Accurately Simulating the Time Evolution of an Ising Model with Echo Verified Clifford Data Regression on a Superconducting Quantum Computer
本文提出回波验证与克利福德数据回归相结合的误差缓解方法EVCDR，并在超导量子计算机上实现对最多35格点、173纠缠层伊辛模型时间演化的精确模拟。
2025-04-28 quant-ph
Simulating single-photon experiments with a quantum computer
本研究使用量子计算机模拟实验室中光子的行为，对比保护性与非保护性测量下的模拟结果与理论预测，揭示了量子计算机在模拟实际物理系统时的效率表现。
2025-08-12 quant-ph
Simulating Bell violations without quantum computers
我们证明，这是可能的，使用概率方法来模拟贝尔违规。一个量子态对应的光学实验，违反贝尔不等式的产生，表明这些量子悖论确实可以模拟概率。这提供了一个明确的反例费曼声称，这样的经典模拟不能进行。
2013-10-02 quant-ph
Computational Methods for Simulating Quantum Computers
该文围绕模拟量子计算机展开，介绍了相关数值算法和软件，涵盖量子计算基本概念及算法，通过示例展示其在理想与物理模型中的应用。
2026-07-14 quant-ph
Simulating the Hamiltonian of Dimer Atomic Spin Model of One Dimensional Optical Lattice on Quantum Computers
一维伊辛模型及其与若干物理概念的联系对理解若干原理、现象和数值方法起着至关重要的作用。由伊辛模型可以得到有磁场存在时耦合一维耗散自旋系统的哈密顿量。我们通过设计具有精确门测量的量子线路来模拟上述哈密顿量，并通过具有受控能量分离的不同$N$态使用IBMQ体验平台执行，其中我们可以检查耗散晶格系统中的量子同步。我们的结果显示了各种纠缠态之间的关系，不同的能量分离（$ω$）与自旋-自旋耦合（$λ$）之间的关系，以及保真度计算的几个迭代的模型使用。我们还利用VQE算法估计了Ising-Hamiltonian的基态和第一激发能态，并研究了最低能量值随体系层数的变化。
2022-01-05 quant-ph
Method for simulating open-system dynamics using mid-circuit measurements on a quantum computer
提出一种利用中间电路测量和重置在量子计算机上模拟开放电子系统动力学的方法，无需额外量子比特，并在IBM量子计算机上验证，可普遍适用。
2025-06-18 quant-ph
Method for implementation of universal quantum logic gates in a scalable Ising spin quantum computer
我们提出了一个可扩展的固态伊辛自旋量子计算机的通用量子门的实现协议的任意叠加的量子态。自旋链由1/2相同的自旋组成，相邻自旋之间存在伊辛相互作用。自旋的选择性激发由外部磁场的梯度提供。协议是由矩形射频脉冲构建的。相位和不必要的过渡所造成的概率误差被最小化，并计算数值。
2002-12-11 quant-ph
Compiling gate networks on an Ising quantum computer
在这里，我们描述了一个简单的机械程序编译成自然门（脉冲和延迟）的伊辛量子计算机的量子门网络。目的不一定是产生最有效的脉冲序列，而是开发一种可以在大型自旋系统中轻松实现的高效编译算法。关键的观察结果是，并不总是需要重新聚焦自旋系统中所有不需要的耦合。相反，可以简单地跟踪耦合演化，然后在稍后的时间进行校正。虽然在NMR语言中描述，但该算法适用于基于伊辛耦合的任何量子计算机设计。
2005-06-01 quant-ph
Universal quantum logic gates in a scalable Ising spin quantum computer
我们考虑量子计算机的模型，它被表示为一个伊辛自旋晶格，其中量子比特（自旋半系统）被隔离器（两个自旋半系统）分开。在空闲模式或单比特操作时，隔离器的总自旋为0。不需要复杂的协议来校正由于量子位之间的永久相互作用而引起的相位和概率误差。我们提出的协议，实现通用量子门的矩形射频脉冲。
2008-02-25 quant-ph
Entanglement of graph states of spin system with Ising interaction and its quantifying on IBM's quantum computer
