Diabatic quantum gates
目前，已经提出了几种量子计算模型。绝热量子计算方案特别提供了这种可能性，并且基于系统的足够慢的时间演化，其中没有跃迁发生。在这项工作中，量子计算的一个新的策略是从相反的角度来看。我们的目标是控制一些状态之间的非绝热跃迁，以产生所需的退出状态后的演变。该模型是通过绝热量子计算和非弹性原子碰撞之间的类比。通过一个简单的两态模型，再现了几个量子门，并由此得出了非绝热泛容错量子计算的可能性。更进一步，一个新的量子非绝热计算模型被瞥见，其中精心选择的哈密顿量可以在初始状态和所寻求的最终状态之间进行非绝热跃迁。
2012-10-11 quant-ph
Shortcuts to adiabaticity in the infinite-range Ising model by mean-field counter-diabatic driving
绝热性的捷径策略使我们能够在有限时间内实现绝热动力学。在反非绝热驱动方法中，一个辅助哈密顿量被称为反非绝热哈密顿量被附加到一个原始哈密顿量，以抵消非绝热跃迁。利用原哈密顿量的本征态构造了反非绝热哈密顿量。因此，构造量子多体系统的反非绝热哈密顿量通常是困难的。即使得到了量子多体系统的反非绝热哈密顿量，它一般也是非定域的，甚至在临界点发散。利用平均场近似构造了无限程伊辛模型的近似反非绝热哈密顿量。这种方法的一个优点是平均场反非绝热哈密顿量仅由局部算子构成。我们数值证明了这种方法的有效性，通过量子退火过程的临界点附近。证明了平均场反非绝热哈密顿量在临界点的极限内仍然是有界的。该方法可以考虑高阶贡献，并与局域反非绝热驱动的变分方法相一致。
2017-05-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Shortcuts to adiabatic cat-state generation in bosonic Josephson junctions
我们提出了一种量子加速方法，通过绝热性的捷径在玻色子约瑟夫森结中绝热产生猫态。利用Holstein-Primakoff变换，我们对玻色子约瑟夫森结应用近似的反非绝热驱动。为了避免反非绝热驱动中的发散问题，我们考虑了有限尺寸修正。由此产生的反非绝热驱动在整个过程中是明确定义的。反非绝热驱动的时间表由三个步骤组成：无序阶段的反非绝热驱动，平稳缓慢地接近临界点，以及有序阶段的反非绝热驱动。利用反非绝热驱动，成功地加速了猫态的绝热产生。足够大的量子费舍尔信息保证了生成的猫态是高度纠缠的。
2017-12-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Counter-diabatic driving for fast spin control in a two-electron double quantum dot
Shanghai University（上海大学）
本文提出反迪阿巴特驱动方法，用于双电子双量子点中快速实现绝热自旋操控，并通过电场设计和哈密顿量转换提升操作效率与保真度。
2026-01-11 quant-ph
Shortcuts to adiabaticity and applications to Quantum Computation
绝热演化是量子信息和计算中的一种强有力的技术。然而，它的性能受到量子力学的绝热定理的限制。在这种情况下，绝热性的捷径，如超绝热理论提供的，构成了加速绝热量子行为的有价值的工具。在这篇论文中，我们介绍了两种不同的模型来执行通用的超绝热量子计算，这是基于反绝热哈密顿量的绝热性的捷径的使用。第一个模型是基于超绝热量子隐形传态的使用，在这篇论文中介绍，作为一个原始的量子计算。因此，我们提供了任意$n$ -量子比特门的反非绝热驱动。此外，我们的方法映射到一个旋转的反非绝热哈密顿量的$n$ -量子比特{ \it状态}隐形传态的任意$n$ -量子比特{ \it门}隐形传态的反非绝热哈密顿量的实现。在第二个模型中，我们使用受控超绝热演化的概念来展示我们如何实现任意的$n$控制的量子门。值得注意的是，这个任务可以由简单的时间无关的反非绝热哈密顿量来完成。这两个模型可以用来设计不同的通用量子门。我们表明，使用的量子速度限制表明，超绝热时间演化与任意小的时间间隔是兼容的，这种任意性被约束到执行超绝热演化所需的能量成本。
2016-03-16 quant-ph
Quasi-Diabatic Scheme for Non-adiabatic On-the-fly Simulations
本文提供了第一个使用准绝热（QD）方案与非绝热动力学方法进行非绝热模拟的从头算实例。QD方案提供了非绝热量子动力学方法和{ \it绝热}电子结构计算之间的无缝接口。它完全避免了额外的理论工作，重新制定的运动方程从非绝热绝热表示，或构建全球非绝热表面。该方案使许多最近开发的非绝热量子动力学方法的ab-inito上的飞行模拟，提供非绝热社区的各种各样的方法（如实时路径积分方法和对称准经典方法）超出了充分探索的方法（如轨迹表面跳跃或ab-initio多产卵）。量子点方案还允许使用超越简单模型系统的真实测试案例（如乙烯光动力学）来评估最近开发的量子动力学方法的准确性和局限性。
2019-08-14 cond-mat.other physics.chem-ph physics.comp-ph
