Quantum-Kit: Simulating Shor's Factorization of 24-Bit Number on Desktop
Quantum-Kit是一个用于量子线路模拟的图形化桌面应用程序。其强大的内存高效计算引擎可以在桌面上进行大规模模拟。设计混合电路的能力，量子和经典的位和控制，是用来证明Kitaev的方法肖尔的因式分解算法。这是第一次，Shor的24位整数的因式分解是在一个普通的台式机上用Quantum-Kit在短短26分钟内模拟的，该台式机配备了英特尔酷睿i5 7400 T，2.4GHz和12 GB RAM。虽然到目前为止最大的数字分解是一个20位整数，需要60个量子位和一台超级计算机，但混合电路功能允许使用Kitaev的技巧在桌面上仅用21个量子位在2.3分钟内分解相同的数字。此外，使用Quantum-Kit，传统的Shor算法对于具有39个量子位的13位整数的速度要快35倍。
2020-04-25 quant-ph
Simulating Bulk Gap in Chiral Projected Entangled-Pair States
Center for Neutron Science and Technology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Magnetoelectric Physics and Devices, School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；Department of Physics, Southern University of Science and Technology（南方科技大学物理系）；Laboratoire de Physique Théorique, Université de Toulouse, CNRS, UPS（图卢兹大学理论物理实验室）
该研究证明投影纠缠对态（PEPS）能可靠描述手性拓扑相的体隙，通过变分原理排除长程关联尾巴与体隙的矛盾，并在Kitaev模型中验证，巩固了PEPS研究手性拓扑系统基态与激发态的工具地位。
2025-02-27 cond-mat.str-el 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
Continuous-variable assisted thermal quantum simulation
有限温度下的量子多体系统的模拟是至关重要的，但也是相当具有挑战性的。在这里，我们提出了一个实验上可行的量子算法辅助连续变量模拟量子系统在有限的温度。我们的算法有一个时间复杂度缩放多项式的逆温度和所需的精度。我们通过模拟Kitaev模型的有限温度相图来演示量子算法。结果表明，Kitaev环中重要的交叉相位图可以在量子计算机上用少量的量子比特精确模拟，因此该算法可以在现有的量子处理器上实现.我们进一步提出了一个协议，可实现超导或捕获离子量子计算机。
2020-05-31 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Gottesman-Kitaev-Preskill error-correction with decohered resources
Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心）；Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）
本研究分析纯退相位噪声下GKP纠错协议，发现隐形传态将纠错转化为累积的泡利-高斯噪声，导致码不再自纠错并产生泄漏，且泄漏随轮次饱和，影响运动振荡器平台。
2026-09-28 quant-ph
Quantum Many-Body Scars in Spin-1 Kitaev Chains
为了提供一个量子疤痕的物理例子，我们研究了自旋为1的Kitaev链中的多体疤痕，其中所谓的PXP哈密顿量正好嵌入在光谱中。关于守恒量，希尔伯特空间被分割成不连通的子空间，我们探索相关的约束动力学。当初态制备在$\vert\mathbb{Z}_k\rangle$（$k=2,3$）态时，保真度和纠缠熵的连续恢复说明了PXP模型的基本物理性质。利用密度矩阵重整化群和Lanczos精确对角化方法研究了一维自旋为1的Kitaev-Heisenberg模型的量子相变，并确定了相图.我们通过角度$ϕ$来参数化哈密顿量中的两项，其中Kitaev项是$K\equiv\sin(ϕ)$并且与海森堡$J\equiv\cos(ϕ)$项竞争。我们发现一个丰富的基态相图作为角度$ϕ$的函数。根据比率$K/J\equiv\tan(ϕ)$，系统要么将对称性打破为不同的对称性破缺相之一，要么在具有受抑相互作用的量子自旋液相中保持对称性。我们发现，疤痕态对于遵循$\mathbb{Z}_2$对称性的微扰是稳定的，而对于Heisenberg型微扰则变得不稳定. \textit{Accepted for publication in Physical Review Research}
2022-01-23 cond-mat.str-el quant-ph
Simulation of anyonic fractional statistics of Kitaev's toric model in circuit QED
