Fermionic anyons: entanglement and quantum computation from a resource-theoretic perspective
本研究从资源理论视角出发，针对费米任意子构建基于分数Jordan-Wigner变换的可分性框架，建立其纠缠描述，并关联至matchgate电路的自由资源与双轨编码量子比特的纠缠。
2024-06-10 quant-ph
Classical simulation of dissipative fermionic linear optics
费米子线性光学是量子计算的一种有限形式，已知它可以在经典计算机上有效地模拟。我们重新审视和扩展这一结果，通过扩大可用的计算门：除了幺正和测量，我们允许耗散演化的马尔可夫主方程与线性Lindblad运营商。我们表明，这种更一般形式的费米子计算也是有效地模拟经典手段。给定一个系统的$N$费米子模式，我们的算法模拟任何这样的门在时间$O(N^3)$，而单模测量模拟的时间$O(N^2)$。林德布拉德方程的稳态可以在时间$O(N^3)$中计算。
2011-12-09 quant-ph
All pure fermionic non-Gaussian states are magic states for matchgate computations
在克利福德电路的背景下引入了魔态，作为一种资源，将经典的可模拟计算提升到量子通用能力，同时保持相同的门集。在这里，我们研究魔术状态的匹配门（MG）电路的背景下，在那里的概念变得更加微妙，因为MG是受局部约束，也交换门不可用。然而，一个类似的图片门小工具的建设适用，我们表明，每一个纯费米子状态，这是非高斯，即不能产生的MG从计算的基础状态，是一个神奇的状态MG计算。鉴于MG电路的演化与非相互作用费米子的量子物理演化相一致，这一结果对未来的量子计算实现具有重要意义。
2019-09-05 quant-ph
Matrix Elements of Fermionic Gaussian Operators in Arbitrary Pauli Bases: A Pfaffian Formula
本文针对任意泡利乘积态之间费米子高斯算符矩阵元计算难题，引入符号编码矩阵并利用其对应的so(2L)李代数结构，推导出一般且显式的普法夫公式，为量子层析、纠缠动力学及匹配门计算等提供可扩展计算框架。
2025-06-03 quant-ph
Fermionic Insights into Measurement-Based Quantum Computation: Circle Graph States Are Not Universal Resources
Dartmouth College（达特茅斯学院）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本文探讨了测量基量子计算中圆图状态作为通用资源的有效性，通过图论方法证明圆图状态无法高效实现通用量子计算，为后续研究提供新视角。
2026-05-17 quant-ph
Majorana-based fermionic quantum computation
由于马约拉纳零模非局部地存储量子信息，因此它们被保护免受噪声的影响，并且已经被提议作为量子计算机的构建块。我们展示了如何使用相同的保护噪声实现通用的费米量子计算。我们的架构只需要两个马约拉纳编码的费米量子自由度，相比之下，替代的实现，需要至少四个马约拉纳的自旋量子自由度。费米自由度支持酉耦合簇变分量子本征求解器和量子相位估计算法，提出用于量子化学模拟。由于我们避免了Jordan-Wigner变换，我们的方案具有较低的开销来实现这两种算法，并在$\mathcal{O}(1)$时间每单位步骤的Trotterized哈伯德哈密顿量的模拟。最后，我们展示了我们的费米体系结构中的魔态蒸馏，给出了一套通用的拓扑保护的费米量子门。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient quantum circuits for quantum computational chemistry
采用变分量子本征求解器（VQE）的分子量子模拟依赖于近似于分子基态的基态。这些量子态通常由参数化的费米子激发算符和初始参考态定义。有效的方法来执行费米子激发是至关重要的噪声中等规模量子计算机上实现的VQE。在这里，我们解决这个问题，首先演示电路，执行量子位激发，激发不占费米反对易关系。然后，我们扩展这些电路的功能，以执行费米激发。与标准使用“$CNOT$阶梯”构造的电路相比，我们的电路提供了$CNOT$门的数量的线性减少，每个单激励和双激励分别为$2$和$8$的因子。我们的结果降低了量子分子模拟的近期实现的要求。
2020-11-05 quant-ph
