Simulating para-Fermi oscillators
量子力学允许既不是玻色子也不是费米子的粒子的一致表述。这些准粒子在性质上是相当难以辨别的。最近，我们证明了一个量子比特和两个场模式之间的强耦合是模拟偶数阶仿玻色振荡器所必需的。本文证明了偶阶准费米振子的有限维表示在弱耦合条件下进行量子模拟是可行的。这为它们在不同的同期量子电动力学平台上的潜在实现打开了大门。我们强调了在双色场模式的量子态工程中，仲粒子的内在价值。特别地，我们证明了二项式双场模态是由这些振子的量子模拟中的准费米真空态演化而来的。
2018-08-03 quant-ph
Free Mode Removal and Mode Decoupling for Simulating General Superconducting Quantum Circuits
超导量子线路是通用量子计算机的主要候选者之一。设计新颖的量子位和多量子位超导电路需要能够模拟和分析一般电路的特性。特别是，在transmon方法之外，我们不能对非谐性做出假设，从而排除了黑盒量化方法，并需要正式的电路量化方法。我们考虑并解决了模拟一般超导电路所涉及的两个问题。其中一个问题是处理电路中的自由模式，即在哈密顿量中没有势项的电路模式。另一个问题是电路尺寸，即模拟强耦合多模电路的挑战。我们用来解决这些问题的主要数学工具是量子力学中的线性正则变换。我们解决的第一个问题，给出了一个可证明是正确的算法，通过执行一个线性正则变换，完全解耦的自由模式从其他电路模式，以消除自由模式。我们解决了第二个给出了一系列不同的线性正则变换，以减少模间耦合，从而减少了问题的弱耦合的情况下，大大减轻了经典模拟的开销。我们基准我们的去耦方法，通过将它们应用到两个电感耦合的磁通量子比特的电路，获得几个数量级的希尔伯特空间的大小，需要模拟减少。
2021-05-05 quant-ph
Method for simulating open-system dynamics using mid-circuit measurements on a quantum computer
提出一种利用中间电路测量和重置在量子计算机上模拟开放电子系统动力学的方法，无需额外量子比特，并在IBM量子计算机上验证，可普遍适用。
2025-06-18 quant-ph
Simulating the Sycamore quantum supremacy circuits
提出了一种模拟量子线路的通用张量网络方法。该方法在计算大量相关位串幅度和概率方面比现有方法更有效。作为一个应用，我们研究了谷歌的Sycamore电路的采样问题，这些电路被认为是经典超级计算机无法企及的，并已被用来证明量子霸权。使用我们的方法，采用包含60个图形处理单元（GPU）的小型计算集群，我们已经从具有53个量子位和20个周期的Sycamore电路中生成了100万个相关位串，其中一些条目是固定的，线性交叉熵基准（XEB）保真度等于0.739，这远远高于Google的量子霸权实验。
2021-03-04 physics.comp-ph quant-ph
Quantum circuits for simulating linear interferometers
受量子工作量证明协议启发，研究人员提出基于二次量子化的数字量子线路模拟线性光学干涉仪的方法，给出资源复杂度，还推出可生成对应线路的Aquinas软件包并给出实例。
2025-09-04 quant-ph
Simulating moving cavities in superconducting circuits
我们从理论上研究了超导电路中移动腔的模拟。特别是，我们考虑最近提出的实验方案中的腔场的相位被用作一个移动的时钟。通过计算SQUID模拟腔轨迹时产生的误差，我们确定了参数制度的对应关系，并在时间膨胀，以及由于时钟大小和粒子创建系数的校正，是可观察的。这些发现可以作为指导时，进行实验模拟超导电路中的移动腔。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall gr-qc quant-ph
Solving search problems by strongly simulating quantum circuits
使用经典计算机模拟量子线路可以让我们分析量子算法的内部工作原理。最完整的模拟类型，即强模拟，通常被认为是低效的。然而，几个有效的强模拟技术是已知的有限的家庭的量子线路，我们开发了一个额外的技术在这篇文章中。此外，我们表明，强模拟算法执行另一项基本任务：解决搜索问题。有效的强模拟技术允许解决一类搜索问题的计数和有效地找到。这增强了强模拟方法的实用性，已知的或尚未发现的，并扩展了已知的有效模拟的搜索问题的类别。将强模拟与搜索问题联系起来也限制了高效强模拟电路的计算能力;如果它们可以解决$\mathrm{P}$中的所有问题，这将意味着复杂性层次$\mathrm{P} \subseteq \mathrm{NP} \subseteq # \mathrm{P}$的崩溃。
2012-09-26 quant-ph
