Error Suppression for Hamiltonian Quantum Computing in Markovian Environments
哈密顿量子计算，如绝热和完整模型，可以防止退相干使用编码成稳定子空间码的错误检测和能量惩罚项的增加。自从Jordan，Farhi，and Shor（JFS）在绝热量子计算的背景下首次引入该方法以来，该方法已经得到了广泛的研究。在这里，我们将原来的结果一般马尔可夫环境，不一定在Lindblad形式。我们表明，在这些一般情况下，原始JFS研究的主要结论成立：假设一个物理上合理的浴模型，它是可以抑制初始衰变的编码基态的能量惩罚强度，增长只有在系统的大小，在一个固定的温度。
2017-08-11 quant-ph
Universal 2-local Hamiltonian Quantum Computing
提出了一种量子计算通用的哈密顿量子计算方案（BQP）。我们的哈密顿量是一个多项式数（在量子线路中的门的数量L）的时间无关的，常数范数，2-本地量子比特-量子比特相互作用项的总和。此外，系统中的每个量子位只与恒定数量的其他量子位相互作用。计算机分三个步骤运行-从一个简单的初始产品状态开始，将其演化为L^2阶的时间（直到对数因子），并以两个量子比特的测量结束。我们的模型不同于以前的通用2-本地哈密顿结构，因为它不使用微扰工具，不需要大的能量惩罚的哈密顿量，不需要运行缓慢，以确保绝热演化。
2011-11-21 quant-ph
Treating the Independent Set Problem by 2D Ising Interactions with Adiabatic Quantum Computing
我们构造了一个最近邻哈密顿量，它的基态编码了三次平面图中NP完全问题独立集的解。哈密顿量可以很容易地模拟的伊辛相互作用的相邻粒子之间的二维矩形格子。我们描述所需的脉冲序列。我们的方法可以帮助实现绝热量子计算的物理合理的哈密顿量，如短程相互作用。
2003-02-04 quant-ph
Hamiltonian quantum computing with superconducting qubits
我们考虑如何使用超导transmon量子比特的2D阵列来实现在[arXiv：1509.01278]中引入的哈密顿量子计算方案。我们展示了该计划如何需要强吸引力的交叉克尔和弱触发器或跳跃相互作用的工程，我们详细说明了如何实现这一点。我们的建议是使用一种新的电路，通过类偶极元件获得transmons之间的吸引交叉克尔耦合。我们讨论和数值分析的前向运动和执行的计算和耦合强度及其变化的依赖。我们扩展[arXiv：1509.01278]，明确展示如何构建直接Toffoli门，从而通过Hadamard和Toffoli门或通过受控Hadamard，Hadamard和CNOT建立计算普适性。
2019-06-07 quant-ph
Robust universal Hamiltonian quantum computing using two-body interactions
提出了一种利用两体相互作用进行抗噪声通用绝热量子计算的新方案。为了实现这一目标，我们引入了一个新的家庭的错误检测子系统代码的规范生成器和一组他们的逻辑运算符-能够编码通用的哈密顿计算-可以使用两体相互作用来实现。该代码的逻辑运算符被用来编码任何给定的计算哈密顿量，规范算子被用来构造一个惩罚哈密顿量，其地面子空间被保护免受局部错误。与以前的方法相比，构造的惩罚哈密顿算子不一定与编码的计算哈密顿算子交换，但是对于我们的构造，惩罚哈密顿算子对计算的不良影响可以通过对实现的哈密顿算子的简单修改来补偿。我们还研究了是否可以通过仅使用子系统代码的裸逻辑运算符对计算Hamilton进行编码来构造类似的方案，以保证计算Hamilton与惩罚Hamilton交换。我们证明了一个不去定理表明，限制到两体相互作用，并使用任何一般的CSS型子系统代码，这样的建设不能编码系统以外的伊辛链在横向领域。我们指出，这样的链是通用的基于哈密顿量子计算，但它不是通用的基态量子计算。
2019-11-04 quant-ph
Multiple Silicon Dangling-Bond Charge qubits for quantum computing: A Hilbert-Space Analysis of the Hamiltonian
该研究针对硅基悬挂键电荷量子比特的计算希尔伯特空间表征问题，通过量子比特损耗假设与自旋守恒特性缩减空间规模，并分析了量子比特数增长时所需的经典存储资源，为固态量子计算的空间复杂度优化提供依据。
2023-04-19 quant-ph
A quantum computing scheme for the Hamiltonian path problem
