Quantum Simulation and Energy Estimation for Discretized Anharmonic oscillator
本研究利用IBM量子平台上的3量子比特电路模拟非谐振子，结合VQE和VQD估计能量，误差仅1.11%，优于经典近似，展示了量子模拟在复杂系统研究中的潜力。
2025-09-25 quant-ph
Towards High-Fidelity Quantum Computation and Simulation on a Programmable Photonic Integrated Circuit
我们提出并分析了一种可编程光子集成电路的设计，用于高保真量子计算和模拟。我们证明，我们的设计的可重构性，使我们能够克服两个主要的障碍，量子光学芯片上：它消除了需要一个完整的制造周期的每个实验，并允许使用数值优化技术的制造误差补偿。在悲观的制造模型的绝缘体上硅工艺，我们证明了一个显着的保真度改善线性光学CNOT和CPHASE门，并显示这种方法的可扩展性，迭代相位估计算法建立从单独优化的门。我们还提出并模拟了一个新的实验，我们的系统的可编程性将使：一个统计上强大的研究纠缠光子在无序量子行走的演变。总的来说，我们的研究结果表明，现有的制造工艺足以构建一个能够高保真操作的量子光子处理器。
2014-12-16 quant-ph
Programmable simulation of high-order exceptional point with a trapped ion
本研究针对高阶奇异点调控难题，在多维囚禁离子系统中通过原生可编程调控模拟高阶非厄米哈密顿量，观测到二阶奇异点聚合成四阶奇异点，为高维耗散系统可扩展量子模拟及相关应用奠定基础。
2024-12-13 quant-ph
Digital Simulation of Topological Matter on Programmable Quantum Processors
在合成量子模拟器中模拟物质的拓扑相是一个相当有趣的话题。鉴于数字量子模拟器的普遍性，数字模拟奇异拓扑相的前景大大增强。然而，如何实现物质拓扑相的数字量子模拟仍然是一个悬而未决的问题。在这里，使用常见的单和双量子比特基本量子门，我们提出并证明了一种方法来设计拓扑保护量子线路上的当前一代的噪声量子处理器的自旋轨道耦合和相关的拓扑物质可以数字模拟。特别地，在IBM和Rigetti量子处理器上执行低深度拓扑量子线路。在实验中，我们通过测量电路输出端的量子比特激发分布，不仅观察到了0和$π$的能量拓扑边缘态，而且区分了它们。
2020-09-23 quant-ph
Simulation of the elementary evolution operator with the motional states of an ion in an anharmonic trap
根据最近的建议L。Wang）和雅江翠雀花（D. Babikov，J. Chem. Phys. 137，064301（2012），我们从理论上说明了使用$Cd^+$离子在轻微非谐势中的运动态来模拟单粒子时间相关薛定谔方程的可能性。将模拟的波包在空间网格上离散化，并将网格点映射到定义量子比特网络的离子运动态上。在每个网格点的定位概率是从处于相应运动状态的群体中获得的。量子门是与模拟系统的含时薛定谔方程相对应的基本演化算符。相应的矩阵可以通过任何数值算法来估计。利用多目标最优控制理论得到了能够驱动离子量子比特态之间的这种幺正变换的射频场。假设离子在基态运动状态下被冷却，并且预备步骤包括用初始模拟波包的幅度初始化量子位。然后，通过连续应用门和读出运动态布居，获得了在网格点处的局域化概率的时间演化。对于给定的模拟势，门场总是相同的，只有准备初始波包的场必须针对不同的模拟进行优化。我们通过应用耗散Lindblad动力学来检查模拟的稳定性，以防止由于阱电极中的波动电场而引起的退相干。
2015-03-03 quant-ph
Programmable quantum simulations of bosonic systems with trapped ions
本文提出一种利用囚禁离子晶体中的声子进行玻色系统量子模拟的互补方法，通过囚禁离子自旋激发介导，实现对密集玻色耦合图的高度可编程控制，适用于玻色采样及长程玻色与自旋-玻色哈密顿量模拟等难题。
2022-07-27 physics.atom-ph quant-ph
Programmable time-frequency mode encoded quantum state generator for silicon-on-insulator platform
本研究针对绝缘体上硅平台提出可编程时频模式编码光量子态生成方法，采用N抽头滤波器与基于MZI的耦合环形谐振器结构，通过模拟验证了其生成多维度最大纠缠态的能力且保真度较高。
2025-04-14 quant-ph