我们考虑了具有伊辛哈密顿量的演化算符生成的图态。在IBM的量子计算机IBM Q Valencia上，解析地获得了图态中一个自旋与其他自旋纠缠的几何度量，并进行了量化。量子计算结果与理论计算结果符合得很好。我们得出结论：图态中一个自旋与其他自旋纠缠的几何度量与对应图中代表该自旋的顶点的度有关。
2021-01-26 quant-ph
Exact Ising model simulation on a quantum computer
本文用量子计算机对一维横向伊辛自旋链进行了精确模拟。我们构建了一个有效的量子线路，对角化的伊辛哈密顿量，并允许获得所有的本征态的模型，只需准备计算的基础状态。以$n=4$自旋电路为例，计算了基态磁化强度的期望值，时间演化模拟，并提供了一种模拟热演化的方法。所有电路都在IBM和Rigetti量子设备上运行，以进行定性测试和比较。
2018-12-19 quant-ph
Simulating quantum backflow on a quantum computer
针对量子回流尚缺乏直接实验观测的问题，本文利用真实量子计算机首次实现该效应的模拟，拓展了量子计算验证反直觉量子现象的途径。
2024-03-04 quant-ph
Detecting the purely imaginary Fisher zeros of an Ising spin system on a quantum computer
本文提出一种利用量子计算机探测伊辛模型纯虚费舍尔零点的协议，通过将纯虚温度配分函数与演化算符对应，在 ibm-lagos 上验证了 3 自旋链、三角形团簇及 7 自旋团簇情形。
2025-11-10 quant-ph
Simulating Majorana fermions in black hole with Ising Models
National Institute of Physics, University of the Philippines Diliman（菲律宾大学迪利曼分校国家物理研究所）
研究利用横向场伊辛模型为史瓦西黑洞背景下的马约拉纳费米子提供量子模拟，不同坐标表示对应不同微观模型，连续极限下收敛到相同场论，可通过自旋关联测量模拟检测黑洞粒子产生，为研究弯曲时空费米子QFT提供实用途径。
2026-07-22 gr-qc quant-ph
Simulating chemistry using quantum computers
量子化学家们都知道模拟量子系统的困难，这促使了量子计算的想法。人们可以通过将量子系统映射到另一个更可控的系统，来避免在传统计算机上精确模拟越来越大的量子系统所带来的急剧缩放。在这篇综述中，我们讨论了量子计算的思想在多大程度上已经被应用于化学问题。我们描述的算法，实现电子结构问题的显着优势，化学动力学模拟，蛋白质折叠，和其他任务。虽然理论仍然领先于实验，我们概述了最近的进展，导致了小型量子信息处理器上的第一个化学计算。
2010-07-15 quant-ph
Simulation of Grover's quantum search algorithm in a Ising nuclear spin chain quantum computer with first and second nearest neighbour couplings
我们实现Grover的量子搜索算法的核自旋链量子计算机上，考虑到伊辛型最近和第二最近的邻居之间的相互作用。该算法的实现的性能进行了研究，通过数值模拟与四个自旋。我们在算法过程中确定保真度的时间行为，并计算最终保真度作为拉比频率的函数。对于后者，我们在满足（2πk）方法关于第二近邻相互作用的条件的频率处获得了明显的最大值。
2007-10-16 quant-ph
Simulating the flight gate assignment problem on a trapped ion quantum computer
本文在IonQ Aria囚禁离子量子计算机上使用VQE和CVaR求解航班登机口分配问题，通过小规模完整运行和大规模推理实验证明当前及近期量子硬件能以高概率获得良好解。
2023-09-18 quant-ph
Simulating the Kibble-Zurek mechanism of the Ising model with a superconducting qubit system
Kibble-Zurek机制（KZM）预测了从宇宙学到凝聚态和量子材料的系统中相变动力学过程中产生的拓扑缺陷密度。KZM与Landau-Zener跃迁（LZT）之间的相似性正在被广泛利用，Landau-Zener跃迁是现代物理学中描述某些非平衡物理动力学的标准工具。本文证明了伊辛模型中的KZM与超导量子比特系统中的LZT之间的等价性。我们发展了一种时间分辨的方法来研究LZT的量子动力学与纳秒分辨率。通过使用这种技术，我们用LZT模拟了伊辛模型中KZM的关键特征，例如，绝热区与脉冲区的分界线，脉冲区的冻结现象，特别是激发态布居数与猝灭速率平方根的标度律。我们的研究结果提供了实验证据的KZM和LZT，两个教科书范式之间的密切联系，以研究非平衡现象的动力学。