Simulating Quantum Circuits with Tree Tensor Networks using Density-Matrix Renormalization Group Algorithm
本文将DMRG量子电路模拟从MPS扩展到TTN，通过变分压缩近似演化态，并在随机电路和QAOA上验证其内存与保真度优势。
2025-08-28 quant-ph
Simulating dynamics of RLC circuits with a quantum differential-algebraic equations solver
IBM Research（IBM研究院）
本文提出一种量子算法，用于模拟包含电阻、电感和电容的RLC电路动力学，通过量子态编码电压和电流值，实现指数级加速，证明了该问题的BQP难性。
2026-04-29 quant-ph
Simulating arbitrary Gaussian circuits with linear optics
玻色子模的线性正则变换对应于高斯幺正，其包括由多端口无源干涉仪实现的无源线性光学变换和由非线性放大介质实现的有源Bogoliubov变换。作为布洛赫-弥赛亚定理的结果，任何高斯幺正都可以分解成一个被动干涉仪，然后是一层单模挤压器和另一个被动干涉仪。在这里，它展示了如何规避对主动转换的需求。也就是说，我们提供了一种技术来模拟采样的联合输入和输出分布的任何高斯电路与被动干涉，提供双模压缩真空状态可作为一个先验资源。在该过程的核心，我们利用了部分时间反转下的分束器模拟双模挤压器的事实，这使得可以在没有任何非线性光学介质的情况下访问任意高斯电路。这产生，特别是，一个程序与线性光学模拟扩展玻色子采样实验，其中光子共同传播通过任意多模高斯电路，随后由输出光子图案的检测。
2018-12-11 quant-ph
Practical framework for simulating permutation-equivariant quantum circuits
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Quantum Science Center（量子科学中心）
本文提出一种高效模拟置换等变量子电路的算法，利用k-局部门生成器假设，将时间复杂度降至O(n^{ω+1})，并通过Lipkin-Meshkov-Glick模型验证，证明在n=512时可在两分钟内计算纠缠度。
2026-03-13 quant-ph
Simulating quantum circuits with a neural statebank
Materials Research Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院材料研究实验室）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系）
提出神经状态库，通过自回归Transformer沿电路轨迹学习波函数，以紧凑表示评估振幅和生成样本，在34量子比特上达到约10^{-2}的保真度，优于其他近似模拟器且内存远少于精确模拟。
2026-06-07 quant-ph
Simulating quantum circuit expectation values by Clifford perturbation theory
本文提出基于海森堡绘景泡利项截断的克利福德微扰方法，用于高效近似大型近克利福德电路的期望值，并在QAOA基准上验证了其有效性及误差量化能力。
2023-07-11 quant-ph
Classically Simulating Quantum Circuits with Local Depolarizing Noise
研究了噪声对由计算易处理（CT）态和有效可计算稀疏（ECS）操作定义的量子线路的经典可模拟性的影响。这种电路的例子，我们称之为CT-ECS电路，是IQP，Clifford Magic和共轭Clifford电路。这意味着存在各种CT-ECS电路，使得它们的输出概率分布是反集中的，并且在无噪声设置中（在合理的假设下）不是经典地可模拟的。首先，我们考虑一个噪声模型，其中具有任意小的恒定速率的去极化通道在计算结束时应用于每个量子比特。我们表明，在这种噪声模型下，如果噪声率的近似值是已知的，任何CT-ECS电路与反集中的输出概率分布是经典的模拟。这表明，小噪声的存在大大影响了经典的CT-ECS电路的可模拟性。然后，我们考虑了噪声模型的扩展，其中噪声率可以随每个量子比特而变化，并提供了一个类似的充分条件，用于经典模拟具有反集中输出概率分布的CT-ECS电路。
2020-01-23 cs.CC quant-ph
Simulating hydrodynamics on noisy intermediate-scale quantum devices with random circuits