Energy participation ratio analysis for very anharmonic superconducting circuits
本文扩展能量参与比（EPR）方法以精确模拟强非谐超导电路，并以fluxonium量子比特为验证对象，实验证明EPR分析比集总元件模型更准确地预测频率和色散位移。
2024-11-22 quant-ph
Programmable Multi-Node Quantum Network Design and Simulation
软件定义的网络提供了一个与设备无关的可编程框架来编码新的网络功能。外部集中式控制平面智能允许程序员编写网络应用程序并构建功能性网络设计。OpenFlow是一个被广泛采用的关键协议，以建立可编程网络，因为它的可编程性，灵活性和异构网络设备互连的能力。我们模拟了一个多节点量子网络的功能拓扑结构，该网络使用可编程网络原理来管理诸如隐形传态、超密集编码和量子密钥分发等协议的量子元数据。我们首先展示了OpenFlow协议如何管理控制量子信道所需的量子元数据。然后，我们使用数值模拟来证明量子交换机通过OpenFlow网络控制器的鲁棒可编程性，同时执行超密集编码应用程序。我们描述了实现这些模拟的软件框架，并讨论了实现这些应用程序的近期努力。
2016-04-05 cs.NI quant-ph
Dynamic Localization of Interacting Particles in an Anharmonic Potential
研究了弱非谐势中非谐性和相互作用对初始高斯波包动力学的影响。我们注意到，根据相互作用和非谐性的强度和符号，量子态可以在势中局域化或离域化。我们制定了一个经典模型的这种现象，并比较它的量子模拟所做的自洽的潜在的Gross-Pitaevskii方程。
2012-12-12 cond-mat.other quant-ph
Pulser: An open-source package for the design of pulse sequences in programmable neutral-atom arrays
由数百个里德伯原子组成的可编程阵列最近使人们能够探索多体量子物理学中的非凡现象。此外，高保真量子门的发展使它们成为实现量子线路的有前途的体系结构。我们在这里介绍\textit{Pulser}，这是一个用于在脉冲级编程中性原子器件的开源Python库。Pulser的低级别特性使其成为数字和模拟设置中量子控制的通用框架。该库还包含用于研究和探索小型系统脉冲序列结果的仿真例程。
2022-01-12 quant-ph
Programmable photonic system for quantum simulation in arbitrary topologies
合成维度对于研究许多类型的拓扑、量子和多体物理产生了极大的兴趣，它们为模拟有趣的物理系统提供了一个灵活的平台，特别是在高维中。在这封信中，我们描述了一个可编程的光子器件，能够模拟动态的一个广泛的一类哈密顿在晶格中具有任意的拓扑结构和尺寸。我们得到的设备和感兴趣的哈密顿之间的对应关系的物理，我们模拟的设备的物理观察各种各样的物理现象，包括手征态的霍尔阶梯，有效的规范电位，和高维晶格中的振荡。我们提出的设备为在近期实验平台上研究拓扑和多体物理开辟了新的可能性。
2022-11-17 physics.optics quant-ph
Programmable Dissipation via Partial Quantum Error Correction
Theoretical Division, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室理论部）；Department of Physics, University of Houston（休斯顿大学物理系）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of Houston（休斯顿大学）
本文提出将量子纠错循环作为可编程原语，通过解码器/恢复随机化生成可控逻辑信道族，实现将目标耗散直接编译为有效逻辑动力学，从而高效模拟开放量子系统。
2026-05-28 quant-ph
Precise Programmable Quantum Simulations with Optical Lattices
提出了一种基于可编程数字微镜器件（DMD）技术的光晶格紧束缚模型的精确模拟方法。我们的方法包括一个子程序的韦格纳流启用精确提取的紧束缚模型为一个给定的光学潜力，和一个逆向工程步骤的调整潜在的目标模型，这两个我们开发的经典算法，以实现高精度和高效率。通过对Wannier函数的重正化和高带效应的系统校准，我们证明了结合DMD技术的光晶格可以精确地模拟具有可编程现场能量和隧穿的紧束缚模型。通过数值模拟，我们证明了我们的方法将有助于量子模拟的局域化物理与前所未有的可编程性和原子为基础的玻色子采样说明量子计算的优势。我们期望这种方法将为基于光晶格的大规模和精确的可编程量子模拟铺平道路。
