Reconstructing the unitary part of a noisy quantum channel
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
本文研究如何从输入输出态集重构量子通道的幺正演演，展示在理想情况下，两个混合态或d+1个纯态可重构幺正部分，并通过交叉共振门和随机单元ary的例子比较了纯态与混合态重构方法的效率。
2026-05-11 quant-ph
Fidelity based unitary operation-induced quantum correlation for continuous-variable systems
我们提出了一个衡量非经典相关$N_{\mathcal F}^{\mathcal G}$的局部高斯酉操作的基础上的平方的保真度$\mathcal F$二部连续变量系统。这个量是更容易计算或估计，是一个补救措施的本地附属问题与几何测量引起的非局域性。给出了任意$(1+1)$模高斯态的$N_{\mathcal F}^{\mathcal G}$的一个简单计算公式，并给出了任意$(n+m)$模高斯态的$N_{\mathcal F}^{\mathcal G}$的一个估计.对于任何$(1+1)$模式高斯状态，在对未测量子系统执行局部高斯信道之后，$N_{\mathcal F}^{\mathcal G}$不增加。将$N_{\mathcal F}^{\mathcal G}(ρ_{AB})$与其他量子关联（如双模对称压缩热态的高斯几何不协调）在尺度上进行比较，发现$N_{\mathcal F}^{\mathcal G}$在检测高斯态的量子关联方面要好得多。
2019-01-31 quant-ph
Continuous-variable phase-estimation with unitary and random linear disturbance
我们解决的问题，连续变量的量子相位估计的线性扰动的存在下，在哈密顿水平上，通过高斯探测态。特别是我们讨论酉和随机扰动，通过考虑参数的特点是不需要的线性项存在于固定的（酉扰动）或随机给定的概率分布（随机扰动）的哈密顿量。我们导出了固定能量下的最佳输入高斯态，使量子费舍尔信息在压缩角和压缩能量分数上最大化，并讨论了量子费舍尔信息随输出光子数$n_{out}$的变化.我们观察到，在幺正扰动的情况下，最优态是压缩真空态，且二次标度守恒。对于随机扰动，我们观察到最佳压缩分数可能不等于1，并且，对于任何非零值的噪声参数，量子费舍尔信息与平均光子数成线性比例。最后，我们讨论了零差测量的性能，比较了可实现的精度与量子Cramér-Rao界所带来的极限。
2014-07-27 quant-ph
Decision problems with quantum black boxes
我们研究如何区分酉算子，当可能的运营商的确切形式是未知的。相反，我们提供了酉变换形式的“程序”，可以用作识别未知酉变换的参考。所有酉变换都应该尽可能少地使用。这种情况类似于可编程状态鉴别。然而，一个不同之处在于，我们应用幺正变换的量子态可能是纠缠的，从而导致更丰富的可能策略。通过适当地选择输入状态和输出状态的广义测量，可以实现无模糊和最小误差的鉴别。运算符的成对比较，将每个要识别的变换与程序变换进行比较，通常是一种有用的策略。然而，在某些情况下，更复杂的策略表现得更好。当允许的程序操作应用的数量不同于要识别的变换的数量时，情况尤其如此。
2011-09-22 quant-ph
Decidabilities of local unitary equivalence for entanglement witnesses and states
本文从可判定性视角研究局部酉等价问题，比较纠缠见证与态的LU可判定性并建立层级，揭示了投影算子元组间同时LU等价性的关键作用，给出了态元组SLU等价的充要条件。
2025-04-03 quant-ph
Unitary Gate Synthesis via Polynomial Optimization
Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）；LAAS-CNRS, Université de Toulouse（图卢兹大学 LAAS-CNRS）；Tulane University（杜兰大学）；Maynooth University（梅努斯大学）；Dublin Institute for Advanced Studies（都柏林高等研究院）；Tyndall National Institute（廷德尔国家研究所）；NSC Kharkiv Institute of Physics and Technology（乌克兰国家科学哈尔科夫物理与技术研究所）
本文提出利用多项式优化方法实现量子门合成，通过优化埃尔米特矩阵而非门本身，提高计算效率并保证全局最优性。
2025-12-14 quant-ph
Exact and Tunable Quantum Krylov Subspaces via Unitary Decomposition
University of North Dakota（北达科他大学）
通过幺正分解实现精确且可调的量子Krylov子空间，提升量子模拟的鲁棒性和准确性。
2026-03-06 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Braiding Operators are Universal Quantum Gates
探讨了幺正编织算符在量子计算中的作用。我们证明了在局域幺正变换的存在下，杨-巴克斯特方程的一个特定解R（Bell基变换矩阵）是量子计算的通用门.我们表明，这同样的R生成一个新的非平凡不变的辫子，结，和链接。Yang-Baxter方程的其他解也被证明是量子计算的普适解。本文讨论了这些结果的背景下比较量子和拓扑的观点。特别地，我们讨论了链路不变量的量子计算，量子纠缠与拓扑纠缠的关系，量子隐形传态，拓扑量子场论中的辫结构。
2004-08-12 quant-ph
Quantum lattice gas model of Dirac particles in 1+1 dimensions
给出了狄拉克粒子动力学的量子计算表示。该方法采用了算子分裂方法，这是一个分析封闭形式的产品分解的酉演化算子。这使得狄拉克方程可以被转换为高能极限下的酉有限差分方程。分裂演化算子（具有单独的动力学和相互作用项）对于有效的量子模拟是有用的。为了教学的目的，在这里，我们限制在1+1时空维狄拉克粒子动力学的治疗。量子算法的独立推导和模型的有效性进行了测试，在几个量子模拟的数值结果与分析预测进行比较。在mc ^2>> pc的情形下，利用相对论量子算法，对非相对论粒子在抛物势和标量方阱中的运动进行了量子模拟.