Asymptotic analysis of diabatic surface hopping algorithm in the adiabatic and non-adiabatic limits
表面跳跃算法作为一类重要的非绝热量子动力学模拟算法，通常在绝热表象下进行，当绝热势能面（PES）和绝热耦合项存在时，绝热表象会失效。表面跳跃算法的另一个问题是难以捕获马库斯（弱耦合/非绝热）制度中的跃迁速率的正确标度。虽然第一个问题可以通过利用非绝热表示来规避，但非绝热表面跳跃算法通常缺乏理论上的合理性。我们考虑[Fang，Lu.多尺度模型Simul 16：4，1603-1622，2018]并提供马库斯机制中跃迁率的渐近分析，证明自旋玻色子模型的正确标度。我们提出了两个条件，保证一般潜力的正确性。在相反的（强耦合/绝热）制度，我们推导出有趣的匹配的平均场描述的一种类型的算法的渐近行为。这里使用的技术可以揭示其他糖尿病为基础的算法的分析。
2022-05-04 cs.NA math-ph math.MP
Robust Diabatic Quantum Search by Landau-Zener-Stückelberg Oscillations
量子计算的绝热定理需要一个缓慢变化的哈密顿量的频谱差距。我们证明了在非绝热周期驱动下量子二能级系统中自然发生的Landau-Zener-Stückelberg振荡现象可以用来寻找N维Grover哈密顿量的基态.该方法的总运行时间为$O(\sqrt{2^n})$，与Grover算法在量子线路模型下的计算时间相等。额外的周期性驱动可以使用隧穿的相干破坏来抑制哈密顿控制误差的大子集，从而提供与标准算法相比更优越的性能。
2018-12-20 quant-ph
Counteracting systems of diabaticities using DRAG controls: The status after 10 years
在时间和带宽限制下控制量子系统的任务由于光谱相邻能级的不希望的激发而变得困难。在这篇文章中，我们回顾了通过绝热门（DRAG）框架的导数去除。DRAG是反绝热驱动的多跃迁变体，其中可以同时避免绝热演化中的多个低能隙态，与绝热极限相比大大减少了操作时间。在其本质上，该方法对应于收敛版本的超绝热膨胀，其中多个反绝热条件可以同时满足。当跃迁非常拥挤时，方程组可以通过平均哈密顿（马格努斯）展开来求解，这表明使用了额外的边带控制。我们给出了一些常见系统的例子，其中可以应用DRAG及其变体来提高性能。
2018-09-13 quant-ph
Landau-Zener evolution under weak measurement: Manifestation of the Zeno effect under diabatic and adiabatic measurement protocols
分析了连续弱非选择性测量下Landau-Zener-Stueckelberg-Majorana（LZ）过程的时间演化和渐近结果.我们比较两个测量协议，其中无论是绝热或非绝热水平的人口（连续和弱）监测。弱测量形式主义，使用高斯克劳斯算子描述，导致时间演化的特点是马尔可夫失相过程，这在非绝热测量协议是类似于早期的研究LZ动态在失相环境。铸造的语言的测量理论的问题，使我们有可能比较非绝热和绝热测量方案，考虑工程失相作为控制设备，并检查芝诺效应的表现在不同的测量协议。特别地，在非绝热布居的测量下，芝诺效应不是表现为被测系统在其初始状态下的冻结，而是表现为两个非绝热状态的相等渐近布居的方法。这种行为可以追溯到弱测量形式主义在强测量极限中的行为方式，测量时间和强度之间存在内在关系。
2014-07-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Shortcuts to adiabaticity in five-level systems using counter-diabatic driving and time-rescaling optimization
College of Physics and Electronic Engineering, Northwest Normal University（西北师范大学物理与电子工程学院）
该研究针对多能级系统量子控制难题，提出用反绝热驱动和时间重标方法构建协议，实现链式连接五态系统的布居转移。经数值计算验证，两种协议均可达成完全转移并抑制中间态瞬态布居，优化后的协议性能更优。
2026-07-21 quant-ph
Rapid counter-diabatic sweeps in lattice gauge adiabatic quantum computing
我们提出了一个相干的反非绝热量子协议，准备基态的所有到所有的伊辛模型（LHZ）的格点规范映射，大大提高了最终基态保真度相比，量子退火协议。我们利用变分方法找到近似的反非绝热哈密顿量，最近介绍了塞尔和Polkovnikov [Proc. Natl. Acad. Sci. 114，3909（2017）]。在我们的协议中产生的附加条款是时间依赖性的本地现场y-磁场。这些附加的哈密顿项不增加最小能隙，而是依赖于相干相位最大化。引入了一个自由参数，通过经典的更新进行优化。该协议只包括本地和最近邻项，这使得它有吸引力的实现在近期的实验。
2019-09-23 cond-mat.other quant-ph
Creating thermal distributions from diabatic excitations in ion-trap-based quantum simulation