提出了一种利用单光子和多缝光栅的量子计算方案，用于求解N个顶点的简单图G上的哈密顿路径问题。光子被输入到一个N狭缝光栅，然后是一个N × N矩阵的“处理单元”。一个单元由一个延迟线和一个带有k个狭缝（0 < k < N）的光栅组成，光栅的输出以由G的邻接矩阵确定的方式被引导到下一行中的k个单元。图中长度为N-1的路径与通过矩阵的物理路径之间存在一对一映射。光子的路径是所有这些物理路径的叠加。光子沿着与G中的哈密顿路径相对应的物理路径所花费的时间是一个固定值，等于N个不同延迟的总和，并且不同于沿着任何其他路径的时间。如果放置在行N中的N个单元的输出中的N个检测器中的任何一个在这个固定时间检测到光子，则该图是哈密顿的。
2001-01-30 quant-ph
Perturbative gadgets for gate-based quantum computing: Non-recursive constructions without subspace restrictions
本文提出了一种通用的非递归、非绝热且无子空间限制的微扰gadget构造方法，将任意多体Hamiltonian编码到三体Hamiltonian的低能子空间中，适用于门基量子计算，并提供了可定制的gadget构造方案。
2024-08-27 quant-ph
Digital-Analog Quantum Computing with Qudits
University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基奎巴斯克科学基金会）；Basque Center for Applied Mathematics (BCAM)（巴斯克应用数学中心）
本文提出利用量子多态的Weyl-Heisenberg基进行数字-模拟量子计算，通过结合模拟哈密顿量块和单量子多态门，实现对任意两体哈密顿量的高效模拟，展示了其在多体量子多态自旋哈密顿量中的应用。
2026-03-18 quant-ph
On the representation of Boolean and real functions as Hamiltonians for quantum computing
将比特上的函数映射到作用于量子比特上的哈密顿量在量子计算中有许多应用。特别是，需要表示布尔函数的哈密顿量用于将量子退火或量子近似优化算法应用于组合优化问题。我们展示了如何自然地表示这样的功能是作为泡利$Z$运营商（伊辛自旋运营商）与相应的功能的傅立叶展开的总和的条款的哈密尔顿。对于许多由紧描述给出的函数类，例如给出可满足性问题实例的合取范式的布尔公式，计算其Hamilton表示是#P-困难的。另一方面，一般不存在这样的困难，用于构造表示实函数的哈密顿算子，例如局部布尔子句的和。我们给出的组成规则，明确构建哈密顿算子表示各种各样的布尔函数和实函数相结合的哈密顿算子表示更简单的条款作为积木。我们将我们的结果控制酉算子的建设，并在一个辅助量子比特寄存器中计算函数值的运营商的特殊情况。最后，我们概述了我们的结果的几个额外的应用和扩展。本文的一个主要目标是提供一个$\textit{design toolkit for quantum optimization}$，这可能是利用专家和从业者都在建设和分析新的量子算法，并在同一时间，以揭开神秘的各种建设出现在文献中。
2021-12-29 quant-ph
State preparation and evolution in quantum computing: a perspective from Hamiltonian moments
在有噪声的中尺度量子（NISQ）器件上的量子算法有望模拟经典难以处理的量子系统，以展示量子优势。然而，NISQ器件上不可忽略的门误差阻碍了传统量子算法的实现。实用的策略通常利用混合量子经典算法来展示量子计算在NISQ时代的潜在有用应用。在众多的混合算法中，最近的努力突出了基于量子计算的哈密顿矩，$\langle ϕ| \hat{\mathcal{H}}^n | ϕ\rangle$（$n=1,2,\cdots$），相对于量子态$|ϕ\rangle$的量子算法的发展。在本教程中，我们将简要回顾这些量子算法，重点介绍使用量子硬件计算哈密顿矩的典型方法，并基于量子计算矩提高估计状态能量的准确性。此外，我们将提供一个教程，展示如何测量和计算四位海森堡模型的哈密顿矩，并在真实的IBM-Q NISQ硬件环境中利用虚时间演化计算模型的能量和磁化强度。沿着这条线，我们将进一步讨论与这些算法相关的一些实际问题。我们将通过概述在不久的将来在这个方向上的一些可能的发展和应用来结束本教程的回顾。
2021-09-30 quant-ph
Hamiltonian-Driven Architectures for Non-Markovian Quantum Reservoir Computing
该研究提出面向模拟硬件的非马尔可夫量子储层计算哈密顿量框架，利用纠缠信息回流实现记忆嵌入，证实强非马尔可夫性违反回声态性质，并验证其在高阶NARMA任务上的性能优势。
2025-05-20 quant-ph
Encoding-Independent Optimization Problem Formulation for Quantum Computing
