Quantum Walks with Dynamical Control: Graph Engineering, Initial State Preparation and State Transfer
量子行走是研究相干输运现象的一个成熟模型，为量子信息理论提供了一个通用平台。动态地影响步行者的进化为研究各种应用提供了高度的灵活性。在这里，我们提出了时间复用有限量子行走的可变大小，非定域输入态的制备和它们的动力学演化。作为进一步的应用，我们实现了一个任意输入状态到两个不同输出模式的状态转移方案。所提出的实验依赖于时间复用量子行走的完全动态控制，其中包括可调节的硬币操作以及灵活配置底层图形结构的可能性。
2016-06-21 quant-ph
Engineering the Success of Quantum Walk Search Using Weighted Graphs
连续时间量子行走是空间搜索的自然工具，其中搜索图中的标记顶点。有时，图的结构会导致步行者陷入困境，这样找到标记顶点的概率就有限了。我们给出了一个例子，两个链接的集团，证明了俘虏概率可以通过增加链接的权重来解放。这允许搜索以概率1成功，而不增加算法的能量缩放。然而，进一步增加权重会减慢运行时间，因此最优搜索需要既不太弱也不太强的权重。
2016-05-16 quant-ph
Robust quantum state engineering through coherent localization in biased-coin quantum walks
我们解决的硬币偏置量子行走的性能作为一个发电机的非经典位置状态的步行者。我们利用的位置空间中的相干本地化的现象-从硬币参数的小值的选择和辅助后选择-工程师大尺寸的相干叠加的可区分的位置状态的步行者。我们设计的协议似乎对硬币参数和作用于空间自由度的强去相位噪声的实际值都具有显著的鲁棒性。最后，我们说明了一个可能的线性光学实现我们的建议，适合散装和集成光学平台。
2018-01-08 quant-ph
Entanglement engineering and topological protection by discrete-time quantum walks
离散时间量子游走是单粒子量子动力学可控工程的一个强大而通用的平台，由于其在量子信息科学中的算法应用而引起了人们的特别关注。即使在它们最简单的一维结构中，它们也显示出复杂的拓扑现象，这可以用于拓扑量子相变的系统研究[1]。由于所需资源的数量呈指数级增长，迄今为止，大多数量子阱的实验实现仅限于单个粒子，只有少数实现涉及相关量子对。本文研究了量子游走在二体玻色子系统纠缠的受控动力学工程中的应用。我们表明，量子行走可以采用的过渡模式纠缠，量子粒子的不可分割性起着关键作用，与可区分的粒子的纠缠的标准类型。我们还表明，通过仔细剪裁量子阱中的步骤，以及量子步行者的初始状态，可以通过拓扑保护来保持纠缠内容。量子阱诱导的强“自旋-轨道”耦合是实现纠缠工程和纠缠保护的潜在机制。我们预计这里报告的结果可用于拓扑相中量子相关性的受控模拟。
2012-11-07 quant-ph
Multipartite High-dimensional Quantum State Engineering via Discrete Time Quantum Walk
量子态工程，即任意量子态的产生和控制，由于其在量子信息和计算中的广泛应用，正受到越来越多的关注。然而，理论上并没有通用的方法，现有的方案也严重依赖于所选择的实验平台。本文给出了$c$ -partite $d$ -维系统中任意量子态的两种工程实现方案，这两种方案都是基于带有$2^c$ -维时位依赖硬币的离散时间量子行走.第一个过程是$d$步量子行走，其中所有$d$硬币都是非身份的，而第二个过程是$O(d)$步量子行走，其中只有$O(\log d)$硬币是非身份的。给出了一个制备广义Bell态的具体例子来说明我们提出的第一个方案。我们还展示了当系统中涉及的粒子彼此远离时，这些方案如何用于降低长距离量子通信的成本。此外，第一个方案可以应用于量子态制备问题，这是量子信息处理的基本任务之一的替代方法。利用我们的量子态工程方案，设计出了在电路尺寸和深度上都渐近匹配最佳电流结果的量子态制备电路。
2022-12-23 quant-ph
Simulation of integrated nonlinear quantum optics: from nonlinear interferometer to temporal walk-off compensator
本文提出一个集成非线性量子光学仿真框架，并设计芯片级时间走离补偿方案，在不增加泵浦功率下提升光子对源压缩参数与频率转换效率。
