A note on the distributions in quantum mechanical systems
本文研究了量子力学系统的分布和仿射分布。此外,我们讨论了量子力学系统的可控性与相关的问题有关的最小时间需要引导量子系统从幺正传播子的幺正演化$U(0)=I$到期望的幺正传播子$U_f$。此外,本文给出了一个$\mathfrak{k} \oplus \mathfrak{p}$ sub-Finsler流形及其测地线的描述,它等价于将量子力学系统从任意初始态$U(0)=I$驱动到目标态$U_f$的问题,并给出了一些说明性的例子.证明了Finsler对称流形$G/K$上的李群$G$可分解为$KAK$ .
2021-04-20 math.DG quant-ph
Solvable relaxation in discrete unitary systems: Ruelle-Pollicott resonances and CMV matrices
University of Ljubljana(卢布尔雅那大学);Laboratoire de Physique de l’École Normale Superieure, CNRS, ENS & Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité(巴黎高等师范学院物理实验室,法国国家科学研究中心,巴黎文理研究大学,索邦大学,巴黎西岱大学)
该研究针对离散幺正系统,以CMV矩阵为对象,通过正交多项式理论识别出两类弛豫相,明确了RP共振的特性及不同方法的一致性,为幺多体系统动力学提供了精确结果。
2026-09-14 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Unitary approach to the quantum forced harmonic oscillator
在本文中,我们介绍了另一种方法来研究量子谐振子的演化受到任意时间依赖力。为了找到演化算子,某些幺正变换被连续地应用于薛定谔方程,将其简化为最简单的形式。因此,而不是解决原来的薛定谔的偏微分方程在时间和空间的问题是取代了一个系统的常微分方程。从得到的演化算子,我们编制的传播。虽然我们说明了使用幺正变换的强迫谐振子的解决方案,这里提出的方法可以用来解决更复杂系统。目前的工作解决了许多方面的酉变换和动力学的强迫量子谐振子,应该是有用的学生和导师的量子力学课程在高年级本科生和研究生水平。
2014-08-31 quant-ph
A Quantum Algorithm for Simulating Nonunitary Dynamics Governed by Nonautonomous Linear Ordinary Differential Equations
University of Michigan(密歇根大学)
提出一种无需预先知道非酉传播子的量子算法,通过奇异值分解将非酉传播子表示为酉算子之和,并在量子硬件上模拟这些酉算子的动力学,以解决非自治线性常微分方程描述的非酉动力学问题。
2026-06-03 quant-ph
SU(4) gate design via unitary process tomography: its application to cross-resonance based superconducting quantum devices
本文提出利用CR哈密顿量传播子与Weyl腔几何结构,在超导量子器件上实现无回波的连续R_{ZZ}(θ)门,并验证了其在SU(4)门设计中的保真度与时间优势。
2025-03-12 quant-ph
Variational Quantum Algorithm for Unitary Dilation
本研究提出一种实现非酉算子近似酉扩张的量子-经典混合变分框架,经Quafu集群超导器件实验验证,该方法可降低量子资源需求、提升噪声鲁棒性,为近期硬件上的非酉过程模拟提供实用方案。
2025-10-22 quant-ph
A Parity-Conserving Canonical Quantization for the Baker's Map
我们在这里提出了一个完整的描述量化的面包师的地图。我们使用的方法与Balazs和Voros [BV]和Saraceno [S]中使用的方法完全不同。我们使用{exp(2 Pi ix),exp(2 Pi ip)}生成的算子作为可观测量的量子代数,并构造一个酉传播子,使得当普朗克常数趋于零时,经典动力学返回。当Planck常数满足1/N且N为偶数的积分条件时,当环面上的波函数满足周期性边界条件时,我们证明了动力学可以归结为N维Hilbert空间上的动力学,并且除了对Planck常数阶数作了小的修正外,酉N × N矩阵传播子与文献[BV]中给出的相同.这种修正被证明是保持对称性x->1-x和p->1-p的经典映射的周期边界条件。