2013-07-12 quant-ph
Quantum Wasserstein Compilation: Unitary Compilation using the Quantum Earth Mover's Distance
提出基于1阶量子瓦瑟斯坦距离的变分量子电路编译目标函数QWC，证明其上界两电路平均非保真度，实验表明其对足够深电路的 barren plateaus 影响小于LET和HST。
2025-04-17 quant-ph
Eigenstate thermalization in dual-unitary quantum circuits: Asymptotics of spectral functions
本征态热化假设通过描述（准）能量本征基中典型算符矩阵元的统计性质，提供了迄今为止对孤立量子系统热化的最成功的描述。本文研究了双幺正量子线路中一类算符的矩阵元分布与相应本征态频率的关系。我们提供了谱函数的精确渐近表达式，即，这个频率分解分布的二阶矩。后者是从局部算子之间的动力学相关性的衰减中获得的，局部算子可以从对偶酉电路的基本构建块中精确计算。比较的渐近表达式与精确对角化的结果，我们发现极好的协议。在有限的系统大小的小波动显着相关的动态相关性在中间的时间和他们的渐近动力学的偏差。此外，我们确认预期的高斯分布的矩阵元素计算高的时刻数值。
2021-05-18 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Quantifying Teleportation Overhead in Distributed Unitary Coupled-Cluster Ansätze
University of Toronto（多伦多大学）
本研究量化了分布式量子计算中酉耦合簇拟设（UCCSD、UpCCD、UpCCGSD）的隐形传态开销，发现自旋分块Jordan-Wigner排序的UpCCD扩展性最优，而UCCSD资源需求显著更大。
2026-10-01 cs.DC physics.chem-ph quant-ph
Comparing the states of many quantum systems
我们研究如何确定一组量子系统的状态是否相同。本文对待两个无错误的比较，比较结果中的错误是允许的。无错误比较意味着我们的目标是尽可能多地获得已知正确的明确答案。一般来说，我们也将不得不接受不确定的结果，不提供任何信息。得到系统状态不相同的确定答案总是可能的，然而，在这里考虑的情况下，它们相同的确定答案是不可能的。最优泛无错比较策略是在全对称和不同非对称子空间上的投影，在置换和酉变换下不变。我们还展示了如何构建最优的比较策略时，允许在结果中的一些错误，最大限度地减少错误的概率，或平均成本的错误。我们指出，它是可能实现通用的无误差的比较策略，仅使用线性元件和粒子探测器，虽然与理想的效率。此外，最小误差和最小成本的策略有时可以实现这种方式。这对量子比较的实际应用具有重要意义。
2003-09-25 quant-ph
Unveiling and exemplifying the unitary equivalence of discrete time quantum walk models
量子行走的两个主要离散时间公式，创造和散射，对于任意位置相关的跃迁振幅和任何拓扑结构都是酉等价的（PRA { \bf 80}，052301（2009））。虽然证明明确描述了映射的获得，其高技术性可能会阻碍相关的物理方面涉及的等价性。讨论具体的例子-最一般的构造线，正方形和蜂窝晶格-在这里，我们揭示了这两个版本的量子漫步的相似性和差异。此外，我们还展示了如何通过适当的投影从另一个得到一个的动力学。我们对不同的概率幅度进行计算，如Hadamard，Grover，离散傅立叶变换和该领域中不常见的（但有趣的）离散Hartley变换，比较演变。我们的研究说明了模型的相互作用，一个重要的问题，这样的系统的实现和应用。
2013-04-12 math-ph math.MP quant-ph
Efficient decomposition of unitary matrices in quantum circuit compilers
本研究基于量子香农分解实现酉矩阵高效分解，用于量子电路编译，所得电路更短、CNOT门更少、运算更快，还提出了利用矩阵结构进一步优化的方案。
2021-01-08 cs.PL quant-ph
Coherent and non-unitary errors in ZZ-generated gates
本文比较 ZZ 门的 CP 与 CZ 编译方案在相干过旋转和退极化噪声下的保真度，给出误差阈值，并指出低误差下 CZ 结合虚拟 Z 分解可减少校准。
2023-04-27 quant-ph
Controlling error orientation to improve quantum algorithm success rates