提出一种与编码和硬件无关的量子计算优化问题形式化方法，提供优化问题库并识别构建自旋哈密顿量的通用模块，为实现任意离散优化问题哈密顿量的全自动构建及跨硬件平台定制奠定基础。
2023-02-07 quant-ph
Geometric vs. Dynamical Gates in Quantum Computing Implementations Using Zeeman and Heisenberg Hamiltonians
量子计算在几何相位方面，即Berry或Aharonov-Anandan相位，在一定程度上是容错的。我们研究其实现的基础上塞曼耦合旋转场和各向同性海森堡相互作用，描述NMR，也可以实现在量子点和冷原子。利用量子比特基态的一种新的物理表示，我们构造了基于Berry相位和Aharonov-Anandan相位的$π/8$和Hadamard门。对于旋转场中的两个相互作用的量子比特，我们发现，当两个量子比特的旋磁比相等时，基于Berry相位或基于Aharonov-Anandan相位的两个量子比特门总是不可能构造的。在实现量子门的通用集合时，可以组合几何$π/8$和Hadamard门以及动态$\sqrt{\rm SWAP}$门。
2008-09-12 quant-ph
Ergodic quantum computing
我们提出了一个量子计算的（理论;-）模型，其中的结果可以读出的时间平均的哈密顿动力学的2维晶体上的圆柱。哈密顿量是包含6个量子比特的Wigner-Seitz单元之间的空间局部相互作用。所模拟的量子线路由程序量子位的初始化指定。正如在马戈勒斯的哈密尔顿元胞自动机（实现经典电路）中一样，时钟寄存器中的传播波异步地控制门的应用。然而，在我们的方法中，所有需要的初始化都是基态。过了一会儿，同步波基本上散布在整个晶体周围。该电路被设计成使得结果以约1/4的概率可用，而不管完全未定义的计算步骤。该模型将量子计算简化为在计算基础上为一些量子比特准备基态、等待和测量。尽管在真实固体中可能不太可能找到我们的特定哈密顿量，但更自然的相互作用也可能允许遍历量子计算。
2004-06-30 quant-ph
Symplectic perspective to quantum computing for Hamiltonian systems
ColibriTD；School of Electrical and Computer Engineering, National Technical University of Athens（雅典国立技术大学电气与计算机工程学院）；GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等技术学院等离子体与核聚变研究所/GoLP）；Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院等离子体科学与聚变中心）；Department of Physics, William & Mary（威廉玛丽大学物理系）
本文提出一种辛框架用于量子计算，通过几何兼容性将量子演化与辛相空间动力学联系起来，实现高效量子模拟和并行演算，同时为非积分系统提供近辛变换以实现压缩存储和加速计算。
2026-04-26 quant-ph
Orbital transformations to reduce the 1-norm of the electronic structure Hamiltonian for quantum computing applications
降低处理量子化学问题的量子算法的复杂性对于证明噪声中间尺度量子（NISQ）器件相对于其经典对应物的最终量子优势是至关重要的。最近已经取得了显着的改进，以模拟的时间演化算子$U(t) = e^{i\mathcal{\hat{H}}t}$，其中$\mathcal{\hat{H}}$是电子结构的哈密顿量，或直接模拟$\mathcal{\hat{H}}$（当作为一个线性组合的幺正）通过使用块编码或“qubitization”技术。量化这些量子算法的实际实现复杂性的基本度量是哈密顿量的量子位表示的所谓的“1-范数”，其可以通过例如以因子分解或张量超压缩形式写入哈密顿量来减少。在这项工作中，我们调查的电子结构的哈密顿表示，通过单粒子基变换，1-范数的经典预优化的效果。具体来说，我们采用了几个本地化计划和基准的1-范数的几个系统的不同大小（原子数和活跃的空间大小）。我们还推导出一个新的公式的1-范数作为电子积分的函数，并使用这个数量作为成本函数的轨道优化方案，提高了本地化计划。本文对1-范数在量子化学量子计算中的重要性作了进一步的探讨，并给出了减小1-范数的简单方法，以降低量子计算的复杂度。
2021-10-06 quant-ph
Irreconcilable Difference Between Quantum Walks and Adiabatic Quantum Computing