2016-02-10 cond-mat.other quant-ph
Minimization of nonresonant effects in a scalable Ising spin quantum computer
基于一维自旋链和相邻自旋之间的伊辛相互作用，分析计算了可扩展固态量子计算机中由大频率偏移跃迁（非共振跃迁）引起的误差.通过外部磁场的均匀梯度来实现自旋的选择性激发。我们计算所有不需要的非共振跃迁的概率与翻转的每个自旋与非共振频率和翻转的两个自旋：一个共振和一个非共振频率。结果表明，这些误差随外加磁场梯度的变化而振荡。选择该梯度的最佳值可以使这些误差减少50%。
2003-10-07 quant-ph
Simulating the Effect of Decoherence and Inaccuracies on a Quantum Computer
量子计算机是一种新型计算机，可以非常有效地解决诸如因子分解和数据库搜索等问题。量子计算机的实用性受到两种不同类型的误差的影响，退相干和不准确。在本文中，我们显示的量子计算机，同时考虑退相干和不准确的模拟结果。我们模拟电路的因素的数字15，21，35和57以及电路使用数据库搜索来解决电路满意度问题。我们的模拟表明，对于一台噪声保持在π/4096以下且退相干率为10 ^-6的俘获离子量子计算机，其每门的错误率约为10 ^-6。这是一个重要的界限，因为之前的研究已经表明，如果错误率为10^-6量级，量子计算机可以比经典计算机更有效地进行因子分解。
1998-04-16 quant-ph
Simulating groundstate and dynamical quantum phase transitions on a superconducting quantum computer
我们在超导量子器件上优化了一个量子不变的、顺序的量子线路，通过量子临界点模拟了量子伊辛模型的基态。我们进一步展示了如何在这个模型的量子临界点的猝灭中发现的动态量子临界点可以被模拟。我们的方法避免了有限尺寸标度的影响，通过使用顺序的量子线路的启发无限矩阵乘积状态。我们提供高效的电路和各种错误缓解策略来实现，优化和时间演变这些状态。
2022-05-25 quant-ph
Quantum flow algorithms for simulating many-body systems on quantum computers
本文提出量子流（QFlow）算法，通过降维活性空间中的耦合特征值问题采样希尔伯特空间，在保持恒定电路深度和量子比特数的同时显著降低电路复杂度并优化波函数参数数量。
2023-08-08 quant-ph
Simulating Heavy-Hex Transverse Field Ising Model Magnetization Dynamics Using Programmable Quantum Annealers
研究证明可编程量子退火器能通过逆向退火和h增益态编码，原生模拟127量子比特重六边形横向场伊辛模型的磁化动力学，实现数千时间步长的高效并行模拟，突破了数字量子计算机的计算限制。
2024-10-13 quant-ph
Simulating the Shastry-Sutherland Ising Model using Quantum Annealing
当微观哈密顿量的约束不能同时满足时，阻挫是磁性材料行为的一个基本特征。这会产生物质的奇异相，包括自旋液体、自旋冰和条纹相。在这里，我们展示了一种方法来理解挫折的微观影响，通过计算的相位的468自旋Shastry-Sutherland伊辛哈密顿使用量子退火。我们的方法使用平均场边界条件来减轻有限尺寸和缺陷的影响，同时使用迭代量子退火协议来模拟统计物理。我们恢复所有阶段的Shastry-Sutherland伊辛模型-包括著名的分数磁化平台-和静态结构因子表征在这些过渡的临界行为。这些结果确立了量子退火作为一种新兴的方法，用于理解挫折对物质新相出现的影响，并为未来与真实实验的比较铺平了道路。
2020-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech quant-ph
Simulating lattice gauge theories on a quantum computer
我们研究了在通用量子计算机上模拟格点规范理论的问题。我们的方法的基本策略是将格点规范理论的哈密顿公式转换成只涉及泡利自旋算符的哈密顿，这样的模拟可以在量子计算机上进行，只使用一个和两个量子比特的操作。我们研究了三种模型，U（1），SU（2）和SU（3）格点规范理论，它们被转换成格点上规范场的希尔伯特空间中截止的自旋哈密顿量。发现存储特定状态所需的量子比特的数量与晶格位置的总数具有线性依赖性。根据量子计算机中量子比特的排列，执行对应于哈密顿量的时间演化所需的量子比特操作的数量在晶格位置数量的线性到二次函数之间。我们注意到，我们的结果也可以很容易地推广到更高的SU（N）规范理论。