由于Kitaev环面模型中的任意子激发是完全定域的准粒子，因此可以动态地产生模型哈密顿量的基态和激发来模拟任意子干涉.我们提出了一个电路QED方案来模拟干涉测量。量子位-腔相互作用可以被设计成实现有效的状态控制以及量子位的受控动力学，这足以制备基态，创建和移除任意子激发，以及模拟任意子干涉。所使用的操作的简单性和高保真度打开了在不久的将来模拟宏观材料中任意子的分数统计的非常有希望的可能性。
2011-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Classical simulation of circuits with realistic odd-dimensional Gottesman-Kitaev-Preskill states
提出一种利用 Zak-Gross Wigner 函数模拟奇数维 GKP 编码量子线路的算法，能高效模拟高压缩度下的大规模线路，为玻色子码量子计算的早期实现提供基准测试。
2025-10-14 quant-ph
One-clean-qubit spectroscopy of simulated Kitaev chains
University of Basel（巴塞尔大学）；King Fahd University of Petroleum and Minerals（法赫德国王石油与矿产大学）
本文提出一种数字-模拟量子模拟协议，利用单洁净量子比特测量Kitaev链的单粒子谱，通过DQC1模型和经典后处理，仅需单自旋测量即可映射拓扑相变。
2026-09-11 quant-ph
Truncated Gaussian basis approach for simulating many-body dynamics
提出截断高斯基方法（TGBA），在费米子高斯态张成的约化子空间构建有效哈密顿量并利用对称性并行计算，实现了对量子多体系统动力学的精确模拟，在非可积量子Ising链中验证了其有效性。
2025-05-02 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Exact simulation of realistic Gottesman-Kitaev-Preskill cluster states
本文提出一种基于相空间高斯和表示的精确模拟方法，用于高效表征真实GKP簇态，并验证了GRN模型在平均情况下的有效性。
2025-10-09 quant-ph
Protected Logical Qudits in Kitaev Quantum Double Models via Stable Representations
本研究在Kitaev量子双重模型中引入ε-稳定不可约表示，构建受保护逻辑量子位的表示论框架，实现特定群的逻辑量子位及通用qutrit计算方案。
2026-09-01 math.RT quant-ph
Strong-to-weak spontaneous symmetry breaking of higher-form non-invertible symmetries in Kitaev's quantum double model
C. N. Yang Institute for Theoretical Physics, Stony Brook University（石溪大学杨振宁理论物理研究所）
研究高形式非可逆对称性的强到弱自发破缺，探讨非阿贝尔凯塔夫模型在退相干下的量子双重混合态特性及信息退化机制。
2026-09-22 quant-ph
Polarization-dependent chiral transport and chiral solitons in spin Kitaev models
本文提出构建自旋Kitaev模型的方案，通过自旋交换相互作用与Floquet脉冲结合，揭示依赖极化的手性输运及孤子特性，为弯曲空间输运模拟与多领域应用开辟新路径。
2025-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Simulated Non-Abelian Statistics of Majorana Zero Modes from a Kitaev Lattice
该研究利用 Kitaev 晶格中 MZMs 的局域表示，在量子计算机上构建并执行两模与四模编织门，实现非阿贝尔 Berry 相模拟，保真度分别约为 85% 和 47%。
2025-07-23 quant-ph
Operator Locality in Quantum Simulation of Fermionic Models
用量子比特模拟费米子晶格模型需要将费米子自由度映射到量子比特。完成这项任务的最简单的方法是乔丹-维格纳变换，它产生了作用于大量量子比特的泡利算符串。这种开销可能会阻碍基于量子位的量子模拟器的实现，特别是在模拟环境中。因此，在这里，我们回顾和分析替代的费米子到量子比特映射，包括Bravyi和Kitaev的两种方法和辅助费米子变换。的Bravyi-Kitaev变换的经典数据结构和推广方面，以实现局部费米模型的矩形格子上的局部性进一步改善。我们的结论是，最紧凑的编码的费米子运营商可以使用辅助量子比特与辅助费米子计划。在不引入Ancillas的情况下，Bravyi-Kitaev变换的变体为Hubbard模型提供了最紧凑的费米子到量子比特映射。
2017-01-24 quant-ph