Computations in quantum mechanics made easy
方便和简单的数值技术进行量子计算的基础上的希尔伯特空间算子的矩阵表示，并说明了各种例子。其应用包括一维和二维单粒子系统以及玻色子多粒子和开放量子系统的光谱和动力学性质的计算。由于它们技术上的简单性，这些方法非常适合作为本科生和研究生量子力学教学的工具。给出了数值方法在Matlab中的显式实现。
2016-03-14 quant-ph
Quantum Computation Using Vortices and Majorana Zero Modes of a $p_x$ + $ip_y$ Superfluid of Fermionic Cold Atoms
我们提出利用最近预测的费米冷原子的二维“弱配对”$p_x + ip_y$超流态作为拓扑量子计算的平台。在一个漩涡的核心，这种状态支持一个零能量马约拉纳模式，移动到有限的能量在相应的拓扑平凡的“强配对”状态。通过在弱对态编织涡旋，幺正量子门可以应用于Majorana零模的希尔伯特空间。对于读出的拓扑量子比特，我们提出了现实的计划，适用于原子超流体。
2006-06-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entropy Power Inequality in Fermionic Quantum Computation
研究了有限维CAR $C^{*}$ -代数上的量子计算关系。我们证明了一个熵功率不等式（EPI）在费米子设置，这大概将允许理解费米子线性光学的能力。类似的关系，玻色子的情况下，并提供替代证明已知的事实。克利福德代数和格拉斯曼表示因此可以用来获得有关相干费米子态的数学结果。
2020-08-12 cs.IT math-ph math.IT
Graphical Calculus for Fermionic Tensors
本文提出一种费米子张量的图形演算，扩展ZX演算，用于图解式处理费米子多体物理中的计算，涵盖高斯态、部分迹、纯化、费米化及费米子码等。
2025-08-06 cond-mat.str-el quant-ph
Ever more optimized simulations of fermionic systems on a quantum computer
尽管量子计算机使用了一种新的计算模型，但它将程序分解为基本的门。在这些门中，缠绕门是最昂贵的。在费米模拟的背景下，我们开发了一套编译和优化技术，大大减少了纠缠门计数。我们利用研究充分的非量子优化算法，实现高达24\%的节省超过最先进的几个小分子模拟，没有损失的准确性或隐藏的成本。我们的方法直接推广到更广泛的类的近期模拟的基态的费米子系统或实时模拟探测的费米子系统的动力学性质。
2023-03-06 quant-ph
Quantum Simulation of Molecules without Fermionic Encoding of the Wave Function
分子模拟通常需要费米子编码，其中费米子统计被编码到波函数的量子比特表示中。最近的计算表明，波函数的费米编码可以被绕过，从而导致更有效的量子计算。在这里，我们表明，能量可以表示为一个功能的双电子约化密度矩阵（2-RDM），其中2-RDM是一个独特的功能的未编码的$N$ -量子比特粒子波函数。对比与当前的硬件高效的方法。给出了H $_{4}$的基态能量和2-RDM的计算方法。
2021-06-24 quant-ph
The Power of Noisy Fermionic Quantum Computation
我们考虑通过编织马约拉纳费米子，辅以无保护的准备嘈杂的ANCILLAE实现通用的量子计算。Bravyi [Phys.Rev.A73，042313（2006）]已经证明，在完美编织操作的假设下，如果特定的4-费米子附属物上的噪声率低于40%，则通用量子计算是可能的。我们表明，超过89%的噪声率在这个辅助量子计算可以有效地模拟经典：我们明确表明，噪声辅助是一个凸混合高斯费米子状态在这个区域，而噪声率低于53%，我们证明，该状态不是高斯状态的混合。这些结果是通过将纠缠理论中的概念推广到高斯态及其凸混合态的情形而得到的。特别是，我们开发了一套完整的标准，即存在一个高斯对称扩展，这决定了一个状态是否是一个凸混合高斯状态。
2013-04-15 cond-mat.str-el quant-ph
Fermionic non-Gaussianity via Bell sampling: monotones and efficient quantum algorithms
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；TUM School of Natural Sciences, Physics Department（自然科学与工程学院物理系）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
