Adaptive variational algorithms for quantum Gibbs state preparation
吉布斯热态的制备是量子计算中的一项重要任务，在量子模拟、量子优化和量子机器学习中有着广泛的应用。然而，许多用于准备吉布斯态的算法依赖于量子子程序，这在近期的硬件上难以实现。在这里，我们通过（i）引入一个目标函数来解决这个问题，与自由能不同，它很容易测量，以及（ii）使用动态生成的，问题定制的ansätze。这允许使用低深度电路进行任意精确的吉布斯状态准备。为了验证我们的方法的有效性，我们用数值方法证明了我们的算法可以在很宽的温度范围内和各种哈密顿量下制备高保真度的吉布斯态。
2022-03-23 quant-ph
Improved gap dependence in adiabatic state preparation by adaptive schedule
本文提出了一种自适应调度策略，通过改进绝热态制备的间隙依赖性，实现了计算复杂度的优化。
2025-12-13 quant-ph
Adaptive Dissipative State Preparation through Reinforcement Learning
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；University of Michigan（密歇根大学）
本文提出RL-Adapt，一种基于单次强化学习的自适应耗散算法，通过优化辅助量子比特频率和相互作用算子选择，无需系统频谱先验知识即可加速基态制备并提升收敛鲁棒性。
2026-09-28 quant-ph
Accelerating Dissipative State Preparation with Adaptive Open Quantum Dynamics
本文提出一种极简自适应动力学方法，规避耗散态制备中的时间-纠缠权衡，在有限时间尺度内实现最大纠缠态及多体纠缠量子比特态的加速耗散稳定化。
2025-02-06 quant-ph
Constant-depth adaptive preparation of Dicke and symmetric states
Center for Quantum Information, Institute for Interdisciplinary Information Sciences, Tsinghua University（清华大学交叉信息研究院量子信息中心）
本研究提出精确常深度自适应协议，可制备任意Dicke态及对称态，通过均匀子集叠加态等基础模块实现，辅助量子比特开销为多项式级，并行重复可指数抑制失败概率。
2026-08-04 quant-ph
Adaptive variational preparation of the Fermi-Hubbard eigenstates
在量子化学和凝聚态物理中对强相互作用电子系统的基态进行近似，有望成为量子计算机最早的应用之一。在本文中，我们准备高精度的费米-哈伯德模型的基态的小网格多达6个站点（12量子比特），使用可解释的，自适应的变分量子本征求解器（VQE）称为ADAPT-VQE。与非自适应VQE相比，该算法通过在每一步中添加由单体或两体费米子算子构建的最佳门来构建系统特定的模型。我们表明，这种自适应方法优于非自适应对应较少的变参数，短门深度，并缩放与系统的大小。预备态的保真度和能量随着退火深度的增加而逐渐提高。我们还演示了自适应变分方法的应用，通过准备激发态和格林函数，使用建议的ADAPT-SSVQE算法。较低的深度，渐近收敛，噪声容限的变分方法，和一个高度可控的，系统特定的ananastomosis使自适应变分方法特别适合NISQ设备。
2022-11-02 quant-ph
Deterministic preparation of superpositions of vacuum plus one photon by adaptive homodyne detection: experimental considerations
光学量子比特的制备阶段是用于测试和演示量子光学原理的所有实验装置中的一项重要任务。我们认为一个确定性的协议，准备量子比特作为真空和单光子数态的叠加，这具有的优势，以减少所需的资源量，通过相位敏感的测量使用本地振荡器（'达因检测'）。我们调查的协议使用不同的相位测量方案的性能：零差，外差，自适应检测（涉及反馈回路）。首先，我们定义了一个合适的准备状态的品质因数，我们得到的相位测量方面考虑的解析表达式。此外，我们研究的相位测量可以表现出的限制，如延迟或有限的资源，在反馈策略。最后，我们评估的品质因数的协议，为不同的模式，形状方便地在实验设置。我们表明，即使在存在这样的限制，简单的反馈算法可以执行令人惊讶的好，优于简单的零差或外差方案时，采用的协议。
2014-07-25 quant-ph