2024-07-20 physics.optics quant-ph
Optimized Steering: Quantum State Engineering and Exceptional Points
量子系统的状态可以被转向到预先指定的目标状态，采用一系列弱$\textit{blind}$测量（其中跟踪检测器的读数）。在这里，我们分析了一个两能级系统的操纵使用系统的哈密顿量和弱测量的相互作用，并表明，$\textit{any}$纯态或混合态可以作为目标。我们表明，这样的转向协议的优化是基于Liouvillian例外点的存在。更具体地说，对于高纯度的目标状态，最佳转向意味着纯弛豫动力学标记的二阶例外点，而对于低纯度的目标状态，它意味着一个振荡的方法的目标状态。这两个制度之间的动态相变的特点是由一个三阶例外点。
2022-01-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering entanglement and transport in interacting quantum walks with tailored potentials
Dipartimento di Fisica, Università di Milano（米兰大学物理系）
研究两种可区分的连续时间量子行走子在平行一维晶格上通过距离相关势相互作用，发现四种动力学相，其中一种中间相同时优化了输运效率和纠缠。
2026-10-14 quant-ph
Multiparameter entangled state engineering using adaptive optics
我们研究了如何量子符合干涉术的影响，可控操纵的横波矢量的第二类参量下转换使用自适应光学技术。特别地，我们讨论了量子干涉中空间走离补偿的可能性和偶数阶空间像差抵消的新效应。
2009-04-27 quant-ph
Discrete time quantum walk of locally interacting walkers
National Tsing Hua University（国立清华大学）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）
研究了离散时间量子行走中局部相互作用对行走者动力学的影响，提出了一种通用框架用于工程量子关联及多体相互作用分析。
2026-01-23 quant-ph
Discretely-observable continuous time quantum walks on Möbius strips and other exotic structures in 3D integrated photonics
我们从理论上分析了三维集成光子学中莫比乌斯带和其他奇异结构上光子量子行走的动力学演化。我们灵活的设计允许离散观测的连续时间量子行走的光子在各种波导阵列。此外，我们的设计允许在进化过程中注入光子，允许在光子“行走”时与光子相互作用。我们发现，非平凡的阵列拓扑结构引入新的时间依赖的对称性的双光子相关性。这些性质使得在这些器件中对多模纠缠态的量子态工程进行很大程度的控制成为可能。
2012-07-31 quant-ph
Experimental quantum stochastic walks simulating associative memory of Hopfield neural networks
随着量子信息和机器学习之间的交叉，神经网络的量子模拟受到了前所未有的关注，特别是Hopfield神经网络的联想记忆模拟，由于其广泛的应用和相对简单的结构，允许更容易地映射到量子机制。量子随机游走是一种非常有效的量子动力学分析工具，它可以用来模拟依赖于汉明距离的放电模式和联想记忆。我们成功地将理论方案映射到三维光子量子芯片中，并通过对传播常数的良好控制失谐实现了量子随机行走演化。我们证明了一个很好的匹配率之间的实验量子方案和Hopfield神经网络的预期结果的联想记忆。神经网络的一个重要特征的量子模拟的能力，结合我们的方法的可扩展性，通过低损耗集成芯片和简单的哈密顿工程，提供了一个主要的，但稳定的一步光子人工智能设备的优化和计算任务的效率大大提高。
2019-04-20 physics.optics quant-ph
Maximal coin-walker entanglement in a ballistic quantum walk