本文通过贝尔采样引入桥接度作为费米子非高斯性的单调量，并开发了高效量子算法，用于量化资源、约束高斯转换和设计可验证实验。
2026-09-01 quant-ph
Clifford Transformations for Fermionic Quantum Systems: From Paulis to Majoranas to Fermions
Emory University（埃默里大学）
本文提出了一种用于费米子量子系统的Clifford变换方法，通过半体和对算子生成，并探讨了其在量子计算中的应用和意义。
2025-10-27 quant-ph
Perfect State Transfer, Effective Gates and Entanglement Generation in Engineered Bosonic and Fermionic Networks
我们展示了如何实现完美的量子态转移，并在工程玻色子和费米子网络中的远程站点之间构建有效的两个量子比特门。系统的哈密顿量可以通过选择满足一定条件的本征值谱来确定，这在镜像对称网络中是充分和必要的。有效的双量子比特门的性质取决于费米子和玻色子的交换对称性。对于费米子网络，门是纠缠的（因此对于量子计算是通用的）。对于玻色子网络，虽然门没有纠缠，但它们允许双向同时通信。讨论了玻色子工程网络和费米子工程网络中的纠缠产生协议。
2005-04-10 quant-ph
Matrix computations for the dynamics of fermionic systems
在最近的一系列论文中，我们已经展示了如何使用根据海森堡运动方程演化的算子来分析某些经典系统的动力学行为。特别是，我们已经表明，提高和降低运营商在此分析中发挥相关作用。我们方法的技术问题在于求解运动方程的困难，首先，运动方程是{ \em运算符值}，其次，通常是非线性的。在本文中，我们构造了一个通用的程序，显着简化处理那些系统，可以描述的费米子算子。建议的程序允许得到一个解析解，二次和更一般的汉密尔顿。
2013-09-20 math-ph math.MP quant-ph
Efficient generation of graph states for quantum computation
我们提出了一个纠缠产生方案，允许任意的图形状态，有效地创建在一个线性量子寄存器通过辅助纠缠总线。纠缠总线的动力学描述了一个有效的非相互作用的费米子系统进行镜像反转，其中量子比特，编码为本地费米子模式，成为纠缠纯粹的费米统计。我们讨论了一种可能的实施方案，使用两种中性原子存储在一个光晶格，并发现该计划是现实的，即使在存在噪声的要求。
2004-12-11 quant-ph
Fermionic quantum computation with Cooper pair splitters
本文提出一种基于局域费米子模式而非量子比特的通用量子计算机实现方案，通过量子点与超导岛耦合控制实现通用量子门，并设计了抗电荷噪声的替代方案。
2024-06-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Realizing Universal Majorana Fermionic Quantum Computation
Majorana-费米子量子计算（MFQC）是由Bravyi和Kitaev提出的（参见参考文献\cite{Kitaev}），其中由Majorana费米子构建的故障洪流（非拓扑）量子计算机可能比由可区分的两态系统构建的量子计算机更有效。然而，到目前为止，人们还不知道如何在物理系统中实现MFQC。在本文中，我们提出了一种可能的实现MFQC。我们发现，p波超导体或超流体的线缺陷的末端将捕获一个Majorana零模，这将成为MFQC的起点。然后，我们展示了如何操纵马约拉纳费米子做通用MFQC，它具有独特的可能性，高层次的本地可控性，个别寻址，并读出的量子态的个别组成元素，通过使用及时的冷原子技术。
2013-05-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
The Bravyi-Kitaev transformation for quantum computation of electronic structure