绝热基态制备的目标是从一个简单的量子系统的基态开始，并将哈密顿量演化为一个复杂的哈密顿量，在整个演化过程中保持基态。在基于离子阱的量子模拟中，相干时间太短，不允许大链的绝热演化，因此系统非绝热地演化，产生更高能量状态的激发。由于非绝热激发的概率指数依赖于激发能，因为热分布也指数依赖于激发能，我们研究非绝热激发是否可以创建一个热分布，因为这可以作为一个替代创建复杂的量子系统的热态，而不需要与热浴接触。在这项工作中，我们探索这种关系，并确定非绝热激发的情况下，可以近似地创建这样一个热状态。
2015-11-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Unified adiabatic and diabatic excited-state description via the ensemble-variational quantum eigensolver
ICGM, Univ Montpellier, CNRS, ENSCM（蒙彼利埃大学、法国国家科学研究中心、国立高等化学学校）
本文提出了一种基于集合变分量子特征求解器的方法，用于统一处理绝热和非绝热激发态问题，并展示了如何扩展该方法以处理三个或更多耦合电子态的模型。
2026-05-20 quant-ph
Investigating Photoinduced Proton Coupled Electron Transfer Reaction using Quasi Diabatic Dynamics Propagation
利用最近发展起来的准非绝热量子动力学传播方法研究了光诱导质子耦合电子转移反应。该方案能够将精确的基于非绝热的量子动力学方法与绝热电子结构计算进行实时模拟。在这里，我们使用QD方案直接传播PI-PCET量子动力学与绝热部分线性化密度矩阵（PLDM）的路径积分方法与瞬时绝热电子-质子振动态。我们的数值计算结果表明，为了获得准确的PI-PCET动力学，质子量子力学处理的重要性，以及溶剂的波动和振动弛豫的质子隧穿在各种反应制度，表现出不同的动力学同位素效应的作用。这项工作打开了可能性，研究具有挑战性的PI-PCET反应，通过准确的非绝热量子动力学方法结合有效的绝热电子结构计算。
2018-03-27 physics.chem-ph quant-ph
Tunneling and speedup in quantum optimization for permutation-symmetric problems
Tunneling通常被认为是通过量子退火（QA）实现量子优化中可能加速的关键机制，特别是对于具有高而薄障碍的成本函数的问题。我们提出并分析了几个反例从类扰动汉明重量优化问题与量子比特置换对称性。我们首先表明，对于这些问题，绝热动力学，使隧穿可能不应被理解的成本函数，而是半经典的潜力所产生的自旋相干路径积分形式主义。然后，我们提供了一个例子，在最终的成本函数中的势垒的形状是短而宽的，这可能表明没有量子优势的QA，但隧道呈现QA优于模拟退火在绝热制度。然而，绝热动力学证明不是最佳的。相反，涉及一系列非绝热跃迁通过许多避免的能级交叉，不涉及隧穿的演变，是最佳的，优于绝热QA。我们表明，这种现象的非绝热过渡加速不是唯一的这个例子，我们提供了一个例子，它提供了一个指数加速绝热QA。在另一个转折，我们表明，一个经典的算法，自旋矢量动力学，至少是有效的非绝热QA。最后，在具有凸代价函数的不同示例中，非绝热跃迁导致相对于具有隧穿的绝热QA和经典自旋矢量动力学的加速。
2015-11-12 quant-ph
Leveraging Landau-Zener-Stückelberg interference for accelerating diabatic quantum annealing
Qilimanjaro Quantum Tech.（Qilimanjaro量子技术）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Barcelona Supercomputing Center（巴塞罗那超级计算中心）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本文通过识别Landau-Zener-Stückelberg干涉机制，提出一种少参数变分调度ansatz，实现非绝热量子退火的指数级加速，并证明相干性是其关键资源。
2026-06-08 quant-ph
Generalized Shortcuts to Adiabaticity and Enhanced Robustness Against Decoherence
绝热性的捷径提供了一种通过希尔伯特空间中任意快速演化来模拟绝热量子过程的一般方法。对于这些反非绝热演化，更高的速度带来更高的能量成本。在这里，反非绝热理论被用作加速绝热任务的最小能量需求方案。作为一个副产品，我们表明，这种方法可以用来获得无限类的无跃迁模型，包括时间无关的哈密顿在一定条件下的本征态的原始哈密顿。我们应用这些结果调查的捷径绝热性在消肩环境中引入一个固定的能源的要求。在这种情况下，我们表明，广义无跃迁演化可以更强大的抗退相干比他们的绝热同行。我们说明了这种增强的鲁棒性的朗道-齐纳模型和量子门哈密顿。
2017-12-18 quant-ph