连续时间量子行走和绝热量子演化是量子计算的两种常用技术，它们都是由薛定谔方程控制演化的哈密顿量来描述的。在前者中，哈密顿量是固定的，而在后者中，哈密顿量随时间变化。因此，他们的格罗弗算法的公式在希尔伯特空间中的演变是不同的。我们表明，这种差异是根本性的，他们不能沿着对方的路径发展，而不引入结构更强大的非结构化搜索比标准的甲骨文。为了使绝热量子演化像量子行走搜索算法那样演化，它必须在三个固定的哈密顿算子之间插值，其中一个是复杂的，并且引入了比非结构化搜索的预言更强的结构。相反，对于沿着绝热搜索算法的路径演化的量子行走，它必须是加权有向星形图上的手征量子行走，其结构也比非结构化搜索的预言机更强。因此，这两种技术，虽然在被描述为控制其演变的哈密顿相似，计算从根本上不可调和的手段。
2016-05-19 quant-ph
The Quantum Hamiltonian Analysis Toolkit: Lowering the Barrier to Quantum Computing with Hamiltonians
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
QHAT提供用户友好的界面用于研究哈密顿量及在容错量子计算机上的模拟，通过简单输入减少对量子算法的理解需求，提升研究效率。
2026-05-11 physics.comp-ph quant-ph
Quantum-computing within a bosonic context: Assessing finite basis effects on prototypical vibrational Hamiltonian spectra
Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, Université de Montpellier, UMR-CNRS 5299（蒙彼利埃宇宙与粒子实验室，蒙彼利埃大学）；ICGM, Univ Montpellier, CNRS, ENSCM（蒙彼利埃大学化学与材料研究所）
本文研究了在玻色子框架内量子计算中，有限基组对振动哈密顿量谱的影响，探讨了闭合关系破坏对哈密顿量矩阵元评估的影响，并通过数值实验验证了双井势模型中的非谐振特性。
2025-09-01 quant-ph
Sub-Riemannian Geometry and Time Optimal Control of Three Spin Systems: Quantum Gates and Coherence Transfer
在核磁共振光谱学中的许多相干转移实验，涉及耦合自旋网络，使用临时自旋去耦来产生所需的有效哈密顿量。在本文中，我们表明，显着的时间可以节省在产生一个有效的哈密顿量，如果避免自旋去耦。我们提供了时间最优脉冲序列产生一类重要的有效哈密顿在三个自旋网络。这些有效的哈密顿量对于核磁共振量子计算中的相干传输实验和量子逻辑门的实现是有用的。它表明，计算这些时间最优的脉冲序列可以减少到几何问题，涉及计算齐次空间上的次黎曼测地线。
2001-06-17 quant-ph
Simulating highly nonlocal Hamiltonians with less nonlocal Hamiltonians
在量子计算的各种应用中出现了对具有多体相互作用的哈密顿量的需要。然而，超越两体的相互作用很难在实验上实现。微扰小工具被引入，以获得任意的多体有效的相互作用，使用哈密顿与两体相互作用。虽然对任意的$k$ -物体相互作用都有效，但它们的使用仅限于小的$k$，因为相互作用的强度在微扰论中是$k$的第阶。在本文中，我们开发了一种非微扰技术，用于获得有效的$k$体相互作用使用的哈密顿量组成的最多$l$体相互作用与$l<k$。这种技术最适合于与非常大的$k$有一些相互作用的哈密顿算子，并且可以与微扰小工具一起使用，以将相当复杂的哈密顿算子嵌入到两个局部哈密顿算子的适当子空间中。我们描述了我们的技术如何可以实现在一个混合（基于门和绝热），以及单独的绝热量子计算计划。
2016-01-12 quant-ph
Schedule path optimization for quantum annealing and adiabatic quantum computing
绝热量子计算和优化最近已经获得了很多关注，作为实现优于经典方法的量子优势的可能模型来优化和其他特殊用途计算。这两种技术本质上都是概率性的，并且在演化期间系统的基态和第一激发态之间的最小间隙是确定成功概率的主要因素。在这项工作中，我们研究了一种策略，通过引入中间哈密顿算子，修改初始和最终哈密顿算子之间的演化路径，以增加最小间隙和成功概率。我们专注于最近的硬件实现相关的优化问题，并提出了一个纯粹的本地中间哈密顿的存在，实现最佳性能方面的推动最小的差距的进化的终点之一的数值证据。作为本研究的一部分，我们开发了一个凸优化配方的搜索最佳绝热时间表，使这种计算更容易处理，这可能是独立的利益。我们进一步研究了随机中间哈密顿算子对最小间隙和成功概率的有效性，并从经验上发现随机哈密顿算子对成功概率的增加有很大的可能性，但只是一个适度的量。