Grover Adaptive Search with Problem-Specific State Preparation
Infineon Technologies AG（英飞凌科技公司）；BASF Digital Solutions GmbH（巴斯夫数字解决方案有限公司）；Siemens AG（西门子股份公司）；Lufthansa Industry Solutions GmbH（汉莎工业解决方案有限公司）
本文提出基于Grover算法的启发式状态准备方法，用于解决旅行商问题，旨在通过多项式次数的Grover迭代实现合理的近似比。
2026-02-09 quant-ph
Co-Designed Adaptive Quantum State Preparation Protocols
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（国际伊比利亚纳米技术实验室）；High-Assurance Software Laboratory (HASLab)（高保障软件实验室）；University of Minho（米尼奥大学）
本文提出了一种协同设计的自适应量子态制备协议，通过考虑量子硬件特性来优化状态制备电路，显著减少CNOT门数量。
2026-01-28 quant-ph
Characterizing Quantum Gates via Randomized Benchmarking
我们描述和扩展的可扩展的随机基准协议提出的物理。106，180504（2011），其提供了一种用于对量子门进行基准测试并估计噪声的门依赖性的方法。该协议允许噪声具有弱的时间依赖性和门依赖性，我们提供了一个充分条件，该协议的适用性方面的噪声的平均变化。我们讨论了如何考虑状态准备和测量误差，并提供了一个完整的证明协议的可扩展性。我们在特殊情况下建立了该协议提供的错误率和使用钻石范数距离测量的错误强度之间的连接。
2012-04-27 quant-ph
Statistical analysis of randomized benchmarking
随机基准测试及其变体，我们统称为RB+，被广泛用于表征量子计算机的性能，因为它们简单，可扩展，并且对状态准备和测量误差具有鲁棒性。然而，RB+的实验性实现不太理想地分配资源，并做出特别的假设，这破坏了数据分析的可靠性。在本文中，我们提出了一个简单的修改RB+严格消除了一个讨厌的参数，简化了实验设计。然后，我们表明，这种修改和具体的实验选择，RB+有效地提供了估计的错误率与乘法精度。最后，我们提供了一个简化的严格的方法来获得可信区域的参数的兴趣和启发式近似这些区间，在目前相关的制度表现良好。
2019-01-02 quant-ph
Demonstration of Robust Quantum Gate Tomography via Randomized Benchmarking
典型的量子门层析成像协议与自一致性问题作斗争：在没有初始状态和最终测量的知识的情况下不能重建门操作，但是在没有良好表征的门的情况下不能获得这样的知识。最近提出的技术，被称为随机基准断层扫描（RBT），回避这个自我一致性问题，设计实验是不敏感的准备和测量的缺陷。我们在超导量子比特系统中实现了这一提议，使用了一些实验改进，包括在单个“原子”脉冲和自定义控制硬件中实现Clifford组的每个元素，以实现大开销协议。我们展示了几个单量子位量子门的稳健重构，包括Clifford群外的幺正。我们证明，RBT产生的物理门重建是一致的随机基准获得的qualities。
2015-05-25 quant-ph
Constant-depth preparation of matrix product states with adaptive quantum circuits
本文证明多种矩阵乘积态（MPS）可被恒定深度的自适应量子电路精确制备，优于仅用酉电路的方案，并给出充分条件与采样协议，展示了自适应量子电路在制备多体纠缠态上的巨大潜力。
2024-10-15 quant-ph
Robust Extraction of Tomographic Information via Randomized Benchmarking
我们描述了如何随机基准可以用来重建任何保迹量子映射的酉部分，这反过来又足以充分表征任何酉演化，或更一般地说，任何酉保迹演化。这种方法继承了随机基准测试对准备、测量和门缺陷的鲁棒性，因此避免了由这些缺陷引起的系统误差。我们还扩展了这些技术，以有效地估计量子映射的平均保真度的克利福德群以外的酉映射。我们考虑的幺正对应于通常用作构建块的大型电路，以实现可扩展的，通用的和容错的量子计算。因此，我们可以有效地验证基于电路的通用量子计算机的所有子组件。此外，我们严格约束的时间和采样的随机基准程序的复杂性，证明所需的非线性估计问题可以有效地解决。
2016-04-11 quant-ph