我们报道了利用位置非均匀量子行走（IQW）产生最大的高维纠缠，同时保持波函数的二次加速扩展。计算结果表明，最大量子纠缠可以在任意奇数步产生，也可以在偶数步渐近产生，而在$2$之后的偶数步可以获得接近最大的量子纠缠.我们通过一个稳定的节省资源的时间仓光网络来实现IQW，其中偏振Sagnac环被用来实现精确可调的相移。我们的方法为高维纠缠工程开辟了一条有效的途径，并促进了对量子阱应用中硬币-步行者相互作用作用的研究。
2022-02-19 quant-ph
Measuring Mixed-State Topological Invariant in Open Photonic Quantum Walk
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei University of Technology（合肥工业大学）
该研究通过光子量子漫步实验，提出了一种测量混合态拓扑不变量的方法，利用非幺正动力学制备拓扑非平凡态，并通过机器学习提取几何相位。
2025-12-31 physics.optics quant-ph
Probing Operator Spreading via Floquet Engineering in a Superconducting Circuit
算符扩散是量子多体物理学的核心概念之一，通常以非时序算符（OTOC）为特征。然而，由于需要逆转系统的时间演化，测量OTOC在实验上具有挑战性。在这里，我们应用Floquet工程研究超导10量子比特链中的算子扩展。Floquet工程提供了一种有效的方法来调整附近量子比特之间的耦合强度，用于演示具有可调耦合的量子行走，逆时间演化和OTOC的测量。在多重激发系统中观察到明显的类光锥算符传播，其速度与单粒子量子行走的速度几乎相等。对于非定域（定域）的蝶形算子，在近可积系统中，OTOC表现出明显的信息置乱特征.
2022-08-10 quant-ph
On the physical realizability of quantum stochastic walks
量子漫步是一个很有前途的框架，可以用来理解和实现量子信息处理任务。量子随机游走是最近发展起来的一个框架，它通过量子系统的开放系统演化，将量子游走的概念与经典随机游走的概念结合起来。量子随机游走已经被证明在人工智能等广泛领域有应用。然而，在物理实验中可以实现的开放系统演化的种类上存在显著的限制。在这项工作中，我们讨论了允许的开放系统演化的限制，以及支撑它们的物理假设。我们表明，一般的实施将需要完整的解决方案的基础单一的动态，和复杂的油藏工程，从而削弱了实验研究的好处。
2016-03-11 quant-ph
Universal quantum computing using single-particle discrete-time quantum walk
量子行走被认为是一个原始的通用量子计算。通过使用描述单粒子在位置空间上离散时间量子行走所需的操作，我们证明了在两个和三个量子比特系统上实现通用的量子门集。其思想是利用单个量子比特的有效希尔伯特空间及其演化的位置空间来实现多量子比特态及其上的普适量子门集。与基于电路的计算模型相比，在所提出的量子行走模型中实现许多非平凡门和工程任意状态更简单。我们还将讨论该模型的可扩展性，以及在实现更大的量子比特系统时使用更少数量的量子比特的一些提议。
2021-06-15 quant-ph
Experimental realization of a momentum-space quantum walk
我们报告了一个离散时间量子行走，使用超冷铷-87原子的动量作为行走空间和两个内部原子态作为硬币自由度。行走的每一步都由抛硬币（微波脉冲）和单位移位算子（共振棘轮脉冲）组成。我们对各种参数的影响进行了全面的实验研究，包括移位操作的强度、硬币参数、噪声和系统的初始化对行走行为的影响。在我们的实验中可以很好地控制行走动力学，潜在的应用包括原子干涉和工程不对称行走。
2019-04-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Flux control of measurement back-action and Leggett-Garg correlations in chiral quantum walks
Università degli Studi di Milano（米兰大学）；INFN, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）
该研究提出规范不变通量可调控手性量子行走的测量反作用与Leggett-Garg关联，确定了饱和Lüders界的机制，为量子关联调控提供了通量工程资源。
2026-08-14 quant-ph
