量子神经网络（QNNs）利用量子计算技术构建强大高效的人工智能模型，能够以远超传统计算机的速度解决复杂问题。随着超导量子比特、囚禁离子和集成光子学等量子硬件技术的快速发展，量子计算机有望成为现实，这将加速量子神经网络的应用推广。然而，为量子神经网络准备量子电路和优化参数需要量子硬件支持、专业知识及高质量数据。如何保护量子神经网络的知识产权（IP）成为量…

该研究团队以SU(3)玻色-哈伯德三聚体为最小模型，探究开放量子多体系统中的量子-经典对应关系。通过结合精确对角化与半经典朗之万动力学方法，研究人员建立了经典轨迹（以定点吸引子、极限环或混沌为特征）与量子稳态的光谱及结构特性之间的直接关联。研究发现，以李亚普诺夫指数符号表征的经典动力学行为主导着稳态密度矩阵的能级统计：对应于规则动态的非正指数产生泊松统…

本征值估计是展示量子优势的核心问题，然而其在数字量子计算机上的实现仍受限于电路深度和操作开销。该研究团队提出了一种模拟量子相位估计（aQPE）协议，通过连续时间演化和单模腔测量来提取目标哈密顿量的本征能量。该方案将本征值信息编码为条件性的腔相位空间旋转，从而避免了深量子电路和纠缠门的使用，同时可通过成熟的腔层析技术实现读出。研究人员通过构建与现有电路量…

理解生物系统的特性是应用先进方法解决相应计算任务的一条令人振奋的途径。在应对生物挑战时，优化问题是一类特殊的难题。该工作展示了一项概念验证研究的结果，即应用量子启发优化算法来模拟病毒响应。研究人员构建了伊辛型模型来描述宿主响应中基因活动的模式。将问题简化为伊辛模型形式，能够利用现有的量子及量子启发优化工具。该团队展示了量子启发优化算法在这一问题中的应用…

随机化技术在量子算法中被广泛用于减少所需量子门与辅助量子比特的数量。虽然从光谱滤波器进行本征态性质估计、哈密顿量模拟到微扰量子模拟等一系列随机化算法针对不同应用场景设计，但它们都具有利用酉分解和基于Hadamard测试实现的共同特征。该工作首先分析了随机化酉线性组合(LCU)在量子模拟中的作用，并展示了实现随机化复合LCU的多种量子电路。然而随机化的局…

在量子系统单一时演化下，一个典型的宏观量子系统被认为会产生波函数分支：随时间演化形成正交分量的分解结构，这种结构具有三个特征：（1）随时间推进形成树状分支；（2）成为准经典宏观观察量的近似本征态；（3）可实现测量的观察量呈现有效坍缩。若能精确定义，波函数分支将把退相干理论拓展到系统-环境范式之外，并可能取代量子公理中人类中心主义的测量概念。此外，当这些…

中性原子量子处理器是实现可扩展量子计算的有前景平台。实施深层量子电路的一个主要障碍是原子损耗管理，其占所有错误的重要部分。当前方法要么无法在电路运行中途替换丢失原子（因此仅限于固定、浅层电路），要么所需的替换时间比门操作和测量操作长一个数量级以上。该工作展示了利用亚稳态171镱量子比特实现快速、持续的原子替换。通过在计算区域附近设置连续加载的原子储备池…

量子纠错是实现可扩展量子计算的关键。在多种方案中，高阶伽罗瓦域上的低密度奇偶校验码因其结构化稀疏特性及与迭代解码算法的兼容性（计算复杂度随物理量子比特数量线性增长）展现出优异性能。该研究工作表明，显式利用量子误差的简并性（即症候群代表的非唯一性）可显著提升解码性能。在去极化通道上的仿真结果显示：对于包含104,000个逻辑量子比特和312,000个物理…

当对场模施加两次相位相同的连续压缩操作时，由于输出状态仅取决于两者之和，可靠估计每个压缩操作的振幅变得不可能。此时量子统计模型会变得松弛，量子费舍尔信息矩阵呈现奇异。然而，若在两次压缩操作之间施加适当的扰乱操作，则对这两个参数的联合估计将变为可行。该工作详细分析了相位差扰乱变换的效果——该变换经过优化设计，既能降低模型松弛度，又能最大化总体估计精度。研…

该团队研究了未屏蔽介质（此处为裸露的光纤）对低温表面电极阱中数百微米外40Ca+离子的影响。研究发现该介质会产生高达数千伏/米的距离依赖性杂散电场，这些电场月均漂移率低于10%，可通过阱电极施加合理电压实现完全补偿。在离子-光纤距离215(4)微米、运动频率约1.5MHz条件下，观测到介质导致的离子运动加热速率约为30量子/秒。这些结果证实了在低温表面…

