Quantifying entanglement in quantum thermodynamics via separability constraints
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen(哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所);Institute for Photonic Quantum Systems (PhoQS), Paderborn University(帕德博恩大学光子量子系统研究所)
本文通过限制非平衡动力学至分离态,量化量子系统中因纠缠导致的热量和功,探讨纠缠对热力学的影响,验证了其在量子电池和制冷器中的应用。
2026-10-27 quant-ph
An Effective Way to Determine the Separability of Quantum State
本文利用通用可观测量的关联矩阵构造测量诱导Bloch空间,提出一种确定量子态可分离性的有效方法,可重现已有纠缠判据并产生新结果,且判据能直接转化为纠缠见证算符。
2025-05-02 quant-ph
Separability gap and large deviation entanglement criterion
对于给定的多体量子系统上的哈密顿量$H$,人们感兴趣的是找到它的基态的能量$E_0$。在可分性近似中,作为可分基中测量的自然结果而产生,人们在所有产品状态中寻找$H$的最小期望值$λ_{\rm min}^{\otimes}$。对于几个具体的模型哈密顿量,我们研究了差异$λ_{\rm min}^{\otimes}-E_0$,称为可分性间隙,如果基态有一个产品结构,它消失。在一般情况下的随机厄米矩阵的高斯正交系综,我们发现明确的界限的大小的差距,这取决于子系统的数量和持有概率为1。这意味着一个适用于任何多体量子系统的有效纠缠准则:如果给定状态中典型可观测量的期望值与平均值足够远,则该状态几乎肯定是纠缠的。
2020-06-01 cond-mat.other math-ph math.MP
Comment on "Separability of quantum states and the violation of Bell-type inequalities"
E.R.的声明Loubenets,Phys.Rev.A69,042102(2004),可分离状态可以违反经典概率约束是基于经典性的误导性定义,其比Bell的局部隐变量的概念窄得多。在贝尔类型的设置中,Loubenets使用的经典性的概念对应于完美相关的假设,如果在两侧测量相同的可观察性。虽然很明显,大多数可分离的状态不满足这个假设,但这并不构成任何通常意义上的“非经典”行为。
2004-10-05 quant-ph
Tuning the separability in noncommutative space
本文通过 Bopp 移位与 Lewis-Riesenfeld 不变量方法,将含时非对易两体高斯系统转化为对易空间形式,并利用 Simon 条件证明 NC 形变及振子参数可调控态的可分性。
2024-04-10 hep-th math-ph math.MP
Auxiliary quantization constraints on the von Roos ordering-ambiguity at zero binding energies; azimuthally symmetrized cylindrical coordinates
使用方位角对称的圆柱坐标,我们报告的后果,零能量量子态的冯鲁斯哈密顿量。使用依赖于位置的质量M(ρ,π,z)=bz^{j}ρ^{2 \u{psion} +1}/2。我们表明,零能量设置不仅提供了一个额外的自由度对可行的可分性的von Roos哈密顿量,但也明显地产生辅助量化的模糊度参数约束。
2012-08-01 quant-ph
Doubly constrained bounds on the entanglement of formation
我们推导出的纠缠形成的状态的4xN二分系统使用两个纠缠单调构造的操作分离性标准的界限。同时使用的界限作为约束的纠缠形成。一种是基于Peres正部分转置准则的负单调性。另一方面,我们基于Breuer(H.- P. Breuer,e-print quant-ph/0605036)。
2006-08-09 quant-ph
Linear-optical simulation of the cooling of a cluster-state Hamiltonian system
基于测量的量子计算机可以由局部带隙的哈密顿系统组成,其热态-在足够低的温度下-是计算的通用资源。冷却计算机相当于冷却系统。我们用纠缠光子对这种冷却过程进行了实验量子模拟。我们准备三个量子位的热团簇状态利用这些状态的本地退相和热化之间的等价性。这使我们能够通过改变失相强度来调整系统的温度。我们监测系统冷却时的纠缠,观察从可分离到束缚纠缠,再到自由纠缠的转变。我们还分析了基于测量的单量子比特态制备系统的性能。这些研究构成了不完美条件下实验团簇状态计算的基本特征。
2014-03-26 quant-ph
Bound entanglement in quantum phase transitions