Controlled dynamics of a multi-component discrete-time quantum walker
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）
该研究采用盖尔曼矩阵生成的参数化旋转作为硬币算子，探究一维晶格上三分量量子粒子离散时间量子行走的受控动力学，揭示其丰富输运 regime，为设计目标扩散与捕获行为提供新途径。
2026-08-14 quant-ph
Revivals in One-dimensional Quantum Walks with a Time and Spin-dependent Phase Shift
我们研究了时间和自旋相关的相移对一维离散时间量子行走演化的影响。通过采用Floquet工程，时间和自旋相关的相移（$ϕ$）被印在步行者的波函数，而它从一个晶格位置转移到另一个。对于由标准协议驱动的量子行走，我们用数值模拟表明，对于相位因子的合理值，在行走的概率分布中发生具有相等周期的完全复兴，即，$ϕ/2π= p/q$。对于一个无理值的$ϕ/2π$，我们的结果显示部分复苏的概率分布不可预测的时期，和步行者仍然局限于一个小区域的晶格。我们进一步研究了$ϕ/2π$有理数情况下具有时间和自旋相关相移的分步量子行走中的回复。与标准协议的情况相比，分步量子行走显示出概率分布的部分恢复。此外，鉴于实验实现，我们调查的鲁棒性复苏对噪声的相移。我们的研究结果表明，复苏的签名持续较小的值的噪声参数，而复苏消失较大的值。我们的工作在量子计算的背景下是重要的，其中具有时间和自旋相关相移的量子行走可以用于按需控制和操纵所需的量子态。
2021-05-04 quant-ph
Robust Genuine Multipartite Entanglement in Two Walker Quantum Walks
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；University College London（伦敦大学学院）
该研究在一维晶格双行走者离散时间量子行走中，利用对数负性与GGM，发现开边界下可鲁棒产生最大真实多体纠缠，为量子信息处理提供了有潜力平台。
2026-08-14 quant-ph
Dynamical Phase Transitions in Open Quantum Walks
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；IFISC (UIB-CSIC), Instituto de Fisica Interdisciplinar y Sistemas Complejos（IFISC（巴利阿里大学-西班牙高等科研理事会），跨学科物理与复杂系统研究所）
研究开放量子系统中动力学相变的机制，揭示非平衡马尔可夫过程与量子-经典混合系统中的临界行为。
2025-08-16 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Quantum walks of two correlated photons in a 2D synthetic lattice
量子行走代表了典型的量子演化，在拓扑物理和量子计算的背景下实现了强大的应用。它们已经在不同的光子结构中实现，但是在多维晶格上实现两粒子动力学迄今为止仅限于连续时间演化。为了充分利用量子干涉的计算能力，开发处理在多维晶格中传播的多个光子的平台至关重要。在这里，我们报告了一个离散时间量子行走的两个相关的光子在二维晶格，综合工程通过操纵一组光学模式携带量化的横向动量。模式耦合是通过薄的几何相位光学元件的偏振控制衍射作用引入的。整个平台是紧凑的，高效的，可扩展的，并代表了一个多功能的工具来模拟复杂晶格上的量子演化。我们预计它将对量子态工程、拓扑量子光子学和玻色子采样等不同领域产生强烈的影响。
2022-04-20 quant-ph
Observation of Topological Structures in Photonic Quantum Walks
具有非平凡拓扑序的物质相被预测会表现出各种奇异的现象，例如在一维系统中存在鲁棒的定域束缚态，在二维系统中存在边缘态，这些边缘态被预测会表现出自旋螺旋性、对反向散射的免疫性和弱的反定域性。在这封信中，我们提出了一个实验观察的拓扑结构，通过控制实施的两个连续的非对易旋转光子离散时间量子行走。第二次旋转在系统中引入谷状狄拉克点，允许创建非平凡的拓扑模式。通过选择旋转的特定值，可以在以不同拓扑不变量为特征的拓扑扇区之间连贯地驱动系统。我们探测了整个拓扑景观，展示了出现本地化的束缚态托管在拓扑边界，和极端本地化或离域非高斯量子态的存在。我们的研究结果铺平了道路谷为基础的电子学和应用的拓扑机制，在强大的光学器件工程。
