Efficient Qubit Routing for a Globally Connected Trapped Ion Quantum Computer
在噪声中等规模量子设备中实现连接的成本是决定计算能力的重要因素。我们已经创建了一个量子位路由算法，使有效的全球连接在以前提出的囚禁离子量子计算架构。该路由算法的特点是比较严格的下限，和位置交换的路由算法。我们提出了一个误差模型，可用于估计可实现的电路深度和量子体积的设备作为实验参数的函数。我们使用一种基于量子体积的新度量，但使用原生的两个量子比特门，来评估连接相对于自由的上界的成本，所有连接。该度量还用于评估方形网格超导设备。我们比较了这两种架构，发现对于所使用的穿梭参数，捕获的离子设计具有与连接相关的低得多的成本。
2020-08-19 quant-ph
Optimal Conditions for Environment-Assisted Quantum Transport on the Fully Connected Network
本文理论分析了完全连通网络上的激发传输效率与速率，解析计算了任意大小对称网络的长时间传输性质，确定了退相干增强传输的条件及最优物理参数，并发现其表现出鲁棒性和光捕获复合物中的时间尺度收敛现象。
2023-08-31 quant-ph
Greenberger-Horne-Zeilinger state protocols for fully connected qubit networks
我们推广了最近提出的Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）三方协议[A. Galiautdinov，J. M. Martinis，Phys.Rev.A78，010305（R）（2008）]到通过各向异性海森堡交换g（XX+YY）+g1*ZZ相互作用的弱耦合量子位的全连接网络。我们在这里采用的模型与更熟悉的伊辛-海森堡链不同，因为这里的每个量子位都与电路中的其他量子位相互作用。假设所有量子比特对上的耦合相同，允许对任意N的协议进行优雅的证明。为了进一步与实验联系，我们通过数值模拟N=3和N=4的情况，研究了由于耦合缺陷导致的保真度下降。我们的模拟表明，当（a）系统最初准备在均匀叠加态（类似于理想情况下的情况）时，以及（b）适当调整纠缠时间和每个量子位的最终旋转时，可以实现不等耦合的最佳保真度。
2009-09-27 quant-ph
Scalable Quantum Machine Learning via Multi-layer Fully-Connected Variational Quantum Circuits
Imperial College London（帝国理工学院）；National Taiwan University（台湾大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
本文提出多层全连接变分量子电路（FC-VQC），通过分解高维输入为固定大小的局部VQC块并用确定性块混合规则连接，实现参数可扩展的本地量子计算，提升量子机器学习性能。
2026-09-29 quant-ph
Quantum phase transitions in fully connected spin models: an entanglement perspective
我们考虑了一组完全连接的自旋模型，显示一阶或二阶跃迁，我们计算的基态纠缠在量子极限。我们分析了几个纠缠措施（并发，雷尼熵，和负性），并表明，在一般情况下，不连续的过渡导致这些数量的跳跃在过渡点。有趣的是，我们也发现了并非如此的例子。
2011-02-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entanglement in a 20-Qubit Superconducting Quantum Computer
为了实现更大规模的量子算法，制备具有完全量子位控制的相当大的多量子位纠缠态的能力被用作量子技术的基准。我们调查在20量子比特超导量子计算机IBM Q Poughkeepsie上，在一个准备好的图形状态中发现纠缠的程度。我们沿着Poughkeepsie内所有20个量子比特组成的路径制备了一个图态，并对沿着这条路径的所有四个相连的量子比特组进行了全量子态层析，我们确定每对相连的量子比特是不可分割的，因此制备的态是纠缠的。此外，一个真正的多体纠缠见证上的所有量子比特子路径的图形状态，我们发现真正的多体纠缠链上的三个量子比特。
2021-01-11 quant-ph
Thermalization in a periodically driven fully-connected quantum Ising ferromagnet
通过Floquet分析，我们研究了周期性横向场作用下全连通Lipkin-Ising铁磁体的量子动力学，结果表明稳态热化与$N\to \infty$经典哈密顿动力学性质密切相关.当动力学是遍历的，Floquet谱服从Wigner-Dyson统计，系统满足本征态热化假设（ETH）：独立于初始状态，局部观测值松弛到$T=\infty$热值，Floquet态在希尔伯特空间中是离域的。相反，如果经典动力学是正则的，则不发生热化。我们进一步讨论了遍历性和动态相变之间的关系，我们的结果的相关性，其他完全连接的周期性驱动模型（如玻色-哈伯德），和实验实现的可能性的情况下，两个耦合的BEC。