2020-05-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Arbitrary coherent distributions in a programmable quantum walk
量子行走中位置态的相干叠加可以被精确地设计成所需的分布，以满足量子信息应用的需要。相干分布可以充分利用量子并行性进行计算和模拟。特别是，均匀叠加提供了鲁棒的非局部性，它具有广泛的应用，如产生真正的多位随机数，而无需后处理。我们的实验表明，丰富的动力学功能与任意相干分布可以通过引入不同的时间和位置相关的操作。这样的量子阱是通过资源恒定且灵活的光路实现的，其中可变操作基于Sagnac干涉仪以固有稳定且精确控制的方式执行。我们的研究结果有助于基于量子行走的量子计算、量子模拟和量子信息协议的实际实现。
2022-02-19 quant-ph
Quantum transport simulations in a programmable nanophotonic processor
环境噪声和无序在复杂介质（包括固态和生物系统）中的量子粒子和波输运中起着关键作用。最近的工作预测，噪声环境和无序系统之间的耦合，其中相干传输已被逮捕，由于本地化效应，实际上可以增强传输。光子集成电路是研究这种效应的有前途的平台，其中心目标是开发对传输问题的所有参数提供低损耗、高保真度控制的大型系统。在这里，我们完全映射的量子传输中的无序的作用，使用纳米光子处理器组成的网格的88个广义分束器可编程微秒的时间尺度。在超过64，400个传输实验中，我们观察到几种不同的传输机制，包括环境辅助的量子传输和强静态无序离散时间系统中的“量子Goldilocks”机制。低损耗和高保真度的可编程转换使该纳米光子处理器成为一个有前途的多玻色子量子模拟实验平台。
2020-01-28 physics.optics quant-ph
Simulation of Markovian quantum dynamics on quantum logic networks
我们研究了如何使用可编程量子处理器来模拟量子比特的马尔可夫动力学的生成器。
2005-04-04 quant-ph
Phase-Programmable Free Electron Quantum States in Synthetic Momentum Space
University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克国立大学）；Qilu Normal University（齐鲁师范大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）
研究光与电子相互作用产生的合成动量空间动力学，通过庞特里亚金优化和布拉格 regime 协议开发相干控制，实现可编程自由电子边带，用于超快量子态合成，揭示了速度 - 选择性权衡。
2026-07-09 quant-ph
Programmable Hamiltonian engineering with quadratic quantum Fourier transform
量子傅里叶变换（QFT）是一种广泛应用的量子算法，其可扩展性的实现是具有挑战性的实验。在这里，我们提出了一个协议的二次量子傅里叶变换（QQFT），考虑冷原子限制在一个光晶格。这种QQFT等价于单粒子子空间中的QFT，并在整个希尔伯特空间中产生不同的酉运算。我们表明，这个QQFT协议可以实现使用可编程的激光电位与最近开发的数字存储设备技术在实验中。QQFT协议实现了可编程的哈密顿工程，并允许哈密顿模型的量子模拟，这是难以实现的常规方法。通过对一维庞加莱晶体物理和二维拓扑平坦能带的量子模拟，证明了该方法的灵活性，尽管冷原子系统具有局域性，但量子量子场论协议有效地产生了所需的长程隧穿.我们发现这两个例子中的离散Poincaré对称性和拓扑性质分别对实验实现中潜在存在的一定程度的噪声具有鲁棒性。我们希望这种方法将打开广泛的机会，基于光晶格的可编程量子模拟。
2022-11-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Composer: A programmable quantum visualization and simulation tool for education and research
