捕获离子量子信息处理上的微制造的表面陷阱。
2013-07-26 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
Probing Entanglement in Adiabatic Quantum Optimization with Trapped Ions
绝热量子优化被提出来作为解决NP完全问题的一种途径，与经典算法相比具有可能的量子加速比。然而，量子效应（如纠缠）在这些优化协议中的确切作用仍不清楚。我们提出了一个冷捕获离子，允许一个定量的特征，在一个受控的实验中，纠缠，退相干，绝热量子优化和非绝热的相互作用的设置。我们表明，以这种方式，广泛的一类NP完全问题成为访问量子模拟，包括背包问题，数划分，和最大割问题的实例。此外，一般的理论研究揭示了在协议结束时的纠缠的成功概率的相关性。然而，从小系统和线性斜坡的精确数值模拟中，我们发现在优化过程中与纠缠没有实质性的相关性。对于最终状态，我们推导出解析的成功概率作为纠缠的函数，这可以在实验中测量的普遍上限。所提出的捕获离子设置和所提出的纠缠研究解决了绝热量子优化的相关问题，这可能是跨实验平台的普遍兴趣。
2015-03-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing excited-state quantum phase transitions with trapped cold ions
Czech Academy of Sciences, Institute of Scientific Instruments（捷克科学院科学仪器研究所）；Charles University, Faculty of Mathematics and Physics, Institute of Theorertical Physics（查理大学数学物理学院理论物理研究所）
本文提出用单个囚禁离子系统实现由激发态量子相变引起的量子临界性，通过研究扩展拉比模型中的特定激发态，定义了ESQPT见证可观测量，并探讨了其临界行为和状态演化。
2026-08-31 cond-mat.stat-mech nucl-th quant-ph
Probing coherent quantum thermodynamics using a trapped ion
本研究使用单个囚禁离子量子比特实验测量了对经典功涨落耗散关系的真实量子修正，结果违背经典关系超过10.9个标准差，验证了量子相干功协议和理论预测。
2022-07-28 cond-mat.other quant-ph
Probing atom-surface interactions from tunneling-time measurements via rotation-transport on an atom chip
Bates College（贝茨学院）；ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学与技术研究院）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；MajuLab, International Joint Research Unit IRL 3654, CNRS, Université Côte d’Azur, Sorbonne Université, National University of Singapore, Nanyang Technological University（MajuLab（国际联合研究单位IRL 3654），法国国家科学研究中心，蔚蓝海岸大学，索邦大学，新加坡国立大学，南洋理工大学）；LP2N, Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences, Université de Bordeaux-IOGS-CNRS:UMR 5298（LP2N，光子、数字与纳米科学实验室，波尔多大学-高等光学学校-法国国家科学研究中心：联合研究单位5298）
通过原子芯片上的旋转输运测量隧道时间，研究原子-表面相互作用并提取Casimir-Polder力系数。
2026-02-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Non-Destructive Probing of Rabi Oscillations on the Cesium Clock Transition near the Standard Quantum Limit
我们报告的非破坏性观察拉比振荡的Cs时钟过渡。利用马赫-曾德尔干涉仪测量了探测激光束的相移，由此推断了偶极囚禁冷原子系综的内部原子态演化。我们描述了一个单一的颜色，以及一个双色探测方案。使用后者，测量的集体伪自旋投影的原子在叠加的时钟状态进行和所观察到的自旋波动被证明是接近标准的量子极限。
2008-01-27 quant-ph
