Linear-optical generation of eigenstates of the two-site XY model
伴随量子计算机发展而来的大部分预期都与其应用于模拟另一个感兴趣的量子系统的动力学有关。在这里，我们研究的积木模拟量子自旋系统与线性光学。我们实验产生的XY哈密顿量的本征态下的外部磁场。实现的量子线路由两个CNOT门组成，这两个CNOT门是通过利用光子源的纠缠和应用CPhase门在实验上实现的。我们通过改变局部参数来调节耦合常数和磁场的比值。这种使用线性量子光学的XY模型的实现可能会为未来使用线性光学研究猝灭动力学打开大门。
2014-10-04 quant-ph
Statistical Approach to Quantum Phase Estimation
我们介绍了一种新的统计和变分方法的相位估计算法（PEA）。与传统的迭代PEA只返回一个本征相位估计不同，该方法可以利用迭代PEA（IPEA）的简化硬件版本从给定的酉矩阵中确定任何未知的本征态-本征相位对。这是通过将IPEA类电路的概率输出视为本征态-本征相接近度量来实现的，使用该度量来估计输入状态和输入相位与最近的本征态-本征相对的接近度，并通过对输入状态和相位的变分过程来接近该对。这种方法可以在整个计算空间上搜索，或者可以在某个指定范围（方向）内有效地搜索本征相位（本征态），允许那些具有其系统的一些先验知识的人搜索特定的解决方案。我们展示了该方法的仿真结果与Qiskit包在IBM Q平台和本地计算机上。
2021-04-21 quant-ph
Wigner functions, negativity volumes, and experimental generation of Pegg-Barnett phase-operator eigenstates
Okinawa Institute of Science and Technology（冲绳科学技术大学院大学）
本文研究了Pegg-Barnett相可观测量本征态的非高斯性，通过计算Wigner函数确认其在相空间特定区域取负值，并探讨了本征态的负值体积与希尔伯特空间维度的关系，同时提出量子光学电路生成本征态并分析单光子探测对其非高斯性的影响。
2026-08-26 quant-ph
Optimizing quantum phase estimation for the simulation of Hamiltonian eigenstates
我们重温量子相位估计算法的目的是获得能级的多体哈密顿量，并特别注意其输出的统计分析。我们引入了与本征态输入相关的母分布的平均相位方向作为一种新的后处理工具。通过将其与未知相位相连接，我们发现，如果用作其直接估计量，它超过了使用少一位分辨率的标准多数规则的准确性，这表明它也可以被反转以提供无偏估计。此外，我们展示了如何直接使用这个量，以准确地找到能级时，初始化状态是一个本征态的模拟传播子在整个时间演化，这使得浅算法。然后，我们使用IBM Q硬件进行数字量子模拟的三个玩具模型：一个两能级系统，一个双自旋伊辛模型和一个两个网站的哈伯德模型在半填充。提供了在有噪声的中间尺度量子计算机中实现Trotterization并减少结果的可变性的方法。
2020-07-31 cond-mat.str-el quant-ph
Nearly optimal quasienergy estimation and eigenstate preparation of time-periodic Hamiltonians by Sambe space formalism
本文基于Sambe空间形式严格推导了空间截断，提出了计算时间周期性哈密顿量准能量和Floquet本征态的量子算法，实现了近最优查询复杂度，证明其计算效率几乎与时间无关情况相当。
2024-01-05 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Bounding Eigenstate Overlap from Hamiltonian Moments: Success Probability Guarantees for Quantum Phase Estimation
National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）；University of Toronto（多伦多大学）；University of Toronto Scarborough（多伦多大学士嘉堡分校）
本文提出一种系统改进的方法，利用有限的哈密顿量矩来计算本征态重叠的可信上界和下界，为量子相位估计提供成功概率的保证，通过多项式优化和线性/半定规划实现最优界，应用于强相关分子哈密顿量并研究张量网络收缩得到的近似矩的影响，为预QPE筛选提供实用工具。
2026-06-04 physics.chem-ph quant-ph