Nonadiabatic conical intersection dynamics in the local diabatic representation with Strang splitting and Fourier basis
开发了一种精确的锥形交叉非绝热波包动力学方法，结合局部绝热表示、Strang 分裂和 Fourier 基，能捕获所有非绝热效应并无奇点，可直接利用标准电子结构计算的绝热态进行精确建模。
2023-12-01 physics.chem-ph quant-ph
Quantum battery supercharging via counter-diabatic dynamics
本文提出反绝热方法构造可超充电量子电池哈密顿量，证明多体相互作用并非充分条件，并在 spin-1/2 Ising 链中以 O(n) 项实现随 n 二次增长的最大功率，且用 Floquet 方案突破绝热时间限制。
2024-09-06 quant-ph
Multi-spin counter-diabatic driving in many-body quantum Otto refrigerators
量子制冷机将热量从冷的储液器泵送到热的储液器。在少数粒子制度，反非绝热（CD）驱动，原本绝热，功交换冲程是一个很有前途的候选人，以克服瓶颈消失的冷却功率。在这里，我们提出了一个有限时间多体量子制冷机，产生有限的冷却功率在高系数的性能，大大优于其非绝热对应。我们采用多自旋CD驱动，数值研究了制冷性能随系统尺寸的标度行为。我们进一步证明，通过精确的CD协议的最佳制冷是一个催化过程。
2020-12-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Radiofrequency spectroscopy of one-dimensional trapped Bose polarons: crossover from the adiabatic to the diabatic regime
研究了一维玻色极化子在不同强度的射频（rf）脉冲作用下，从绝热状态到非绝热状态的杂质诱导动力学交叉。利用绝热脉冲的弱排斥或吸引的杂质-介质相互作用，大量的极化激发或模式耦合的杂质浴相互作用与集体呼吸运动的玻色子介质光谱解析。我们发现，对于强排斥的杂质浴相互作用，时间正交性突变表现在共振的激发光谱中的杂质相干消失。当引入两种杂质时，对于吸引耦合或强排斥耦合，杂质-杂质相关性引起相对于单个杂质的共振的谱移。对于重杂质，极化子峰伴随着一系列等距离的边带共振，与杂质自旋动力学和浴的声波的干扰有关。在所有情况下，我们进入非绝热传输制度的射频场的裸拉比频率增加具有洛伦兹光谱形状具有单一的极化共振。本工作中关于外陷阱、射频脉冲和杂质-杂质相互作用效应的研究结果对新一代冷原子实验具有重要意义。
2021-05-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Diabatic Quantum Annealing for the Frustrated Ring Model
本文研究受挫环模型中非绝热量子退火能否避免标准绝热演化导致的指数级减速，并通过数值实验在最多39量子比特上证明优化退火调度可绕过该瓶颈。
2022-12-05 quant-ph
Minimizing irreversible losses in quantum systems by local counter-diabatic driving
反非绝热驱动协议被提出作为一种手段，在没有令人兴奋的过渡做快速变化的哈密顿量。这种驱动原则上允许实现任意快速退火协议或实现快速无耗散驱动，从而规避需要无限慢速率的标准绝热限制。这些想法在小型系统中进行了实验和理论测试，但在较大的混沌系统中，已知不存在精确的反非绝热协议。在这项工作中，我们开发了一个简单的变分方法，允许一个找到最好的可能的反非绝热协议的物理约束，如局部性。这些协议是很容易得到和实施的实验和数值。我们表明，使用这些近似协议，可以大大减少耗散和增加保真度的量子退火协议在复杂的多粒子系统。在快速限制，这些协议提供了一个有效的双重描述绝热动力学的耦合常数起着时间的作用和反非绝热项起着作用的哈密顿量。
2016-12-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Multiple Target Tracking and Filtering using Bayesian Diabatic Quantum Annealing
在本文中，我们提出了一个混合量子/经典算法来解决NP-难的组合问题称为多目标数据关联（MTDA）和跟踪问题。我们使用非绝热量子退火（DQA）枚举的低能量，或高概率，可行的分配，我们使用一个经典的计算机来找到贝叶斯期望的平均轨道估计通过总结这些分配。我们证明了我们的混合量子/经典的方法上一个简单的例子。这可能是贝叶斯混合量子经典多目标跟踪滤波器的第一次演示。我们将我们的DQA方法与MTDA的绝热量子计算（AQC）方法进行了对比。我们给出了一个理论概述的DQA和特点的一些技术限制，使用量子退火在这种新的非绝热模式。
2022-09-01 quant-ph
Generating shortcuts to adiabaticity in quantum and classical dynamics