1998-01-25 quant-ph
Quantum Statistical Mechanics. IV. Non-Equilibrium Probability Operator and Stochastic, Dissipative Schrodinger Equation
导出了一般非平衡量子系统的概率算符。给出了相应的随机耗散薛定谔方程。耗散传播子和随机传播子由波动耗散定理联系在一起,该定理是从时间传播子的酉条件导出的。耗散传播子是从热力学力和熵涨落算子中推导出来的,它们一般是非线性的。
2014-06-23 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
Pauli Decomposition over Commuting Subsets: Applications in Gate Synthesis, State Preparation, and Quantum Simulations
量子计算中的一个关键任务是应用一系列门来实现特定的酉运算。然而,将任意幺正操作分解成更简单的量子门是一个非平凡的问题。在这里,我们提出了一个通用的和强大的协议分解任何目标酉成一系列的泡利旋转。该过程涉及到确定一个交换的泡利运营商的子集具有高的跟踪重叠与目标酉,其次是数值优化其相应的旋转角度。该协议是通过分解几个标准的量子操作。最后介绍了该方案在量子态制备和量子模拟中的应用。最后,我们描述了一个实现三体量子模拟的NMR实验,其中上述分解技术用于传播子的有效实现。
2016-03-22 quant-ph
Universal construction for the unsorted quantum search algorithms
利用多量子算子代数理论,构造了一种广义的无序量子搜索算法。在量子力学中,通过构造指数传播子和相应的有效哈密顿量,描述了多粒子两态量子系统从初始态到无序量子搜索问题的输出的时间演化.指数传播子通常可能与搜索问题的数学结构和原理不兼容,因此不是真正的量子搜索网络,但是它可以被进一步分解为一系列Oracle酉运算的乘积,例如选择性相移运算和非选择性酉运算,其可以被进一步表示为基本构建块的序列,例如一个-量子位量子门和双量子位对角相位门,使得分解后的传播子与搜索问题的数学结构和原理兼容,从而成为真正的量子搜索网络。传播子的分解可以借助于有效哈密顿量的算符代数结构和对称性,以及多量子算符代数空间的性质,特别是多量子算符在z轴旋转下的特征变换行为来实现.结果表明,该搜索算法的计算复杂度与数值多维积分的计算复杂度有关,因此,该搜索算法可以有效地解决无序搜索问题。本文还提出了一种核磁共振装置,在多项式时间内有效地解决了无序搜索问题。
2001-06-20 quant-ph
Single-bit Feedback and Quantum Dynamical Decoupling
在受到不需要的幺正或非幺正动力学影响的目标系统中合成有效的身份演化是量子控制和量子信息处理应用的基本任务。在这里,我们研究如何单比特,离散时间的反馈能力,可以利用制定或增强量子程序,有效地抑制不必要的动力学在有限维开放量子系统。给出了任意演化时间下可由单比特反馈校正的联合酉传播子的显式特征。对于一个二维目标系统,我们展示了如何通过适当地结合量子反馈与动态解耦方法,级联反馈解耦方案可以建立,它可以在放松的控制假设下运行,可以优于纯闭环和开环协议。
2006-09-21 quant-ph
Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo on Quantum Hardware via Unitary Dilation
The Pennsylvania State University(宾夕法尼亚州立大学)
本文提出近-term量子算法,通过随机场Ω驱动的一体传播子序列,利用随机Magnus展开将轨迹转换为分段常数生成器,并通过小辅助系统实现幺正演化,减少中途测量需求,验证了在Hubbard模型上的准确性和硬件执行能力。
2026-03-29 quant-ph
Unitary Quadratic Quantum Gravity in 4D
Institute of Cosmology & Gravitation, University of Portsmouth(朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所);Universidade da Beira Interior(中伊比利亚大学)
本文研究四维二次引力中正Weyl平方系数下的额外自旋-2部分,证明其对应于对偶反谐振子而非鬼态,通过Wightman谱条件证明谱密度消失,从而确定传播子为主值形式,保持单位性和可重整性。
2026-07-08 gr-qc hep-th math-ph