2015-06-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Accuracy and minor embedding in subqubo decomposition with fully connected large problems: a case study about the number partitioning problem
在这项工作中，我们调查的能力的混合量子经典的程序，探索使用D波$2000Q^{TM}$量子退火设备的解决方案空间。在这里，我们研究了量子硬件解决数字划分问题的能力，这是一个著名的NP-Hard优化模型，它带来了现实世界应用中遇到的一些典型挑战。这代表了量子比特连接方面最复杂的场景之一，通过增加输入问题的大小，我们分析了量子经典工作流的缩放特性。我们发现显着的结果在大多数情况下的模型，对于最复杂的，我们进一步研究的D波混合套件。具体来说，我们能够找到最佳的解决方案，即使在最坏的情况下，通过微调的参数，安排退火时间，并允许在退火周期暂停。
2020-03-09 quant-ph
Microcomb-driven large-scale fully connected quantum network
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics（西安光学精密机械研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
利用微梳和光子芯片构建大规模完全连接量子网络，实现高安全性的量子密钥分发
2025-12-19 physics.optics 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
Reverse annealing for the fully connected $p$-spin model
反向退火是量子退火的一种变体，从给定的经典自旋（量子比特）配置开始。与传统公式相反，在传统公式中，人们从所有可能状态的均匀叠加（经典配置）开始，量子涨落首先增加，然后才减少。然后读出状态作为给定组合优化问题的建议解决方案。我们制定了一个平均场论的反向退火使用全连接铁磁$p$自旋模型，有和没有随机纵向场，并分析它，以了解如何以及何时反向退火是有效地解决这个问题。我们发现，从一阶量子相变的存在，这导致在传统的量子退火的指数长的计算时间，所产生的困难，是规避在这个特定的问题的上下文中，如果初始状态的接近（已知）的解决方案超过了阈值的反向退火。即使当一阶跃迁是不可避免的，由于在一阶跃迁时序参量的较小跳跃，这意味着较大的量子隧穿速率，因此减轻了困难。这是对反向退火的第一次分析研究，为在更广泛的背景下系统地理解这种相对未开发的协议铺平了道路。
2018-06-07 quant-ph
A quantum algorithm for solving eigenproblem of the Laplacian matrix of a fully connected weighted graph
求解全连通加权图的Laplacian矩阵的特征值问题在数据科学、机器学习和图像处理等领域有着广泛的应用。然而，由于涉及到昂贵的矩阵运算，这是一个非常具有挑战性的问题。在这里，我们提出了一个有效的量子算法来解决它的基础上的假设，每个顶点的元素及其规范可以有效地访问通过量子随机存取存储器的数据结构。具体来说，我们采用基于块编码框架的最优哈密顿模拟技术实现了拉普拉斯矩阵的量子模拟。然后，利用量子相位估计算法提取拉普拉斯矩阵的特征值和特征向量。整个算法的核心是构造拉普拉斯矩阵的分块编码。为了实现这一点，我们详细提出了如何分别构建包含权重矩阵和度矩阵信息的算子的块编码，并进一步获得拉普拉斯矩阵的块编码。与经典算法相比，该算法在顶点数上具有多项式加速比，在每个顶点的维数上具有指数加速比。我们还表明，我们的算法可以扩展到解决对称（非对称）规范拉普拉斯矩阵的特征值问题。
2022-05-28 quant-ph
Fully-connected network of superconducting qubits in a cavity
考虑一个完全连接的量子位网络，其中每个量子位与每个其他量子位相互作用。当量子比特之间的相互作用是均匀的时，系统是有限Lipkin-Meshkov-Glick模型的特殊情况。我们提出了一个自然的实现这个模型使用超导量子比特在国家的最先进的电路QED。研究了体系的基态、低能谱和动力学演化。我们发现，在实际条件下，可以产生Greenberger-Horne-Zeilinger和W型的高纠缠态。我们还评论了无序对系统的影响，并讨论了用超导量子比特网络模拟复杂量子系统的可能性，如Sherrington-Kirkpatrick自旋玻璃。
2008-10-20 cond-mat.other quant-ph
Thermal entanglement in fully connected spin systems and its RPA description
我们研究了在横向磁场中，通过各向异性$XYZ$型耦合完全连接的$n$自旋对称系统中的热成对纠缠。我们认为这两个确切的评价与静态路径+随机相位近似（RPA）和随之而来的平均场+ RPA。后者示出提供了一个准确的分析描述的并行和反并行热并发在大系统中。我们还分析了两两纠缠的极限温度，这是增加大字段和减少与增加$n$ mechanically。特殊的有限尺寸效应也进行了讨论。