Simulating the Open System Dynamics of Multiple Exchange-Only Qubits using Subspace Monte Carlo
Center for Computing Research, Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室计算研究中心）
本文提出一种基于蒙特卡洛的方法，用于模拟多个仅交换量子比特的开放系统动力学，通过测量每个量子比特的总自旋分量来减少退相干，从而在子空间中模拟不同轨迹。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hardware-Aware Fermion-to-Qubit Mappings for Simulating the 2D Hubbard Model on Heavy-Hexagon Quantum Processors
University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；Bicocca Quantum Technologies (BiQuTe) Centre（比可卡量子技术中心）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利研究与教育网络维格纳物理研究中心）；Algorithmiq Ltd（算法有限公司）；University of Florence（佛罗伦萨大学）；INFN Firenze（意大利国家核物理研究所佛罗伦萨分部）
该研究针对重六边形量子处理器，对比费米子-量子比特映射，证实Bonsai映射最适配，结合模拟退火优化后可在量子硬件上实现6×6格点二维哈伯德模型的高效模拟。
2026-08-27 quant-ph
Energy-Scaled Zero-Noise Extrapolation for Gottesman-Kitaev-Preskill Code
University of Wisconsin -- Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本文提出ES-ZNE方法，通过能量缩放零噪声外推缓解GKP码的有限能量误差，揭示了码的纠错能力临界阈值，为提升近期玻色子量子处理器性能提供软件策略。
2025-12-03 quant-ph
Cluster state generation in one-dimensional Kitaev honeycomb model via shortcut to adiabaticity
我们提出了一种方法来获得计算上有用的资源状态，也被称为集群状态，基于测量的量子计算，通过无跃迁量子驱动算法。其思想是将系统冷却到其独特的基态，并调整一些控制参数以达到计算上有用的资源状态，该状态处于简并基态之一。即使在模型哈密顿量中已经存在一组守恒量，这防止了瞬时状态进入任何其他本征态子空间，也不能抑制控制参数以获得期望的状态。在这种情况下，国家不会发展。通过引入快捷哈密顿量，我们以快进的方式得到了团簇态。我们在一维Kitaev蜂窝模型中详细阐述了我们的建议，并表明反绝热驱动所需的辅助哈密顿量是M体相互作用。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bosonic Pauli+: Efficient Simulation of Concatenated Gottesman-Kitaev-Preskill Codes
针对级联Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）码缺乏高效大规模仿真工具的问题，提出可高效仿真多模式且捕捉玻色子多模式动力学的玻色子Pauli+模型（BP+），验证了其准确性并展示其通用性。
2024-11-20 quant-ph
Entanglement dynamics in monitored Kitaev circuits: loop models, symmetry classification, and quantum Lifshitz scaling
本文提出 Majorana 回路模型，研究 BDI 与 D 类仅测量 Kitaev/Yao-Kivelson 电路的纠缠相及量子 Lifshitz 临界标度，并支持至多 $10^8$ 量子比特的高效数值模拟。
2024-09-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
Subspace-selective unitary manipulation based on the Hilbert-space symmetric structures in the multiple-quantum operator algebra spaces in the quantum-computing speedup theory
本文通过研究多量子算子代数空间与希尔伯特空间对称结构的关系，提出子空间选择性酉操作，以利用量子计算加速资源加速量子计算与模拟。
2026-06-03 cond-mat.dis-nn hep-th physics.comp-ph
Robust quantum many-body scars in the one-dimensional spin-1 Kitaev model
本研究在一维自旋-1 Kitaev 链中识别出比基态扇区疤痕更多的扇区，并提出初始态，数值证明其保真度复兴比 PXP 模型更鲁棒且更持久。