Quasi-Exactly Solvable Potentials with Two Known Eigenstates
提出了一种新的超对称方法，用于产生具有两个已知本征态的准精确可解（QES）势。用这种方法我们得到了新的QES势，并以显式的形式求得了基态和第一激发态的能级和波函数。
1998-12-23 quant-ph
Quantum computation with the eigenstate thermalization hypothesis instead of wavefunction preparation
University of Victoria（维多利亚大学）
提出利用量子电路在时间演化下的热化能力来求解线性代数问题，通过本征态热化假说和完全遍历性产生本征态的等概率叠加，结合量子相位估计实现输入算符函数的计算，从而在多项式对数时间内避免复杂的波函数制备。
2026-10-08 quant-ph
Quantum algorithm for obtaining the eigenstates of a physical system
我们提出了一个量子算法来解决以下问题：给定一个物理系统的哈密顿量和它的一个本征值，如何得到相应的本征态？该算法是基于共振现象。对于耦合到量子系统的探测量子位，当探测量子位的频率与系统中的跃迁频率匹配时，系统表现出共振动力学。因此，通过在探测量子比特和系统中的设计跃迁之间诱导共振，可以引导系统演化到具有已知本征值的本征态。该算法也可用于获得物理系统的能量谱，并且可以实现比相位估计算法更快的速度。
2015-10-03 quant-ph
Eigenstate Estimation for the Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) Hamiltonian
我们展示了如何多层次BCS哈密顿有限系统中的强配对相互作用制度可以准确地近似使用多维移位谐振子哈密顿。在移谐近似（SHA）中，离散的量子态变量被近似为连续变量，代数哈密顿量被微分算子所取代。使用SHA，BCS理论的结果，如间隙方程，可以很容易地推导出没有BCS近似。此外，SHA保留了与BCS哈密顿量相关的对称性。最后，对于所有的相互作用强度，SHA可以用来识别最重要的基态-允许通过对角化BCS哈密顿量在小的子空间中精确计算低本征态，否则可能是大得多的希尔伯特空间。
2010-11-18 cond-mat.supr-con math-ph math.MP
Entanglement-induced Decoherence and Energy Eigenstates
利用量子混沌领域的最新结果，我们导出了系统-环境纠缠引起的退相干时间尺度的显式表达式。对于一般的系统-环境相互作用和一般的量子混沌系统作为环境，导出了能量本征态在弱耦合区成为优选态的条件。一个简单的模型被引入到数字上证实我们的预测。这些结果也有助于理解混沌量子系统中量子纠缠产生的动力学过程。
2008-01-25 quant-ph
Sensitivity of parameter estimation near the exceptional point of a non-Hermitian system
非厄米系统的例外点，即$n$不同的能量本征态合并成一个相同的能量本征态，具有厄米系统中没有的许多有趣的性质。特别地，由于磁化率$dε^{1/n}/dε$在例外点处发散，所以能级分裂对$n$阶例外点附近的微扰参数$ε$的$ε^{1/n}$依赖性激发了具有任意高灵敏度的计量的想法。本文利用量子费舍尔信息的精确形式，从理论上研究了异常点附近参数估计的灵敏度。量子费舍尔信息形式主义允许在不指定特定测量方法的情况下确定最高灵敏度。我们发现，例外点承担的灵敏度没有显着的增强。相反，本征态的聚结正好抵消了本征值的磁化率发散，并使灵敏度成为微扰参数的光滑函数。
2018-09-15 quant-ph
A simpler algorithm to mark the unknown eigenstates
对于酉算子$U$的未知本征态$|ψ\rangle$，假设我们有一个相应本征值的估计，该估计与所有其他本征值之间的距离为最小值间隔$Δ$。在本征态标记问题（EMP）中，目标是实现$|ψ\rangle$状态（称为\emph{marking}，量子搜索算法语言中的$|ψ\rangle$状态）的选择性相变。EMP在几个量子算法的构建中有重要的应用。最著名的EMP算法结合了相位估计算法和多数表决的思想。它使用$U$的$Θ(\frac{1}Δ\ln \frac{1}ε)$应用程序，其中$ε$是容许误差。它需要$Θ\left(\ln \frac{1}Δ\right)$辅助量子位用于相位估计，另一个$Θ\left(\ln \frac{1}ε\right)$辅助量子位用于多数表决。在本文中，我们表明，多数表决是不是EMP的一个至关重要的要求，同样的目的也可以实现使用不需要任何辅助量子比特的定点量子搜索算法。在多数投票的情况下，需要这些辅助量子比特来进行控制转换，这在物理上很难实现。利用不动点量子搜索，我们去掉了这些$Θ\left(\ln \frac{1}ε\right)$辅助量子比特和相同数量的受控变换。这样我们就得到了一个更简单的标记未知本征态的算法。然而，所需的$U$应用次数增加了$Θ\left(\ln \frac{1}ε\right)$的倍数。这种折衷在空间资源更加受限或受控变换非常昂贵的典型…