在最近的一个里程碑式的实验中，谷歌的处理器Sycamore通过从（伪）随机电路的输出中采样，预示着“量子霸权”时代的到来。我们表明，这样的随机电路提供了量身定制的积木模拟量子多体系统的噪声中间尺度量子（NISQ）设备。具体而言，我们提出了一个算法，包括一个随机电路，然后由trottered哈密顿时间演化研究流体力学和提取传输系数的线性响应制度。我们通过模拟一维和二维量子自旋系统中时空关联函数的建立来数值演示该算法，在那里我们特别仔细研究了任何现实实现中存在的错误的不可避免的影响。重要的是，我们发现，流体动力学缩放的相关性是非常强大的特罗特步骤，这打开了大门，达到非平凡的时间尺度与少量的门的大小。虽然随机电路内的错误被证明是无关紧要的，我们还揭示了有意义的结果，可以获得噪声的时间演化与误差率在近期硬件上实现。我们的工作强调了抽象采样任务之外的NISQ设备上的随机电路的实际相关性。
2021-06-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Simulating quantum circuits using the multi-scale entanglement renormalization ansatz
提出基于多尺度纠缠重整化假设（MERA）和黎曼优化的可扩展技术，用于中等规模量子电路的近似模拟，并在243量子比特电路上验证了有效性。
2025-02-04 quant-ph
Simulating Zeno physics by quantum quench with superconducting circuits
研究量子猝灭下量子系统的非平衡物理具有重要的理论和实验意义。利用周期性量子猝灭，我们提出了一个实验上可行的方案来模拟单个超导量子比特与传输线谐振器阵列相互作用的开放量子系统中的量子Zeno和反Zeno效应.该方案是基于以下两个观察：第一，与传统的系统相比，在我们的超导电路系统中的短时间非指数衰减是很容易观察到的;第二，淬火过程模仿理想的投影测量时，其持续时间足够长。结果表明量子猝灭在量子模拟和控制中的积极作用。
2014-06-12 quant-ph
Shifted Tietz-Wei oscillator for simulating the atomic interaction in diatomic molecules
位移Tietz-Wei（sTW）振子在模拟双原子分子中原子间相互作用方面与传统的Morse势一样好。采用Pekeris型近似处理离心项，利用精确量子化规则（EQR）得到了径向薛定谔方程在该典型分子模型下的束缚态解.给出了一组双原子分子（$NO \left(a^4Π_i\right)$，$NO \left(B^2Π_r\right)$，$NO \left(L'^2ϕ\right)$，$NO \left(b^4Σ^{-}\right)$，$ICl\left(X^1Σ_g^{+}\right)$，$ICl\left(A^3Π_1\right)$和$ICl\left(A'^3Π_2\right)$）在任意$n$和$\ell$量子数下的能谱.为了完整起见，我们用公式方法研究了相应的波函数。
2015-04-21 physics.chem-ph quant-ph
Classically Simulating Quantum Supremacy IQP Circuits through a Random Graph Approach
本文提出改进的经典算法模拟随机IQP电路，通过振幅计算和稳定子分解将稠密电路模拟复杂度优化至O(((log n)^(4-β))/n^(2-β)*2^n)，并实现笔记本上模拟50量子比特、集群可达70量子比特。
2023-01-28 quant-ph
Simulating Time Dependent and Nonlinear Classical Oscillators through Nonlinear Schrödingerization
本研究提出非线性薛定谔化方法，将含时与非线性经典振子系统约化为线性薛定谔方程，实现高效量子模拟，复杂度多项式于振子数且近线性于时间。
2025-05-22 quant-ph
Simulating Dirac equation with Josephson junction circuits
提出了一种利用超导约瑟夫森电路分别模拟自旋为1/2的自由粒子的3+1，2+1，1+ 1Dirac方程的方案，超导约瑟夫森电路由5个、4个和2个量子比特组成.在3+1D和2+1D中，由共振脉冲驱动的磁通量子比特1处于其自身的两个本征态的叠加态，并且它被用作总线来诱导由磁脉冲共振地作用于磁通量子比特2的两个能级和一个相位量子比特的能级组成的（蓝色）红边带激发，这使得一个驱动脉冲产生两个（反）Jaynes-Cummings相互作用，从而减小了驱动脉冲对系统的损害。数值结果表明，在适当的实验参数下，退相干时间比跃迁时间长几倍。因此，验证电子和中微子动力学的实验，例如3+1，2+1和1+1维的Zitterberwung效应，可以通过由量子比特作为人工原子组成的微电子芯片来实现。
2018-06-13 quant-ph