量子复杂性理论中长期存在的开放性问题在于：作为NP量子类比的QMA是否等于其单侧错误变体QMA1。该研究团队证明QMA = QMA∞ = QMA∞₁，其中QMA∞₁类似于QMA1，但验证者在见证系统中拥有可实现高效移位（增量）操作的无限寄存器，研究人员将其称为“无限计数器”，并与拉斯维加斯算法中的程序计数器进行类比。QMA = QMA∞的结果表明，这种…

玻色子和费米子由其交换属性定义，而底层对称性决定了相应状态空间的结构。对于两个粒子，存在两种可能的交换对称性，导致对称或反对称行为。但在研究多粒子系统时，也会出现具有手性对称性的量子态。该研究团队证明手性对称性会导致量子纠缠的极端形式。具体而言，该工作表明具有这种对称性的子空间在几何纠缠度量方面呈现高度纠缠特性，由此产生的可观测量可应用于纠缠表征。期间…

该研究团队通过探究广义相对论的背景独立惠勒-德维特量子化，为宇宙学常数提供了全新视角。量子引力中的陈-西蒙斯-科达玛态作为哈特尔-霍金态和维林金态的广义形式，与量子霍尔效应的拓扑场论存在惊人的结构相似性。基于此，研究人员类比杨-米尔斯理论研究了引力拓扑θ扇区，发现由于陈-西蒙斯-科达玛态必须存在于特定θ扇区，宇宙学常数Λ与θ参数存在θ=12π²/(Λℓ…

该研究团队探究了量子场论模型中热化现象的出现——该模型模拟了量子色动力学（QCD）中喷注的产生过程，即耦合外部源的有质量施温格模型。具体而言，研究人员计算了局域算符随时间变化的期望值并与热对应值进行对比，量化了演化密度矩阵与热化矩阵之间的重叠度，同时将能量-动量张量的动力学与相对论性流体力学预测进行比对。通过这些研究，该工作发现系统在后期趋近热化状态，…

由自旋和密度激发传播速度差异所标征的“自旋-密度分离”现象，历来被视为强关联效应的典型代表，此前仅在严格的一维体系中得以观测。然而，最近超冷量子气体实验通过精确调控种内与种间相互作用强度比，在更高维度中实现了该现象，这启发了关于维度和原子间相互作用如何调控量子关联的新探索。该研究团队在具有有限程相互作用的两组分玻色混合气体中展开研究，对比考察了一维与三…

约瑟夫森效应可在双阱势中的玻色-爱因斯坦凝聚态中观察到，这归因于玻色子在两个势阱间的隧穿现象。该研究团队提出了一种多模态理论来研究双阱势中一维凝聚态的局域激发动力学。研究表明，该系统可以用两个独立的两模态模型来描述。通过理论分析预测了局域集体激发的约瑟夫森振荡与自陷效应，并通过数值模拟得到验证。

该研究团队借助光学塞辅助手段，已在87Rb玻色-爱因斯坦凝聚体中实现了自旋涡旋基态的生成。然而由于重力无处不在，这种与空间位置呈线性依赖关系的势能会破坏光学塞系统的轴对称结构。在此情况下，自旋涡旋基态是否仍能存在尚属未解难题。本研究致力于探究微重力环境下光学塞辅助自旋涡旋态的形成机制。研究人员建立简化模型以全面阐释该现象，通过设置光学塞强度、调节光学塞…

在自旋-轨道耦合系统中，电荷与自旋输运通常相互耦合——即电荷流会引发自旋流，反之亦然。当体系具有时间反演对称性𝒯时，描述这两者间相互影响的交叉耦合输运系数会受到著名的昂萨格互易关系约束。本研究将电荷与自旋输运的昂萨格互易关系推广至时间反演对称性被破坏、但保留𝒯与其他对称操作𝒪联合对称性的体系。该研究团队证明：只要算符𝒪满足特定条件，交叉耦合输运系数的对…

通过运用幺正变换，该团队推导出自旋-玻色模型（SBM）中偶宇称与奇宇称能态简并的充要条件。借助矩阵代数中的瑞利商，研究人员严格证明了SBM的基态能量低于系统最低可能简并能级且具有确定宇称。基于宇称破缺的充要条件，该工作给出了与展开阶数和计算精度密切相关的宇称破缺临界值解析表达式，该表达式重现了量子蒙特卡洛（QMC）和对数离散化数值重正化群（NRG）方法…

莫尔激子的量子混合物已成为实现光与物质新态的重要平台。该研究团队研究了与受限在莫尔超晶格中的暗态激子玻色-爱因斯坦凝聚体耦合的莫尔极化子。研究人员开发了一种变分方法来分析该系统的光学响应，并证明强激子-激子相互作用显著改变了莫尔极化子的特性，导致主极化子分支间避免交叉产生显著能量位移，以及出现一个额外稳定的排斥极化子束缚态。