2016-04-18 quant-ph
Quantum Hamiltonian Computing protocols for molecular electronics Boolean logic gates
量子哈密顿计算是一种最近的方法，它使用量子系统，特别是单个分子来执行计算任务。在这种方法中，我们提出了明确的方法来构建逻辑门，使用两种不同的设计，其中的逻辑输出被编码在固定的能量和空间定位的量子态，或在不同的能量。利用这些结果，我们构造了两种设计中包含最少数量量子态的量子布尔加法器。我们还建立了一个矩阵代数之间的类比经典布尔逻辑门和量子的，并评估这两种设计更复杂的门的可能性。
2018-12-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum computing of the pairing Hamiltonian at finite temperatures
本文利用VQD、误差缓解及零温变分电路，在量子模拟器与超导量子计算机上计算四粒子配对哈密顿量的有限温度热态，结果在高温下接近精确解并呈现平滑相变。
2023-02-09 nucl-th quant-ph
HOQST: Hamiltonian Open Quantum System Toolkit
我们提出了一个开源软件包，称为“哈密顿开放量子系统工具包”（HOQST），收集的工具，研究开放量子系统动力学的量子计算，包括量子退火和门模型的量子计算。它具有该领域中使用的关键主方程（ME），适用于描述与无限维量子浴弱耦合或强耦合的任意时间依赖哈密顿量的简化系统动力学。这包括Redfield ME，极化子变换的Redfield ME，绝热ME，粗粒ME和通用Lindblad ME。HOQST还包括随机薛定谔方程与自旋涨落。我们提出了各种ME背后的理论的概述，并提供示例来说明HOQST中的典型工作流程。我们提出了一个例子，表明HOQST可以提供数量级的加速相比，QuTiP，与时间相关的哈密顿的问题。该软件包可部署在高性能计算（HPC）集群上，旨在为有噪声的中间尺度量子（NISQ）设备提供可靠的开放系统分析工具。HOQST Github存储库（https：//github.com/USCqserver/OpenQuantumTools.jl）为用户提供了起点。详细信息可以在README文件中找到。
2022-06-29 quant-ph
Optimal Effective Hamiltonian for Quantum Computing and Simulation
International Quantum Academy（国际量子研究院）；Shenzhen Institute for Quantum Science and Engineering, Southern University of Science and Technology（南方科技大学深圳量子科学与工程研究所）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出LAUT原理，通过最小化几何作用实现有效哈密顿量的精确构造，验证其在量子处理器中的应用，提升系统学习和哈密顿量工程的精度。
2026-02-03 quant-ph
Revealing symmetries in quantum computing for many-body systems
本文提出通过一般定理揭示 Jordan-Wigner 形式哈密顿量中被掩盖的对称性，并利用仿射量子比特编码移除布尔对称性对应的量子比特，从而降低量子计算开销。
2024-07-03 quant-ph
Blind quantum computing can always be made verifiable
盲量子计算使没有足够量子技术的客户端能够将她的量子计算委托给远程量子服务器，从而保护她的隐私免受服务器的影响。一些盲量子计算协议是可以验证的，这意味着客户端可以检查服务器的量子计算的正确性。任何盲协议都可以被验证吗？本文对这一公开问题作了肯定的回答。我们提出了一个插件，使任何通用的盲量子计算协议自动验证。其思想是由用户盲生成与解决用户问题的量子线路及其互补线路相对应的费曼-基塔耶夫历史态。客户可以学习的解决方案的问题，并验证其正确性，在同一时间通过测量的能量的本地哈密顿对这些状态。局域哈密顿量的能量测量可以通过泡利算符的单个量子比特测量来完成。
2018-03-18 quant-ph
Influence of the Commutator Properties of Hamiltonians on the Robustness of Quantum Circuits
本文证明了考虑哈密顿量对易子性质的量子电路相干控制误差新估计，基于对易子演算公式，提升量子计算鲁棒性。
2023-10-11 quant-ph
Adiabatic topological quantum computing