Variational quantum eigensolver with embedded entanglement using a tensor-network ansatz
提出将满足面积律的 TN 态嵌入受体积律 TN 态启发的量子电路，作为 VQE 初始态，从而在全连接自旋模型中加速收敛并避免局部最优。
2024-06-13 cond-mat.stat-mech hep-lat hep-th
Trapping, manipulating and probing ultracold atoms: a quantum technologies tutorial
本教程综述超冷原子的捕获、操控与探测关键技术，涵盖激光冷却、光镊、干涉测量及多种成像方法，旨在为初学者提供实验工具包的全面概览。
2025-10-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing Complex-energy Topology via Non-Hermitian Absorption Spectroscopy in a Trapped Ion Simulator
该研究在单个囚禁离子中实现两能带非厄米模型，并利用非厄米吸收光谱测量复本征能量，直接揭示unlink、unknot与Hopf link拓扑结构。
2023-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Statistical correlations between locally randomized measurements: a toolbox for probing entanglement in many-body quantum states
我们开发了一个一般的理论框架，测量协议采用随机测量的统计相关性。我们专注于在量子晶格模型中实现局部随机测量与局部随机幺正。特别地，我们讨论了最近在捕获离子量子模拟器中测量高度混合的量子态的第二雷尼熵的理论细节，该量子态由多达$10$量子位组成[Brydges等人，Science 364，260（2019）]。我们推广的协议，以访问的量子态，在实验中顺序准备的重叠。此外，我们讨论的建议量子态断层扫描的基础上随机测量在我们的框架内和相应的缩放系统大小的统计误差。
2019-05-20 quant-ph
Long-range Ising interactions mediated by $λϕ^4$ fields: probing the renormalisation of sound in crystals of trapped ions
自相互作用标量量子场论（QFT）的生成泛函，其中包含所有有关的实时动力学和散射实验的相关信息，可以映射到一个集合的多粒子纠缠的两能级传感器通过干涉协议，利用一组特定的源函数。虽然一个典型的重点是脉冲三角洲样的来源，因为这些直接访问$n$点费曼传播，我们在这项工作中，使用始终在谐波源可以大大简化感测协议。在一个特定的制度，有效的实时动态的量子传感器可以描述的量子伊辛模型与远程耦合，其范围和强度包含所有相关信息的重整化的QFT，现在可以提取在没有多体纠缠。我们提出了一个详细的分析，这种传感协议可以是相关的描述量子化声波的捕获离子晶体附近的结构相变，打开一个新的路线，以避免相关的renormalisation的声音的长波长QFT。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas hep-lat
Error mitigation, optimization, and extrapolation on a trapped ion testbed
针对NISQ囚禁离子设备的计算误差问题，研究在QSCOUT平台上测试三种零噪声外推的噪声缩放方法，发现全局门恒等插入法可大幅提升VQE计算HeH+分子基态能量的精度，表明误差缓解效果依赖适配设备架构的实现方式。
2024-09-12 quant-ph
Probing electronic state-dependent conformational changes in a trapped Rydberg ion Wigner crystal
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）；Universität Tübingen（蒂宾根大学）
本研究利用冷囚禁三离子晶体，将中心离子激光耦合至里德伯态，首次实验观测到依赖电子态的维格纳晶体构象变化（线性转锯齿形）及振电杂化光谱特征，为人工分子系统研究奠定实验基础。
2025-07-31 physics.atom-ph quant-ph
Probing The Unitarity of Quantum Evolution Through Periodic Driving