有限密度和温度下的关联函数蕴含着物理系统的重要信息，如输运性质和因果性。针对弛豫时间近似下的大质量粒子气体，该研究团队给出了所有一级输运系数（包括热电系数）的完整解析结果。研究人员通过关联函数随质量变化的复杂结构，首次完整揭示了其与光锥因果结构的内在联系，并提出从推迟关联函数的割线中提取有效光锥速度的简明判据。

定量构效关系（QSAR）建模是计算药物发现领域的基石。该研究展示了一种量子多核学习（QMKL）框架的成功应用，用于增强QSAR分类，显示出相较于传统方法的显著性能提升。研究人员将该方法应用于识别DYRK1A激酶抑制剂的数据集，其工作流程包括：将SMILES分子表达式转化为数值化分子描述符，通过主成分分析（PCA）进行降维，并采用支持向量机（SVM）——…

该研究讨论了卡西米尔效应难题的可能解决方案，这表明在横向电衰逝波领域中，耗散性德鲁德模型并不适用。计算表明，对于传播波以及具有横向磁偏振的衰逝波，德鲁德模型可用于通过利夫希茨理论计算卡西米尔力，且与测量数据不存在矛盾。针对旨在直接验证德鲁德模型在横向电衰逝波领域有效性的预备实验参数，研究人员计算了金属表面附近振荡磁偶极子的磁场横向分量。通过与石墨烯（其…

量子机器学习（QML）是否能带来变革性优势仍是一个悬而未决的问题。当前NISQ硬件存在的严重限制——尤其是电路深度与连通性——既阻碍了量子优势的验证，也妨碍了对诸如贫瘠高原等主要障碍的实证研究。电路切割技术作为一种新兴策略，通过将大型量子电路分割成子电路，使其能在规模较小、连通性较差的硬件上运行。然而与传统完整电路直接估算相比，这种分割方式需要通过经典…

随机性提取器是一类从弱随机源中提炼出近乎完美随机数的算法。双源提取器通过组合两个独立的弱随机源实现这一提炼过程。Raz的提取器（STOC '05）首次在以下场景中实现突破：一个随机源具有线性最小熵（即与其长度成正比），而另一个随机源仅具有对数级最小熵。然而，Raz的原始构造由于至少需要四次多项式计算时间而不具备实用性。该团队的工作通过以下方案解决了这一…

该研究团队计算了硬核费米-哈伯德模型中单个掺杂粒子运动导致的自旋关联，研究体系从正方形晶格逐渐演变为三角形晶格的过程。具体而言，研究人员在正方形晶格中引入沿对角线方向的额外跃迁项，并连续调节其强度。通过高温展开方法，研究人员将配分函数表达为掺杂粒子闭合路径的求和。采用Raghavan和Elser提出的量子蒙特卡洛方法[1,2]，该团队在闭合路径空间中对…

量子机器学习（QML）是量子计算与机器学习交叉领域的新兴方向，其核心是通过利用量子纠缠与叠加等力学原理来增强经典机器学习方法。然而，由于当前噪声中等规模量子（NISQ）设备的局限性，学术界对QML的实际优势仍存疑虑。该研究针对这些质疑展开系统性评估，以量子神经网络（QNNs）——这一受量子启发的类人工神经网络（ANNs）架构作为研究对象，论证了其相对于…

在标准暴胀范式中，宇宙微波背景（CMB）观测到的非均匀性起源于最初均匀且各向同性的真空态量子涨落。这一图景存在两个众所周知的缺陷：首先，它默认量子场论在超普朗克尺度仍然有效，无需考虑量子引力带来的修正；其次，它必须依赖量子-经典转变过程，使均匀量子态的涨落转化为CMB中观测到的经典非均匀性。最近有研究提出替代范式，认为此类非均匀性在宇宙初始时刻就已存在…

InSb纳米薄片为量子传输研究提供了独特平台，近期已被应用于混合平面约瑟夫森结研究。由于其半导体表面未被覆盖，该材料也成为表面探测技术的理想选择。本研究首次报道了基于Nb电极接触的InSb纳米薄片约瑟夫森结的扫描门显微（SGM）实验成果。在常规状态下，研究人员观察到SGM带电探针引起的显著电导调制现象；在超导状态下，该团队实现了扫描门显微技术对超导弱连…

该研究团队分析了在具有空间-空间型非对易性的标准非对易时空上，通过质量量子电动力学中若干关键散射过程在树层级产生的纠缠现象。非对易理论中的费米子将呈现零电荷特性。研究人员所考察的散射过程在普通闵可夫斯基时空中不会发生。该工作采用共熵度来量化特定散射过程产生的纠缠量。研究表明：在树层级上，具有相反螺旋度的双光子散射所获共熵度表达式，与普通闵可夫斯基时空中…