2015-01-05 quant-ph
Continuous-time quantum walks on a defective lattice: Boosting the spreading of delocalized states through Parrondo's strategy
Universidade do Estado de Santa Catarina（圣卡塔琳娜州立大学）；Universidade Federal de Santa Catarina（圣卡塔琳娜联邦大学）
该研究针对含单个缺陷的一维晶格上的连续时间量子行走，通过在两种不利缺陷构型间交替的Parrondo策略，提升了离域态的量子输运效率，揭示了其中的Parrondo悖论现象。
2026-08-04 quant-ph
Control of vertex probability via edge-weight modulation in continuous-time quantum walks
Universidade do Estado de Santa Catarina（圣卡塔琳娜州立大学）
研究通过单个顶点边权重调制抑制其占据概率，揭示了抑制机制与几何结构的关系，为量子传输路径操控提供新方法。
2026-03-02 quant-ph
Engineering multipartite entangled states in doubly pumped parametric down-conversion processes
研究了在两个非共线光模驱动下，$χ^{(2) } $介质中光参量下转换产生的量子态。分析表明，出现多部，即3或4部，纠缠态的一个子集的时空模式的过程中产生的。这些出现在背景荧光的亮点，提供了一个有趣的类比最近观察到的现象，在二维非线性光子晶体。我们研究了两个现实的设置：i）周期性极化钽酸锂平板中的非临界相位匹配，其特征在于热点之间的3模纠缠态。ii）在β-硼酸钡晶体中的I型设置，其中可以利用两个泵之间的空间走离来过渡到四方纠缠态。在这两种情况下，我们表明，可以通过调制两个泵浦波的相对强度来控制状态的属性，使该设备成为量子态工程的通用工具。
2020-11-19 quant-ph
Dynamic conditioning of two particle discrete-time quantum walks
在实际的光子量子系统中，损耗是限制其对许多模式和粒子可扩展性的一个不可避免的因素，限制了其在量子信息和通信等领域的应用。出于这个原因，为了提高粒子源和系统组件的质量，已经进行了大量的工程努力。同时，基于后选择的数据分析和收集方法被用于减轻颗粒损失的影响。这使得实验研究多粒子演化的观察者缺乏知识的系统的中间传播状态。尽管如此，损失如何影响多粒子系统的幸存子集的行为的基本问题迄今尚未被研究。出于这个原因，在这里，我们研究粒子损失的影响，在量子行走的两个光子重建输出概率分布的一个光子的损失条件下，在一个已知的模式和时间步长的演变网络。我们提出了基本的理论方案，我们已经设计，以模拟受控粒子的损失，我们描述了一个实验平台，能够实现我们的理论在一个时间复用编码。最后，我们展示了局部粒子损失如何改变输出分布，而不改变其渐近扩展特性。最后，我们设计了一个量子文明的问题，一个两个步行者概括的单粒子递归过程。
2023-01-30 quant-ph
Manipulating non-reciprocity in a two-dimensional magnetic quantum walk
本研究在光子二维量子行走中实验实现可调非互易输运，揭示非厄米趋肤效应与人工合成磁通的竞争作用，及其对Floquet拓扑边缘态动力学的影响，为高维量子系统的非互易操控提供新策略。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Creating anomalous Floquet Chern insulators with magnetic quantum walks
我们提出了一个利用自旋为1/2的粒子在二维晶格中进行离散时间量子行走来构造反常Floquet Chern拓扑绝缘体的方案。通过Floquet工程量子行走协议，Aharonov-Bohm几何相位被印在晶格中的闭环路径上，从而实现了阿贝尔规范场-穿过二维电子气的磁通量的模拟。我们表明，在强场制度，当每个元格的磁通量是一个相当大的分数的磁通量量子，磁量子行走引起具有非零陈数的近平坦的能带。此外，我们发现，由于非微扰性质的周期性驱动，第二个拓扑数-所谓的RLBL不变-是必要的，以充分表征磁量子行走的异常Floquet拓扑相位和计算的拓扑保护的边缘模式的数量预计在不同的阶段之间的边界。在本文的第二部分中，我们讨论了在二维自旋相关的光晶格中使用中性原子实现该方案，该方案能够产生任意的磁场景观，包括具有尖锐边界的磁场景观。强大的原子运输，这是观察到沿边界分离区域的不同场强，揭示了拓扑性质的Floquet陈省身带。