我们研究量子相变,其中的纠缠类型的变化从绑定纠缠到自由纠缠或可分性可能会发生。特别是,我们提出了一种理论方法来构建一类量子自旋链哈密顿,表现出这种类型的量子临界性。给定参数依赖的两点约化密度矩阵(具有规定的纠缠特性),我们给出了整个系统相容纯态的逆构造,以及一类以该纯态为基态的哈密顿量.通过几个例子来说明这种结构。
2010-04-06 quant-ph
Hierarchy of Nonlinear Entanglement Dynamics for Continuous Variables
连续变量中双线性哈密顿量产生的纠缠已经得到了深入的研究和广泛的应用。相比之下,部分简并高阶哈密顿描述的非线性相互作用产生的纠缠物理仍然不清楚。本文给出了二分非线性量子态正部分转置可分的一系列充分必要条件。所提出的判据检测了高阶态矩的非正部分转置不可分性,为刻画这种纠缠提供了一个系统的框架。通过对三次和四次哈密顿量的数值模拟,我们证明了一个层次的纠缠证人的存在和竞争,揭示了这种纠缠背后的机制。我们的结果可能为连续变量量子信息处理提供一个新的方向。
2021-11-09 quant-ph
On separability of quantum states and the violation of Bell-type inequalities
与普遍认为任何可分量子态满足所有经典概率约束的观点相反,我们给出了一个简单的例子,其中可分量子态不满足原始的贝尔不等式,尽管后者的不等式以其完美相关形式对所有联合经典测量都有效。在一个非常一般的设置,我们讨论了在一个可分态的二分量子系统的联合实验的不等式。我们导出了原来的贝尔不等式的量子类似物,并指定了一个可分态满足原来的贝尔不等式的充分条件。引入了推广的CHSH不等式,证明了对于任意可分量子态,该不等式对各种线性组合都成立。
2003-11-15 math-ph math.MP quant-ph
Wilsonian Renormalization as a Quantum Channel and the Separability of Fixed Points
将 Wilsonian 重整化表述为量子信道作用于动量空间密度矩阵,证明不动点处理论真空在动量尺度间无纠缠,结果源于尺度对称性并约束基态与期望值。
2023-04-13 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
On the symmetry definitions for the constraint dynamical systems
考虑具有Hamilton量的约束动力系统的适当对称性定义问题。最后,我们选择了一个对称性的定义,它与用于具有哈密顿量的无约束动力系统的类似定义一致。我们的对称性定义允许人们考虑整个谱的哈密顿量,而不分裂成几个不同的部分。
2014-08-25 quant-ph
Separability and entanglement of resonating valence-bond states
Centre de Recherches Mathématiques, Université de Montréal(蒙特利尔大学数学研究中心);Département de Physique, Université de Montréal(蒙特利尔大学物理系);Institut Courtois, Université de Montréal(蒙特利尔大学库尔托斯研究所)
研究了Rokhsar-Kivelson和共振键态的分离性和纠缠性,证明了在特定条件下这些态的分离性及纠缠性质,揭示了其在量子自旋液体和量子临界态中的作用。
2026-04-10 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
FastHare: Fast Hamiltonian Reduction for Large-scale Quantum Annealing
量子退火(QA)将优化问题编码为哈密顿量,仍然是唯一的近期量子计算范式,为现实世界的应用提供足够多的量子位。为了在现有的量子退火器上适应更大的优化实例,将哈密顿量减少到更小的等效哈密顿量提供了一种有前途的方法。不幸的是,现有的减少技术要么是计算昂贵的或在实践中无效。为此,我们引入了一个新的概念,不可分的~组,定义为一个量子比特的哈密尔顿,获得相同的最佳解决方案的值的子集。我们发展了一个理论框架,相应的不可分离性,并提出FastHare,一个高效的约简方法。FastHare迭代地检测不可分离的组并将其合并为单个量子位。对于某些用户定义的参数$α$,它在可证明的最坏情况时间复杂度仅为$O(αn^2)$的情况下执行此操作。我们对约简可行性的广泛基准测试是在合成哈密顿算子和MQLIB库中的3000多个实例上完成的。结果表明,FastHare优于D-Wave SDK库中实现的减少方法roof duality,平均减少率高出3.6倍。它展示了高水平的有效性,平均节省62%的量子位和0.3s的处理时间,提倡将哈密顿约简作为QA的廉价必要条件。
2022-05-10 cs.DS quant-ph
Separability and ground state factorization in quantum spin systems