拓扑量子计算保证了无需主动纠错的抗错量子计算。然而，人们担心，在通过将任意子编织在彼此周围来执行量子门的过程中，会产生额外的任意子激发，这将使编码的量子信息混乱。在这里，我们探讨这个问题的详细研究绝热代码变形的基础上的拓扑代码，特别是Kitaev的表面码和最近发现的颜色代码的哈密顿。我们开发的协议，使通用的量子计算的绝热演化的方式，保持系统的能隙恒定相对于计算大小，只引入简单的本地哈密顿相互作用。这使得人们可以用这些拓扑量子计算系统来执行完整的量子计算。我们开发的工具允许人们超越数值模拟，并分析理解这些过程。
2014-06-10 quant-ph
Adiabatic Quantum Computing for Solving the Weapon-Target Assignment Problem
量子计算有望在诸如机器学习和复杂优化问题的各个领域中显著提高计算能力。最近的技术进步表明，绝热量子计算模拟器可能很快就会看到实际应用。在这项工作中，我们采用这种计算范式开发一个基于量子计算的求解器的著名的武器目标分配问题，NP-难的非线性整数规划优化任务。通过数值模拟量子比特系统向模型哈密顿量中编码的最优解的绝热演化，证明了所提出模型的可行性。总的来说，所描述的方法不限于武器管理的背景下，但稍微修改的模型哈密尔顿，适用于工人的任务分配优化一般。
2021-05-05 quant-ph
Computing local properties in the trivial phase
如果一个带空位的局部哈密顿量可以通过一条光滑的带空位的局部哈密顿量的路径与一个完全解耦的哈密顿量相连接，那么这个带空位的局部哈密顿量就是平凡相。对于这样的哈密顿量的基态，我们表明，当地的可观察的期望值可以计算在时间$\text{poly}(1/δ)$在一个空间维度和$e^{\text{poly}\log(1/δ)}$在两个和更高的维度，其中$δ$是所需的（添加剂）的准确性。该算法适用于系统的有限大小和在热力学极限。它只是假设存在，而不是任何道路的知识。
2020-01-29 cond-mat.str-el quant-ph
Computational Difficulty of Computing the Density of States
研究了计算局域哈密顿量的基态简并度和态密度的计算困难。我们表明，这两个问题的难度是完全捕获的类，我们称之为#BQP，这是量子复杂性类QMA的计数版本。我们表明，#BQP是不是比它的经典计数对应#P，这反过来又意味着，计算的基态简并度或态密度的经典哈密顿量是一样困难，因为它是量子哈密顿量。
2011-07-20 cs.CC quant-ph
Quantum computing of reacting flows via Hamiltonian simulation
本研究通过将反应流标量输运方程转化为哈密顿系统，开发了量子谱与有限差分方法，实现无需时间离散化的单次求解，在周期及一般条件下展现出指数级加速潜力，并准确模拟了一维和二维反应流过程。
2024-07-28 physics.flu-dyn quant-ph
Kernpiler: Compiler Optimization for Quantum Hamiltonian Simulation with Partial Trotterization
针对现有量子哈密顿量模拟编译技术门数过高难以适配当前量子硬件的问题，提出搭载部分Trotter化及配套优化的Kernpiler编译器，相较现有最优方法最高可将门数与电路深度降低10倍。
2025-11-18 quant-ph
Rovibrational energy levels of H$_2$O by quantum computing
RIKEN（理化学研究所）；ELTE Eötvös Loránd University（罗兰大学）
本文提出利用量子计算方法计算水分子振转能级，通过量子选择配置相互作用方法和经典计算结合，实现高精度能级计算。
2026-07-15 quant-ph
Quantum Computing for Atomic and Molecular Resonances
复数标度法可用于在玻恩-奥本海默近似下计算分子共振，假设电子坐标独立于核坐标膨胀。用这种方法，人们将计算一个非厄米哈密顿量的复能量，其实部与共振位置相关，虚部是寿命的倒数。在这项研究中，我们提出了在量子计算机上模拟共振的技术。首先，我们将标度化的分子哈密顿量转化为二次量子化，然后利用Jordan-Wigner变换将标度化的分子哈密顿量转化为量子比特空间。为了获得复杂的本征值，我们介绍了直接测量方法，这是适用于获得一个简单的一维模型的潜力，表现出类似于在双原子分子中发现的预解离共振的共振。最后，我们应用该方法模拟了H $_2^-$分子的共振态。IBM Qiskit模拟器和IBM量子计算机的数值结果验证了我们的技术。
2021-05-06 quant-ph