从噪声量子门构造的量子算法的成功概率不能从比较噪声和理想门的单参数度量准确地预测。我们通过检查具有相干误差的系统并比较从复合脉冲序列构建的两个量子比特门的不同选择的算法成功率来说明这一概念，其中残余门误差与酉变换相关。因此，所有的序列具有相同的错误相对于理想的门在任何距离的措施，是在酉变换不变。然而，通过选择不影响最终结果的误差方向和在共轭受控非之间抵消的误差方向，电路的成功可能会有很大的不同，如Clifford电路、编译Toffoli门和量子模拟算法所示。结果表明，该实用程序的误差最小化和优化的错误方向，并在一个单一的算法中使用多个控制序列相同的门类型的优点。
2018-10-17 quant-ph
Performance of quantum error correction with coherent errors
我们比较了量子纠错码的性能时，内存错误是单一的更熟悉的情况下，移相噪声。对于广泛的代码，我们分析计算的有效逻辑通道，结果时，纠错步骤进行无噪声。我们的例子包括整个系列的重复码，5-qubit，Steane，Shor和表面码。当误差测量的钻石范数，我们发现，误差校正通常是更有效的酉误差比移相。我们观察到这种行为的广泛的代码后，一个单一的水平的编码，并在阈值的级联码使用硬解码器。我们表明，这具有很大的普遍性，通过证明任何稳定器代码的性能上的界限时，在物理水平上的噪声是单一的。通过比较逻辑量子比特的钻石范数误差$D'_\diamond$与物理层上的相同量$D_\diamond$，我们证明了$D'_\diamond \le c D^d_\diamond $，其中$d$是码的距离，而$c$是常数，它依赖于码而不依赖于误差.该界限与移相噪声和其他泡利信道的纠错性能相比非常有利，其中奇数距离$d$的纠错码将呈现缩放$D'_\diamond \sim D_\diamond^{(d+1)/2}$。
2019-02-26 quant-ph
Entanglement in dual unitary quantum circuits with impurities
本文研究含空间固定非对偶幺正杂质门的对偶幺正量子电路中的纠缠动力学，通过比较准粒子图像与膜图像及精确计算，发现有限子系统可出现非单调纠缠增长，揭示了膜图像在混沌电路中的适用范围。
2025-08-19 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
A Contextual Seven-Valued Logic (\emph{Saptabhangīnaya}) for Quantum Systems
针对量子测量问题的跨语境混淆幻象，研究借鉴耆那教七支论法提出语境化七值逻辑的两种互补表述，可消解经典量子悖论，为量子话语提供融合多思想传统的一致语义框架。
2025-10-01 quant-ph
Charge and spin response functions on a quantum computer: applications to molecules
提出了一种在量子计算机上通过量子相位估计和统计采样构造相互作用电子系统的电荷和自旋线性响应函数的方案。通过利用电子算符的幺正分解避免了由于其非幺正性而带来的困难，我们提供了配备有辅助电路的电路，用于概率制备所需的非幺正算符作用的量子比特态。通过与基于全组态相互作用计算的精确响应函数进行比较，我们模拟了C2和N2分子的响应函数的这种构造。研究发现，要准确检测响应函数中弱极点的细微结构，需要大量的测量。
2020-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el quant-ph
Comparing the quantum switch and its simulations with energetically-constrained operations
本文研究了能量受限下量子开关与其模拟的区别，通过光-物质相互作用模型发现量子开关在固定能量下的对易与反对易幺正判别任务中优于其模拟，揭示了因果叠加的潜在能量优势。
2023-02-22 quant-ph
Stochastic search for approximate compilation of unitaries
将幺正元编译成一系列物理量子门是执行量子算法的关键先决条件。这项工作介绍了STOQ，一个随机搜索协议近似酉编译成一个序列的门从任意门字母表。我们证明了STOQ的性能进行比较，现有的产品公式编译技术的时间演化幺正系统的大小高达8个量子位。STOQ生成的编译比乘积公式技术生成的编译准确度低，但它们在运行时相似，并且在状态空间中遍历显著不同的路径。我们还使用STOQ生成编译的随机生成的酉，我们观察到它的能力，产生近似等价的编译对应于浅随机电路的酉。最后，我们讨论的适用性STOQ的任务，如表征近期的量子设备。
2022-05-27 quant-ph
Creation, Characterization, and Manipulation of Quantum Entanglement in a Photonic System