Simulating quantum circuits with ZX-calculus reduced stabiliser decompositions
我们介绍了一种增强的技术强经典模拟的量子线路结合的“总和稳定”的方法与自动化的简化策略的基础上的ZX演算。最近的研究表明，量子线路可以通过将电路中的非稳定器门表示为魔态注入并将其分解为2-6个状态的块来经典地模拟，从而获得（有效模拟的）稳定器状态的总和，其项比朴素方法少得多。我们适应这些技术从原来的设置Clifford电路与魔术状态注入通用ZX图，并表明，通过交错这种“分块”的分解与基于ZX演算的简化策略，我们可以获得稳定器的分解是许多数量级小于现有的方法。我们说明了这种技术，以执行精确的范数计算（因此强模拟）的随机50-和100-qubit Clifford+T电路的输出高达70个T门，以及一个家庭的隐藏移位电路之前考虑的Bravyi和Gosset超过1000个T门。
2021-09-02 quant-ph
Simulating spin chains using a superconducting circuit: gauge invariance, superadiabatic transport, and broken time-reversal symmetry
利用量子处理器对材料进行模拟是量子信息科学发展的一个重要方向。在这里，我们利用一个三角形自旋晶格与Dzyaloshinskiii-Moriya耦合的一个边缘和一个三能级系统驱动的三个字段在一个循环configuation模拟自旋输运效应之间的数学类比。我们发现，自旋输运效率，看到在三能级系统中的人口转移，增强超绝热性的条件得到满足时。我们的实验表明，由于规范不变性，非互易性和破缺的时间反演对称性的自旋晶格特性的现象可以在三能级系统中再现。
2021-09-24 quant-ph
Revisiting Quantum Supremacy: Simulating Sycamore-Class Circuits Using Hybrid CPU/GPU HPC Workloads
Quantum Rings Inc.（量子环公司）
通过混合CPU/GPU HPC工作负载模拟Sycamore级电路，实现量子霸权的高效仿真并展示其持续性。
2025-12-08 quant-ph
Simulating groundstate and dynamical quantum phase transitions on a superconducting quantum computer
我们在超导量子器件上优化了一个量子不变的、顺序的量子线路，通过量子临界点模拟了量子伊辛模型的基态。我们进一步展示了如何在这个模型的量子临界点的猝灭中发现的动态量子临界点可以被模拟。我们的方法避免了有限尺寸标度的影响，通过使用顺序的量子线路的启发无限矩阵乘积状态。我们提供高效的电路和各种错误缓解策略来实现，优化和时间演变这些状态。
2022-05-25 quant-ph
Simulating quantum dynamical phenomena using classical oscillators: Landau-Zener-Stuckelberg-Majorana interferometry, latching modulation, and motional averaging
量子系统可以由正弦信号、矩形信号或噪声信号驱动。在文献中，这些制度被称为朗道-齐纳-Stuckelberg-Majorana（LZSM）干涉，闭锁调制，和运动平均，分别。我们证明，这些明显的和有趣的效果也是固有的经典两态系统的动态。我们讨论如何实现这样的经典系统使用机械，电气或光学谐振器。除了这种动力学现象的根本利益连接经典和量子物理，我们相信，这些是有吸引力的经典模拟量子系统。
2018-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Qymera: Simulating Quantum Circuits using RDBMS
本文提出 Qymera 系统，将量子电路转换为 SQL 查询以利用 RDBMS 原生执行模拟，并通过图形界面、代码接口和基准测试框架支持开发、比较与教学。
2025-06-10 cs.DB cs.ET quant-ph
Simulating Quantum Circuits by Model Counting
该研究首次提出通过加权模型计数实现通用量子电路强模拟的方法，给出Clifford+T电路线性编码，实验证实其优于基于ZX演算和决策图的前沿技术，为高效量子电路编译提供新路径。
2024-03-11 cs.LO quant-ph
Tensor Network Quantum Virtual Machine for Simulating Quantum Circuits at Exascale