Quantum algorithms for systems of linear equations inspired by adiabatic quantum computing
我们提出了两个量子算法的基础上的进化随机化，绝热量子计算的一个简单的变种，准备一个量子态$\vert x \rangle$，是成比例的线性方程组$A \vec{x}=\vec{b}$的系统的解决方案。我们的算法的时间复杂度是$O(κ^2 \log(κ)/ε)$和$O(κ\log(κ)/ε)$，其中$κ$是$A$的条件数，$ε$是精度。这两种算法都是使用家庭的哈密尔顿是线性组合的产品$A$，投影到初始状态$\vert b \rangle$，和单量子位泡利运营商。算法概念简单，易于实现。它们不是从门模型和绝热量子计算之间的等价关系得到的。它们不使用相位估计或可变时间幅度放大，并且不需要大型辅助系统。我们讨论了一个基于门的实现，通过哈密顿模拟，并证明我们的第二个算法几乎是最佳的$κ$。像以前的方法一样，我们的技术在一些假设下产生指数量子加速。我们的研究结果强调了基于哈密顿的量子计算模型在发现重要算法中的作用。
2018-11-29 quant-ph
Local Hamiltonians in Quantum Computation
在这篇论文中，我研究了量子计算中的局域哈密顿量。首先，我专注于绝热量子计算模型，基于演化与时间相关的哈密顿量。我证明了要成功地使用AQC，所涉及的哈密顿量必须具有局部结构，这导致了信息论中关于本征值间隙的结果。改进了用AQC模拟量子线路的结果。其次，我看经典模拟时间演化与当地的哈密顿和寻找他们的基态属性。本文给出了一种求无限树上的非线性不变哈密顿量的基态的数值方法。该方法基于矩阵乘积状态模型内的虚时间演化，并在每个虚时间步后使用一种新的方法将状态带回模型。然后用它来研究Bethe晶格上横向场伊辛模型的相变。第三，重点研究了局部约束量子问题局部哈密顿量和量子可满足性，证明了几个关于它们复杂性的新结果。最后，定义了一种哈密顿量子元胞自动机，它是一种在计算过程中不需要控制的连续时间计算模型，只需要准备乘积初态。我构建了其中的两个，表明时间演化与一个简单的，本地的，不变性和时间无关的哈密顿量可以用来模拟量子线路。
2008-08-15 quant-ph
Towards High Performance Quantum Computing (HPQ): Parallelisation of the Hamiltonian Auto Decomposition Optimisation Framework (HADOF)
University College Dublin（都柏林大学）；University of Galway（高威大学）
本文提出通过并行化HADOF框架提升量子优化性能，实验证明在IBM量子设备上使用四个量子处理器可将运行时间减少3-4倍，同时保持解的质量，展示了并行计算在算法和系统层面的重要性。
2026-04-30 quant-ph
Quantum simulation of a three-body interaction Hamiltonian on an NMR quantum computer
将平均哈密顿量理论扩展到量子计算，可以设计任意的哈密顿量，允许在一个大的希尔伯特空间中旋转。这样，任何量子系统的运动学和动力学都可以通过量子计算机来模拟。系统之间的基映射决定了在模拟系统中实现所需哈密顿量所需的量子计算机中的平均哈密顿量。该程序的灵活性说明与13-C标记的丙氨酸的NMR通过创建对应于三体相互作用的非物理哈密顿量ZZZ。
1999-08-03 quant-ph
Adiabatic Quantum Computing with Phase Modulated Laser Pulses
利用简单的相位调制激光脉冲，在量子绝热方法下，通过退相干控制实现了多能级系统的量子逻辑门。我们利用选择性的粒子数反转和哈密顿随时间的演化来鲁棒地实现这些目标，而不是标准的酉变换语言。
2005-07-28 quant-ph
Improved quasiparticle nuclear Hamiltonians for quantum computing
Barcelona Supercomputing Center (BSC)（巴塞罗那超级计算中心）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）
本文通过Brillouin-Wigner微扰理论改进开放壳层核的准粒子描述，实现能量相对误差低于0.2%，并引入Hartree-Fock近似使有效哈密顿量适用于量子模拟。
2026-04-13 nucl-th quant-ph
Commuting Local Hamiltonians on Expanders, Locally Testable Quantum codes, and the qPCP conjecture
理解可交换局域哈密顿量（CLH）是量子计算复杂性和量子物理学中许多问题的核心：量子纠错码，量子NP，PCP猜想，拓扑序等等。