2023-03-07 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Complexity of Digital Quantum Simulation in the Low-Energy Subspace: Applications and a Lower Bound
该研究系统分析低能子空间中基于乘积公式的数字量子模拟复杂度，证明其误差依赖哈密顿量有效低能范数，在自旋模型、对称保护模拟、幂律相互作用动力学中可降低Trotter步数，并给出通用查询下界。
2024-07-12 cs.DS quant-ph
Many-Body Chaos in the Sachdev-Ye-Kitaev Model
多体混沌已经成为理解强相互作用量子系统热化的一个强有力的框架。虽然最近的分析进展，提高了我们的直觉，多体混沌在某些大型$N$理论，它已被证明具有挑战性的开发精确的数值工具，能够探索这一现象的通用哈密顿。为此，我们利用大规模并行，无矩阵Krylov子空间方法来计算动力学在Sachdev-Ye-Kitaev（SYK）模型高达$N = 60$马约拉纳费米子。我们首先表明，两点关联函数的数值结果同意在高温下的动态平均场的解决方案，而在低温下的有限尺寸的修正定量再现的近极值黑洞的精确可解动力学。受这些结果的启发，我们开发了一种新的有限大小的重新标度过程分析的增长的时间顺序的离散（OTOC）。我们验证，这个过程准确地确定了李雅普诺夫指数，$λ$，在很宽的温度范围内，包括在该政权的$λ$方法的普遍约束，$λ= 2π/β$。
2021-04-06 cond-mat.quant-gas gr-qc hep-th
Quantum adiabaticity in many-body systems and almost-orthogonality in complementary subspace
Instituut-Lorentz, Universiteit Leiden（莱顿大学洛伦兹研究所）；Department of Physics, National Central University（中央大学物理系）
该研究探究了量子多体系统中绝热保真度与初始态-瞬时基态重叠近乎相等的原因，指出其源于小演化参数和大系统尺寸两个固有极限的相互作用，并通过两个受驱多体模型验证了这一发现。
2025-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Efficient simulation of sparse Markovian quantum dynamics
该研究针对开放量子系统马尔可夫动力学模拟算法研究不足的问题，提出两种模拟稀疏Lindbladian的高效量子算法，并证明黑盒模型下的无快进定理，明确了此类模拟的性能局限。
2023-10-09 quant-ph
Probabilistic Error Cancellation for Single-Mode Gottesman-Kitaev-Preskill Codes
Institute for Quantum Computing Analytics (PGI-12), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心量子计算分析研究所）；Theoretical Physics, Universität des Saarlandes（萨尔兰州立大学理论物理）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
本研究针对GKP码提出概率性误差消除方法，比较Steane型和隐形传态纠错，计算方形与六边形码的采样开销，并分析有限压缩噪声的影响，展示了连续变量码中纠错与缓解的非平凡结合。
2026-09-15 quant-ph
Stable homotopy theory of invertible gapped quantum spin systems I: Kitaev's $Ω$-spectrum
Graduate School of Science, Kyoto University（京都大学研究生院理学研究科）
本文提出通过Ω-谱IP*及其晶格对称性扩展，构建可逆间隙量子系统同调群的数学框架，并利用装配映射计算其同调群结构。
2025-12-28 cond-mat.str-el math-ph math.AT
Non-adiabatic quantum dynamics with fermionic subspace-expansion algorithms on quantum computers
本文提出结合量子子空间展开与最少切换面跳跃的激发态分子动力学框架，通过氢原子与氢分子碰撞反应模拟，证明只有同时捕捉强弱电子相关的方法才能正确描述非绝热效应。
2024-02-23 quant-ph
Simulating chemistry efficiently on fault-tolerant quantum computers