2016-11-08 quant-ph
Non-Boolean Quantum Amplitude Amplification and Quantum Mean Estimation
本文将量子振幅放大和振幅估计算法推广到非布尔预言机。一个非布尔的oracle $U_φ$对一个本征态$|x\rangle$的作用是应用一个依赖于状态的相移$φ(x)$。与布尔型预言机不同，非布尔型预言机的特征值$\exp(iφ(x))$不限于$\pm 1$。两个新的预言算法的基础上，这样的非布尔预言。第一种是非布尔振幅放大算法，其基于$φ(x)$的值优先放大本征态的振幅。从给定的初始叠加态$|ψ_0\rangle$开始，以具有较高$\cos(φ)$值的基态为代价来放大具有较低值的$\cos(φ)$的基态。第二种算法是量子平均估计算法，它使用量子相位估计来估计期望值$\langleψ_0|U_φ|ψ_0\rangle$，即，通过对$|ψ_0\rangle$进行测量而采样的随机$x$的$\exp(iφ(x))$的期望值。结果表明，量子平均估计算法提供了一个二次加速比相应的经典算法。这两种算法演示使用模拟玩具的例子。简要讨论了算法的潜在应用。
2021-02-09 quant-ph
Exponential distillation of dominant eigenproperties
University of Oxford（牛津大学）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利科学院维格纳物理研究中心）；Eötvös Loránd University（罗兰大学）
本文提出了一种混合量子-经典算法，通过指数纯化技术在量子态中估计任意可观测量的期望值，适用于近期和早期容错量子计算场景。
2026-03-02 quant-ph
Efficient Bayesian phase estimation using mixed priors
我们描述了一个有效的实现贝叶斯量子相位估计中存在的噪声和多重本征态。这项工作的主要贡献是不同的相位分布，即截断傅立叶级数和正态分布的表示之间的动态切换。傅里叶级数表示法的优点是在许多情况下是精确的，但随着先验知识的每次更新，复杂性会增加。这就需要截断序列，最终导致分布变得不稳定。我们推导出截断傅立叶级数表示正态分布的误差界限，并使用这些来决定何时切换到正态分布表示。这种表示方法要简单得多，并且是结合近似贝叶斯更新的拒绝过滤提出的。我们表明，在许多情况下，更新可以完全使用解析表达式，从而大大降低了更新的时间复杂度。最后，当处理几个本征态的叠加时，我们需要估计相对权重。这可以用公式表示为凸优化问题，我们使用梯度投影算法来解决。通过在指数缩放的迭代中更新权重，我们在不影响整体精度的情况下大大降低了计算复杂度。
2021-05-30 quant-ph
Generation of entanglement in systems of intercoupled qubits
我们考虑两个和三个量子比特的系统，通过海森堡型交换相互作用相互耦合，并与外部激光场相互作用。我们发现，这些系统允许一个创建最大纠缠贝尔态，以及三个量子比特Greenberger-Horne-Zeilinger和W状态。特别地，我们指出某些目标态是初始裸系统的本征态。因此，当从可分离的（非纠缠的）基态开始时，可以通过脉冲面积和绝热技术来创建纠缠态。另一方面，对于目标状态，不存在最初的本征系统的模型，我们应用强大的受激拉曼绝热通道和$π$脉冲技术，创建所需的非纠缠本征态的相干叠加。
2014-10-22 quant-ph
Determining eigenstates and thermal states on a quantum computer using quantum imaginary time evolution
在量子计算机上精确计算哈密顿基态、激发态和热态将影响物理和计算机科学中的许多问题，从量子模拟到机器学习。鉴于构建大规模量子计算机所面临的挑战，这些任务应该以资源有效的方式进行。在这方面，现有的技术的基础上相位估计或变分算法显示潜在的缺点;相位估计需要深的电路与附属，这是很难可靠地执行没有纠错，而变分算法，而灵活的电路深度，需要额外的高维经典优化。在这里，我们介绍了量子虚时间演化和量子Lanczos算法，这是寻找基态和激发态的经典算法的类似物。与经典算法相比，它们每次迭代所需的空间和时间呈指数级减少，并且可以在没有深度电路和辅助电路或高维优化的情况下实现。我们还讨论了量子虚时间演化作为一个子程序，通过模拟最小纠缠的典型热态生成吉布斯平均。最后，我们通过使用精确的经典仿真以及Rigetti量子虚拟机和Aspen-1量子处理单元上的原型电路的实现来展示这些算法的潜力。