无跃迁量子驱动快速实现绝热演化，使用反非绝热哈密顿量来抑制非绝热跃迁。在这里，这种策略是投在绝热运输发电机方面，导致一个经典的模拟：无耗散经典驱动。对于单粒子活塞，这种方法产生的经典和量子反非绝热项的简单和精确的表达式。这些结果进一步推广到偶幂律势在一个自由度。
2013-05-21 cond-mat.stat-mech physics.class-ph quant-ph
\textit{Ab Initio} Adiabatic Potential Energy Surfaces and Non-adiabatic Couplings for O$_3$: Construction of Four State Diabatic Hamiltonian
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学培养协会）；VIT Bhopal University（维特博帕尔大学）
本文通过从头计算方法构建了臭氧四个电子态的绝热势能面及非绝热耦合，准确重现了臭氧和氧气的解离能，并分析了非绝热耦合项在四态子希尔伯特空间中的表现。
2026-03-07 physics.chem-ph quant-ph
Determining the ground-state probability of a quantum simulation with product-state measurements
量子模拟的目标之一是通过从简单哈密顿量的基态开始，慢慢地演化到复杂的体系，从而自动地生成复杂哈密顿量的基态。如果演化是绝热的，并且初始和最终基态由于具有相同的对称性而连接，则模拟将是成功的。但在大多数实验中，绝热模拟是不可能的，因为它需要太长的时间，并且系统具有一定程度的非绝热激发。在这项工作中，我们量化的程度，非绝热激发，即使我们不知道{ \it先验}的复杂的基态是什么。由于许多量子模拟器平台，如捕获的离子，可以测量的概率是在一个产品的状态，我们描述的技术，可以采用这些测量来估计的概率是在非绝热演化后的系统的基态。这些技术不需要知道关于哈密顿量本身的任何性质，也不需要计算其本征态性质。所有的信息都是通过分析作为时间函数的产品状态测量而得到的。
2015-08-21 quant-ph
Generation of nonground-state condensates and adiabatic paradox
讨论了非基态凝聚体的共振生成问题，旨在解决绝热表象中出现的看似矛盾的问题。在这幅图中，含时的Gross-Pitaevskii哈密顿量的本征值和本征函数也是时间的函数。由于能级能量随时间变化，因此不能引入确定的跃迁频率。因此，不能使具有固定频率的外部调制谐振。因此，绝热相干模的共振产生是不可能的。然而，这种悖论只发生在绝热图像的框架中。结果表明，在适当制定的非绝热表象不存在悖论。非绝热相干模的共振产生是一个定义明确的现象。作为一个例子，导出了描述俘获势和原子散射长度的共振调制产生非绝热相干模的方程。
2009-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Optimal diabatic dynamics of Majorana-based quantum gates
在拓扑量子计算中，量子比特上的幺正操作是通过非阿贝尔准粒子的绝热编织来执行的，例如马约拉纳零模式，并且被保护免受局部环境扰动。在绝热状态下，时间尺度由系统的倒数间隙设定，通过更慢地执行过程，可以使误差任意小。为了提高基于Majorana零模的量子信息处理的性能，我们将最优控制理论应用于基于Majorana零模的量子比特的非绝热动力学。虽然我们牺牲完整的拓扑保护，我们施加限制的最佳协议，以利用非局部性质的拓扑信息，并增加我们的门的鲁棒性。通过使用庞特里亚金的最大值原理，我们证明了强大的等效门完美的绝热编织可以实现在有限的时间内，通过最佳的脉冲。在我们的实现中，避免了对设备哈密顿量的修改。针对热孤立系，我们研究了校准误差和外部白噪声和$1/f$（粉红色）噪声对基于Majorana门的影响。虽然噪声引起的反绝热行为，其中一个较慢的过程中创建更多的非绝热激发，禁止无限增强的绝热方案的鲁棒性，我们的快速优化协议表现出显着的稳定性噪声，并有可能显着提高基于马约拉纳的信息处理的实际性能。
2017-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Robust Spin Polarization by Adiabatic Dynamical Decoupling
Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）；Department of Physical Chemistry, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学物理化学系）；EHU Quantum Center, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学EHU量子中心）；Department of Physical and Astronomy, University College London（伦敦大学学院物理与天文学系）；Leibniz Institute of Surface Engineering (IOM)（莱布尼茨表面工程研究所）
本研究通过绝热动态去耦实现了室温下金刚石中高保真度的自旋极化，提升了极化效率和共振窗口，为固态量子传感和存储技术提供了新方法。