通过交互式仿真和可视化使量子力学方程和概念变得生动，这对于增强学习和教学是很常见的。然而，图形可视化几乎总是表现出一组硬编码的功能，而相应的基于文本的代码提供了更高程度的灵活性，但代价是陡峭的学习曲线或时间投资。我们介绍了Quantum Composer，它允许用户通过与图形可连接的节点交互来构建，扩展或探索量子力学模拟，每个节点对应于物理概念，数学运算，可视化等抽象数值和编程细节，同时保留可访问性，强调理解和快速反馈机制，我们通过一系列的例子来说明它在入门和高级量子力学课程、学生项目以及研究环境中的视觉探索中的开放式适用性。
2020-06-12 physics.ed-ph quant-ph
Optomechanical Self-Oscillations in an Anharmonic Potential: Engineering a Nonclassical Steady State
我们研究了光机械系统的自振荡，其中相干机械振荡是由驱动的光或微波腔引起的，对于非简谐机械振荡器势的情况。建立了一个半经典的分析模型，描述了弱非线性条件下的大振幅极限环。其结果是，我们预测的条件下实现亚泊松声子统计的稳定状态，表明经典禁止的行为。我们比较数值模拟，发现非常好的协议。我们的模型是相当普遍的，可以应用到其他物理系统，如捕获离子或超导电路。
2016-06-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simulating anharmonic vibrational polaritons beyond the long wavelength approximation
本研究针对长波近似之外的非简谐振动极化激元，提出局域腔辐射模与局域振动耦合的简洁理论框架，结合自洽声子与振动动力学平均场理论高效模拟其动量分辨谱，经数值验证具备准确性与适用性。
2024-09-12 cond-mat.other physics.chem-ph quant-ph
Programmable quantum simulation by dynamic Hamiltonian engineering
量子模拟是中尺度量子信息处理器的一个很有前途的近期应用，具有解决几十个相互作用的量子系统规模的计算上难以解决的问题的潜力。最近在一系列技术平台上的实验已经证明了应用于量子磁学、量子相变和相对论性量子力学的量子模拟的基本功能。在所有情况下，底层硬件平台限制了可实现的粒子间相互作用，对实现通用的可编程量子模拟器的能力形成了严重的限制。在这项工作中，我们解决这个问题，通过开发新的序列的酉操作，工程师所需的有效哈密顿在时域。其结果是一个混合可编程的模拟仿真器，允许广泛的相互作用的自旋晶格模型，以生成仅与任意的远程本地粒子间相互作用和单量子位寻址开始。具体来说，我们的方法允许生成所有对称耦合的双不变两体哈密顿与均匀的现场条款，一类，其中包括所有自旋1/2 XYZ链，但广义包括远程耦合。在以前的工作证明，通用模拟是可能的，使用纠缠门和单量子比特酉，我们表明，确定“程序”的酉脉冲实现任意自旋哈密顿可以制定为一个线性程序，在多项式时间内运行和规模有效的硬件资源。我们的分析从电路模型量子信息扩展到绝热量子演化，在那里我们的方法允许创建非本地基态的解决方案的计算。
2014-06-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multi-well log-anharmonic oscillators
量子粒子被认为是限制在一个玩具模型势具有多个极小。对于特定的选择家庭的潜力（在谐振子加上几个对数无限高，但可穿透的障碍的形式），一个方便的易处理的相关的束缚态问题是通过使用（略有修改）大N扩展技术。强调了模拟某种“再定域化”量子灾难的可能性的唯象吸引力。
2019-01-08 math-ph math.MP quant-ph
Programmable Quantum Simulations of Spin Systems with Trapped Ions
激光冷却和捕获的原子离子形成了模拟相互作用量子自旋模型的理想标准。有效自旋由每个离子内的适当内能水平表示，并且可以使用状态依赖荧光技术以近乎完美的效率测量自旋。在量子模拟器的典型示例中，通过施加对离子施加光学偶极力的光场，可以调制它们的库仑相互作用以产生长范围和可调谐的自旋-自旋相互作用，该自旋-自旋相互作用可以通过对激光场的光谱和图案进行整形来重新配置。在这里，我们回顾了原子离子到相互作用自旋系统的理论映射、复杂平衡态的制备、这些多体相互作用量子系统中动力学过程的研究，以及该平台在优化和其他任务中的使用。使用这样的量子模拟器来研究自旋模型可以为我们理解奇异量子材料提供信息，并揭示无法用传统计算机建模的相互作用量子系统的行为。
2020-07-29 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Multi-photon dressing of an anharmonic superconducting many-level quantum circuit