2019-06-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum smoothed particle hydrodynamics algorithm inspired by quantum walks
该研究提出一种受量子游走启发的量子SPH算法，用于求解一维平流方程，并通过量子电路在双粒子系统上验证，结果与经典算法高度一致，为工程应用奠定基础。
2025-09-24 quant-ph
Observation of extrinsic topological phases in Floquet photonic lattices
本研究观测了离散步走量子行走特有的非本征拓扑相，发现边缘态数量由离散步走幺正算符的拓扑不变量决定，打破了传统体-边对应关系，无需能隙闭合即可操控边缘态。
2024-12-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
From spectral structure to sensing limits in quantum thermometry
Abdelmalek Essaadi University（阿卜杜勒马利克·埃萨迪大学）；Università di Modena e Reggio Emilia（摩德纳和雷焦艾米利亚大学）；CNR-Istituto di Nanoscienze（国家研究委员会纳米科学研究所）；Università di Milano（米兰大学）
本文通过分析多种量子系统的光谱结构，建立了能级配置与测温性能的系统映射，揭示了高温和低温下的通用标度律，并提出了基于能隙工程和拓扑结构的优化设计原则。
2026-06-24 quant-ph
NOON States via Quantum Walk of Bound Particles
紧束缚晶格模型允许创建绑定的复合对象，在强相互作用的制度，是防止解离。我们表明，在晶格势的局部杂质可以产生一个相干分裂的传入绑定粒子波包，从而产生一个NOON状态之间的端点。这是不平凡的，因为当涉及有限格时，边缘局部化效应使它们用于非经典状态生成和信息传输具有挑战性。我们推导出一个有效的模型来描述玻色-哈伯德链中束缚粒子的传播。我们在晶格势中引入局部杂质以抑制局域化效应并分裂传播的束缚粒子，从而能够产生遥远的NOON态。我们分析了最小工程传输方案如何提高传输保真度，并量化了光晶格实现中对典型退相干效应的鲁棒性。我们的方案可能会对量子增强的原子干涉术产生影响。
2017-01-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Preparing random state for quantum financing with quantum walks
近年来，出现了一种新兴的趋势，将计算机科学和物理学的两项创新结合起来，以实现更好的计算能力。探索量子计算在各种任务中实现高效性能的潜力是工程领域的一个重要发展，也是科学领域的一个有价值的问题，因为它具有为量子计算机特别有利的技术复杂问题提供指数加速的巨大潜力。然而，释放这种潜力的一个关键问题是构建一种有效的方法来将经典数据加载到量子态中，这些量子态可以由量子计算机或量子模拟器在经典硬件上执行。因此，分步量子行走（SSQW）算法被提出来解决这个问题。我们方便SSQW设计参数化的量子线路（PQC），可以生成概率分布和优化的参数，以实现所需的分布使用变分求解器。一个使用Qiskit实现SSQW的实际例子已经作为开源软件发布。通过量子模拟，SSQW在期权定价中的潜在应用显示了其作为一种有前途的方法来生成所需的概率振幅分布的潜力。
2023-03-10 q-fin.PR quant-ph
Quantum Machine Learning: from physics to software engineering