Randomized linear gate set tomography
表征形成量子计算设备的构建块的门操作集合中的噪声对于评估设备的质量是必要的。在这里，我们介绍随机线性门集层析成像，一个易于实现的门集层析成像过程，结合了国家的准备和测量误差的标准门集层析成像与无设计随机层析成像电路和计算方便的思想所带来的适当的线性近似。我们证明了我们的计划，通过模拟的例子，以及在IBM量子体验平台上做的实验的性能。在每种情况下，我们看到，我们的程序的性能与标准的门控断层扫描，而不需要复杂的断层扫描电路设计，并采取更少的计算时间在推导的噪声参数的估计。这允许在实验中对门操作进行直接的动态表征。
2020-10-23 quant-ph
Adaptive Quantum Computers: decoding and state preparation
本文提出自适应量子计算机模型，证明其在损坏数据解码上优于经典计算机，并给出高效制备均匀叠加态、GHZ态、W态和Dicke态的自适应量子算法，理论与硬件实验验证其优势。
2025-09-10 quant-ph
Quantum Preparation Games
准备游戏是一项任务，其中玩家顺序地将多个量子态发送给裁判，裁判探测每个量子态并宣布测量结果。每轮的测量设置以及比赛的最终比分由裁判根据过去的设置历史和测量结果决定。量子信息中的许多实验任务，如纠缠量化或魔态探测，都可以投为准备游戏。在本文中，我们介绍了一般的方法来设计$n$轮准备游戏，与严格的边界上的平均游戏分数可实现的球员受到限制，他们的准备设备。我们说明了我们的结果，设计新的自适应测量协议的纠缠检测和量化。令人惊讶的是，我们发现，在纠缠检测的标准程序，即，估计$n$倍的平均值的一个给定的纠缠见证，是在一般的次优检测特定的量子态的纠缠。相反，存在$n$轮实验场景，其中检测已知状态的最佳纠缠需要自适应测量方案。
2021-08-18 quant-ph
TEPID-ADAPT: Adaptive variational method for simultaneous preparation of low-temperature Gibbs and low-lying eigenstates
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
TEPID-ADAPT方法通过自适应变分法和辅助量子比特净化，实现低温吉布斯态和低能本征态的同时制备。
2025-12-27 quant-ph
Lifting Multiplicity in Randomized Benchmarking
University of Idaho（爱达荷大学）；IonQ Inc.（IonQ公司）
本文提出提升随机基准测试方法，通过扩大群来消除多重性，无需拟合多指数衰减，稳健估计双量子门保真度，适用于捕获离子系统。
2026-10-05 quant-ph
Quasi-Probabilistic Readout Correction of Mid-Circuit Measurements for Adaptive Feedback via Measurement Randomized Compiling
本文提出利用随机化编译将测量误差定制为简单随机模型，通过单个制备态重建的拟概率分布高效校正读出误差，并扩展至线路中途测量的自适应反馈，实现了8比特寄存器和辅助比特纠错的验证。
2025-01-27 quant-ph
Efficient measurement of quantum gate error by interleaved randomized benchmarking
我们描述了一个可扩展的实验协议，用于获得估计的错误率的个别量子计算门。该协议中，随机Clifford门之间的交织感兴趣的门，提供了一个有界的估计的平均误差的门测试，只要影响的Clifford门的整个集合的噪声的平均变化是小的。这种技术同时考虑了状态准备和测量误差，并且在量子位的数量上是可扩展的。我们将此协议应用于超导量子比特系统，并发现门错误，通过量子过程层析成像提取的门错误相媲美。
2014-03-19 quant-ph
Adaptive random compiler for Hamiltonian simulation
South China Normal University（华南师范大学）
本文提出了一种自适应随机编译算法，通过动态更新采样权重提高哈密顿量模拟的准确性，适用于连续变量和混合变量系统。
2025-12-19 quant-ph
Randomized benchmarking of quantum gates implemented by electron spin resonance