量子模拟是未来量子计算机的一个重要应用，它可以应用于量子化学、凝聚态等领域。费米子系统的量子模拟提出了一个特殊的挑战。约丹-维格纳变换允许通过O（n）量子比特操作来表示费米子算符。在这里，我们开发了一种替代的方法来模拟费米子与量子比特，首先提出的Bravyi和Kitaev [S。B. Bravyi，A.Yu. Kitaev，Annals of Physics 298，210-226（2002）]，这将一个费米子操作的模拟成本降低到O（log n）量子位操作。我们应用这个新的Bravyi-Kitaev变换的任务，模拟量子化学哈密顿量，并给出了一个详细的例子，最简单的可能的情况下，分子氢在最小的基础。我们表明，量子线路模拟一个单一的Trotter时间步的Bravyi-Kitaev导出的哈密顿H2需要较少的门应用程序比来自约旦-维格纳变换的等效电路。由于Bravyi-Kitaev方法的标度比Jordan-Wigner方法渐近更好，因此在最小基上对分子氢的这个结果证明了Bravyi-Kitaev方法对于电子结构的所有量子计算的优越效率。
2012-08-29 quant-ph
Optimizing random local Hamiltonians by dissipation
本文证明简化量子吉布斯采样算法能以Ω(1/k)近似比优化随机k-局部哈密顿量，较先前算法指数改进，表明量子易而经典难，并可作为优化元启发式。
2024-11-04 quant-ph
Classical simulation of fermionic linear optics augmented with noisy ancillas
费米子线性光学是一种量子计算模型，可以在经典概率计算机上有效地模拟。研究了含噪声辅助态的费米子线性光学的经典模拟问题。如果辅助态可以表示为纯费米高斯态的凸组合，则相应的计算方案是经典可模拟的。在第一种非平凡情况下，我们给出了凸高斯态的解析刻画，其中辅助态的希尔伯特空间是一个四模Fock空间。我们利用我们的结果解决了De Melo等人最近提出的一个公开问题，并详细研究了凸高斯态集的几何性质。
2014-06-06 math-ph math.MP quant-ph
PAC-learning of free-fermionic states is NP-hard
本研究证明判定数据集是否与自由费米子态一致是NP完全问题，进而表明该类经典可模拟量子态难以被PAC学习，为首个具有此性质的可模拟态类别。
2025-03-11 quant-ph
Fermion Sampling: a robust quantum computational advantage scheme using fermionic linear optics and magic input states
费米子线性光学（FLO）是量子计算的一种受限模型，其原始形式被认为是有效的经典模拟。我们表明，当初始化与合适的输入状态，FLO电路可以用来证明量子计算的优势，具有很强的硬度保证。在此基础上，我们提出了一种玻色子采样的费米子模拟-具有魔输入态的费米子采样的量子优势方案。我们并行考虑两类电路：粒子数守恒（被动）FLO和主动FLO，只保留费米子奇偶校验，是密切相关的匹配门电路介绍了勇敢。在数学上，这些类别的电路可以理解为李群$U(d)$和$SO(2d)$的费米子表示。这一观察使我们能够证明我们的主要技术结果。我们首先显示反集中的概率在随机FLO电路的两种。此外，我们证明了强大的平均情况下的概率计算的硬度。为了实现这一点，我们适应最坏的平均情况下减少凯莱变换的基础上，最近推出的Movassagh，低维李群的表示。总的来说，这些发现提供了与随机电路采样范式相媲美的硬度保证。重要的是，我们的计划也有实验实现的潜力。无源和有源FLO电路都与量子化学和多体物理学相关，并且已经在超导量子位架构的原理验证实验中实现。所需量子输入态的制备可以通过简单的量子线路来获得，该量子电路独立地作用于四个量子比特的不相交块，并且每个块使用3个纠缠门。我们还认为，由于FLO电路的结构化性质，它们可以有效地进行认证。
2021-11-23 math-ph math.MP quant-ph
Fermionic functionals without Grassmann numbers
由于任何费米子算符都可以写成f =q+ip，其中q和p是厄米算符，我们使用q和p的本征值来构造一个计算涉及费米子场的矩阵元素的泛函形式。形式主义类似于玻色子场，不涉及格拉斯曼数。这使得有可能进行数值费米子晶格计算，不仅比其他费米子算法快得多，而且比玻色子算法快得多。
2002-10-31 hep-lat hep-th quant-ph
Adiabatic Quantum Computation with the Fermionic Position Space Schrödinger Equation
本文提出一种在有限体积周期晶格上编码费米子位置空间薛定谔方程的方法，通过算符过滤和纠缠小工具实现拉普拉斯算符的高效构造，并保证多项式时间复杂度。
2023-10-11 nucl-th quant-ph
Fermionic Magic Resources of Quantum Many-Body Systems