量子机器学习是量子技术和人工智能交叉的一个快速发展的领域。这篇综述从两个方面概述了几种关键方法，这些方法可以促进量子技术的发展和人工智能的力量。这些方法包括量子增强算法，它将量子软件工程应用于经典信息处理，以改进关键的机器学习解决方案。在这种情况下，我们探索混合量子经典神经网络的能力，以提高模型的泛化能力，提高精度，同时减少计算资源。我们还说明了如何使用机器学习来减轻目前可用的噪声中等规模的量子设备上的错误的影响，并通过自动研究图上的量子行走过程来理解量子优势。此外，我们回顾了如何通过将机器学习应用于基础和应用物理问题以及量子断层扫描和光子学来增强量子硬件。我们的目标是展示如何使用量子软件将物理学中的概念转化为机器学习解决方案的实际工程。
2023-03-06 physics.comp-ph quant-ph
Postselection-induced localization and coherence in quantum walks on heterogeneous networks
Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育研究所浦那分校）；Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育研究所蒂鲁瓦南特普朗分校）
研究后选择如何在异质网络中通过非线性效应诱导量子漫步的局域化与相干性，揭示不同退相干机制下的动态平衡破环机制。
2026-10-14 cond-mat.other quant-ph
Robust Implementation of Discrete-time Quantum Walks in Any Finite-dimensional Quantum System
针对NISQ时代无辅助量子比特条件下DTQW电路成本高的问题，提出基于中间qudit的多量子比特门分解方法，将门数与深度减半，并推广至任意有限维量子系统。
2024-08-03 cs.ET quant-ph
Implementation of Leaking Quantum Walks on a Photonic Processor
ENEA - Nuclear Department（意大利国家新能源与可再生能源署核能部）；QuiX Quantum B.V.（QuiX量子有限公司）；INFN Sezione Roma Tre（意大利国家核物理研究所罗马第三分部）
本文在光子处理器上实现了泄露的量子漫步，通过理论模拟和实验探讨了吸收边界对量子动态的影响，展示了可控损耗对干涉和相干性的修改作用。
2026-01-29 quant-ph
Engineering topological states and quantum-inspired information processing using classical circuits
该研究基于电路拉普拉斯算子与薛定谔方程的对应关系，综述经典电路模拟拓扑物理及实现量子启发信息处理（含拓扑量子计算等方向）的进展，为经典系统模拟量子现象提供参考。
2025-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Real-space topological characterization of quasiperiodic quantum walks: Boundary-dependent phases and the Schur index
Tokyo Medical University（东京医科大学）
本文通过Schur函数形式化方法，研究了准周期量子行走中依赖边界的拓扑相变，揭示了表面阻抗对拓扑指数的影响，建立了本征-边对应关系。
2026-02-20 quant-ph
Multiple-scale integro-differential perturbation method for generic non-Markovian environments
当系统与一个无限大的库相互作用时，非马尔可夫性可以显著地加快量子动力学，其中耦合谱需要微调。在许多动力学方案中，特别是连续时间量子行走，潜在的好处是显而易见的。然而，存在的困难，在生产封闭形式的解决方案与可控的精度对内存内核的复杂性。在这里，我们介绍了一种新的多尺度扰动方法，适用于一般研究动力系统中的记忆效应的积分微分方程。我们提出了一个开放系统模型，其中一个连续时间的量子行走是封闭在一个非马尔可夫水库，这自然对应于一个纠错算法方案。通过应用多尺度方法，我们展示了如何出现不同的时间尺度的系统动力学过渡到非马尔可夫制度。我们发现，最多两个长期模式和两个短期模式存在于规则的网络，其内在的对称性的限制。除了我们的微扰方法对一般形式的水库的有效近似外，还证实了非马尔可夫性辅助的量子行走的加速，揭示了水库工程在设计时间敏感量子算法方面的优势。
2022-02-04 quant-ph
Diffusion in quantum state preparation: From passive cooling to system-bath engineering