量子线路的数值模拟是在近期量子协处理器上开发、验证和验证量子-经典混合算法的不可或缺的工具。亿级高性能计算（HPC）平台的出现为推动量子线路模拟的边界提供了新的机会。我们提出了一个现代化版本的张量网络量子虚拟机（TNQVM），它作为一个量子线路模拟后端的极限规模ACCURATOR（XACC）框架。新版本基于通用的可扩展张量网络处理库ExaTN，并提供多个可配置的量子线路模拟器，通过全张量网络收缩实现精确的量子线路模拟，或通过适当的张量因子分解实现近似的量子态表示。在必要时，随机噪声建模从真正的量子处理器被纳入模拟与Kraus张量的量子信道建模。通过结合可移植的XACC量子编程前端和可扩展的ExaTN数值后端，我们引入了一个端到端的虚拟量子开发环境，可以从笔记本电脑扩展到未来的exascale平台。我们报告我们的框架，其中包括演示的分布式执行，纳入量子退相干模型，和模拟的随机量子线路用于认证的量子霸权的谷歌梧桐超导架构的初始基准。
2021-04-21 quant-ph
Simulating finite-time quantum isothermal processes with generic superconducting quantum circuit
有限时间等温过程是量子热力学的基础，但由于控制参数的变化和与热浴的相互作用而变得复杂。这种复杂性阻碍了直接应用传统的热力学测量相关量。在本文中，我们提供了一个离散步骤的方法来分离所做的工作和热交换的等温过程分解成分段绝热和等容过程。分段控制方案使得在通用量子计算机上模拟整个过程成为可能，这为量子热力学的实验研究提供了一个新的平台。我们在ibmqx 2上实现了模拟，以显示有限时间等温过程中额外功的$\mathrm{\mathcal{C}/τ}$标度。
2020-03-25 quant-ph
Simulating quantum circuits using tree tensor networks
提出一种基于有根树张量网络在经典计算机上模拟量子电路的方法，通过固定树结构吸收单量子比特门并用奇异值分解处理双量子比特门，理论分析与数值实验证明其在特定场景下优于矩阵乘积态表示。
2023-03-22 physics.comp-ph quant-ph
Simulating Quantum Circuits with Sparse Output Distributions
我们表明，几个量子线路家庭可以有效地模拟经典的，如果它是承诺，他们的输出分布是近似稀疏的，即分布是接近一个只有一个多项式小，先验未知子集的测量概率是非零的。经典的模拟，从而获得量子线路--没有额外的稀疏承诺-被认为是难以模拟。我们的研究结果特别适用于一个家庭的傅立叶采样电路（Shor的因子分解算法的结构相似性），但也适用于其他几个电路家庭，如IQP电路。我们的结果提供了量子线路的例子，不能实现指数加速，由于存在太多的相消干涉，即太多的振幅抵消。我们的经典模拟的关键是一个有效的算法近似的一类状态称为计算易处理的状态的显着傅立叶系数。后一个结果可能有超出本工作范围的应用。在证明中，我们采用和扩展稀疏近似技术，特别是Kushilevitz-Mansour算法，结合概率模拟方法的量子线路。
2013-10-24 cs.CC quant-ph
Simulating quantum circuits with arbitrary local noise using Pauli Propagation
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Dahlem Center for Complex Quantum Systems, Freie Universität Berlin（柏林自由大学达勒姆复杂量子系统中心）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文提出一种多项式时间经典算法，用于高效模拟典型量子电路在任意非相干局部噪声下的可观测量期望值，通过Pauli路径方法证明了在高概率下截断策略可实现反多项式小的模拟误差。
2025-05-24 quant-ph
Quantum circuits for simulating neutrino propagation in matter
本文提出新颖门排列的量子电路，模拟中微子在恒定及变化物质密度中的传播，通过味基编码测量确定振荡概率，与理论预测高度一致。
2025-08-05 hep-ph quant-ph
Matrix Product Evolution: A Method for Simulating Quantum Circuits Using Tensor Networks
BIPROGY Inc.（BIPROGY公司）；University of Tokyo（东京大学）；Niigata University（新潟大学）；Institute for Physics of Intelligence, University of Tokyo（东京大学智能物理研究所）；Institute for Solid State Physics, University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）