Barcelona Supercomputing Center（巴塞罗那超级计算中心）；Institut für Theoretische Physik, Universität zu Köln（科隆大学理论物理研究所）
本研究提出了一种量化费米非高斯性的框架，揭示其在量子多体系统中的复杂性特征和相变行为。
2025-11-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Finding the ground state of a lattice gauge theory with fermionic tensor networks: a $2+1d$ $\mathbb{Z}_2$ demonstration
张量网络态，特别是投影纠缠对态（PEPS），由于其内在的纠缠熵面积定律，成为研究复杂量子多体系统变分问题的有力工具。在本工作中，我们使用一种特殊的PEPS -规范高斯费米子PEPS（GGFPEPS）来寻找$2+1d$维纯$\mathbb{Z}_2$的格点规范理论的基态，对于很宽的耦合常数。我们这样做，通过结合PEPS方法与蒙特卡罗计算，允许有效的收缩的PEPS和关联函数的计算。在此之前，这样的数值计算涉及计算Pfweian的矩阵缩放与系统的大小，形成了严重的瓶颈，在这项工作中，我们将展示如何克服这个问题。这为将我们提出的方法和基准应用于其他规范群，更高的维度和费米物质模型铺平了道路，以一种有效的，无符号问题的方式。
2023-01-11 cond-mat.str-el hep-lat quant-ph
Fermion-to-Fermion Low-Density Parity-Check Codes
Tsinghua University（清华大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出了一种利用费米子到费米子低密度奇偶校验码进行容错量子计算的协议，通过奇重量逻辑Majorana算子实现高效的错误抑制和状态传输。
2026-02-18 cs.DS quant-ph
Efficient Representation of Gaussian Fermionic Pure States in Non-Computational Bases
该研究提出一种将高斯费米子态振幅计算转化为反对称子矩阵Pfaffian计算的新算法，实现非计算基下的高效表示，并在临界横场Ising链中验证其对形成概率等物理量的计算能力。
2024-06-20 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Excited state entanglement in homogeneous fermionic chains
研究了平移不变性自由哈密顿量的一般本征态下周期费米子链区间的Renyi纠缠熵。为了分析计算熵，我们使用两种技术工具。第一个是用来减少数学上的问题的复杂性和第二个计算的Rényi熵所选择的子系统。我们引入新的策略来执行计算，推导出这些一般状态的熵的新表达式，并显示出完美的协议的分析计算和数值结果。最后，我们讨论了我们的结果的物理解释，并推广到计算的纠缠熵的费米子阶梯的一个片段。
2014-06-03 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Practical Tests and Witnesses of Fermionic non-Gaussianity
Quantum Research Center, Technology Innovation Institute（技术革新研究所量子研究中心）；Institut für Theoretische Physik, Universität zu Köln（科隆大学理论物理研究所）；Barcelona Supercomputing Center（巴塞罗那超级计算中心）
基于费米子反平坦度（FAF）开发两种互补协议（双副本贝尔测量和单副本马约拉纳双线性对易匹配方案），实现纯态和混合态非高斯性的高效检测与见证，并在IQM量子计算机上验证噪声的影响，同时揭示伪随机态生成需要大量费米子非高斯性。
2026-08-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
The FermiFab Toolbox for Fermionic Many-Particle Quantum Systems
本文介绍了FermiFab多粒子量子系统工具箱。它主要涉及（符号）费米子波函数的表示和相应的约化密度矩阵（RDM）的计算。工具箱透明地处理波函数的固有反对称化，并结合了创建/湮灭形式主义。因此，它的目的是提供一个坚实的基础，为广大观众使用费米波函数与矩阵在Matlab中一样容易，说。利用符号计算，该工具箱可以大大简化具体量子力学系统的繁琐的笔和纸计算，并作为理论假设检验的“沙箱”。FermiFab（包括完整的源代码）作为Matlab和Mathematica的插件免费提供。