2005-10-04 quant-ph
Ground-state energies of Ising models calculated using the samples from a quantum computer that simulates short-time evolution
U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本文采用CVQE算法与引导采样假设，利用最多63个量子位计算伊辛模型的基态能量，并分析量子误差边界及近-term量子计算的适用性。
2026-04-28 quant-ph
Stability of quantum Fourier transformation on Ising quantum computer
分析了误差对伊辛量子计算机实现量子傅里叶变换的影响。研究了两种误差：（i）由于脉冲引起的杂散跃迁和（ii）由于外部扰动。解释了误差随系统参数和量子位数的变化。我们用两种不同的方法来对付他们。为了抑制杂散跃迁，我们使用校正脉冲（广义$2πk$方法），而为了抑制由于外部扰动引起的误差，我们使用改进的QFT算法。结果，量子计算的保真度提高了几个数量级，因此在更宽的物理参数范围内保持稳定。
2003-10-27 quant-ph
Models to Reduce the Complexity of Simulating a Quantum Computer
最近，量子计算产生了很多的兴趣，由于发现了量子算法，可以因子在多项式时间的大数字。量子计算机的实用性受到误差影响的限制。模拟是确定量子计算机在存在错误的情况下的可行性的有用工具。可以模拟的量子计算机的大小很小，因为忠实地建模量子计算机需要指数级的存储量和运算次数。在本文中，我们定义仿真模型来研究量子计算机的可行性。这些模型中最详细的是直接基于建议的实现。我们还定义了不太详细的模型，这些模型的复杂性呈指数级降低，但仍然产生准确的结果。最后，我们表明，两种不同类型的错误，退相干和不准确，是不相关的。这减少了必须执行的模拟的数量。
1997-12-02 quant-ph
Simulating Quantum Systems with NWQ-Sim on HPC
本文介绍可在多节点多CPU/GPU异构HPC上运行的量子模拟环境NWQ-Sim，展示其在伊辛模型、噪声误差分析及VQE变分算法中的应用，证明其性能优于或媲美同类模拟器，兼具噪声感知能力。
2024-01-12 quant-ph
Simulation of static and random errors on Grover's search algorithm implemented in a Ising nuclear spin chain quantum computer with few qubits
我们认为格罗弗的搜索算法的模型量子计算机上实现的链上的四个或五个核自旋与第一和第二邻居伊辛相互作用。根据外部场的随机波动，噪声被引入到系统中。通过对算法的多次重复求平均，输出状态实际上变成混合状态。我们研究它与算法的标称输出状态的重叠，这被称为保真度。我们发现作为噪声强度的函数的保真度的指数或高斯衰减，这取决于噪声的类型（静态或随机）以及是否应用误差抑制（2pi k方法）。
2009-11-27 quant-ph
Simulating Ising Spin Glasses on a Quantum Computer
本文提出了一种在量子计算机上构造伊辛模型组态吉布斯分布的线性时间算法。该算法的设计，使每个运行提供一个配置的量子概率等于相应的热力学权重。因此，有效地近似配分函数。该算法既不遭受临界减速，也不会陷入局部极小值。本文提出了一种在量子计算机上构造伊辛模型组态吉布斯分布的线性时间算法。该算法的设计，使每个运行提供一个配置的量子概率等于相应的热力学权重。因此，有效地近似配分函数。该算法既不遭受临界减速，也不会陷入局部极小值。该算法可以应用于任何维度，一类自旋玻璃伊辛模型与一个有限部分的挫折plaquettes，稀释伊辛模型，和模型与磁场。应用于任何维度，一类自旋玻璃伊辛模型与一个有限部分的挫折plaquettes，稀释伊辛模型，模型与磁场。
1997-09-23 comp-gas cond-mat nlin.CG
A novel approach to noisy gates for simulating quantum computers
本文提出通过修改无噪声门构造可纳入环境效应的噪声门，以更准确模拟 NISQ 量子计算机，并在最多18量子比特实验中优于 Qiskit。
2023-09-20 quant-ph
Modelling and Simulating the Noisy Behaviour of Near-term Quantum Computers