理论上，量子计算机可以比经典计算机更快地模拟量子物理，但仍然存在一些技术障碍。在这里，我们考虑的方法，使提出的化学模拟算法计算速度快的容错量子计算机的电路模型。容错限制了可用门的选择，因此仿真算法所需的任意门必须从基本操作序列中构造。我们研究了用于构建任意门的技术，这些门的执行速度比基于传统Solovay-Kitaev算法的电路快得多[C.M.道森和MA Nielsen，\emph{Quantum Inf. Comput.}，\textbf{6}：81，2006]。对于给定的近似误差$ε$，可以容错地产生任意单量子位门，并且使用时间上有限的一组门，即$O(\log ε)$或$O(\log \log ε)$;通过足够的并行准备辅助，可以使用我们称为可编程辅助旋转的方法来实现恒定的平均深度。此外，我们构建和分析的第一和第二量化的模拟算法的有效实现，使用容错任意门和其他技术，如在恒定时间内实现各种子程序。我们分析的一个具体例子是氢化锂的基态能量计算。
2012-04-03 quant-ph
Simulating open quantum systems: from many-body interactions to stabilizer pumping
在最近的实验中，Barreiro等人展示了具有捕获离子的开放系统量子模拟器的基本构建块[Nature 470，486（2011）]。使用多达五个离子，单和多量子比特纠缠门操作与频闪序列中的光泵浦相结合。通过控制系统与人工的、适当定制的环境的耦合，这使得能够实现相干的多体动力学以及耗散过程。这一工程通过耗散制备纠缠的两个和四个量子比特态，模拟相干四体自旋相互作用和量子非破坏测量的多量子比特稳定剂运营商来说明。在本文中，我们提出了这种基于门的（“数字”）模拟方法的理论框架与囚禁离子的开放系统动力学。此外，我们讨论了如何在这种模拟方法的最小实例自旋模型的拓扑量子计算和凝聚态物理的背景下，可以实现在最先进的线性离子阱量子计算架构。我们概述了具体的模拟计划Kitaev的复曲面代码哈密顿和最近建议的颜色代码模型。所提出的模拟协议可以适应可扩展的和二维的离子阱架构，这是目前正在开发中。
2011-04-13 quant-ph
Quantum Resource Estimation for Simulating the SYK Model with Trotterization, qDRIFT, and Asymmetric Qubitization
Alice & Bob；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本研究基于PsiQuantum的Construct平台，实现三种SYK模型模拟方法并估算量子资源，发现非对称量子化在多数场景下更具优势，相关成果可供研究者使用。
2026-08-31 quant-ph
Simulating the Femtouniverse on a Quantum Computer
我们用量子模拟计算了有限体积中4D SU（2）Yang-Mills的低激发谱。与希尔伯特空间的小体积晶格截断相反，我们采用了环形降维的"毫微微"矩阵量子力学模型。在这个极限下，该理论等价于三个相互作用的粒子在具有一定边界条件的三球内运动的量子力学。我们使用变分量子本征求解器和量子子空间展开技术来计算弦张力胶球质量比附近的小/大体积的过渡点，发现定性良好的协议与大体积的欧几里得晶格模拟。
2022-11-20 hep-lat hep-th quant-ph
Chemistry on quantum computers with virtual quantum subspace expansion
在量子计算机上模拟化学系统仅限于最小基础上的几个电子。我们通过实验证明，虚拟量子子空间展开[Phys. Rev. X 10，011004（2020）]可以实现氢和锂二聚体的完全基精度，与需要20个或更多量子位的模拟相当。我们开发了一种方法来最大限度地减少实验噪声对广义本征值问题稳定性的影响，广义本征值问题是量子算法的关键组成部分。此外，我们能够获得一个准确的势能曲线的氮二聚体在量子模拟在经典计算机上。
2021-06-15 physics.chem-ph quant-ph
Near-Term Fermionic Simulation with Subspace Noise Tailored Quantum Error Mitigation
IQM Quantum Computers（IQM量子计算机公司）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
本文提出子空间噪声定制算法，结合对称性验证和概率误差消除技术，通过模拟费米 Hubbard 模型的 Trotter 化时间演化，研究不同 QEM 和编码组合的最优状态图，扩展噪声量子计算机的费米子格点和 Trotter 步数能力。
2026-04-24 cond-mat.str-el quant-ph
Simulating periodic systems on quantum computer
变分量子本征求解器（VQE）是模拟近场噪声中尺度量子器件上分子电子结构性质的最有吸引力的量子算法之一。在这项工作中，我们推广的VQE算法模拟扩展系统。然而，用现有的VQE算法对一维无限长氢链的数值研究表明，计算得到的基态能量与精确的全组态相互作用（FCI）结果有很大的偏差.在这里，我们提出了两个方案，以提高扩展系统的量子模拟的准确性。第一种是改进的VQE算法，它引入了Hartree-Fock轨道的幺正变换，以避免复杂的哈密顿量。第二种方法是将VQE与量子子空间展开方法相结合的Post-VQE方法（VQE/QSE）。数值算例表明，这两种格式都能准确描述一维氢链的势能曲线。此外，用VQE/QSE方法计算的激发态与FCI结果也吻合得很好.