2011-03-04 physics.comp-ph quant-ph
Efficient computation of average subsystem Bures distance between fermionic Gaussian states
Center for Joint Quantum Studies and Department of Physics, School of Science, Tianjin University（天津大学理学院物理系联合量子研究中心）；Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学物理研究所）
开发高效算法计算费米子高斯态间的Bures距离，用于研究量子多体混沌与可积性，发现可积系统中局部守恒荷的不连续性导致距离标度差异。
2026-06-26 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
The Fermionic Quantum Emulator
费米子量子模拟器（英语：Fermionic quantum emulator，缩写：FQE）是一个用来模拟费米子量子动力学的协议集合，有效地利用了化学、材料和凝聚态系统中存在的常见对称性。该库与OpenFermion软件包完全集成，并作为模拟后端。通过利用数量和自旋对称性以及稀疏和密集哈密顿量的自定义演化例程，BEE减少了内存占用，使我们能够以适度的计算成本研究更大的量子线路，与量子比特状态矢量模拟器相比。本新闻稿概述了模拟方法的技术细节和主要优势。
2021-10-20 physics.chem-ph quant-ph
High-fidelity collisional quantum gates with fermionic atoms
Max-Planck-Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology（慕尼黑量子科学与技术中心）；Department of Physics and SUPA, University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学物理系和SUPA）；Laboratoire Charles Fabry, Institut d’Optique Graduate School, CNRS, Université Paris-Saclay（夏尔·法布里实验室，高等光学学院，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）
本文提出高保真碰撞量子门用于费米子原子，实现99.75%的保真度和超过10秒的贝尔态寿命，为费米子量子处理器提供新方法。
2026-04-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Entanglement negativity bounds for fermionic Gaussian states
纠缠负性是一种通用的纠缠度量，在量子信息和凝聚态理论中有许多应用。它不仅可以有效地计算在希尔伯特空间维，但对于非相互作用的玻色子系统，可以计算的负有效的模式的数量。然而，这种有效的计算并没有延续到费米子领域，其最终原因是费米子高斯态的部分转置不再是高斯态。为了提供一个补救这种状况，在这项工作中，我们引入有效的计算和严格的上限和下限的负，利用技术的半定规划，建立在拉格朗日公式的费米子线性光学，并利用适当的产品的高斯运营商。我们讨论了量子多体理论中的例子，并暗示了在有限温度下拓扑性质研究中的应用。
2016-11-23 cond-mat.other quant-ph
Fermion-Parity-Based Computation and its Majorana-Zero-Mode Implementation
马约拉纳零模（MZMs）为拓扑保护的费米子量子计算提供了一个平台。然而，创建多个MZM并（直接或经由测量）生成必要的变换（例如，辫子）提出了重大挑战。我们介绍费米子奇偶校验为基础的计算（FPBC）：一个基于测量的计划，仿照基于保利的计算，使用有效的经典处理，以虚拟地增加可用的MZM的数量，其中，魔术状态输入，操作没有变换。FPBC要求所有MZM奇偶校验都是可测量的，但这与所提出的MZM硬件中的约束相冲突。因此，我们引入了一种设计，其中所有的奇偶校验是直接测量的，因此非常适合FPBC。在发展FPBC的过程中，我们将“逻辑辫子群”确定为Clifford群的费米模拟。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