2020-02-16 quant-ph
Witnessing eigenstates for quantum simulation of Hamiltonian spectra
哈密尔顿谱的有效计算是一个在经典机器上难以解决的问题，它可以在从物理到化学的许多领域中找到应用。在这里，我们介绍了“本征态证人”的概念，并通过它提供了一个新的量子方法，结合变分法和相位估计近似的基态和激发态的本征值。该协议在可编程硅量子光子芯片上进行了实验验证，该芯片是一个可大规模制造的平台，它嵌入了纠缠态生成，任意控制幺正操作和投影测量。实验上发现基态和激发态的量子效率均大于99%，其本征值的估计精度为32位。我们还调查和讨论了该方法的可扩展性，并通过对更复杂的汉密尔顿算子进行数值模拟来研究其性能。这一结果显示了量子计算机在量子化学方面取得的可喜进展。
2018-01-15 quant-ph
Quantum estimation of tripartite coupling in Spin-Magnon-Mechanical Hybrid Systems
研究自旋-磁振子-力学混合系统中三方耦合强度的量子估计，利用参数驱动和QFI计算发现临界点发散特性，并证实直接强度测量在耗散相变点附近为最优且具一定鲁棒性。
2023-05-21 quant-ph
Approximate Phase Search and Eigen Estimation using Modified Grover's Algorithm
本文试图修改Grover算法，以找到接近目标成本值的二进制字符串解决方案。在这个方向上，除了引入合适的辅助量子位之外，还提出了新的受控预言和局部扩散算子。一个可能的战略，估计本征值和本征态的一个给定的成本哈密尔顿，扩展推理的方法，也指出。典型的结果和相关的讨论被捕获，以支持的主张。
2020-12-18 quant-ph
Eigenstate Preparation Through Near-Optimal Eigenprobability Filtering
Mathematical Institute, University of Oxford（牛津大学数学研究所）；Quantum Motion（量子运动）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利科学院维格纳物理研究中心）；Faculty of Informatics, Eötvös Loránd University（罗兰大学信息学院）
针对未知本征值或初始态重叠不足时的本征态制备难题，提出DEFEAT算法，通过概率二次放大与阈值化实现近最优主导本征态滤波，提升重叠度依赖并减少辅助量子比特，经模拟验证有效。
2026-08-13 quant-ph
Electromagnetic control of nonclassicality in cavity QED system
研究了单原子腔QED系统中电磁场对出射光场非经典性的控制。通过对能量本征值和本征态的研究，我们发现本征态类似于本征态的Jaynes-Cummings阶梯，并且可以被外控制场光学控制。将控制场频率调谐到单光子共振频率，我们发现在单光子共振频率下，可以观察到出射光场的超聚束行为。我们还证明了存在一个魔控制场强度，在这个强度下双光子阻塞现象可以得到显著改善。特别是，通过改变控制场的强度，可以将出射场的非经典性从量子态调整到经典态。本文的工作为控制出射光场的统计特性提供了一种光学方法，对非经典光的产生、量子门操作和奇异量子态的产生具有重要意义。
2018-05-11 quant-ph
Optimal polynomial based quantum eigenstate filtering with application to solving quantum linear systems
提出了一种基于量子信号处理（QSP）和极大极小多项式的量子本征态滤波算法。该算法允许我们有效地准备一个给定的哈密顿量的目标本征态，如果我们有机会获得一个初始状态与非平凡的重叠与目标本征态，并有一个合理的下限的谱隙。将该算法应用于量子线性系统问题（QLSP），分别提出了基于量子绝热计算（AQC）和基于量子Zeno效应的两种算法。这两种算法准备的最终解决方案作为一个纯粹的状态，并实现了接近最佳的$\mathcal{\widetilde{O}}(dκ\log(1/ε))$查询复杂度为$d$稀疏矩阵，其中$κ$是条件数，和$ε$是所需的精度。这两种算法都不使用相位估计或幅度放大。
2020-11-08 cs.NA math.NA quant-ph