2025-06-10 quant-ph
Ultrafast Single-Qubit Gates in the Diabatic Regime
本文建立绝热与非绝热区域的单量子比特门模型，证明在RWA失效时使用超短脉冲仍可获得与标准条件相当的保真度。
2025-09-27 quant-ph
Diabatic ramping spectroscopy of many-body excited states for trapped-ion quantum simulators
由于实验时间的限制，现有技术的量子模拟与捕获的离子，直接制备的基态的横向场伊辛模型的磁场倾斜的横向场变得越来越困难，随着粒子数量的增加。我们提出了一个光谱协议，故意创建通过非绝热斜波的横向场的激发和测量的低噪声观测作为时间的函数的恒定场，以揭示所产生的多体状态的相干动力学的结构。为了模拟实验数据，从计数统计噪声和退相干误差被添加。利用压缩传感技术对模拟数据进行傅立叶变换，提取低频能量激励谱。通过使用压缩感测，提取该能量谱所需的时间数据量急剧减少，使得这种实验在当前技术下可行。
2014-02-28 quant-ph
Construction of First Principle Based Adiabatic and Diabatic Hamiltonian for TiO$_6^{8-}$ unit of BaTiO$_3$ Crystal: Photoemission Spectra and Ferroelectricity
本研究基于BBO理论探究BaTiO$_3$晶体TiO$_6^{8-}$单元的PJT相互作用，首次计算其绝热与非绝热PESs及NACTs，利用TDDVR方法获得与实验一致的光发射光谱，并验证了铁电性理论预测。
2025-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Local diabatic representation of conical intersection quantum dynamics
本文提出一种局域diabatic表示，用于圆锥交叉周围的电子-核动力学，避免非绝热耦合奇点，并成功捕捉非绝热跃迁、电子相干性和几何相位。
2023-04-10 physics.chem-ph quant-ph
Adiabatic critical quantum metrology cannot reach the Heisenberg limit even when shortcuts to adiabaticity are applied
我们表明，在绝热的方法，以临界量子精密测量的量子费舍尔信息不能导致海森堡限制的精度，因此经常量子精密测量下的最佳设置总是优越的。此外，我们认为，即使绝热性的捷径可以任意减少准备临界基态的时间，他们不能被用来实现或克服绝热临界量子精密测量的量子参数估计的海森堡限制。作为案例研究，我们探讨了应用反非绝热驱动的朗道-齐纳模型和量子拉比模型。
2021-06-25 quant-ph
Robustness of diabatic enhancement in quantum annealing
本文研究了量子退火中利用催化剂调控能谱实现非绝热增强的鲁棒性，发现催化剂强度精度与退火时间之间存在权衡关系。
2024-02-21 quant-ph
Shortcuts to Adiabatic Classical Spin Dynamics Mimicking Quantum Annealing
我们提出了一个简单的构造绝热跟踪瞬时定态在经典自旋系统中不知道跟踪定态的捷径。在我们的结构中，反非绝热驱动的控制场由状态相关的磁场构成，这可以很容易地确定与数值计算的帮助。我们构造的容易性是一个显著的特点，因为在多体系统中确定所需反非绝热项的显式形式通常是一项艰巨的任务。我们还认为，我们的方法可以适用于解决组合优化问题，考虑经典的自旋动力学下的时间依赖的哈密顿量，这模仿的过程中的量子退火。
2018-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Adiabaticity Crossover: From Anderson Localization to Planckian Diffusion
Peking University（北京大学）；Harvard University（哈佛大学）
研究通过量子-声学视角揭示电子输运中绝热性与相位失真之间的交叉，发现普朗克域内扩散率与温度关系，为奇异金属电阻率提供新见解。
2025-12-21 quant-ph
Transition times in the Landau-Zener model
本文给出了Landau-Zener模型中各种跃迁时间的解析公式。相当大的差异之间的过渡时间在非绝热和绝热的基础上，和跳跃时间（时间的过渡概率上升到其渐近值的区域）和弛豫时间（特征阻尼时间的振荡出现在过渡概率交叉后）。这些跃迁时间是通过使用跃迁几率的精确值及其在交叉点的导数和对早期由\protect{[} N导出的非绝热基中跃迁几率的时间演化的近似计算的。Vitanov和B. M. Garraway，Phys.Rev.A { \bf 53}，4288（1996）\protect{]}，以及本文中导出的绝热基中的类似结果。
1998-11-24 quant-ph