A diagrammatic calculus of fermionic quantum circuits
本文提出费米子 ZW 演算，一种弦图语言，用于费米子量子计算，通过公理完备性证明和规范形式重写，实现费米子电路的计算与双轨编码的图解处理。
2019-08-30 cs.LO quant-ph
$p_{x}+ip_{y}$ superfluid from s-wave interactions of fermionic cold atoms
二维（$p_{x}+ip_{y}$）超流体/超导体为研究诸如量子隐形传态、非阿贝尔统计和拓扑量子计算等有趣的物理学提供了一个平台。利用p波费什巴赫共振在冷费米子原子光阱中产生这样的超流体是具有挑战性的。在这里，我们提出了一种方法来创建一个$p_{x}+ip_{y}$超流体直接从s波相互作用利用拓扑Berry相，这可以人工生成。我们讨论的方法来检测自发霍尔质量电流，作为手征p波超流体的诊断。
2008-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Efficient simulation of open quantum systems coupled to a fermionic bath
利用正交多项式算法（fTEDOPA），给出并分析了费米子时间演化密度矩阵，该方法可以精确地数值模拟耦合到费米子环境中的开放量子系统.该方法允许模拟具有任意谱密度的开放量子系统在零温度或有限温度下的时间演化，具有可控和经认证的误差。我们证明了该方法对模拟典型的费米开放量子系统，包括共振能级模型和量子点耦合到杂质和模拟迄今难以解决的问题，在量子输运的有效性。此外，我们证明了显着的效率增益的计算成本进行模拟的海森堡图片。最后，我们比较了不同的方法来模拟有限温度的情况下，并提供这些方法之间的选择准则。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Fast universal two-qubit gate for neutral fermionic atoms in optical tweezers
光学微阱中的超冷中性原子阵列是一种很有前途的量子计算平台。该平台的主要瓶颈之一是相邻原子之间的弱耦合强度，这限制了双量子比特门的速度。在这里，我们提出了一种方法来执行快速通用平方根交换门与费米子原子。门的基本思想是将原子释放到位于两个原子之间的谐波势中。通过适当地剪裁相互作用参数，原子之间的碰撞过程产生纠缠，并产生所需的门。我们分析地证明了在宽原子波包的极限下，门的保真度接近于1。我们用数值方法证明，在典型的实验参数下，我们的门可以在微秒级的时间尺度上工作，并达到高于0.998的保真度。此外，门持续时间是独立的原子之间的初始距离。具有这些特征的门是中性原子量子计算中全对全连接和容错的重要里程碑。
2020-08-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum computation algorithm for many-body studies
我们详细展示了如何乔丹-维格纳变换可以用来模拟任何费米多体哈密顿量子计算机上。我们开发了一个算法的基础上适当的量子比特门，需要一个一般的费米子哈密顿量，作为输入的产品的一个给定数量的创建和湮灭运营商。为了证明该算法的适用性，我们计算了两个模型哈密顿量，著名的哈伯德模型和广义配对哈密顿量的特征值和特征向量。对其他系统的扩展进行了讨论。
2007-05-14 math-ph math.MP nucl-th
Quantum simulations of Fermionic Hamiltonians with efficient encoding and ansatz schemes
我们提出了一种在量子计算机上对费米哈密顿量进行量子模拟的计算协议，使得以前用传统的编码和变分量子本征求解器（VQE）的ansatses不可行的计算成为可能。我们结合了量子比特效率的编码方案映射斯莱特决定因素到量子比特与修改后的量子比特耦合集群anastrophic和噪声缓解技术。我们的策略导致电路门数的缩放和所需的变分参数的数量减少，从而增加了对噪声的弹性的大幅改善。我们提出了量子技术感兴趣的自旋缺陷的结果，超越了金刚石中带负电荷的氮空位中心和4 H碳化硅（4 H-SiC）中的双空位的最小模型，并首次解决了4 H-SiC中带负电荷的硅空位这样复杂的缺陷。
2023-02-01 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Spin-Adapted Fermionic Unitaries: From Lie Algebras to Compact Quantum Circuits
Emory University（埃默里大学）