在这篇论文中，我们报告了光子系统中量子纠缠的产生、表征和操纵的理论和实验研究。我们研究了量子纠缠的两个不同方面：第一部分，我们讨论了基于SPDC的偏振纠缠光子源的制备和表征的实验方法。我们提供了一个回顾性的研究，比较不同的纠缠措施的非最大纠缠的两个量子比特纯态，并将这种分析扩展到高维系统。在第二部分中，我们研究了振幅阻尼通道存在时两量子比特系统的纠缠动力学，并提出了一种基于局域么正操作的方案来保护纠缠不发生纠缠猝死。我们将退相干的研究扩展到量子比特-量子阱和量子阱-量子阱纠缠系统，并提出了一种更高维系统的纠缠保护方案。
2022-12-20 quant-ph
Codesigned counterdiabatic quantum optimization on a photonic quantum processor
针对量子绝热优化算法扩展性受限及数字电路深度增加噪声的问题，提出在光子量子处理器上协同设计实现反绝热量子优化，通过处理高阶多体相互作用项优化方法，在因式分解任务中提升了成功概率与收敛速度。
2024-09-26 physics.optics quant-ph
Optimal Efficiency of Heat Engines with Finite-Size Heat Baths
利用信息几何和强大偏差给出了热浴为$n$ -粒子系统的量子（或经典）热机的最优效率。我们给出了最佳的工作提取过程作为一个具体的能量保存统一的时间演化之间的热浴和工作存储。我们表明，我们的最佳工作提取把无序的能量的热浴有序的能量的工作存储，通过评估的熵差的比率，在热浴和工作存储的能量差，分别。通过将统计力学最优效率与宏观热力学边界进行比较，从统计力学的角度评价了有限尺寸热浴宏观热力学的准确性。我们还评估了量子相干性对循环过程的最佳效率的影响，而不限制其循环时间，通过比较经典和量子最佳效率。
2016-08-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Topological Quantum Gate Construction by Iterative Pseudogroup Hashing
我们描述了散列技术，以获得一个目标量子门在酉群SU（2）的通用基的元素的乘积表示的快速近似。散列利用二十面体群[或SU（2）的其他有限子群]的结构及其伪群近似，以减少在少量元素内的搜索。伪群散列法的主要优点之一是可以在重整化群方法的精神下，对目标进行散列以获得更准确的表示。我们描述了迭代伪群散列算法使用的Fibonacci任意子的辫子所给出的通用基础。基于随机矩阵理论的迭代效率分析表明，与Solovay-Kitaev算法相比，该算法的运行时间和辫子长度与最终误差成多项式关系。
2010-09-29 cond-mat.other quant-ph
Optimal Control for the Quantum Simulation of Nuclear Dynamics
提出了一种将原子核动力学有效编码到单个多能级量子器件中，实现手征有效场论首阶两个相互作用中子的幺正时间传播的方法.量子模拟的模拟输出表明，通过应用利用设备的基本特性的单个门，可以在退相干开始之前观察到核子动力学的多个周期。由于信号的寿命，我们可以提取模拟核系统的光谱特性。这使我们能够验证编码的核哈密顿量和鲁棒性的模拟量子硬件噪声的存在下，通过比较提取的光谱信息的精确计算。这项工作为近期量子器件上原子核动力学性质的变革性计算铺平了道路。
2019-08-22 nucl-th quant-ph
GOE-GUE-Poisson transitions in the nearest neighbor spacing distribution of magnetoexcitons
最近F. Schweiner等人[Phys. Rev. Lett. 118，046401（2017）]揭示了立方能带结构和外部场的组合存在打破了所有的反酉对称性。磁激子的最近邻间距分布可以表现出泊松统计，高斯正交系综（GOE）或高斯幺正系综（GUE）的统计依赖于系统参数。因此，磁激子是研究这些统计之间的跃迁的理想系统。在这里，我们调查GOE和GUE统计之间的过渡和泊松和GUE统计之间的变化，通过改变磁场的角度相对于晶格和通过改变标度的能量已知的氢原子在外场。将我们的结果与随机矩阵理论导出的这些跃迁的解析公式进行比较，得到了很好的一致性，从而证实了激子系统的Wigner表面。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.CD
Dilaton-induced open quantum dynamics
本文利用路径积分工具研究Dilaton场涨落诱导的探针开放量子动力学，发现频移效应，并指出通过比较两种实验设置可大幅限制Dilaton参数空间。
2023-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