Simulating Open Quantum System Dynamics on NISQ Computers with Generalized Quantum Master Equations
本文提出基于广义量子主方程的量子算法,通过Sz.-Nagy膨胀定理将非幺正传播子转化为高维幺正形式,在NISQ计算机上模拟开放量子系统动力学,并在自旋-玻色子模型上验证了其可靠性。
2023-08-08 quant-ph
Controllability of quantum mechanical systems by root space decomposition of su(N)
利用半单李代数的结构理论,研究了N能级量子力学系统的幺正传播子在单个控制场作用下的可控性。在一般配置以及在几个退化的情况下,提供了充分条件的向量场。
2001-10-25 quant-ph
Critical points of the optimal quantum control landscape: a propagator approach
Princeton University(普林斯顿大学);Université Paris Dauphine(巴黎第九大学)
本文通过传播子方法研究双线性量子控制问题中控制到酉传播子映射的奇异性,给出了轨迹非奇异的充分条件,并识别了两组确保非奇异性的“航路点”。
2012-02-03 cs.NA math.NA quant-ph
On the Relationship Between Complex Potentials and Strings of Projection Operators
它是感兴趣的各种情况下,特别是在到达时间的问题,考虑通过酉演化的初始状态定期穿插到正$x$轴(脉冲测量)的周期性投影得到的量子态。Echanobe,del Campo和Muga给出了一个令人信服但启发性的论点,即这样获得的状态近似等于在存在一定阶跃函数形式的复势的情况下通过演化获得的状态。本文借助于伴随传播子的路径分解展开,给出了这种近似等价性的详细推导。复势的传播子是已知的,因此推导的大部分由散布有周期性位置投影的自由粒子的传播子的近似估计组成。这种近似等价可以用来表明,为了产生显著的反射,投影必须在小于1/E的时间间隔上起作用,其中E是初始状态的能量标度。
2010-08-13 quant-ph
Lie Algebra-Based Quantum Optimal Controls Interpolation
University of Trento(特伦托大学);INFN-TIFPA Trento Institute of Fundamental Physics and Applications(意大利国家核物理研究所-特伦托基础物理与应用研究所)
提出结合李群理论与前馈神经网络的方法,无需推理时优化即可高效生成超导量子比特系统中任意酉操作的量子最优控制脉冲,解决了Trotterized量子模拟中大量传播子处理的瓶颈。
2026-10-12 quant-ph
Solving the quantum search problem in polynomial time on an NMR quantum computer
量子搜索问题是一个重要的问题,因为一般的NP问题可以有效地解决一个unsorted量子搜索算法。这里已经表明,量子搜索问题可以在NMR量子计算机上在多项式时间内解决。NMR系综量子计算是基于量子力学幺正动力学,即封闭量子系统和它的系综都服从同一个量子力学幺正动力学,而不是基于经典NMR量子计算的伪纯态或有效纯态。基于这一新原理,我们发展了常规的NMR多量子谱,从实验上解决了搜索问题。首先将搜索问题的解信息加载到由预言机幺正操作和预言机无关幺正操作构造的幺正演化传播子上,用于激发自旋系综中的多重量子相干性.然后利用多量子光谱技术从实验上提取溶液信息.讨论了如何增强量子搜索核磁共振多量子脉冲序列的输出信号,并提出了一些增强核磁共振信号的方法。本文的工作将有助于常规高场核磁共振机有效地解决量子搜索问题。
2002-06-16 quant-ph
The symplectic group in Polymer Quantum Mechanics
本文给出了高分子量子力学中辛群$Sp(2n, \mathbb{R})$的表示。在不考虑聚合物尺度的情况下,导出了聚合物自由粒子和聚合物谐振子的传播子。然后引入聚合物尺度,使我们的结果与无聚合物颗粒的表达式相一致。聚合物谐振子的传播子意味着非幺正演化。
2020-03-01 gr-qc math-ph math.MP
The dynamics of a qubit in a spin-boson environment: a comparison between analytical and numerical method