研究针对单重态自旋适配广义单双激发算子集，利用魏-诺曼方法推导公式，开发计算协议及相关算法，实现迄今最紧凑电路来精确实现saGSD酉算子，还确定其紧凑子集减少量子资源。
2026-07-21 physics.chem-ph quant-ph
Explicit Pfaffian Formula for Amplitudes of Fermionic Gaussian Pure States in Arbitrary Pauli Bases
本文提出显式普法夫公式和递归关系，用于计算任意泡利基下费米子高斯纯态的振幅，从而支持全局纠缠、Shannon-Rényi熵、形成概率研究及高效量子层析成像，并用于分析测量后纠缠熵。
2025-07-01 cond-mat.str-el math-ph math.MP
Unbiasing Fermionic Quantum Monte Carlo with a Quantum Computer
多电子问题在计算科学中提出了一些最大的挑战，在现代科学的许多领域都有重要的应用。费米量子蒙特卡罗（QMC）方法是解决这些问题的最有效的方法之一。然而，当使用约束控制费米符号问题时，它们可能会严重偏置，这是可扩展性所必需的。在这里，我们提出了一种方法，结合约束QMC与量子计算工具，以减少这种偏见。我们实验性地使用多达16个量子比特来实现我们的方案，以便在具有多达120个轨道的化学系统上进行无偏约束QMC计算。这些实验代表了在量子计算机上进行的最大规模的化学模拟（比以前的电子相关计算的规模增加了一倍多），同时获得了与最先进的经典方法相竞争的准确性。我们的结果表明，混合量子经典算法的一个新的范例，超过流行的变分量子本征求解器的潜在走向的第一个实用的量子优势在基态多电子计算。
2021-07-05 physics.chem-ph quant-ph
Quantum computation in fermionic thermal field theories
本研究利用量子算法（如量子虚时演化）模拟费米子热场论，解析并数值验证了1+1维马约拉纳费米子（含相互作用）的热性质，为理解热不动点和实时热化模拟奠定基础。
2024-07-16 hep-lat hep-ph hep-th
A new twist on the Majorana surface code: Bosonic and fermionic defects for fault-tolerant quantum computation
本文提出马约拉纳表面码中扭曲缺陷的统一框架，证明其可编码两倍拓扑保护信息，并实现通用计算，为容错量子计算开辟新路径。
2024-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Neuralized Fermionic Tensor Networks for Quantum Many-Body Systems
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出了一种神经化费米子张量网络状态（NN-fTNS），通过局部张量的配置依赖神经网络变换引入非线性，从而提升表达能力，实验表明其在地面态能量上相比纯fTNS有数量级提升，并实现了线性标度的构造。
2025-10-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el quant-ph
Fault-tolerant fermionic quantum computing
本文提出费米子容错量子计算框架，利用原生费米子操作构建纠错码并实现通用门集，将模拟材料时间演化的电路深度从O(N)降至O(log(N))，为中性原子等原生费米子平台实现容错量子计算开辟了新途径。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Engineering two-photon wavefunction and exchange statistics in a semiconductor chip
从量子力学的基本测试到增强的计算和通信协议，光的高维纠缠态为量子信息提供了新的可能性。在这种情况下，频率自由度结合了对传播的鲁棒性和标准电信组件的容易处理的优点。在这里，我们使用一个集成的半导体芯片工程的波函数和交换统计的频率纠缠光子对直接在产生阶段，没有后处理。调谐泵浦光束的空间特性允许产生频率相关的、相关的和可分离的状态，并且控制光谱波函数的对称性以诱导玻色子或费米子行为。这些结果，分析和数值计算的支持下，打开有前途的前景的量子模拟的费米子问题与光子的集成平台上，以及通信和计算协议，利用反对称的高维量子态。
2020-04-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