Unifying parameter estimation and the Deutsch-Jozsa algorithm for continuous variables
我们揭示了连续变量量子系统上的量子精密测量和Deutsch-Jozsa算法之间的密切关系。我们开发了一个通用的程序，其特征在于由两个参数，统一的参数估计和Deutsch-Jozsa算法。根据我们保持恒定的参数，该过程实现参数估计协议或Deutsch-Jozsa算法。该过程的参数估计部分达到海森堡极限，因此是最佳的。由于使用近似的归一化连续变量本征态的Deutsch-Jozsa算法是概率的。该程序估计一个未知参数的值，并解决了Deutsch-Jozsa问题，而不使用任何纠缠。
2010-08-19 quant-ph
Generation of even and odd nonlinear coherent states
我们证明了在双色激光驱动的囚禁离子质心运动中可以产生一类奇偶非线性相干态，定义为数算符的非线性函数与玻色子湮没算符的平方的乘积的本征态。研究了这些态的非经典性质。
1999-02-15 quant-ph
Evaluating energy differences on a quantum computer with robust phase estimation
我们适应的强大的相位估计算法，使用量子计算机的两个本征态之间的能量差的评估。这种方法不需要辅助寄存器和系统寄存器之间的受控幺正，甚至不需要单个辅助量子位。作为概念验证，我们在云量子计算机上计算了氢分子的基态和低激发态的能量。然后，我们的方法的解释性的鲁棒性进行量化的高容忍度的状态准备和测量中的相干错误。从概念上讲，我们注意到，所有的量子相位估计算法最终评估本征值差。
2020-07-17 quant-ph
Real time evolution for ultracompact Hamiltonian eigenstates on quantum hardware
本研究详细分析了基于实时演化的变分量子相位估计（VQPE）方法，推导其理论基础，提出幺正表述以优化测量复杂度并分析噪声影响，通过硬件演示与强关联体系算例验证了其高效求解多体系统本征态的能力。
2021-04-07 cond-mat.str-el quant-ph
Exponentially cheaper coherent phase estimation via uncontrolled unitaries
本文提出利用受控单元ary信息将受控单元ary替换为未受控单元ary，从而在引入受控态制备成本的情况下，实现m位相位估计中两量子比特门数量的指数级减少。
2026-04-07 quant-ph
Greenberger-Horne-Zeilinger states and few-body Hamiltonians
Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的产生是量子信息中的一个关键问题。我们推导出获得GHZ态作为本征态的哈密顿量的一般条件。一般来说，如果哈密顿量包含m<=2的m体相互作用项和严格大于4的量子位数，则简并不能避免。作为应用，我们显式地构造了一个两体4-量子位哈密顿量和一个三体5-量子位哈密顿量，它们表现出GHZ作为非简并本征态。
2011-05-03 quant-ph
Energy Spectra of Compressed Quantum States
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
研究证明压缩量子态的能量谱特性，揭示其与本征态纠缠和能量最小化的关系，解释了矩阵乘积态能量谱的非指数衰减现象。
2026-02-24 quant-ph
Harnessing synthetic gauge fields for maximally entangled state generation
本文研究了两种生活在光学环形晶格中的中性冷原子之间纠缠的产生，其中每一组粒子都可以用$d$维希尔伯特空间（qu $d$ it）来描述.利用合成磁场在量子对$d$及其之间产生纠缠态。最大纠缠本征态被发现的Aharonov-Bohm相位，这是零能量本征态的动力学和相互作用的部分的玻色-哈伯德哈密顿量的定义良好的值，使他们非常例外和强大的对某些非微扰波动的哈密顿量。我们提出了一个从一个初始的基态开始，达到最大纠缠态（MES）的协议。此外，提出了一种通过测量颗粒电流来检测MES的间接方法。
2014-01-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
High-order Harmonic Generation and Dynamic Localization in a driven two-level system, a non-perturbative solution using the Floquet-Green formalism