Locally Suppressed Transverse-Field Protocol for Diabatic Quantum Annealing
非绝热量子退火（Diabatic quantum annealing，DQA）是绝热量子退火（adiabatic quantum annealing，AQA）的一种替代算法，可用于规避由退火能谱中的小极小值引起的指数减速。我们提出了局部抑制横场（LSTF）协议，一种启发式方法，使随机优化问题与DQA兼容。我们表明，提供了一个优化问题本质上具有磁挫折由于不均匀的局部领域，在问题中的目标量子位总是可以被操纵，以创建一个双最小值的基态和第一激发态之间的能隙在算法的演变。这样的双能量最小值可以用来诱导非绝热跃迁到第一激发态和回到基态。除了与经典和量子算法加速相关外，LSTF协议还可以在现有硬件上执行DQA原理证明和物理实验，前提是横向量子位磁化场存在独立控制。我们讨论了使用LSTF协议时量子退火硬件的相干性要求的影响，特别考虑松弛和退相的情况。我们表明，一个大的系统的弛豫速率可以只依赖于目标量子位呈现新的机会，在量子退火处理器中的散肩环境的表征。
2021-10-22 quant-ph
Rapid adiabatic passage without level crossing
提出了一种通过绝热时间演化实现两态量子系统完全布居转移的方法，与传统的啁啾脉冲产生的快速绝热过程相反，该方法不发生非绝热能量曲线的交叉：失谐量没有符号变化.相反，我们使用结构化脉冲，其中，除了满足绝热演化的条件，发生的拉比频率的符号变化时，失谐为零。我们提出了模拟，提供简单的几何解释的二维运动的布洛赫矢量为这个系统，说明如何完全人口反转和完整的人口返回发生不同的选择结构脉冲。
2009-10-21 quant-ph
Ab-initio Symmetric Quasi-Classical Approach to Investigate Molecular Tully Models
我们使用对称准经典（SQC）方法对最近提出的分子Tully模型：乙烯和富烯进行了非绝热分子动力学模拟。我们试图提供基准的SQC方法使用的平方和三角形窗口计划，以及最近提出的电子零点能量校正计划（所谓的伽马校正）。我们使用准非绝热传播计划直接接口的非绝热SQC方法与绝热电子结构计算。我们的研究结果表明，通过使用超导调整的伽马校正，其性能优于广泛使用的轨迹表面跳跃方法与退相干校正的精度大幅提高。这些计算提供了有用的和非平凡的测试，系统地研究各种非绝热量子动力学方法的数值性能，超越简单的非绝热模型系统，已被用作量子动力学领域的主要主力。与此同时，这些可用的基准研究也可能促进基于这些技术的新量子动力学方法的发展。
2021-06-30 physics.chem-ph quant-ph
On The Power Of Coherently Controlled Quantum Adiabatic Evolutions
绝热量子计算面临的主要挑战是算法设计和纠错对于绝热量子计算可能是困难的。最近的工作已经考虑解决他的挑战，使用相干控制的绝热演化的经典控制的地方。一个重要的问题是：受控绝热演化相对于传统绝热演化的相对功率是多少？我们解决这一问题的方式表明，相干控制和测量提供了一种方法来平均不同的绝热演化的方式，导致其非绝热误差取消，允许绝热演化结合现有的绝热优化策略，是相互排斥的传统绝热QIP的最佳特性。这一结果表明，相干控制和测量可以为绝热态制备提供优势。我们还提供了上界的复杂性模拟这样的演变电路为基础的量子计算机和绝热量子计算的控制绝热演化的等价性提供了充分条件。
2014-03-26 quant-ph
Shortcuts to Adiabaticity in Digitized Adiabatic Quantum Computing
绝热性的捷径是控制量子动力学超越绝热标准的众所周知的方法，其中反绝热（CD）驱动提供了一种有前途的手段来加速量子多体系统。在这项工作中，我们展示了CD驱动的适用性，以提高数字化绝热量子计算范例的保真度和总的模拟时间。我们研究了伊辛自旋链的状态演化的标准CD驱动的数字化版本和它的变体来自变分方法。我们应用这种技术在贝尔和格林伯格-霍恩-蔡林格态的制备高保真度使用一个非常浅的量子线路。我们在IBM量子计算机上实现了这一方案，证明了它对噪声中等规模量子设备中绝热量子计算的加速是有用的。
2020-09-08 quant-ph
Speeding-up a quantum refrigerator via counter-diabatic driving
我们研究了应用反非绝热驱动（CD）技术来提高基于超导量子比特耦合到两个谐振电路的量子奥托制冷机的热力学效率和功率。虽然CD技术最初被设计用于抵消孤立系中的非绝热相干激发，但我们发现它在开放系统动力学中也有效地工作，改善了相干引起的效率和功率损失。我们比较了CD动力学与其经典的对应，并找到一个偏差，因为CD的目的是遵循原来的哈密顿能量本征基，但热浴热化系统在不同的基础上。我们还讨论了我们的模型可能的实验实现。
2019-07-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Selective Vibrational Population Transfer using Combined STIRAP and Counter-Diabatic Fields