随着量子计算机和模拟器开始产生无法用经典方法验证的结果，开发各种工具来检测和诊断这些设备上的实验错误变得势在必行。虽然状态或过程层析成像是表征实验误差来源的自然方法，但强烈的测量要求使这些策略在除了最小的量子系统之外的所有量子系统中都不可行。在这项工作中，我们制定了基于周期性驱动的量子系统的特定属性的幺正演化的签名。这些签名的缺乏表明在演化的么正性或周期性条件中的一个中断。我们实验检测非相干错误的捕获离子量子计算机使用这些签名。我们的方法是基于重复测量的一个单一的可观察，使这是一个低成本的误差评估与测量要求，规模根据动态特性，而不是系统的大小。
2022-12-21 quant-ph
Variational Quantum Simulations of a Two-Dimensional Frustrated Transverse-Field Ising Model on a Trapped-Ion Quantum Computer
本文利用变分量子本征求解器在囚禁离子量子计算机上模拟二维阻挫横场伊辛模型的基态相变，并通过实验验证了该方法能够可靠恢复强关联系统的磁相。
2025-07-16 quant-ph
Probing the limits of correlations in an indivisible quantum system
利用5-可观测KCBS不等式研究了单量子态中的量子关联，该不等式可以说是检验量子力学（QM）的最基本的非关联性不等式.我们在实验中通过有意扫描测量之间的信号传递程度来量化系统学的影响，这使我们能够对所观察到的相关性的非经典性设置现实的界限。我们的结果违反了经典的约束，这个实验高达25个标准差，而在与QM限制。为了测试QM的预测，即上下文分数随着观测值的数量而增加，我们逐渐增加我们的测量的复杂性从5到121个观测值。我们发现强于经典的相关性，在所有准备的情况下，多达101个观测值，超过这些实验的不完善模糊了量子经典的鸿沟。
2018-02-15 quant-ph
Constrained Quantum Optimization for Extractive Summarization on a Trapped-ion Quantum Computer
实现近期量子计算机解决行业相关约束优化问题的潜力是实现量子优势的一条有前途的道路。在这项工作中，我们考虑了提取摘要约束优化问题，并展示了一个量子优化算法的最大执行，该算法原生地保留了量子硬件上的约束。我们报告的结果与量子交替算子Answer算法与汉明重量保持XY混频器（XY-QAOA）上捕获离子量子计算机。我们成功地执行了XY-QAOA电路，将量子演化限制在约束子空间，使用多达20个量子位和高达159的两个量子位门深度。我们证明了直接编码到量子线路的约束的必要性，通过显示的约束概率和质量的解决方案是隐式的，如果使用无约束量子优化方法之间的权衡。我们表明，这种权衡使得选择好的参数在一般情况下困难。我们比较XY-QAOA层变分量子本征求解器算法，它具有高度表达的恒定深度电路，和量子近似优化算法。我们讨论了各自的权衡的算法和它们的执行近期量子硬件的影响。
2022-10-01 cs.ET quant-ph
Probing the Kondo Lattice Model with Alkaline Earth Atoms
我们研究碱土金属原子的近藤晶格哈密顿量加上谐波限制势的输运性质，并建议简单的动力学探针的几个不同的制度的相图，可以实现与目前的实验技术。特别是，我们展示了如何近藤物理在强耦合，低密度，并在重费米子阶段是体现在偶极子振荡的陷阱中心位移后的导带。
2009-12-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing the circulation of ring-shaped Bose-Einstein condensates
本文报道了如何利用飞行时间（TOF）图像探测环形玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）初始环流的理论和实验研究结果。本文通过求解三维Gross-Pitaevskii（GP）方程，从理论上研究了BEC从环形势阱中释放后的动力学行为。陷阱和冷凝物的特性与最近的实验相匹配。通过在初始冷凝物波函数上压印线性方位角相位，从理论上模拟了通过搅拌实验赋予冷凝物的循环。理论计算的飞行时间图像与实验数据吻合较好。我们发现，释放后的动态的环形冷凝物收益在两个不同的阶段。首先，冷凝物迅速向内膨胀，填充初始孔，直到它达到取决于初始循环的最小半径。在第二阶段，内半径处的密度增加到最大值，之后孔半径开始缓慢地扩大。在第二阶段，由于来自内半径的进出物质波的干涉，出现了一系列同心环。GP方程的结果预测，孔面积是一个二次函数的初始循环时，冷凝物被释放直接从陷阱，它被搅拌，是一个线性函数的循环，如果陷阱是放松之前释放。这些比例与数据相匹配。因此，TOF后的孔尺寸可以作为初始凝结水循环的可靠探针。TOF后的循环和空穴大小之间的这种联系将促进未来在超冷量子气体中实现的原子电子系统的研究。
2013-09-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