2020-08-07 quant-ph
Simulating Strongly Correlated Quantum Systems with Tree Tensor Networks
提出了一种基于树张量网络的方法来研究高维强关联非局域相互作用系统。虽然动量空间和量子化学版本的密度矩阵重整化群（DMRG）方法早已应用于这样的系统，空间拓扑结构的DMRG为基础的方法允许进行有效的优化相对于一个空间维度。扩展矩阵产品状态图片，我们制定了一个更一般的方法，允许本地网站耦合到两个以上的相邻辅助子空间。跟随石et.等人[Phys.Rev.A，74，022320（2006）]，我们处理具有任意坐标数z的树状网络模型，其中z=2的情况对应于一维方案。对于这个模型，长程相关性偏离平均场值的多项式距离，相反的矩阵乘积模型，它偏离指数。树张量网络方法的计算成本明显小于以前基于DMRG的尝试，后者将几个块重新归一化为单个块。此外，我们还研究了么正变换对局部基态的影响，并提出了一种优化此类变换的方法。对于一维相互作用无自旋费米子模型，优化变换在实空间和动量空间之间平滑插值。在小量子化学系统上进行的计算支持我们的方法。
2010-06-15 cond-mat.str-el quant-ph
Compressing Hamiltonians with ab initio downfolding for simulating strongly-correlated materials on quantum computers
针对强关联材料第一性原理描述的挑战，本文结合从头算下折叠与变分量子本征求解器，通过模拟多量子比特模型正确预测了三种材料的关键态，证明其框架能高效处理复杂体系并产生高保真解。
2025-04-15 cond-mat.str-el quant-ph
Simulating sparse SYK model with a randomized algorithm on a trapped-ion quantum computer
Quantinuum；Quantinuum K.K.；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN（RIKEN跨学科理论与数学科学中心 (iTHEMS)）；RIKEN
研究利用随机算法TETRIS在囚离子量子计算机上模拟稀疏SYK模型，通过高保真量子操作和全连接结构计算洛施密特振幅，评估未来大规模模拟的量子资源需求。
2025-07-10 quant-ph
Improved noise resistance analysis for path-entangled subspace quantum key distribution
我们回顾了[Phys.Rev.Lett.~]中报道的利用路径纠缠的高维量子密钥分发协议的实际实现127，~110505，~2021]。在这里，我们完善的噪声鲁棒性分析进行了模拟无噪声的实验数据上的不同类型的信道噪声的影响。此外，我们将分析扩展到两种不对称的情况。在第一种情况下，纠缠源被放置在Alice的实验室中，因此只需要考虑一个有噪声的信道。在第二种情况下，Bob的检测器被放置在不同的物理位置，因此这种情况实现了简单的通信网络。我们的分析也可以扩展到其他实验平台，因此提供了一个新的框架，公平噪声鲁棒性比较的高维量子密钥分发协议。
2022-09-20 quant-ph
Simulating Majorana zero modes on a noisy quantum processor
相互作用费米子系统的模拟是量子计算机最令人期待的应用之一。最有趣的模拟将需要一台容错的量子计算机，而构建这样的设备仍然是一个长期目标。然而，现有噪声量子处理器的能力已经稳步提高，引发了人们对运行模拟的兴趣，这些模拟虽然不一定是经典的棘手问题，但可以作为设备基准，并有助于阐明在近期设备上实现实际应用的挑战。非相互作用的费米子系统非常适合于这些目的。虽然它们在量子处理器上模拟时显示出丰富的物理特性并产生高度纠缠态，但它们的经典易处理性使实验结果即使在通常违背经典模拟的大系统尺寸下也能得到验证。在这项工作中，我们使用一个嘈杂的超导量子处理器，准备马约拉纳零模式的Kitaev链哈密顿，非相互作用的费米子模型的本征态。我们的工作建立在以前的实验与非相互作用的费米子系统。以前的工作表明，错误缓解技术适用于斯莱特行列式的特殊情况。在这里，我们将展示如何将这些技术扩展到一般费米子高斯态的情况下，并通过在多达7个量子比特的系统上准备马约拉纳零模式来演示它们。