噪声在近期量子计算机的各个方面都占主导地位，使得即使是很小的计算也非常困难。在本文中，我们关注的是噪声中尺度量子计算机（NISQ）的噪声建模。我们专注于三个错误组，代表在计算过程中的噪声的主要来源，并提出量子信道，每个源模型。我们设计了一个噪声模型，结合了所有三个噪声通道，并使用其校准的错误率模拟量子计算机的演变。我们对我们的模型进行了各种实验，展示了与其他噪声模型和IBM量子计算机相比的行为。我们发现，我们的模型提供了一个更好的近似量子计算机的行为比其他模型。在此之后，我们使用遗传算法来优化我们的噪声模型所使用的参数，使模型的行为更接近量子计算机。最后，前和postoptimization参数之间的比较表明，根据我们的模型，某些操作可以或多或少的错误比硬件校准的参数显示。
2021-12-06 quant-ph
Simulating Quantum Computers Using OpenCL
量子计算是一项新兴技术，有望实现计算模式的转变，并允许在许多不同的问题中加速。然而，量子设备仍处于早期阶段，大多数只有少量量子比特。这依赖于模拟来开发量子算法并验证这些设备。虽然存在许多用于量子线路仿真的算法，但是（在撰写本文时）没有使用OpenCL来并行化该仿真的工具，从而在保持便携性的同时利用诸如GPU之类的设备。在本文中，这样的工具，包括优化领域，如门应用。这导致了一种新的方法，优于其他流行的基于状态向量的模拟器。所提出的模拟器的实现可在https://qcgpu.github.io上获得。
2018-11-07 quant-ph
Simulating quantum chemistry in the seniority-zero space on qubit-based quantum computers
精确的量子化学模拟仍然具有挑战性的经典计算机上的问题，工业相关的规模和有理由希望，量子计算可能有助于推动什么是技术上可行的边界。虽然变分量子本征求解器（VQE）算法已经可以将有噪声的中间尺度量子（NISQ）设备变成有用的机器，但人们必须尽一切努力尽可能有效地使用稀缺的量子资源。我们结合了所谓的资深零，或配对电子，近似计算量子化学与技术模拟分子化学门为基础的量子计算机，并获得一个非常资源有效的量子模拟算法。虽然通过配对电子近似失去了一些准确性，但我们表明，使用释放的量子资源来增加基组可以导致更准确的结果，并将所需的量子计算运行次数减少几个数量级，已经用于像氢化锂这样的简单系统。我们还讨论了一个错误缓解计划的基础上后选择，显示出一个有吸引力的缩放时，考虑给定的哈密顿格式，增加其NISQ实现的可行性。
2020-11-30 quant-ph
Simulating Electron Transfer on Noisy Quantum Computers
Institute of Engineering Thermodynamics, German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心工程热力学研究所）；Helmholtz Institute Ulm（乌尔姆亥姆霍兹研究所）；Institute of Software Technology, German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心软件技术研究所）；HQS Quantum Simulations GmbH（HQS量子模拟有限公司）；Department of Physics, Ulm University（乌尔姆大学物理系）
提出一种数字-模拟框架，利用量子比特耗散和特定误差缓解方案，在IBM超导处理器上模拟线性振动耦合开放量子系统，实现了长达10个电子位点的一维给体-受体链的振动转移谱，重现非马尔可夫动力学。
2026-05-28 quant-ph
Simulating quantum chaos on a quantum computer
Indian Institute of Engineering Science And Technology（印度工程科学理工学院）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Institute for Quantum Computing, University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所）；Indian Institute of Science Education and Research, Thiruvananthapuram（特鲁万纳姆拉浦尔印度科学教育与研究学院）；Wilfrid Laurier University（威尔弗里德·劳雷尔大学）
本文提出一种经典-量子混合方法，利用NISQ量子计算机模拟量子 kicked top 的混沌行为，展示了其在不同混沌参数范围内的实验探索能力，并验证了纠缠与去局部化的理论预测。
2021-07-22 quant-ph
Simulating of X-states and the two-qubit XYZ Heisenberg system on IBM quantum computer