磁共振控制和探测自旋系统对于检验量子控制和量子纠错的思想是很有价值的。本文介绍了一种X波段脉冲电子自旋共振谱仪，它包括一个用于亚毫米级样品的环隙谐振腔，控制带宽为40 MHz。采用单边带上变频技术，利用I-Q调制器和1.2GS/s任意波形发生器实现了通用控制。一个单一的量子位随机基准协议量化的平均误差的克利福德门实现简单的高斯脉冲，使用伽马辐照的石英样品。通过相位瞬变校正和硬件优化实现了幺正门保真度的改善。在静态场的窄分布中选择自旋包的准备脉冲序列证实了非均匀失相（1/T2*）是门误差的主要来源。这里获得的Clifford Gates的最佳平均保真度为99.2%，这是与其他技术进行比较的基准。
2016-04-21 quant-ph
Macroscopic maximally entangled state preparation between two atomic ensembles
提出利用自适应QND测量在两原子系综间制备宏观最大纠缠态的方案，通过交替测量与自适应幺正操作实现确定性收敛，无需后选择且超越Holstein-Primakoff机制，产生真正的宏观纠缠。
2023-09-14 quant-ph
Hybrid benchmarking of arbitrary quantum gates
我们提出了一个协议的交错随机基准任意量子门使用Monte Carlo抽样的量子态。它是普遍适用的，包括非Clifford门，同时保留随机基准的关键优势，如误差放大以及独立于状态准备和测量误差。这个属性对于许多当代系统中的实现是至关重要的。虽然该协议在量子位数上呈指数级扩展，但它在实验总数的数量级和经典预处理中的节省方面都优于平均门保真度的直接蒙特卡罗采样，这是指数级的。
2016-06-15 quant-ph
Adaptive-depth randomized measurement for fermionic observables
针对费米子经典阴影方法电路深度过高的问题，提出自适应深度协议，在保持估计精度与样本复杂度阶数的同时降低资源需求，为近期量子器件的费米子模拟提供可行方案。
2025-01-16 quant-ph
Process verification of two-qubit quantum gates by randomized benchmarking
我们实现了一个完整的随机基准协议上的两个超导量子比特的系统。该协议由Clifford群中的门随机化组成，这些门是通过改进的双量子位交叉共振门实现和单量子位幺正实验产生的。由此，我们提取出Clifford的最佳平均误差为0.0936。我们还进行了一个交错实验，交替我们的最佳两个量子比特门与随机两个量子比特克利福德门，以获得0.0653的两个量子比特门误差。我们将这些值与从量子过程层析成像获得的~0.12的两量子比特门误差进行比较，这可能受到状态准备和测量误差的限制。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Comparative study of adaptive variational quantum eigensolvers for multi-orbital impurity models
混合量子经典嵌入方法的相关材料模拟提供了一个潜在的量子优势的路径。然而，由$d$和$f$电子材料的多带性质产生的所需量子资源仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们比较了不同的变分量子本征求解器的性能在相互作用的多轨道嵌入杂质模型的基态准备，这是量子嵌入理论中计算要求最高的步骤。专注于自适应算法和模型与8自旋轨道，我们表明，状态准备的结晶度优于$99.9\%$可以实现约$2^{14}$拍摄每个测量电路。当包括门噪声时，我们观察到，如果两个量子比特的门误差低于$10^{-3}$，这比当前的硬件水平略小，则仍然可以执行参数优化。最后，我们在IBM和Quantinuum硬件上用收敛的自适应模拟器测量了基态能量，得到了$0.7\%$的相对误差。
2022-10-27 quant-ph
Adaptive AI for Pulse-Level Quantum Control
Southern Methodist University（南方卫理公会大学）
本文提出基于深度Q学习的自适应智能体，用于脉冲级量子控制，在模拟超导设备上优化氢分子基态制备，实现高保真度并优于随机搜索基线。
2026-09-09 quant-ph
Adaptive variational ground state preparation for spin-1 models on qubit-based architectures
本文应用AVQITE方法制备一维自旋-1模型基态，比较了四种自旋到比特编码，发现CNOT门数量随自旋数呈三次或四次方标度，且多重态和Gray编码具有更小前因子，为量子硬件实现提供见解。
2023-10-05 cond-mat.str-el quant-ph