我们应用Floquet-Green算子形式主义的情况下，谐波驱动的两能级系统。我们推导出精确的表达式的准能量和分量的Floquet本征态与使用连分数。我们研究了准能量作为驱动场强度的函数的避免交叉结构，并给出了共振多光子过程的解释。从Floquet本征态，我们得到的时间演化算子。利用这个算子，我们研究了非微扰区域的动力学局域化和高次谐波的产生。
2005-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.atom-ph
Faster Coherent Quantum Algorithms for Phase, Energy, and Amplitude Estimation
我们考虑在以下条件下执行相位估计：我们只给出输入状态的一个副本，输入状态不必是幺正的本征态，并且状态必须不被测量。大多数量子估计算法做出的假设使它们不适合这种“相干”设置，只剩下教科书方法。我们提出了新的算法，相位，能量和幅度估计的概念和计算比教科书的方法更简单，具有更小的查询复杂性和附属足迹。它们不需要量子傅里叶变换，也不需要量子排序网络来计算几个估计的中值。相反，他们使用块编码技术来一次计算一个比特的估计，通过奇异值变换执行所有放大。这些改进的子程序加速了量子Metropolis采样和量子贝叶斯推断的性能。
2022-12-12 quant-ph
Quantum Spectral Estimation with Multiple Initial States: Improved Error and Cost Scaling
University of Michigan（密歇根大学）
该研究基于QFAMES框架提出多初始态量子谱估计新方法，可降低哈密顿量模拟代价与重数恢复代价，保留海森堡极限缩放，数值实验验证了误差缩放关系。
2026-10-26 quant-ph
Generation of Bell, W and GHZ states via exceptional points in non-Hermitian quantum spin systems
研究了非厄米XY自旋链和横场伊辛自旋链中的量子相变，其中非厄米性由虚磁场引起。分析和数值计算结果表明，在特殊情况下，这些模型中的合并本征态靠近W态，远离Bell态和GHZ态，它们在T. D. Lee et.等（Phys. Rev. Lett. 113，250401（2014））。通过选取合适的初始状态，数值模拟显示了系统到目标状态的时间演化过程。
2015-03-20 quant-ph
Uncertain Quantum Critical Metrology: From Single to Multi Parameter Sensing
针对控制参数不确定性影响临界量子计量精度却被忽视的问题，提出单多参数估计的通用分析框架，通过两类模型验证发现有限系统中鲁棒性与量子优势存在权衡，为临界量子计量的实用化提供思路。
2025-06-11 quant-ph
Length scale estimation of excited quantum oscillators
本文研究大质量量子振子长度尺度参数的量子估计，证明位移压缩态和激发本征态可实现海森堡标度，并构造纠缠态序列以提升灵敏度。
2025-10-09 quant-ph
Quantum eigenvalue estimation via time series analysis
我们提出了一个有效的方法来估计的哈密顿$H$的特征值的期望值的发展运营商的各种时间。对于一个给定的量子态$ρ$，我们的方法输出的本征值估计和近似概率的列表。每个概率取决于在任意小范围内与本征值相关联的$H$的那些本征态中$ρ$的支持。我们的方法的复杂性是多项式在一个给定的精度参数$ε$，这是特征值估计之间的差距的逆。与使用量子傅里叶变换的著名量子相位估计算法不同，我们的方法不需要大型辅助系统，大型受控操作序列，或保持实验之间的相干性，因此对近期应用更具吸引力。我们的方法的输出可以用来计算$H$和其他期望值的光谱特性，有效地，在加性误差成正比于$ε$。
2020-09-04 quant-ph
Generation of a decoherence-free entangled state using a radio frequency dressed state
我们提出了一种利用射频修饰态和自旋相关力相结合的方法来制备钙离子纠缠态的方法。利用这种方法，可以直接产生射频量子比特的无退相干纠缠态，理想情况下其保真度接近于1。我们得到了一个保真度为0.68的rf纠缠态，由于它是一个能级间存在能隙的本征态，因此相干时间超过200 ms，用同样的方法得到了一个保真度为0.77的qutrit-qutrit纠缠态，它超过了2/3的可分性阈值.