2011-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech quant-ph
Finite-size criticality in fully connected spin models on superconducting quantum hardware
多体系统中集体行为的出现是量子临界性分离物质不同相的原因。在磁场中相互作用的自旋系统提供了一个诱人的机会来测试不同的方法来研究量子相变。在这项工作中，我们利用量子算法提供的新资源来检测全连接自旋$-1/2$模型的量子临界行为。我们定义了一个合适的哈密顿取决于内部各向异性参数$γ,$，使我们能够检查三个范例的自旋模型，其晶格是一个完全连接的图形。我们提出了一种基于变分算法运行在超导transmon量子比特的方法来检测有限大小的系统的临界行为。我们计算了第一激发态和基态之间的能隙、沿系统易磁化轴的磁化强度以及自旋-自旋关联。最后，我们报告了一个讨论的可行性缩放这样的方法在一个真正的量子设备的系统具有的尺寸，使得经典的模拟开始需要大量的资源。
2023-01-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum fluctuations and chaos in fully connected spin models
Institute of Physics, Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学物理研究所）；School of Physics and Astronomy, University of St Andrews（圣安德鲁斯大学物理与天文学学院）；Department of Physics, University of Konstanz（康斯坦茨大学物理系）
利用双粒子不可约有效作用量形式，研究全连接SU(3)自旋交换模型中混沌动力学与量子涨落的相互作用，揭示涨落对宏观可观测量的正则化作用。
2026-05-26 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Classical ergodicity and quantum eigenstate thermalization: Analysis in fully connected Ising ferromagnets
研究了全连通伊辛铁磁体的经典遍历性与量子本征态热化之间的关系。在自旋为1/2的情况下，单个能量本征态中的可观测值的期望值与基础经典动力学中的长时间平均值相一致，这是Wentzel-Kramers-Brillouin近似的结果。在自旋为1的情况下，潜在的经典动力学不一定是遍历的。在这种情况下，事实证明，在热力学极限下，能量本征态中的可观测值的期望值的统计与从经典相空间均匀采样的随机初始状态开始的基础经典动力学中的长时间平均值的统计相一致。这一特征似乎是半经典系统的普遍性质，本文给出的结果对于讨论这类系统的平衡、热化和动力学跃迁是至关重要的。
2017-07-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Optimization of Fully-Connected Spin Glasses
具有随机$\pm1$耦合的Sherrington-Kirkpatrick模型在D-Wave Two退火机上编程，该退火机具有509个量子比特在Chimera型图上相互作用。优化器的性能与模拟退火比较并相互关联。当考虑静态噪声的影响时，其降低了退火器的性能，可以估计两种方法的比较缩放的改进有利于D波机。嵌入的嵌合体图的参数的最佳选择被证明是相关的自旋玻璃临界温度的嵌入问题的出现。
2014-06-29 cond-mat.dis-nn quant-ph
Dynamical quantum phase transition, metastable state, and dimensionality reduction: Krylov analysis of fully connected spin models
本文利用Krylov子空间方法研究全连接自旋模型的淬火动力学，揭示了生存概率的动力学奇异性、亚稳态对长时间行为的影响以及经典极限下的态空间维度约化。
2025-08-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Polynomial scaling of QAOA for ground-state preparation of the fully-connected p-spin ferromagnet
我们表明，量子近似优化算法（QAOA）可以构建与多项式缩放资源的基态的全连接的p-自旋伊辛铁磁体，一个问题，众所周知的量子退火（QA）的方法构成了严重的困难，由于指数小间隙遇到的一阶相变${\rm p} \ge 3$。对于任意横场下的目标基态，当变分参数$2{\rm P}$的数目远小于系统大小${\rm N}$时，由于存在大量的次优局部极小值，我们发现适当的QAOA参数初始化是实现算法良好性能的必要条件.相反，当${\rm P}$超过临界值${\rm P}^*_{\rm N} \propto {\rm N}$时，参数空间的结构简化，因为所有最小值都退化。这允许实现具有完美保真度的基态，其中多个参数与${\rm N}$广泛缩放，并且资源与${\rm N}$多项式缩放。