我们报告的超导非谐波多能级电路，耦合到谐波读出谐振器的调查。我们观察到多光子跃迁通过虚拟能级我们的系统的第五个激发态。定量地分析了这些高阶激发对读出器件的反作用，结果与理论预期相符。通过施加强微波驱动，我们实现了多光子敷料在我们的非谐电路，这是动态耦合的弱探测音。新兴的高阶拉比边带和相关的Autler-Townes分裂涉及到五个级别的调查非谐波电路观察。实验结果与主方程模拟吻合良好。
2015-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Universal programmable waveguide arrays
本文提出通过级联可编程波导阵列（PWA）实现任意酉矩阵的理论框架，给出数学证明和数值优化方法，确立了PWA作为量子光子计算通用可扩展架构的地位。
2024-11-19 physics.optics quant-ph
Programmable digital quantum simulation of 2D Fermi-Hubbard dynamics using 72 superconducting qubits
Phasecraft；Google（谷歌）
利用72个超导量子比特实现了二维费米-海伯德模型的可编程量子模拟，展示了在大规模多体相互作用电子模型中的应用潜力。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Observation of topological phenomena in a programmable lattice of 1,800 qubits
20世纪70年代，Berezinskii、Kosterlitz和Elderless的著名工作揭示了由低维材料（如超流体和超导体的薄膜）的拓扑性质所控制的物质的奇异相。这种现象的关键是在一个角自由度的旋涡和反涡的外观和相互作用-典型的经典XY模型-由于热波动。在二维伊辛模型中，这种角自由度在经典情况下是不存在的，但是通过添加横向场，它可以从挫折和量子涨落之间的相互作用中出现。因此，理论和模拟预测了量子系统中的无Kosterlitz（KT）相变。在这里，我们展示了一个大规模的量子模拟的这种现象在一个网络的1,800个原位可编程超导磁通量子位排列在一个完全受抑的正方形八角形晶格。关键的临界行为，我们观察到一个复杂的序参量的出现与连续的旋转对称性，和准长程序的发病系统接近临界温度。我们使用一个简单的，但以前没有证明的方法来统计估计与退火为基础的量子处理器，执行蒙特卡罗采样链的反向量子退火协议。观测结果与经典的模拟在一系列的哈密顿参数是一致的。我们预计，我们使用量子处理器作为可编程磁晶格的方法将在奇异材料的模拟和开发中得到广泛应用。
2018-03-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Probing resonating valence bonds on a programmable germanium quantum simulator
该研究利用锗量子点中的空穴自旋进行量子模拟，实现了对多自旋态的相干控制，成功模拟了共振价键并实现了具有 $s$ 波和 $d$ 波对称性的四自旋态，为相关电子系统的相干模拟提供了新方法。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhancing variational Monte Carlo using a programmable quantum simulator
本研究利用里德堡原子阵列量子模拟器的实验测量数据增强变分蒙特卡洛模拟，通过预训练循环神经网络波函数拟设提升收敛速度，实现对纯变分方法无法捕捉的物相的准确表征，验证了量子-经典混合方法的潜力。
2023-08-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Simulating Vibrational Dynamics on Bosonic Quantum Devices
本文提出将 Cartan 子代数分解扩展至玻色子算符，构建可用 Bogoliubov 变换高效对角化的非谐哈密顿量片段，并在双势阱隧穿和小分子振动能计算中验证。
2024-12-05 physics.chem-ph quant-ph
Programmable quantum simulation of 2D antiferromagnets with hundreds of Rydberg atoms