从理论上研究了量子比特在两能级涨落(TLF)退相干以及与玻色浴耦合作用下的动力学行为。针对该问题应用了两种不同的方法并进行了比较。一种是基于酉变换的微扰方法。利用我们的幺正变换的优点,可以有效地考虑非绝热效应。另一种是数值精确方法,即准绝热路径积分(QUAPI)传播子方法。我们发现,该分析方法在很宽的参数范围内工作良好,并与QUAPI显示出良好的一致性。另一方面,通过改变浴槽温度$T$和TLF-浴槽耦合,检验了量子比特的量子退相干的增强和减小。
2010-11-11 quant-ph
Digital quantum simulation of many-body non-Markovian dynamics
提出了一种对多体局部不可分非马尔可夫开放量子系统进行数字量子模拟的算法方法。它由两部分组成:首先,将全局系统传播子Suzuki-Lie-Trotter分解为子系统传播子的乘积,子系统传播子可以不是量子信道,其次,通过扩张空间上的酉操作和测量实现子系统传播子的算法过程。通过对相关的Suzuki-Lie-Trotter分解提供严格的误差界,我们能够分析该方法的效率,并将其与系统的局部不可分性的适当度量相联系。根据我们的分析,所提出的方法有望在实验上实现各种有趣的情况下。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decomposition of Unitary Matrices for Finding Quantum Circuits: Application to Molecular Hamiltonians
为新的量子算法构造合适的酉矩阵算子,并寻找实现这些酉算子的最小代价门序列,在量子信息和量子计算领域具有重要意义。量子线路的进化面临两大挑战:复杂而巨大的搜索空间和在经典计算机上模拟量子线路的高成本。在这里,我们使用群首优化算法来分解一个给定的酉矩阵到一个适当的最小成本的量子门序列。我们在已知的Toffoli门的分解、Grover搜索算法的放大步骤、量子傅里叶变换和量子隐形传态的发送端上测试了该方法。利用这个过程,我们提出了电路设计的模拟的酉传播的氢和水分子的哈密顿量。该方法具有通用性,可用于产生更大分子系统的量子门序列。
2013-02-23 cs.IT math.IT quant-ph
Generating pseudo-random unitaries with a Floquet driven chaotic quantum system
University of Rochester(罗切斯特大学)
利用Floquet驱动的混沌量子系统生成伪随机幺正算子,通过控制参数分布实现近似3设计。
2025-12-15 quant-ph
Quantum mechanical path integrals and thermal radiation in static curved spacetimes
在具有事件视界的静态弯曲时空中,利用量子力学路径积分方法计算了无自旋粒子的传播子。一个玩具模型,桂时空,和二维和四维史瓦西黑洞被认为是。在这个框架中强调的坐标配置空间的拓扑结构的作用。为了用一组坐标完全覆盖上述时空,乌龟坐标被扩展到复值。它表明,同伦性质的复杂乌龟配置空间意味着在这些时空中的传播子的热行为。当端点位于由一个或多个事件视界分开的相同或不同的时空区域时,传播子被计算出来。通过事件视界的量子演化被证明是在第五变量幺正。
1999-06-03 gr-qc hep-th quant-ph
Generalized quantum Zeno dynamics and ergodic means
证明了作用在Hilbert空间或Banach空间上的一致连续传播算子族的压缩和元素的乘积的某些序列的一致极限的存在性。从量子物理学的角度来看,所考虑的序列可以表示系统的演化,该系统的动态由连续传播子描述,被通用量子操作的序列(例如,投影测量或单一脉冲)。这包括并推广了所谓的量子芝诺动力学。从所考虑的序列的极限得到的时间演化描述的传播遍历手段产生的。这种遍历手段的概念在本文中推广到也包括传播的时间相关的发电机,因此,我们的结果可以用来开发新形式的主动消相干抑制。以类似的方式,我们还考虑了有效的时间演化,从添加到原始传播子的可能的时间相关的生成器的生成器的一致连续的压缩半群与渐近增加的重量的总和。通过证明一个广义绝热定理,它表明,也为这个设置所产生的时间演化是由一个合适的遍历平均。
2018-11-06 math-ph math.MP quant-ph
Out-of-time-ordered correlator in the quantum bakers map and truncated unitary matrices
无序关联函数(OTOC)是一种量子混沌的度量方法,目前正受到广泛的研究。长期以来在其他背景下研究的可分析的简单模型可以为这些措施提供见解。本文研究了量子面包师映射中的OTOC,这是一个简单而精确可解的确定性混沌模型的量子版本,该模型模拟了揉面的动作。精确的解决方案的基础上的半量子近似导出的跟踪很好的的Escherichfest时间的双折射。增长发生在经典的李雅普诺夫指数的指数率,但调制缓慢变化的系数。超过这个时间,饱和发生的值接近随机矩阵。使用投影仪的观察自然会导致截断的酉时间- $t$传播和增长的奇异值是密切相关的增长的时间有序传播。