Randomized Benchmarking in the Analogue Setting
目前可编程模拟量子模拟器（AQS）的发展，与大规模数字量子计算机相比，其物理实现可以在短期内实现，突出了对模拟平台中强大测试技术的需求。正确认证或基准AQS的方法应该是有效的可扩展的，并且还提供了一种处理来自状态准备和测量（SPAM）的错误的方法。到目前为止，解决这种需求组合的尝试通常依赖于特定于模型的属性。我们提出了一种新的方法，应用一个众所周知的数字噪声特性的技术称为随机基准（RB）的模拟设置。RB是一种可扩展的实验技术，它提供了一个量子硬件上的门集的平均错误率的测量，包括SPAM错误。我们提出了数字RB的原始形式，必要的修改，将其转换为模拟设置，并介绍模拟随机基准协议（ARB）。在ARB中，我们测量的平均错误率，每一个家庭的哈密顿演化的时间，我们说明了这个协议与模拟模型的两个案例研究，经典模拟系统，将几个物理激励噪声的情况。我们发现，对于测试的噪声模型，数据符合理论预测，并且我们获得了不同酉集的平均错误率值。我们比较我们的协议与其他相关的RB方法，其中既有优点（物理激励的酉）和缺点（难以扭转的时间演变）进行了讨论。
2020-02-25 quant-ph
Benchmarking bosonic and fermionic dynamics
本文提出一种针对玻色子和费米子量子设备的随机模拟基准测试框架，利用粒子数守恒动力学和受限操作，对状态制备和测量误差具有鲁棒性，并提供理论保证和数值验证。
2024-08-20 quant-ph
Practicality of quantum adiabatic algorithm for chemistry applications
针对绝热态制备门数高且离散化导致升温的问题，本文采用无升温、低门数的随机精确绝热演化算法，并提出三种抗噪能量测量方法，在真实门噪声下于4量子比特分子上实现无需误差缓解的化学精度结果。
2024-07-13 quant-ph
Enhancing Scalability of Quantum Eigenvalue Transformation of Unitary Matrices for Ground State Preparation through Adaptive Finer Filtering
本文提出一种结合QETU与谱剖析的自适应特征空间滤波方法，以提升基态制备在谱隙小、低能态简并情况下的可扩展性，并在横场伊辛模型模拟中实现绝对误差率三到四个数量级的改进。
2025-02-04 cs.NA math.NA physics.comp-ph
State preparation and measurement in a quantum simulation of the O(3) sigma model
最近，Singh和Zurrasekharan证明了非线性O（3）西格玛模型的不动点可以在自旋模型的量子相变附近重现，每个晶格位置只有两个量子比特。在NuQS合作的一篇论文中，提出了在量子计算机上使用类似模型的通用属性来模拟这种场论的建议。在本文中，按照这个方向，我们演示了如何准备的基态的模型，并测量感兴趣的动力学量，O（3）Noether电荷，在量子计算机上。特别是，我们应用Trotter的方法来获得结果的复杂性绝热基态准备在弱耦合和量子临界制度，并使用阴影层析测量的动态本地观测。然后，我们提出并分析了一个量子算法的基础上，非酉随机模拟方法，可能会产生一种方法，适合于中期噪声量子器件。
2020-12-22 hep-lat quant-ph
Randomized Gradient Descents on Riemannian Manifolds: Almost Sure Convergence to Global Minima in and beyond Quantum Optimization
本文研究黎曼流形上随机梯度下降的收敛性，证明用随机投影替代黎曼梯度可几乎必然收敛到全局最小值，并将其应用于酉群上的量子基态制备。
2025-07-04 math.OC quant-ph
Tucker iterative quantum state preparation
data cybernetics ssc GmbH（数据控制论ssc有限公司）
Q-Tucker通过利用目标态的全局纠缠结构，自适应构建浅层确定性量子电路，实现高效的量子态制备。
2026-02-10 cs.ET quant-ph
A randomized measurement toolbox for an interacting Rydberg-atom quantum simulator
本文提出基于随机测量的里德堡原子量子模拟器探测工具箱，利用局部幺正旋转估计纯度与哈密顿量方差，并在SSH模型和淬火XY链中验证其鲁棒性。