2023-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simulating highly nonlocal Hamiltonians with less nonlocal Hamiltonians
在量子计算的各种应用中出现了对具有多体相互作用的哈密顿量的需要。然而，超越两体的相互作用很难在实验上实现。微扰小工具被引入，以获得任意的多体有效的相互作用，使用哈密顿与两体相互作用。虽然对任意的$k$ -物体相互作用都有效，但它们的使用仅限于小的$k$，因为相互作用的强度在微扰论中是$k$的第阶。在本文中，我们开发了一种非微扰技术，用于获得有效的$k$体相互作用使用的哈密顿量组成的最多$l$体相互作用与$l<k$。这种技术最适合于与非常大的$k$有一些相互作用的哈密顿算子，并且可以与微扰小工具一起使用，以将相当复杂的哈密顿算子嵌入到两个局部哈密顿算子的适当子空间中。我们描述了我们的技术如何可以实现在一个混合（基于门和绝热），以及单独的绝热量子计算计划。
2016-01-12 quant-ph
The complexity of simulating local measurements on quantum systems
量子物理中的一个重要任务是估计定域哈密顿量的基态的定域量。最近，[Ambainis，CCC 2014]定义了复杂性类P^QMA[log]，并通过表明估计局部观测值相对于局部哈密顿量的基态的期望值的物理任务是P^QMA[log]-完全来激发其研究。在本文中，我们继续研究P^QMA[log]，得到以下下限和上限。下界（硬度结果）：（1）[Ambainis，CCC 2014]的P^QMA[log]-完备性结果需要O（log n）-局部可观量和Hamilton。我们表明，即使是一个单一的量子比特测量模拟的基态的5-本地哈密顿是P^QMA[log]-完成，解决了一个悬而未决的问题Ambainis。(2)我们正式的复杂性理论研究估计两点关联函数对基态，并表明，这项任务是类似的P^QMA[log]-完成。(3)我们发现了[Ambainis，CCC 2014]中关于估计局部Hamilton谱隙的P^UQMA[log]-硬度证明的缺陷。通过引入“查询验证”技术，我们建立在[Ambainis，CCC 2014]上，以获得用于在多项式时间图灵约简下估计谱隙的P^UQMA[log]-硬度。上界（复杂性类中的包含）：P^QMA[log]被认为比QMA“稍微难一些”。我们证明这正式利用分级投票技术[Beigel，Hemachandra，Wechsung，SCT 1989]显示P^QMA[log]是PP。这改善…
2020-04-07 cond-mat.str-el cs.CC quant-ph
Hamiltonian simulation in the low-energy subspace
研究了当初态支撑在哈密顿量$H$的低能子空间上时自旋系统动力学的模拟问题。这是物理学中的一个核心问题，在多体系统及其他领域有着广泛的应用，有趣的物理学发生在低能领域。我们分析了近似演化算子的乘积公式引起的误差界，并表明这些界依赖于$H$的有效低能范数。我们发现改进的产品公式，适用于一般情况下的最好的以前的复杂性，这些改进是更显着的长期演化时间的规模与系统的大小和/或小的近似误差。为了获得这些改进，我们证明了指数衰减的上界泄漏到高能量的子空间，由于产品的公式。我们的研究结果提供了一个路径，在低能量的哈密顿模拟，这将需要推动量子模拟更接近现实的系统研究。
2021-09-09 quant-ph
Quantum annealing with symmetric subspaces
量子退火（quantum annealing，QA）是一种很有前途的方法，不仅可以用于求解组合优化问题，而且可以用于模拟量子多体系统，如凝聚态物理中的量子多体系统。然而，非绝热转变构成QA中的关键挑战。已知驱动哈密顿量的选择会影响QA的性能，因为可能会抑制非绝热跃迁。在这里，我们建议使用一个驱动器的哈密顿量，保持对称性的问题哈密顿量更有效的QA。由于我们选择的驱动哈密顿量，在QA期间在适当的对称子空间中搜索解决方案。由于非绝热跃迁只发生在特定的子空间内，我们的方法可以潜在地抑制不需要的非绝热跃迁。为了评估我们的方案的性能，我们采用XY模型作为驱动哈密顿量，以找到问题哈密顿量的基态，沿着$z$轴与总磁化交换。我们发现，我们的方案优于传统的方案在目标基态和QA后的状态之间的保真度。
2022-09-20 quant-ph
Scalable Simulation of Quantum Dynamics on Topological Quantum Hardware
