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![arXiv:2406.03256v1 [quant-ph] 2024 年 6 月 5 日](/simg/2\27f4f3bc2290bd8b43077955ede60e82afd90503.png)
arXiv:2406.03256v1 [quant-ph] 2024 年 6 月 5 日
我们研究了 transmon 量子比特与经典引力场的相互作用。利用引力红移和 Aharonov-Bohm 相位的一般现象，我们表明纠缠量子态以通用速率失相。引力相移用量子计算噪声通道来表示。我们给出了一种基于改进的相位估计算法的测量协议，该算法与相位漂移呈线性关系，最适合测量从引力通道获取的小相位。此外，我们提出基于量子比特的平台作为精密重力仪和机械应变计的量子传感器，作为该现象实用性的一个例子。我们估计测量局部重力加速度的灵敏度为 δg/g ∼ 10 − 7 。本文表明经典引力对量子计算硬件有着不小的影响，并说明了量子计算硬件如何用于计算以外的目的。虽然我们关注超导量子比特，但我们指出引力相位效应对所有量子平台都具有普遍性。
量子态准备的投影算法...
我们提出了一种在量子硬件上准备多体系统状态的有效方法，首先隔离单个量子数，然后利用时间演化来隔离能量。我们的方法最简单的形式只需要一个额外的辅助量子位。精确解的总演化时间与试验状态的光谱范围与最低激发态间隙的比率成正比，这比其他投影算法有了很大的改进，而且精度随着演化时间呈指数增长。由于特征值已知，隔离量子数是有效的，并且增加了间隙，从而缩短了所需的传播时间。算法的成功率或产生所需状态的概率是测量时间和相位的简单函数，并由原始状态与所需状态的平方重叠决定。我们给出了来自核壳模型和海森堡模型的示例。我们将此算法与以前的短演化时间算法进行了比较，并讨论了潜在的进一步改进。
在完整的两部分图上计数量子
量子计数是一种关键量子算法，旨在确定数据库中标记元素的数量。该算法基于量子相估计算法，并使用Grover算法的进化算子，因为其非平凡特征值取决于标记元素的数量。由于Grover的算法可以看作是在完整图上的量子步行，因此扩展量子计数的自然方法是在不完整的图上使用基于量子 - 步行的搜索的进化运算符，而不是Grover的运算符。在本文中，我们通过分析具有任意数量的标记顶点的完整两分图上的量子步行来探讨此扩展。我们表明，进化运算符的某些特征值取决于标记的顶点的数量，并且使用此事实，我们表明量子相估计可用于获得标记的顶点的数量。与我们的算法与原始量子计数算法紧密相位的两分图中标记顶点数量的时间复杂性。
Dirac 磁单极与Berry 相位
nodal奇异性在不同的波函数中，相圆形的闭合曲线的变化通过任意倍数的2次曲线可能有所不同，因此没有足够的确定能够以电磁场的形式立即解释。它必须具有一个确定的价值，因此可以在6个矢量𝑬𝑬，通过小的闭合曲线的通量上解释而没有任何歧义，而该曲线的通量也必须很小。然而，当波函数消失时，发生了一种例外情况，因为它的相位没有含义。由于波函数很复杂，其消失将需要两个条件，因此一般而言，它消失的点将沿着一条线。我们将这样的线称为节点线。如果我们现在采用一个通过小闭合曲线的节点线的波函数，我们只能说，相位的变化将接近2𝜋𝜋𝜋𝜋，其中n是一个整数，正或负数。此整数将是节点线的特征。我们获得了相圆形的小闭合曲线的变化
具有量子相位噪声的傅里叶变换量子相位估计
对于估计任意量子过程相位的基本任务，设计了一种基于傅立叶的量子相位估计变体，它使用多个纠缠量子比特的探测信号。对于简单的实际实现，每个探测量子比特都可以单独应用和测量。当量子比特最佳纠缠时，可以获得海森堡增强的估计效率缩放。相位估计协议可以在存在量子相位噪声的情况下同样应用。这使我们能够研究一般量子相位噪声对基于傅立叶的相位估计性能的影响。特别是它揭示了在没有噪声的情况下发现的最佳策略随着噪声的增加逐渐失去其最优性。此外，与无噪声情况相比，在有噪声的情况下，纠缠的存在不再一致有利于估计；存在一个最佳纠缠量来最大化效率，超过该纠缠量就会变得有害。该结果有助于更好地了解量子噪声和纠缠，从而实现量子信号和信息处理。
任务相位：自动化课程从演示中学习
将强化学习（RL）应用于稀疏的奖励 - 众所周知，由于指导信号不足，因此具有挑战性。解决此类领域的常见RL技术包括（1）从演示中学习和（2）课程学习。虽然已经详细研究了这两种方法，但很少将它们一起考虑。这是通过引入原则性的任务相位方法来自动生成课程序列来做到这一点的。使用（Subopti-Mal）演示的逆RL我们定义了一个简单的初始任务。然后，我们的任务相位方法提供了一个框架，以逐步将任务的复杂性一直延伸到目标任务，同时在每次估算中重新调整RL代理。考虑了两种相位的方法：（1）逐渐增加RL代理所控制的时间步骤的比例，以及（2）逐步淘汰指导性的信息奖励功能。我们提出的条件可以保证这些方法融合到最佳政策。对3个稀疏奖励域的实验结果表明，我们的任务相对于渐近性能，我们的任务逐步实现了最先进的方法。
Arpes检测非常规超导体中超导间隙符号
超导间隙对称性对于理解潜在的超导性机制至关重要。角度分辨光发射光谱（ARPES）在确定非常规超导体中的间隙对称性方面起着关键作用。然而，到目前为止，ARPE只能测量超导间隙的大小，而不能测量其相位的幅度。该相必须由其他相敏感技术检测到。在这里，我们提出了一种直接检测ARPES超导间隙标志的方法。使用众所周知的D波间隙对称性，在Cuprate超导体BI 2 SR 2 SR 2 CACU 2 O 8+δ中成功验证了此方法。当两个频段具有较强的带间相互作用时，超导状态下所得的电子结构对两个频段之间的相对间隙标志敏感。我们目前的工作提供了一种检测间隙标志的方法，可以应用于各种超导体，尤其是具有多个轨道的超导体，例如铁基超导体。
量子相位估计的统计方法
摘要 我们引入了一种新的统计和变分相位估计算法 (PEA)。与仅返回特征相位估计的传统和迭代 PEA 不同，所提出的方法可以利用用于迭代 PEA (IPEA) 的硬件的简化版本从给定的酉矩阵确定任何未知的特征态-特征相对。这是通过将 IPEA 类电路的概率输出视为特征态-特征相接近度量来实现的，使用此度量来估计输入状态和输入相位与最近的特征态-特征相对的接近度，并通过输入状态和相位的变分过程接近该对。该方法可以搜索整个计算空间，也可以有效地在某个指定范围（方向）内搜索特征相（特征态），从而使那些对其系统有一定先验知识的人可以搜索特定的解决方案。我们展示了使用 Qiskit 包在 IBM Q 平台和本地计算机上对该方法的模拟结果。