2013-01-15 quant-ph
Design of quantum Fourier transforms and quantum algorithms by using circulant Hamiltonians
我们提出了一种设计量子傅里叶变换的技术，并随后的量子算法，在一个单一的相互作用步骤的循环对称的工程哈密顿。该方法使用绝热演化，只要哈密顿量保持循环对称性，对相互作用参数的波动是鲁棒的。
2009-10-06 quant-ph
Error suppression in adiabatic quantum computing with qubit ensembles
由于退相干的不可避免的存在，在绝热量子计算（AQC）中引入量子错误防护是一项重要的任务。在这里，我们研究了AQC哈密顿量的错误保护编码，其中使用量子位系综代替量子位。我们的哈密顿量只涉及总自旋算符的系综，提供了一个更简单的路线误差校正量子计算。我们的方案特别适合于中性原子气体，在那里可以实现大的系综尺寸和产生系综-系综纠缠。我们确定了一个临界系综尺寸$N_{\mathrm{c}}$的第一个激发态的性质成为一个单粒子扰动的基态，和带隙能量是可预测的平均场论。对于大于$N_{\mathrm{c}}$的系综大小，基态由于存在逻辑上等效的状态而变得受保护，并且AQC性能随着$N$而改善，只要去相干率足够低。
2021-04-02 quant-ph
Experimental Demonstrations of Native Implementation of Boolean Logic Hamiltonian in a Superconducting Quantum Annealer
该研究在超导量子退火机中原生实现与布尔逻辑真值表一致的 Hamiltonian，演示 NAND、NOR 及六量子比特乘法器，为电路可满足性和因式分解等领域专用量子混合计算提供可扩展方案。
2021-06-17 quant-ph
Multi-nucleon structure and dynamics via quantum computing
本研究提出基于量子计算的多核子结构与动力学计算框架，开发基于预言机和福克态的哈密顿量输入模型，给出显式量子线路设计与资源渐近开销分析，并通过模型问题验证方法。
2023-11-29 nucl-th quant-ph
Quantum error correction fails for Hamiltonian models
指出了现有的基于量子纠错的离散时间容错量子计算方案在连续时间哈密顿模型下即使存在马尔可夫噪声也是失效的。
2004-11-01 quant-ph
Hybrid quantum-classical algorithms for solving quantum chemistry in Hamiltonian-wavefunction space
变分量子本征求解器~（VQE）典型地优化量子线路中的变分参数以准备量子系统的本征态。它对许多问题的应用可能涉及一组哈密顿算子，例如，分子的哈密顿量是核组态的函数。在本文中，我们将哈密顿量的导数引入到VQE中，并开发了一些混合量子经典算法，该算法同时探索了哈密顿空间和波函数空间的优化。为了更有效地求解量子化学问题，我们首先提出了相互梯度下降算法，通过交替更新哈密顿量和波函数的参数来进行几何优化，该算法能够快速收敛到分子的平衡结构.然后，我们建立微分方程，控制如何优化的波函数的变分参数的变化与内禀参数的哈密顿量，这可以加快计算的能量势面。我们的研究表明，一个方向的混合量子经典算法，以更有效地解决量子系统的哈密顿和波函数的空间。
2020-08-20 quant-ph
Hamiltonian Simulation in the Interaction Picture Using the Magnus Expansion
提出一种在相互作用绘景中经典计算 Magnus 展开的几何局域哈密顿量模拟算法，无需辅助量子比特，并借助准局域性框架和 Lieb-Robinson 界获得更紧误差与高效门分解。
2024-04-03 quant-ph
Dual-Capability Machine Learning Models for Quantum Hamiltonian Parameter Estimation and Dynamics Prediction
本研究提出一种双能力机器学习模型，可同时从局部可观测量推断量子哈密顿量参数并预测其动力学，经理论模拟及核磁共振、超导量子计算机实验验证，助力参数估计与量子控制优化。
2024-05-22 quant-ph
Effective Hamiltonians in quantum physics: resonances and geometric phase
有效哈密顿量经常在量子物理中使用，无论是在时间相关还是时间无关的情况下。类比之间绘制的两种用法，讨论框架特别是几何相位的时间相关的哈密顿量和共振作为定态的时间无关的哈密顿量。
2005-12-16 quant-ph