2011-10-19 quant-ph
Geometric construction of optimal probe states in distributed multiparameter quantum sensing
Shenzhen University（深圳大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
本文提出一种几何构造方法，利用生成元本征值向量的最小包围球和椭球，系统设计分布式多参数量子传感中的最优探针态，以最大化总量子Fisher信息并最小化加权协方差。
2026-09-23 quant-ph
Complete and robust energy conversion by sum frequency generation based on Invariant Engineering
提出了一种基于Lewis-Riesenfeld不变量理论的和频发电能量完全转换的解析方法。该技术源于量子力学中的二能级原子跃迁，比传统的方法更有效和鲁棒。在我们的方案中，建立了准绝热单控制参数模型，并选择了单控制参数的值，使初始本征态完美地转换为我们所需要的最终本征态。对应于非线性频率转换过程，非线性晶体结构的设计与最优控制理论的逆工程，这是对耦合系数和相位失配的扰动，包括泵浦光强度和晶体偏振周期的变化是鲁棒的，并导致几乎100%的转换效率在任何晶体长度。结果表明，当晶体长度L=1 mm时，可在2.6 μm ~ 3.6 μm波长范围内实现频率转换，转换效率大于50%的光谱带宽接近400 nm。
2022-06-29 physics.optics quant-ph
An Iterative Method to Improve the Precision of Quantum Phase Estimation Algorithm
针对 QPE 精度受时间跨度和辅助量子比特限制的问题，提出利用不同时间跨度传播子迭代细化相位分支的方法，可在少量辅助量子比特和 NISQ 设备上高精度定位本征能量。
2024-02-22 quant-ph
High-precision and low-depth quantum algorithm design for eigenstate problems
Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；University of Cambridge（剑桥大学）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；The University of Chicago（芝加哥大学）
本研究提出了一种高精度低深度的量子算法，用于高效估计量子系统本征态性质，适用于晶格和分子问题。
2026-01-19 cond-mat.str-el physics.comp-ph quant-ph
Purified phase estimation samples spectra efficiently
DOS-QPE通过纯化和纠缠层高效估计哈密顿量的密度态，适用于强关联系统，提升光谱信息获取能力。
2025-12-09 quant-ph
Quantum state smoothing as an optimal estimation problem with three different cost functions
量子态平滑是一种基于感兴趣时间之前和之后的部分测量信息来估计开放量子系统的未知真实状态的技术。在本文中，我们表明，平滑的量子态是一个最佳的状态估计，也就是说，它最小化的风险（预期成本）函数。具体地说，我们表明，平滑的量子态是最佳的两个成本函数：跟踪平方偏差和相对熵的未知的真实状态。然而，当我们考虑一个相关的风险函数，线性失真，我们发现，与人们可能期望的相反，平滑状态不是最优的。对于这种情况下，我们得到的最佳状态估计，我们称之为图示平滑状态。它是一个纯态，即具有最大本征值的平滑量子态的本征态。
2021-06-04 quant-ph
Out-of-time-order correlations and the fine structure of eigenstate thermalisation
无序量子化器（OTOC）已经成为研究相互作用量子多体系统中量子信息动力学和热化的一种工具。最近有人认为，OTOC的预期指数增长与标准本征态热化假说（ETH）中编码的相关性之外的相关性的存在有关。我们明确地表明，通过广泛的数值分析的运营商矩阵元素的统计数据结合OTOC动态的详细研究，OTOC确实是一个精确的工具，探索的ETH的细节。特别是，虽然短时间的动态为主的相关性，长时间的饱和行为给出了明确的指示运营商相关的能量尺度$ω_{\textrm{GOE}}$相关的出现一个有效的高斯随机矩阵理论。我们提供了一个估计的有限尺寸标度的$ω_{\textrm{GOE}}$的一般类的观测组成的本地运营商的总和在无限温度制度和发现的线性行为的模型考虑。