2020-08-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Parallel Entangling Operations on a Universal Ion Trap Quantum Computer
量子计算机的电路模型由量子比特（qubit）之间的门操作序列组成，这些序列来自通用的离散操作家族。执行并行纠缠量子门的能力在许多量子线路以及整个算法（例如Shor的因子分解算法和量子模拟）中提供了明显的效率增益。在诸如全加器和多控制Toffoli门的情况下，并行性可以在总体执行时间上提供指数级的改进。更重要的是，量子门并行性对于遭受空闲错误的量子比特的实际容错纠错是必不可少的。并行量子门的实现由于潜在的串扰而变得复杂，特别是在由共模总线完全连接的量子位之间，例如在库仑耦合的被俘获原子离子或腔耦合的超导传输中。在这里，我们提出了第一个实验结果的平行2量子比特纠缠门在一个阵列的完全连接的捕获离子量子比特。我们通过使用深度为4的量子线路在量子计算机上执行1位全加法运算来演示这种能力的应用。这些结果通过经典控制技术利用了高度连接的量子比特系统的能力，并为加速量子线路和实现捕获离子量子计算机的容错性提供了进展。
2018-10-29 cs.ET quant-ph
Universal anti-Kibble-Zurek scaling in fully-connected systems
研究了包含量子相变的开放量子系统的猝灭动力学。在孤立的情况下，涉及的相变的淬火动力学表现出一些与淬火速率的标度关系所预测的著名的Kibble-Zurek机制。然而，在与环境接触时，这些标度律崩溃，并且可以观察到反Kibble-Zurek行为：较慢的斜坡导致较少的绝热动力学，从而随着淬火时间增加非绝热效应。与以前的工作相比，我们在这里表明，这种反Kibble-Zurek标度可以获得一个普遍的形式，在这个意义上说，它是由平衡临界指数的相变，提供的激发态的系统表现出奇异的行为，观察到的全连接模型。这表明了新的通用标度律授予的系统-环境相互作用的关键系统。我们说明这些发现在两个完全连接的模型，即量子拉比和Lipkin-Meshkov-Glick模型。此外，我们还讨论了非线性斜坡和有限尺寸系统的影响。
2020-06-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Efficient learning of Sparse Pauli Lindblad models for fully connected qubit topology
本文扩展了 Sparse Pauli-Lindblad 噪声模型学习的理论要求，使其适用于全连接拓扑硬件（如离子阱器件），从而为捕获量子比特串扰并推动实用量子计算中的错误缓解提供了支持。
2023-11-20 math-ph math.MP quant-ph
Critical Quantum Metrology with Fully-Connected Models: From Heisenberg to Kibble-Zurek Scaling
本研究针对临界量子计量中长时极限达成机制不明的问题，分析多类连接静态与动力学方法的协议下全连接模型的量子费舍尔信息标度，发现普适精度标度区间并推导含时二次哈密顿量的精度界限。
2024-01-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Transformer BSDE Solver via Multi-Layer Fully-Connected Variational Quantum Circuits
Imperial College London（帝国理工学院）；Brookhaven National Laboratory（布鲁海文国家实验室）；Harvard Medical School（哈佛医学院）
该研究针对高维抛物型偏微分方程求解问题，提出基于多层全连接变分量子电路的量子变压器BSDE求解器，通过将归一化状态轨迹视为令牌并应用因果自注意力学习相互作用，实验表明该方法在特定条件下有效。
2026-07-29 q-fin.CP quant-ph
Theory of parametric resonance for discrete time crystals in fully-connected spin-cavity systems
本研究从参数共振视角出发，通过将全连接自旋-腔系统映射为类振子模型，明确了离散时间晶体形成的条件，阐明了非线性、耗散及全局对称性破缺的作用，并给出了解析预测。
2024-04-17 cond-mat.quant-gas nlin.PS quant-ph
Machine learning technique to find quantum many-body ground states of bosons on a lattice
本文发展了一种利用前向人工神经网络求解玻色-哈伯德模型多体基态的变分方法。具有单个隐藏层的全连接网络比具有多个隐藏层的全连接网络更好，多层卷积网络比全连接网络更有效。AdaGrad和Adam是运行良好的优化方法。此外，我们还证明了具有不同原子数的多体基态可以由单个网络产生。
2017-09-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