两个量子比特的密度矩阵是最近在IBM量子器件上模拟的Bell对角态的自然推广，它们是X形的。我们推广了已有的结果，提出了一个用于模拟一般两量子比特X态的量子线路，并在同一个量子器件上实现了它，研究了它在扩展参数空间的几种取值下的纠缠.我们还表明，它们的X形是近似鲁棒的噪声量子门。为了进一步物理激励这项研究，我们调用两个自旋海森堡XYZ系统，并表明，对于广泛的初始状态，它会导致动态密度矩阵，这是X-状态。由于这个哈密顿量的对称性，我们表明，只有两个量子比特，可以模拟这个系统的动力学在IBM量子计算机上。
2022-01-20 quant-ph
Chain of nuclear spins system quantum computer taking into account second neighbor Ising spins interaction and numerical simulation of Shor factorization of N=4
对于一维四核自旋（1/2）链，考虑自旋系统之间的第一和第二近邻相互作用，对整数N=4的Shor素数分解算法进行数值模拟，研究第二近邻相互作用对该算法性能的影响.结果表明，控制非共振效应的最佳拉比频率是由第二近邻相互作用耦合参数（$J'$），并实现了良好的Shor量子因式分解的第二个到第一个耦合常数之比$J'/J\ge 0.04$。
2006-08-28 quant-ph
Simulating periodic systems on quantum computer
变分量子本征求解器（VQE）是模拟近场噪声中尺度量子器件上分子电子结构性质的最有吸引力的量子算法之一。在这项工作中，我们推广的VQE算法模拟扩展系统。然而，用现有的VQE算法对一维无限长氢链的数值研究表明，计算得到的基态能量与精确的全组态相互作用（FCI）结果有很大的偏差.在这里，我们提出了两个方案，以提高扩展系统的量子模拟的准确性。第一种是改进的VQE算法，它引入了Hartree-Fock轨道的幺正变换，以避免复杂的哈密顿量。第二种方法是将VQE与量子子空间展开方法相结合的Post-VQE方法（VQE/QSE）。数值算例表明，这两种格式都能准确描述一维氢链的势能曲线。此外，用VQE/QSE方法计算的激发态与FCI结果也吻合得很好.
2020-08-07 quant-ph
Simulating 0+1 Dimensional Quantum Gravity on Quantum Computers: Mini-Superspace Quantum Cosmology and the World Line Approach in Quantum Field Theory
量子计算机是一个有希望的候选人，通过增加计算能力和更有效的算法从根本上扩展计算科学。特别是量子计算可能在量子宇宙学领域产生巨大的影响。量子宇宙学的目标是通过惠勒-德威特方程或路径积分方法来描述宇宙的演化，而不必首先制定完整的量子引力理论。量子计算机在这方面提供了一个优势，因为它可以在洛伦兹空间中执行路径积分，而不需要在欧几里得引力中构建轮廓积分。此外，量子计算机可以在具有费米子的系统中提供优势，这些费米子在经典计算机上难以分析。在这项研究中，我们首先采用经典的计算方法来分析一个Friedmann-Robertson-Walker的小超空间与标量场和可视化的计算波函数的宇宙的各种不同的值的空间曲率和宇宙学常数。我们使用IBM的量子信息科学工具包Python库和变分量子本征求解器在量子计算机上研究相同的系统。这个框架也可以推广到量子场论的世界线方法。
2018-12-19 quant-ph
Simulating noisy variational quantum eigensolver with local noise models
变分量子本征求解器（VQE）在近中期噪声量子计算机（NISQ）上具有很好的量子优势。VQE的一个核心问题是噪声，特别是物理噪声对实际量子计算机的影响。我们系统地研究了噪声对VQE算法的影响，通过对各种局部噪声模型进行数值模拟，包括振幅阻尼，失相和去极化噪声。结果表明，随着噪声概率的增加，基态能量会偏离精确值，一般情况下，噪声会随着电路深度的增加而积累。我们建立了一个噪声模型来捕获实际量子计算机中的噪声。我们的数值模拟结果与IBM Quantum计算机上的量子实验结果一致。我们的工作为带噪VQE的实际研究提供了新的思路。对VQE噪声效应的深入理解将有助于在近场量子计算机上发展量子错误缓解技术。
2021-04-14 quant-ph
Electronic Structure Calculations and the Ising Hamiltonian
薛定谔方程的原子、分子和扩展系统的精确解一直是原子和分子物理领域的“圣杯”问题。最近，在硬件高效的量子优化器和相干伊辛机的开发方面取得了突破，这些量子优化器和相干伊辛机能够通过伊辛型哈密顿量来模拟数百个相互作用的自旋。与这些新设备相关的最重要的问题之一是：“这些机器可以用来进行电子结构计算吗？“在这项研究中，我们讨论了这些器件使用的一般标准程序，并表明电子结构哈密顿量和伊辛哈密顿量之间存在精确的映射。对H2、He2、HeH+和LiH分子的Ising哈密顿量的模拟结果与精确的数值计算结果相吻合。这表明可以将分子哈密顿映射到可以在当前可用的量子硬件上容易地实现的伊辛型哈密顿。