2021-09-17 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Better product formulas for quantum phase estimation
本文针对量子能量估计任务，利用Trotter误差理论和基于Magnus展开的方法，将乘积公式的误差分析推广至任意阶，发现了一种误差二次优于Trotter-Suzuki的9项二阶公式，并在低能子空间中证明了二次渐近加速。
2024-12-22 quant-ph
Floquet-Theoretical Formulation and Analysis of High-Harmonic Generation in Solids
利用Floquet本征态，导出了在某一时刻开启单色光场的情况下，电流的高次谐波分量的计算公式。在此基础上，我们研究了一维交错势链上电子的HHC能谱，以研究在具有电荷密度波（CDW）序的系统中，单胞中多个电子位置的影响.借助Floquet本征态的解，我们分析表明，在HHC谱中出现了两个不同起源的平台。这些平台的宽度都与场振幅成正比，但分别与激光频率及其平方成反比。数值计算还表明，当场振幅和交错势都很强时，会出现多阶平台。
2018-11-12 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Shortcuts to adiabatic passage for fast generation of Greenberger-Horne-Zeilinger states by transitionless quantum driving
Berry关于“无跃迁量子驱动”的方法展示了如何设置一个哈密顿量，该哈密顿量沿着参考哈密顿量的瞬时本征态驱动系统的动力学，以在更短的时间内再现绝热过程的相同最终结果。在本文中，我们的动机是无跃迁量子驱动，在三原子系统中构造绝热通道的捷径，以创建Greenberger-Horne-Zeilinger态的量子芝诺动力学和非共振激光的帮助下。通过数值仿真，讨论了各种退相干过程的影响，结果表明，该方案具有快速性和抗退相干和运算缺陷的鲁棒性。
2016-04-18 quant-ph
Simple realization of a hybrid controlled-controlled-Z gate with photonic control qubits encoded via eigenstates of the photon-number parity operator
提出利用两个微波腔耦合超导四能级系统，仅需基本操作即可实现光子量子比特控制超导目标比特的高保真混合CCZ门，并可生成多种混合GHZ态。
2023-06-04 quant-ph
Estimation of general Hamiltonian parameters via controlled energy measurements
量子Cramér-Rao定理指出，量子费舍尔信息（QFI）限制了量子参数$ξ$估计中可达到的最佳精度。然而，在用于提取关于$ξ$的信息的测量是规则的假设下，这是真的，即，其样本空间和其正算子值元素都不依赖于参数的（真）值。通过放宽这一假设可以实现更好的性能。在一般哈密顿参数的情况下，即当参数以非线性方式进入系统的哈密顿时（使能量本征态和本征值$ξ$相关），自然可获得一族非规则测量，称为受控能量测量。我们进行分析优化的性能，这使我们能够比较最佳的受控能量测量与最佳的Braunstein-Caves测量的基础上对称对数导数。由于前者可能优于后者，一般哈密顿参数的最终量子边界不同于相移参数。我们还详细讨论了基于量子相位估计算法的受控能量测量的现实实现，并给出了各种例子来说明我们的结果。
2018-08-28 quant-ph
Floquet Entanglement Generation in Parametrically Driven Coupled Superconducting Qubits
Instituto Balseiro, Centro Atómico Bariloche（巴尔塞罗研究所，巴里洛切原子中心）；Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (CNEA - CONICET)（纳米科学与纳米技术研究所（CNEA-CONICET））
研究两个超导量子比特通过参量驱动纵向耦合产生纠缠的机制，利用Floquet理论和广义Van Vleck微扰理论揭示多光子共振下本征态混合导致的持续纠缠，并发现纠缠可被驱动振幅有效调控，包括完全抑制的相干破坏纠缠现象。
2026-06-05 cond-mat.supr-con quant-ph
Feedback-Based Quantum Algorithm for Excited States Calculation
Aalborg University（奥尔堡大学）；Kadir Has University（卡迪尔哈斯大学）
本文提出了一种基于反馈的量子算法，用于计算哈密顿量的本征态，结合了分层电路构造与新反馈律，并通过示例和量子化学应用验证其有效性。
2026-01-19 quant-ph