针对量子电路经典模拟受希尔伯特空间指数增长限制的问题，提出沿电路深度构建的矩阵乘积演化（MPE）方法，开发拉链式收缩策略，经随机量子电路和多体态演化模拟验证，可作为MPS模拟的补充方法。
2026-08-05 quant-ph
Simulating Large Quantum Circuits on a Small Quantum Computer
有限的量子存储是近期量子器件的最重要的限制之一。了解小型量子计算机是否可以模拟更大的量子系统，或者执行需要更多量子比特的算法，无论是理论上还是实践上都很重要。本文介绍了量子线路的群参数$K$和$d$。这种电路的张量网络可以被分解成具有至多$K$量子比特的簇间量子通信的至多$d$大小的簇。我们提出了一个簇模拟方案，可以模拟任何$(K,d)$ -簇量子线路上的$d$ -量子比特机器的时间大致$2^{O(K)}$，进一步的加速时，考虑到更细粒度的电路结构。我们展示了我们的方案如何可以用来模拟集群量子系统-如大分子-可以划分成多个显着较小的集群之间的弱相互作用。通过使用一个合适的聚类分析，我们还实验证明，量子变分本征解算器仍然可以实现所需的性能估计的BeH $_2$分子的能量，同时运行在物理量子设备上所需的量子位数的一半。
2020-12-08 quant-ph
Simulating Time Evolution with Fully Optimized Single-Qubit Gates on Parameterized Quantum Circuits
本研究提出一种可同时优化参数化量子电路中单量子比特门转轴与角度的时间演化模拟新方法，可扩展至特定双量子比特门优化，数值实验验证了其在哈密顿量基态求解等场景的有效性，还分析了精度与硬件效率的权衡。
2022-02-16 quant-ph
Simulating the quantum switch with quantum circuits is computationally hard
University of Geneva（日内瓦大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Trans-scale Quantum Science Institute, The University of Tokyo（东京大学跨尺度量子科学研究所）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究证明，用量子电路模拟量子开关在计算上具有指数难度，且无法通过增加调用次数实现
2025-12-05 quant-ph
Simulating the Dynamics of Single Photons in BosonSampling Devices with Matrix Product States
玻色子采样是一个定义明确的方案，用于在近期内证明光子的量子优越性。在非自适应线性光网络中，虽然只依赖于多光子干涉，但很难进行经典模拟。在这里，我们使用矩阵乘积态来研究玻色子采样，这是量子多体物理学中一种强大的方法。该方法将光子演化过程中的瞬时量子态存储在光量子线路中，从而可以揭示玻色取样器件中单光子的动力学特征，如纠缠熵增长等。我们也将其应用到耗散光学量子线路，以及电路与费米子粒子的灵活性，这种方法。我们的工作表明矩阵乘积态是模拟光量子线路的一个强有力的平台。它很容易扩展到研究多粒子量子行走中的量子动力学。
2019-08-09 quant-ph
Simulating quantum circuits by adiabatic computation: improved spectral gap bounds
绝热量子计算是量子计算的一个框架，它表面上与标准电路模型非常不同。然而，可以证明这两个模型在计算上是等效的。证明的关键是将量子线路映射到绝热演化，然后证明绝热哈密顿量的最小谱隙至少是计算步数$L$的逆多项式.本文给出了间隙是逆多项式的两个简化证明。这两个证明导致相同的下限的最小差距，这对于$L \gg 1$是$\min_sΔ\gtrsim π^2 / [8(L+1)^2]$，比以前的估计改进。我们的第一种方法是一个直接的方法的基础上的本征态anomaly，而第二个使用外尔定理，利用已知的精确结果到一个界限的差距。我们的研究结果表明，它可能是可以使用这些方法来找到在其他情况下的哈密顿谱间隙的界限。
2019-07-26 quant-ph
Exponential quantum speedup in simulating coupled classical oscillators
本文利用 Schrödinger 方程与 Newton 方程的映射，提出模拟 $2^n$ 个耦合经典振子的量子算法，并通过经典查询下界和 BQP-完全性证明其指数级加速。
2023-09-19 quant-ph
Hamiltonian of a flux qubit-LC oscillator circuit in the deep-strong-coupling regime