2017-06-01 quant-ph
Simulating Factorization with a Quantum Computer
现代密码学在很大程度上是基于复杂性假设的，例如，无处不在的RSA是基于素因子分解问题的假设复杂性。因此，理解量子计算机最终如何削弱这些算法至关重要。本文遵循费曼的处方，用计算机模拟与将大数$N$分解为素数的算法相对应的物理学。使用狄拉克-约当变换理论，人们将因子分解转化为量子厄米算符的语言，作用于希尔伯特空间的向量。这导致获得根据欧拉函数$φ(N)$的$N$的因式分解的系综，其被量化。另一方面，考虑到$N$作为计算机的参数，导出了量子力学素数计数函数$π_{QM}(x)$，其中$x$因子分解$N$。当$π(x)$。它在解析数论中没有对应物，其推导仅依赖于半经典量子化。
2016-01-19 quant-ph
Simulating quench dynamics on a digital quantum computer with data-driven error mitigation
减少误差可能是获得近期量子优势的关键。在这项工作中，我们提出了几个Clifford数据回归为基础的方法，用于减轻真实量子数据中的噪声的影响的第一个实现。我们探讨了动态的1-D伊辛模型的横向和纵向磁场，突出签名的限制。我们发现，在一般克利福德数据回归为基础的技术是有利的，与零噪声外推相比，并获得定量协议与精确的结果为9量子位系统的电路深度高达176，涉及数百个CNOT门。这是迄今为止在此类研究中调查的最大系统。我们还研究了两点关联函数，并发现噪声对这个更复杂的可观察性的影响可以使用Clifford量子线路数据来减轻，突出了这些方法的效用。
2021-04-05 quant-ph
Simulating quantum mechanics on a quantum computer
描述了用于在量子计算机上有效地模拟量子力学系统的算法。本文较详细地介绍了一类模拟相互作用多体系统薛定谔方程的算法。这些算法将使在量子计算机上模拟非相对论性量子系统成为可能，与经典计算机上的模拟相比，其加速率为指数级。讨论了模拟狄拉克粒子和规范粒子的相对论系统所涉及的问题。
1997-03-08 comp-gas hep-lat hep-th
Simulating the Dynamics of Markovian Quantum Processes by Quantum Collision Models on Quantum Computers
RIKEN Center for Computational Science（理化学研究所计算科学中心）；Q-CTRL；RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）；RIKEN Pioneering Research Institute（理化学研究所先导研究本部）；RIKEN Center for Emergent Matter Science（理化学研究所新兴物质科学中心）
针对量子计算机实现非酉演化困难的问题，采用量子碰撞模型，在离子阱和超导量子计算机上实验模拟了具有局域和非局域耗散的马尔可夫量子过程，实现了最多7个系统量子比特、40个时间步的模拟，并发现最优实现策略强烈依赖于硬件特性。
2026-06-29 quant-ph
Modeling full adder in Ising spin quantum computer with 1000 qubits using quantum maps
量子加法器是量子计算机的基本属性，就像数字计算机的操作需要经典加法器一样。我们将量子全加器建模为伊辛自旋量子计算机中大量量子比特上的现实复杂算法。我们的研究结果是一个重要的一步，有效的建模量子模加法器，这是需要Shor的和其他量子算法。我们的全加器具有以下特点：（i）具有小失谐的近共振跃迁被完全抑制，这使我们能够将误差降低几个数量级，并模拟1000量子位全加器。(We使用2001次旋转添加1000位数。(ii)我们直接将全加器门构建为射频脉冲序列，而不是将它们分解为广义逻辑门，例如控制非和单量子位门。这大大减少了实现全加器所需的脉冲数。[The增加一位（F门）所需的最大脉冲数为15]。(iii)全加器是在一个同构自旋链中实现的。(iv)相位误差被最小化：F门为叠加的不同状态产生近似相同的相位。(v)全加器的建模使用量子映射而不是微分方程。这使我们能够将计算时间减少到合理的值。
2004-03-10 quant-ph
Simulating the dynamics of braiding of Majorana zero modes using an IBM quantum computer