本文报道了在受激拉曼绝热通道（STIRAP）和反绝热场（CDF）联合驱动下，以SCCl $_2$中一对近简并态之一的选择性布居和提高HCN/HNC异构化反应中HNC产率为载体，研究了孤立多原子分子中的态-态振动能量转移.研究了初始态和目标态之间的跃迁偶极矩远小于背景态之间的跃迁偶极矩的情况，以及子态与背景态之间具有较大跃迁偶极矩的情况，考察了嵌在稠密态流形中的子态内的布居转移效率.我们表明，在一个子集的状态，这是耦合到背景状态，STIRAP字段和CDF的组合，不单独产生的过程，是有竞争力的所需的人口转移可以产生更大的人口转移效率比普通STIRAP与场强和/或脉冲持续时间类似的限制。我们还表明，一个孤立的三能级系统的精确CDF是一个有用的近似的精确CDF嵌入在背景状态的三个和五个状态的系统，我们报告的STIRAP +近似CDF控制协议的稳定性的研究CDF的变化。
2014-09-02 quant-ph
Necessary Adiabatic Run Times in Quantum Optimization
量子退火保证在绝热极限下找到优化问题的基态。最近的工作[Phys. Rev. X 6，031010（2016）]发现，对于一些势垒隧穿问题，量子退火可以比物理要求的速度快得多。具体地，提出了$n$ -量子位优化问题，其中非绝热或绝热退火算法仅需要恒定的运行时间，而绝热退火算法需要$n$中的运行时间多项式。在这里，我们表明，这种非绝热加速是一个特定的对称性在研究的问题的直接结果。在更一般的情况下，不发生这种非绝热加速。我们还表明，为什么特殊情况下实现这种速度相比，一般情况下。我们得出结论，绝热退火算法有一个必要的和充分的运行时间，比标准的量子绝热条件表明，是二次方更好。
2017-02-04 quant-ph
Accelerated adiabatic passage of a single electron spin qubit in quantum dots
本文在栅极定义半导体量子点中实验实现无跃迁量子驱动绝热捷径，将单电子自旋量子比特的绝热态转移加速逾两倍，并通过展宽反绝热驱动补偿退相位误差，实现97.8%保真度。
2024-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
A general method to construct mean field counter diabatic driving for a ground state search
提出一种基于平均场理论构造局域反绝热驱动的通用方法，用于量子退火中的基态搜索，数值与实验验证了其高保真度。
2023-05-15 quant-ph
Fast and stable charging via a shortcut to adiabaticity
量子电池是量子热力学领域的一个新兴学科，主要用于量子系统的能量充电、存储和调度。在这项工作中，我们提出了一个快速和稳定的充电协议的基础上的绝热演化的暗态的三能级量子电池。它结合了传统的受激拉曼绝热通道（STIRAP）和量子无跃迁驱动技术。即使在反非绝热驱动强度的约束下，充电过程也可以被加速近一个数量级。为了在作为STIRAP典型平台的Rydberg原子系统中执行充电协议，修改了先决条件驱动脉冲以避免禁戒跃迁的约束。此外，我们的协议被发现是更强大的对环境的耗散和失相比传统的STIRAP。
2021-04-25 quant-ph
Experimental demonstration of work fluctuations along a shortcut to adiabaticity with a superconducting Xmon qubit
在“捷径到绝热性”（STA）协议中，抑制参考“绝热”轨迹的非绝热跃迁的反绝热哈密顿量在量子热力学的框架中引起工作成本的量子不确定性。根据最近导出的理论[Funo et al 2017 Phys. Rev. Lett. 118 100602]，我们在一个高质量的超导Xmon量子位中进行了STA工作统计的实验测量。通过冻结哈密顿量和冻结布居技术，我们在实验上实现了对给定初始本征态的功分布的两点测量。我们的实验统计验证了（i）平均STA功的守恒性和（ii）STA超额功涨落与量子几何张量之间的相等性。
2018-05-28 quant-ph
Towards adiabatic quantum computing using compressed quantum circuits
本研究提出基于张量网络的固定深度参数化量子电路经典优化方法，结合反绝热驱动抑制非绝热跃迁，在量子伊辛链基态制备任务中性能优于传统Trotter乘积公式，可应用于组合优化。
2024-06-20 quant-ph
The experimental realization of high-fidelity `shortcut-to-adiabaticity' quantum gates in a superconducting Xmon qubit
基于“捷径绝热”（STA）方案，我们在超导Xmon量子比特系统中设计并实验实现了一组高保真单量子比特量子门。通过精确的微波控制，量子比特被驱动以在反非绝热场的帮助下遵循快速的“绝热”轨迹，并通过绝热门校正导数去除。量子过程层析成像和交叉随机基准测试的实验结果表明，我们设计的STA量子门的过程保真度高于94.9%，门的保真度高于99.8%，非常接近于99.9%的门保真度。在STA协议下成功实现了一种替代的高保真度量子门。
2018-04-23 quant-ph