我们推导出一个超导电路，包括一个单约瑟夫森结磁通量子比特电感耦合到LC振荡器的哈密顿量，我们比较推导出的电路哈密顿量与量子拉比哈密顿量，它描述了一个两级系统耦合到谐振子。我们表明，有一个简单的，直观的对应关系之间的电路哈密顿量和量子拉比哈密顿。虽然存在整个谱的整体移位，但是直到第七激发态的电路哈密顿量的能级结构仍然可以由量子拉比哈密顿量很好地拟合，即使在耦合强度大于量子比特和振荡器的频率的情况下，即，当量子位振荡器电路处于深强耦合状态时。我们还表明，虽然电路的哈密顿量可以通过一个单一的变换包含一个电容耦合项的哈密顿量，得到的电路哈密顿量不能近似的量子拉比哈密顿量的变体，使用类似的程序映射到泡利和谐振子运营商的电路变量，即使是相对较弱的耦合。通量计和电荷计之间的这种差异来自量子比特哈密顿本征态的性质。
2022-05-17 cond-mat.supr-con quant-ph
Tensor Networks for Simulating Quantum Circuits on FPGAs
当今量子计算的大多数研究都是针对量子计算机的模拟而不是真正的量子计算机进行的。模拟量子计算机需要将对应于量子门的所有么正算符实现为张量。对于大量的量子位，为这些模拟执行张量乘法变得相当昂贵，因为$N$量子位门对应于$2^{N}$维张量。加速这种模拟的一种方式是使用现场可编程门阵列（FPGA）硬件来有效地计算矩阵乘法。虽然FPGA可以有效地执行张量乘法，但它们是存储器受限的，具有相对较小的块随机存取存储器。潜在地减少量子计算系统的存储器占用的一种方式是将其表示为张量网络;张量网络是用于表示张量的组成的形式体系，其中经济的张量收缩很容易识别。因此，我们探索张量网络作为一种手段，以减少量子计算系统的内存占用和广泛加速模拟这样的系统。
2021-08-15 cs.ET quant-ph
Simulating quantum Brownian motion with single trapped ions
我们研究了一个谐振子与一个人工设计的水库耦合的开放系统动力学。我们挑出水库和系统变量之间的Lindblad型和非Lindblad型动力学的减少系统的振荡器的通道。我们证明了存在的条件下，系统和水库之间的虚拟能量交换发生。我们建议使用一个单一的捕获离子耦合到工程水库，以模拟量子布朗运动。
2004-01-13 quant-ph
Phase estimation of definite photon number states by using quantum circuits
我们提出了一种将传统的光干涉仪映射到量子线路的方法。通过对量子线路的模拟，估计了马赫-曾德尔干涉仪中存在光子损耗时的未知相移。为了这个目的，我们使用贝叶斯方法，其中的似然函数是必要的，它们是通过模拟适当的量子线路。比较了具有六个光子的四种不同定光子数态的精度。此外，还估计了装置中四个确定光子数态的Fisher信息，以检查所选测量方案的最优性。
2021-08-03 quant-ph
Simulating Quantum Computations with Tutte Polynomials
建立了一个精确计算量子概率幅的经典启发式算法。我们的算法是基于映射的输出概率幅的量子线路图拟阵的Tutte多项式的评价。该算法评估Tutte多项式递归使用删除收缩属性，同时试图利用拟阵的结构特性。我们考虑我们的算法的几个变化，并提出了实验结果比较其性能的两类随机量子线路。此外，我们得到了一个显式形式的Clifford电路振幅的拟阵不变量和另一种有效的经典算法计算的Clifford电路的输出概率幅。
2021-09-25 cs.CC cs.DS math.CO
Simulating quantum circuits using efficient tensor network contraction algorithms with subexponential upper bound
该研究推导了d≥2维有限程张量网络收缩的经典计算时间严格次指数上界，提出并实现了满足该上界的高效收缩算法，在多种量子电路模拟中实现显著加速。
2023-08-14 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Simulating boson sampling in lossy architectures
光子损失是影响多光子干涉的最强缺陷之一。尽管它们的重要性，很少有人知道它们对玻色子采样实验的影响。在这项工作中，我们表明，使用经典的计算机，可以有效地模拟多光子干涉在所有的架构，遭受从指数衰减的传输与电路的深度，如集成光子电路或光纤。我们证明，无论是电路的深度足够大，它可以模拟热噪声与算法在多项式时间内运行，或者它是足够浅的张量网络模拟运行在准多项式时间。这一结果表明，为了实现单光子和线性光学的量子优势实验，可能需要新的实验平台。
2019-07-24 quant-ph
QCLAB++: Simulating Quantum Circuits on GPUs