我们在IBM量子计算机上模拟编织Majorana零模的动力学。我们发现原生的量子门引入太多的噪声而无法观察到编织。相反，我们使用Qiskit Pulse来开发缩放的双量子位量子门，它可以更好地匹配幺正时间演化算子，并使我们能够观察到编织。这项工作证明了量子计算机可以用于模拟，并强调了使用脉冲电平控制对量子计算机进行编程，并构成了通过动态哈密顿演化编织的第一个实验证据。
2021-01-26 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Simulating spectroscopy experiments with a superconducting quantum computer
提出了一种基于光谱学的量子计算机求解本征值问题的新方法。该方法的工作原理是将一个“探针”量子位耦合到一组系统模拟量子位，然后在哈密顿动力学下对探针和系统进行时间演化。通过这种方式，我们在量子计算机上模拟光谱学。我们测试我们的方法在IBM量子硬件上的一个简单的单自旋模型和相互作用的Kitaev链模型。对于Kitaev链，我们跟踪出的伪拓扑相边界的两个网站模型。
2023-02-13 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Simulating and assessing boson sampling experiments with phase-space representations
摩尔定律的终结和潜在的量子优势推动了对新的、特定于应用的量子计算机的研究，这些量子计算机的性能超过了任何经典计算机。光子网络是很有希望的例子，具有实验演示和获得量子计算机来解决经典不可能解决的问题的潜力。这带来了一个挑战：如何设计或理解这样的光子网络？必须能够使用能够处理任意输入、耗散和噪声的一般方法来计算可观测量。我们开发了新的复相空间软件来模拟这些光子网络，并将其应用于玻色子采样实验。我们的技术给采样误差的数量级低于实验相关测量相同数量的样本。我们表明，这些技术消除了系统误差在以前的算法估计相关性，在某些情况下，误差有很大的改善。此外，我们获得了一个可扩展的通道组合策略，用于评估玻色子采样设备。
2018-02-19 quant-ph
Perturbational Decomposition Analysis for Quantum Ising Model with Weak Transverse Fields
本文提出一种微扰分解方法，用于模拟含纵向和横向场的一维Ising模型量子演化，在弱至中等横向场下优于传统Trotter方法，为不同参数区间的模拟策略提供指导。
2024-11-06 quant-ph
Nonlocality as a Benchmark for Universal Quantum Computation in Ising Anyon Topological Quantum Computers
影响基于伊辛任意子的拓扑量子计算机的任何提议的障碍是准粒子编织只能实现有限（非通用）的量子操作集。这组受限的操作（通常称为稳定器操作）的计算能力已经在量子信息理论中进行了研究，并且已知如果没有额外的非稳定器操作的帮助，就无法获得量子计算的优势。类似地，基于伊辛任意子的二分两量子比特系统在仅执行拓扑保护的稳定器操作时不能表现出非定域性（在违反贝尔不等式的意义上）。为了产生不能由局部隐变量模型描述的相关性，再次需要使用非稳定器操作。使用几何技术，我们将使通用量子计算（UQC）的操作集与使违反贝尔不等式的操作集联系起来。由于非稳定器操作预计是非常不完美的，我们的目标是提供一个基准，用于确定UQC使能操作，实验上的实用性和概念上的简单。我们表明，任何（噪声）单量子位非稳定器操作，连同完美的稳定器操作，使违反最简单的两个量子位贝尔不等式也可以用来使UQC。这种基准测试需要找到两个不同的泡利测量的期望值对每个量子比特的一个二分系统。
2011-12-07 quant-ph
Open systems dynamics: Simulating master equations in the computer
主方程可能是任何研究耗散量子光学的人最基本的方程。在这种情况下，在计算机中编码和模拟这些方程的有效方法是非常有用的，在这篇笔记中，我试图以一种全面的方式介绍我是如何做到这一点的，重点是Matlab，但使其足够通用，以便可以直接翻译为任何其他语言或软件的选择。我的大部分方法都是从胡安·何塞·加西亚-里波尔（Juan José García-Ripoll）那里继承来的（他的数学能力我怎么称赞都不为过），我在这里和那里改变它们，以适应我（相当有限的）数字大脑的工作方式，并尽可能地将它们与我如何理解它们背后的理论联系起来。目前，笔记集中在如何编码主方程并找到它们的稳态，但我希望很快我就能用时间演化方法更新它们，包括如何处理依赖于时间的主方程。在过去的4年里，我在各种不同的背景下测试了这些方法，包括电路量子电动力学，激光问题，光学参量振荡器和光机系统。评论和（建设性的）批评是非常欢迎的，并将适当的信贷和承认。
2015-04-22 quant-ph