New York University（纽约大学）；NYU-ECNU Center for Computational Chemistry at NYU Shanghai（上海纽约大学纽-华东师范大学计算化学中心）
本研究提出一个在拓扑量子硬件上模拟量子动力学的框架，利用非阿贝尔任意子和Solovay-Kitaev算法，实现对多体凝聚相系统的高效可扩展模拟。
2026-09-30 quant-ph
Symmetry-Adapted Eigensolver from Real-Space Sampling of Tensor-Network-Bridged Quantum Circuits
School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院）
针对强关联量子多体系统模拟的经典计算难题，提出结合张量网络桥接电路实空间采样与对称子空间测量的混合量子-经典本征求解器，在低维海森堡模型验证了高精度与可扩展潜力。
2026-10-20 cond-mat.str-el quant-ph
Simulating non-Hermitian dynamics of a multi-spin quantum system and an emergent central spin model
通过方便地将单个自旋- $1/2$（$\mathsf{PT~}$对称）系统嵌入到具有幺正动力学的更大希尔伯特空间的子空间中，可以模拟该系统的动力学。我们的目标是制定一个多机构的推广这一想法，即，嵌入了多体非厄米特动力学。作为在这个方向上的第一步，我们研究嵌入“$N$“非相互作用的自旋$1/2$（$\mathsf{PT~}$对称）自由度，从而展开这样的嵌入过程的复杂性。事实证明，由此产生的厄米哈密顿量表示一个集群的$N+1$自旋半与“所有到所有”，$q$体相互作用项（$q=1,...,N+1$），其中额外的自旋- $1/2$是一个更大的嵌入空间的一部分。我们可以把它看作是一个强关联的中心自旋模型，附加自旋- $1/2$起中心自旋的作用。我们发现，由于正交性突变，即使是一个消失的小交换场沿各向异性轴的中心自旋导致其退相干产生的自旋翻转扰动的强烈抑制。
2020-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Non-Abelian Floquet Spin Liquids in a Digital Rydberg Simulator
本研究提出基于周期性驱动的弗洛凯自旋液体模型，在里德伯原子阵列上实现非阿贝尔拓扑相，并模拟融合与编织实验，展示了可编程量子模拟器探索拓扑物质的潜力。
2023-04-17 cond-mat.str-el physics.atom-ph quant-ph
On the Complexity of Finding Decoherence Free Subspaces
Center for Quantum Information and Control, University of New Mexico（新墨西哥大学量子信息与控制中心）；Department of Physics and Astronomy, University of New Mexico（新墨西哥大学物理与天文学系）
本文研究开放量子系统是否存在无退相干子空间的判定复杂性，通过引入k-局域Lindbladian问题，证明当k≥5时该问题对QMA困难，表明此判定对量子计算也难解。
2026-09-23 cs.CC math-ph math.MP
Gadgets for simulating a non-native $XX$ interaction in quantum annealing
针对传统量子退火器件无原生$XX$相互作用的问题，提出三体和one-hot两种模拟非本征$XX$相互作用的小装置，经数值验证可缓解微扰交叉，为实现更快更鲁棒的量子退火提供新途径。
2025-03-20 quant-ph
Exact deconfined gauge structures in the higher-spin Yao-Lee model: a quantum spin-orbital liquid with spin fractionalization and non-Abelian anyons
本文通过构造精确退禁闭的费米子 $\mathbb{Z}_2$ 规范荷，证明任意自旋的 Yao-Lee 模型存在拓扑非平凡 QSOL，并在 spin-1 情形揭示非阿贝尔任意子与自旋分数化。
2024-12-06 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-th