2023-09-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Adaptive Variational Quantum Imaginary Time Evolution Approach for Ground State Preparation
介绍了一种自适应变分量子虚时演化方法，该方法可以在近场量子计算机上得到相互作用哈密顿量的基态的有效表示。它是基于McLachlan的变分原理适用于虚时间演化的变分波函数。变分参数根据运动方程确定性地演变，该运动方程最小化与精确的虚时间演变的差异，该虚时间演变由McLachlan距离量化。AVQITE方法不是使用固定的变分距离，其中McLachlan距离受到距离质量的约束，而是沿着动态路径迭代地扩展距离，以保持McLachlan距离低于选定的阈值。这确保了状态能够遵循系统希尔伯特空间中的量子虚时间演化路径，而不是在由预定义的固定参数设置的受限变分流形中。AVQITE用于制备H $_4$、H $_2$ O和BeH $_2$分子的基态，在那里它产生化学精确度内的紧凑变分ansätze和基态能量。通过一组量子自旋模型的AVQITE计算，证明了电路深度随系统尺寸的多项式缩放。最后，量子Lanczos计算也可以自然地与AVQITE一起执行，而无需额外的量子资源成本。
2021-08-23 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Efficient Preparation of Solvable Anyons with Adaptive Quantum Circuits
本文提出基于 AFDLU 的序贯规范、去规范与再规范电路，可制备具有有能隙边界的可解任意子理论对应的 string-net 态，并实现任意长度 string 算符。
2025-08-29 cond-mat.str-el quant-ph
On fault tolerant single-shot logical state preparation and robust long-range entanglement
针对容错量子计算中逻辑态制备的时间开销问题，推广Raussendorf-Bravyi-Harrington簇态方法，证明任意量子LDPC码可实现单次逻辑态及编码GHZ态制备，揭示自适应噪声恒定深度电路能生成通用鲁棒长程纠缠。
2024-11-07 cond-mat.str-el quant-ph
Gauging Modulated Symmetries via Multiple Gauge Symmetry Operators and Adaptive Quantum Circuits
Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Institute of Basic Science, Sungkyunkwan University（成均馆大学基础科学研究院）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文提出通过多重规范对称算符和自适应量子电路同时测量调制对称性，并展示其在偶极子对称性保护拓扑相和扭码相图分析中的应用。
2026-02-02 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Randomized Subspace Iteration
Fujitsu Research of Europe Ltd.（富士通欧洲研究有限公司）；University of Exeter（埃克塞特大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
本文提出量子随机子空间迭代算法，用于高精度构造退化量子本征空间，通过并行构造与随机单位元 conjugate Hamiltonian，实现对拓扑有序基态和 frustrated 磁体的高效求解。
2026-04-10 cond-mat.str-el math-ph math.MP
Free-Fermion Dynamics with Measurements: Topological Classification and Adaptive Preparation of Topological States
Cornell University（康奈尔大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
本文利用对称性和拓扑学建立了一个分类具有测量的费米子动力学系统的通用框架，提出了基于Altland-Zirnbauer十重方式的两种互补分类方案，并证明了在自由费米子极限下两者通过动力学体-边界对应等价，进而构造了无后选择的拓扑适应性电路以制备和稳定所有十种对称类中的自由费米子拓扑态。
2026-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