使用合成系统的量子模拟是一条很有前途的途径，可以在其他方法（包括数值方法）失败的情况下解决悬而未决的量子多体问题。许多平台正在朝着这一目标发展，特别是基于捕获的离子，超导电路，中性原子或分子。所有这些都面临两个关键挑战：（i）扩大集合规模，同时保持对参数的高质量控制，以及（ii）验证这些大型系统的输出。在这里，我们使用可编程阵列的单个原子被困在光镊，与激光激发控制的相互作用，以里德伯态实现一个标志性的多体问题，反铁磁二维横向场伊辛模型。我们将这个平台推向前所未有的高度，可以高保真地操纵多达196个原子。我们通过动态调整哈密顿量的参数来探测反铁磁序。我们说明了我们的平台的多功能性，通过探索不同的系统尺寸上两个定性不同的几何形状，正方形和三角形阵列。我们获得了良好的协议与数值计算的计算可行的大小（约100个粒子）。这项工作表明，我们的平台可以很容易地用于解决多体物理学中的开放问题。
2020-12-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Experimental simulation of non-equilibrium quantum piston on a programmable photonic quantum computer
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Single Quantum B.V.（Single Quantum有限公司）；RISE Research Institutes of Sweden（瑞典RISE研究院）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）
本研究利用可编程光子量子计算机实验模拟双玻色子量子活塞的非平衡动力学，揭示了不可区分性和多体干涉对量子功、耗散和熵生产的影响。
2026-03-11 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Programmable large-scale simulation of bosonic transport in optical synthetic frequency lattices
本文提出一种基于光学合成频率维度的可编程模拟器，利用光子学宽带宽实现超过10万位点的大型二维、三维及非平面连通晶格模拟，并采用新方法激发任意态，确立了其可扩展性与灵活性。
2022-08-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Universal Programmable Quantum Circuit Schemes to Emulate an Operator
与固定设计不同，可编程电路设计支持无限数量的运算符。可编程电路的功能可以通过简单地改变电路中旋转门的角度值来改变。在这里，我们提出了一种新的量子线路设计技术，导致两个通用的可编程电路方案。电路方案可用于通过设置电路中的角度值来模拟任何给定的算子。这提供了一种固定的电路设计，其角度是以有效的方式从给定矩阵的元素确定的，该矩阵可以是非酉的。我们也给出了这些电路的经典和量子复杂性分析，并表明，电路需要一些经典的计算。它们具有与非一般电路几乎相同的量子复杂性。由于所提出的电路设计独立于矩阵分解技术和用于为给定算子找到量子线路的全局优化过程，因此可以在量子计算机上对分子哈密顿算子的幺正传播子进行高精度模拟。作为一个例子，我们展示了如何建立氢分子的电路设计。
2012-11-11 cs.OH quant-ph
Programmable N-body interactions with trapped ions
研究扩展标准Mølmer-Sørensen成对纠缠门，提出一种在囚禁离子N个自旋间产生可控可编程耦合的机制，通过自旋相关光学力实现相空间非线性位移，并构建高阶自旋哈密顿量与门的系统框架。
2022-07-21 physics.atom-ph quant-ph
A two-dimensional programmable tweezer array of fermions
我们在光镊中制备了高达50个费米子原子的高填充双组分阵列，原子处于每个光镊的基态运动态。使用频闪技术，我们配置的阵列在各种二维几何形状可以忽略不计的Floquet加热。完整的自旋和密度分辨读出的个别网站，使我们能够后选择接近零熵的初始状态的费米子量子模拟。我们准备一个相关的状态，在两个两个隧道耦合哈伯德plaquette，演示了所有的积木实现可编程的费米量子模拟器。
2022-03-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Suppressing Intrinsic Spin-Phonon Errors in Trapped-Ion Quantum Simulation
School of Applied and Engineering Physics, Cornell University（康奈尔大学应用工程物理学院）
通过帧变换序列，在保持可编程伊辛耦合的同时，抑制离子阱量子模拟中由声子中介相互作用引起的本征自旋-声子误差，实现数量级更低的误差。