2018-10-29 cond-mat.dis-nn nlin.CD quant-ph
Improved convergence radius of the Fer expansion for Hermitian generators
Scuola Normale Superiore(比萨高等师范学院);NEST(纳米科学与技术研究所在);Istituto Nanoscienze-CNR(意大利国家研究委员会纳米科学研究所)
本文针对含时哈密顿量的 Fer 展开,将其收敛半径从 2 改进约 30% 至约 2.6058,扩大了该幺正展开的适用条件。
2026-10-02 math-ph math.MP quant-ph
Transmutation based Quantum Simulation for Non-unitary Dynamics
Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学);East China Normal University(华东师范大学);Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg(埃尔朗根-纽伦堡大学);Fundación Deusto(德乌斯托基金会);Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学)
本文提出一种量子算法,用于模拟由正半定算符A=L†L生成的耗散扩散动力学,利用Kannai变换将扩散半群表示为高斯加权的幺正波传播器线性组合,提升查询复杂度并应用于热方程和双曲扩散等场景。
2026-09-22 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
Rotating Singular Perturbations of the Laplacian
我们研究了一个系统的量子粒子相互作用的奇异的时间相关的均匀旋转的潜力在2和3维:特别是我们考虑的支持上的一个点(旋转点相互作用)和一组余维1(旋转叶片)的相互作用。我们证明了这类系统作为合适的自伴算子的Hamilton算子的存在性,并给出了它们的酉半群的显式表达式。此外,我们还分析了大角速度的渐近极限,证明了含时传播算子强收敛于某个单参数酉群(ω \to \infty).
2004-04-29 math-ph math.MP quant-ph
A variational approach for linearly dependent moving bases in quantum dynamics: application to Gaussian functions
本文给出了求解薛定谔方程时非正交含时基组的线性相关性的变分处理。该方法基于:i)线性独立工作空间的定义,ii)有限时间步上传播子的变分构造。第二点允许该方法适当地考虑工作空间的维度沿着时间演化的变化。特别地,时间演化由半酉变换表示。实验在四次双势阱中进行,基函数为高斯型,势阱中心按经典运动方程演化。我们表明,由此产生的动力学收敛到确切的,是单一的建设。
2022-05-04 physics.chem-ph quant-ph
A dynamical model for Positive-Operator Valued Measures
我们处理的量子测量过程的动力学描述,明确解决的测量仪器,后者最终被视为宏观量子对象的调查系统之间的相互作用。我们考虑任意的正算子值测度(POVM),使得对测度算子的正交性约束被放松。我们表明,同样著名的冯-诺依曼计划的投影测量,它是可以建立一个动力学模型持有一个单一的时间无关的哈密顿特征的酉传播。这是通过修改标准模型以补偿任意POVM的测量算子之间可能缺乏正交性来实现的。
2019-04-08 quant-ph
Quantum Mechanical Studies of Photodissociation Dynamics on Quantum Computers
Southern University of Science and Technology(南方科技大学);The University of Chicago(芝加哥大学);Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院大连化学物理研究所)
提出一种在量子计算机上研究光解离动力学的量子算法,通过分裂算符方法、量子傅里叶变换和非酉吸收势传播子计算NOCl分子的光解离截面,算法对噪声和统计误差具有鲁棒性。
2026-06-08 physics.chem-ph quant-ph