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Universität zu Köln（科隆大学）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
本文研究了两种粒子数守恒协议在制备拓扑非平凡态中的性能，发现耗散诱导扩散限制了冷却能力，并通过分析验证了冷却时间与系统尺寸的二次方关系。
2026-07-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Observing Quantum Correlation Dynamics in Tunable Superconducting Bose-Hubbard Simulators
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究通过超导玻色-哈伯德三能级数组中的双粒子量子行走，探讨了量子相关性动力学，发现相互作用强度U影响纠缠传播和量子相关性，揭示了相互作用在塑造量子动力学中的作用。
2026-03-25 quant-ph
Fractional Topological Phases, Flat Bands, and Protected Zero-Energy Edge States in Small Cyclic Quantum Walks
School of Physical Sciences, National Institute of Science Education and Research（物理科学学院，国家科学教育研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
通过单硬币分裂步量子行走实现分数拓扑相、平坦带和鲁棒边缘态的实验平台
2026-09-02 cond-mat.str-el hep-th physics.app-ph
Quantum algorithms for powering stable Hermitian matrices
矩阵幂是线性代数中一个基本的计算本原。它在科学计算和工程中有着广泛的应用，并且是时间齐次线性常微分方程的解，离散时间马尔可夫链的模拟或用迭代方法发现矩阵的谱性质的基础。本文研究了在量子计算机上加速稀疏稳定厄米矩阵的矩阵赋能的可能性。本文提出了两种量子算法，它们可以在经典的矩阵赋能算法上获得加速比：（i）一种基于量子行走的快速转发算法（ii）一种基于Hamilton模拟的算法。此外，通过将N比特奇偶校验确定问题映射到矩阵供电问题，我们提供了限制在供电非厄米矩阵中可实现的量子加速比的不可行定理。
2021-03-15 quant-ph
Non-Markovianity is not a resource for quantum spatial search on a star graph subject to generalized percolation
可以利用连续时间量子游走来增强空间搜索，即，用于在结构为复杂网络的数据库中找到标记元素。然而，在实际实现中，环境噪声具有不利影响，并且出现了噪声工程是否有助于减轻对量子算法性能的这些影响的问题。在这里，我们研究时间相关的噪声诱导非马尔可夫性是否可能代表量子搜索的资源。特别是，我们认为量子搜索的星形图，这已被证明是最佳的无噪声的情况下，并分析独立的随机电报噪声（RTN）的影响，扰乱每个链接的图形。在利用一个确切的代码的嘈杂的动态，我们评估量子非马尔可夫的进化，并表明，它不能被视为该算法的资源，因为它的存在与较低的成功概率的搜索。
2019-03-08 quant-ph
Quantum-enhanced analysis of discrete stochastic processes
离散随机过程（DSP）是概率系统动力学建模的工具，在科学和工程中有广泛的应用。DSP通常通过蒙特卡罗方法进行分析，因为实现的数量随着时间步长的数量呈指数增长，并且通常需要重要性采样来减少方差。我们提出了一个量子算法来计算DSP的特征函数，它完全定义了它的概率分布，使用的量子线路元素的数量只与时间步长的数量线性增长。量子算法考虑了所有的随机轨迹，从而消除了重要性采样的需要。该算法可以进一步配备量子幅度估计算法，以提供二次采样加速。这两种策略都提高了传统能力之外的方差。量子方法可以与傅立叶近似相结合，以估计随机变量的任何可积函数的期望值。在金融和相关随机游动的应用，以证明我们的结果的有用性。使用IBM量子云平台进行原理验证实验。
2020-08-14 math.PR quant-ph