2026-06-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Online Convex Optimization of Programmable Quantum Computers to Simulate Time-Varying Quantum Channels
University of Florence（佛罗伦萨大学）；INFN sezione di Firenze（意大利国家核物理研究院佛罗伦萨分部）；University of York（约克大学）
模拟量子信道是量子计算中的基本原理，因为量子信道定义了一般的（保迹的）量子操作。一个任意的量子信道不能使用有限维可编程量子处理器精确地模拟，使得重要的是开发最佳近似模拟技术。在本文中，我们研究了具有挑战性的设置，其中要模拟的信道随时间的变化而变化。我们提出了使用矩阵指数梯度下降（MEGD），在线凸优化方法，并分析表明，它实现了次线性遗憾的时间。通过实验，我们使用可编程广义隐形传态处理器验证了时变退相信道的主要结果。
2022-12-09 cs.AI cs.IT cs.LG
Programmable Assembly of Ground State Fermionic Tweezer Arrays
Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
研究通过确定性制备费米子双极子阵列中的任意两组分产物态，实现超过98.5%的运动基态保真度，展示了高保真度的量子态工程方法。
2026-06-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Observation of a many-body-localized discrete time crystal with a programmable spin-based quantum simulator
离散时间晶体（DTC）是最近发现的一种自发打破时间平移对称性的物质相。无序诱导的多体局域化需要稳定的DTC任意时间，但这种本地化制度的实验研究已被证明是难以捉摸的。在这里，我们观察到的标志性签名的多体本地化DTC使用一种新的量子模拟平台的基础上，单独可控的$^{13}$ C核自旋钻石。我们证明了特征长寿时空秩序，并确认它是强大的通用初始状态。我们的研究结果是一致的实现了一个平衡的Floquet相的物质，并建立一个可编程的量子模拟器的基础上探索多体物理的固态自旋。
2021-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Programmable Simulations of Molecules and Materials with Reconfigurable Quantum Processors
本文提出一种基于可重构量子比特架构的强关联量子系统模拟框架，结合数字Floquet工程和经典协同处理，从单一数据集中提取激发能与磁化率等谱性质，并展示了其在过渡金属催化剂和二维磁性材料中的应用。
2023-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.atom-ph
Ab initio electron-lattice downfolding: potential energy landscapes, anharmonicity, and molecular dynamics in charge density wave materials
该研究提出电子-晶格降维方法以降低复杂性，提升分子动力学模拟效率，在选定电荷密度波材料中验证了其准确性，并揭示了热与量子涨落对单层1H-TaS$_2$中CDW转变的影响。
2024-01-16 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el physics.chem-ph
Convex optimization of programmable quantum computers
量子计算的一个基本模型是可编程量子门阵列。这是一个量子处理器，由程序状态提供，该程序状态在输入状态上引起相应的量子操作。虽然是可编程的，但该模型的任何有限维设计都是非通用的，这意味着处理器不能完美地模拟输入上的任意量子信道。在过去的20年里，描述模拟的接近程度以及找到最佳程序状态一直是一个悬而未决的问题。在这里，我们通过证明搜索最佳程序状态是一个凸优化问题来回答这些问题，可以通过机器学习中常用的半定规划和基于梯度的方法来解决。我们将这一一般结果应用于不同类型的处理器，从基于量子隐形传态的浅设计，到依赖于基于端口的隐形传态和参数量子线路的更深层次的方案。
2020-05-19 cond-mat.other math-ph math.MP