我们介绍了qclab++，一个轻量级的，完全模板化的C++包的GPU加速量子线路模拟。该代码提供了高度的可移植性，因为它没有外部依赖性，并且GPU内核通过OpenMP卸载生成。qclab++通过针对1-qubit、受控1-qubit和2-qubit门的高度优化的门模拟算法，针对性能和数值稳定性而设计。此外，我们还介绍了qclab，一个量子线路工具箱的Matlab与语法，模仿qclab++。这为用户提供了灵活性和易用性的脚本语言，如Matlab，用于研究他们的量子算法，同时在需要时提供高性能的GPU加速。因此，qclab++库提供了独特的特性组合。我们将qclab++中的CPU模拟器与OpenMP生成的GPU内核进行了比较，并观察到超过$40\times$的加速比。此外，我们还比较qclab++与其他电路仿真软件包，如cirq-qsim和qibo，在NERSC的Perlmutter系统上进行的一系列基准测试，并说明其竞争力。
2023-02-28 cs.MS cs.PF quant-ph
Simulating quantum circuits with restricted quantum computers
本论文研究用受限量子计算机模拟量子电路，提出基于准概率模拟（QPS）的方法，刻画非局部态和信道的最优模拟开销，并探讨经典通信的作用，为电路编织提供理论基础。
2025-03-27 quant-ph
Functional matrix product state simulation of continuous variable quantum circuits
IT University of Copenhagen（哥本哈根信息技术大学）；Kvantify Aps（Kvantify公司）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Aarhus University（奥胡斯大学）；Department of Computer Science, University of Copenhagen（哥本哈根大学计算机系）；AWS Center for Quantum Computing（亚马逊云科技量子计算中心）
本文提出基于函数矩阵积状态（FMPS）的方法，高效模拟连续变量量子计算的实空间表示，尤其在非高斯系统中表现优异。
2026-03-25 quant-ph
Simulating magic state cultivation with few Clifford terms
Imperial College London（帝国理工学院）；University of Oxford（牛津大学）；PsiQuantum
本文提出用约8个Clifford ZX图模拟非Clifford d=5魔法态培育电路，相比传统方法减少了7×10⁵倍的项数，为模拟魔法态培育的逃逸阶段提供了新方法。
2026-06-10 quant-ph
Simulating open quantum many-body systems using optimised circuits in digital quantum simulation
数字量子计算机是模拟开放量子多体系统的理想平台。通过模拟封闭量子系统的时间动力学或变分方法来获得基态是许多研究的重点。然而，开放量子系统的动力学没有得到太多的关注，原因是它们的非幺正动力学不自然地在量子计算中的一组幺正门操作上进行模拟。本文研究了具有Trotterisation的开放量子系统中修正随机薛定谔方程（MSSE）的原型模型.最小化MSSE中的前导误差使得能够优化量子线路，并且我们使用无噪声的\textit{quantum assembly language (QASM) simulator}和有噪声的IBM Quantum设备运行优化的电路。该\textit{QASM simulator}能够研究可达到的系统大小，这是可比的经典计算机的限制。结果表明，成功地获得了开放量子系统中的非平衡临界现象。此外，我们在IBM Quantum设备上运行该算法，表明当前的机器具有挑战性，由于噪声，要给出定量准确的时间动态。尽管有误差，IBM设备的结果定性地遵循临界行为的趋势，并包括一个可能性，以证明量子优势时，噪音减少。我们讨论了多少噪声应减少一定的保真度使用的噪声模型，这将是至关重要的，以证明从未来的量子器件的量子优势。
2022-03-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
The complexity of simulating constant-depth BosonSampling
玻色子采样是最近提出的一种量子计算的受限模型，它利用非自适应线性光网络来解决经典计算机难以解决的采样问题。在这里，我们表明，即使线性光学网络有一个常数（大于四）的分束器层，确切的版本的玻色子采样问题仍然是经典的困难，除非多项式层次崩溃到其第三级。这是基于已知的恒定深度量子线路和2-局域交换门（IQP）电路的类似结果。
2014-12-21 quant-ph