研究了量子自旋系统中完全可分(完全因式分解)基态的存在性及其性质。利用量子信息技术和纠缠理论,我们推广了最近提出的一种方法,构造了一个在任意空间维度和任意范围相互作用下格点上无阻挫量子自旋模型的基态因子分解的一般理论.我们表明,相当普遍的,非精确可解的对称不变模型在外部均匀磁场的存在下,可以承认准确的,完全因式分解的基态的解决方案。非纠缠的基态发生在有限值的哈密顿参数满足良好定义的平衡条件之间的应用领域和相互作用强度。这些条件的分析确定与因式分解兼容的磁排序的类型和相应的基本可观测量值,如能量和磁化。该方法被应用到一系列的例子越来越复杂,包括constitutionally不变的模型与短,长,和无限范围的相互作用,以及系统的空间各向异性,在低和更高的维度。我们还说明了如何一般的方法,除了产生一个大系列的新的精确的结果,在任何维度的复杂模型,恢复,作为特殊情况下,以前实现的结果在低维利用直接方法的基础上因式分解平均场的anastomosis的简单模型。
2009-06-04 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Absolutely separating quantum maps and channels
绝对可分态$\varrho$在任意幺正变换$U \varrho U^†$下保持可分。通过一个三量子比特系统的例子,我们表明,在多体的情况下,既不完全可分性意味着两部分绝对可分性,也不相反的说法成立。本文的主要目标是分析量子映射导致的绝对可分离的输出状态。这种绝对分离的映射在某种程度上影响了状态,当没有哈密顿动力学可以使它们纠缠之后。我们研究了绝对分离映射和通道关于双分块和多重分块的一般性质,并证明了绝对分离映射不一定是纠缠破缺的。研究了张量积下绝对分离映射的稳定性,证明了对于任何$N$,$Φ^{\otimes N}$是绝对分离的当且仅当$Φ$是跟踪映射.特别是家庭的本地unital多量子位通道,全球广义泡利通道,并结合身份,换位,跟踪映射作用于任意维度的状态。我们还研究了绝对分离的二分去极化映射中局部噪声分量和全局噪声分量之间的相互作用,并讨论了对绝对分离性具有高抵抗性的输入态。
2017-08-17 math-ph math.MP quant-ph
Rigidity, separability, and cusp conditions of a wave function
我们在量子力学中引入了\textit{rigidity}的概念和波函数的\textit{pinned point}的概念。固定点的概念是描述振动弦的一个熟悉概念的推广,而刚度的概念被引入来描述波函数对能量、势能和/或外部扰动变化的敏感性。通过这些概念和它们的数学含义,我们引入和制定尖点条件和尖点函数的基本性质的任意$N$体量子系统与$N\ge 2$,大大扩展其相关性超出库仑系统。该理论对任意$N$ -体量子系统提供了严格的约束,特别是对它的短程对关联,这对更好地理解强关联系统至关重要。更广泛地说,这里提出的理论和推导是对$N$ -体量子理论的数学和概念基础的重建的一部分,结合了以前隐藏的性质和通过刚性和固定点的概念揭示的见解。它包括一般的分析性质的2体波函数与能量和它们的关系,尖点条件和尖点函数。它包括一个严格的推导和理解,在涌现长度尺度,在$(N>2)$体量子系统的2粒子可分性和尖点条件的关系。它还包括一个分类的量子系统,两个体和$N$体,基于其短程关联的普遍行为。
2022-08-11 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Characterising memory in quantum channel discrimination via constrained separability problems
Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät, Universität Siegen(锡根大学自然科学技术学院);Sorbonne Université, CNRS, LIP6(索邦大学,法国国家科学研究中心,LIP6实验室);Institut für Theoretische Physik, Leibniz Universität Hannover(汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所)
本文通过受限分离性问题研究量子通道判别中记忆的作用,揭示了经典与量子记忆在自适应通道判别协议中的层次关系。
2026-01-15 math-ph math.MP quant-ph
Classical and quantum constraints in spin physics
来自于P、C、T和全同粒子等离散对称性对自旋观测量的约束可以分为两类:1)经典约束,保证了对称操作下截面的不变性; 2)非经典约束,只能在振幅水平上获得。同样,积极性约束也可以分为经典约束和非经典约束。前者保证了外粒子的任意单个极化的截面为正,后者将这一要求扩展到纠缠外自旋的情况。证明了经典正性域与可分性域是对偶的
2008-01-10 hep-ph quant-ph
A quasipolynomial-time algorithm for the quantum separability problem
我们提出了一个拟多项式时间算法,用于解决可分离的,即非纠缠的,二分密度矩阵的凸集的弱隶属度问题。该算法决定一个密度矩阵是否是可分的,或者它是否在时间exp(O(eps^-2 log |A| log |B|))上远离可分状态集,其中|A|和|B|是局部维数,距离用欧几里德范数或所谓的LOCC范数测量。后者是一个操作动机的规范,给出了区分两个二分量子态的最佳概率,每个量子态由两方共享,使用双方之间的量子局域操作和经典通信(LOCC)形成的任何协议。我们还得到了改进的算法优化的一组可分离的状态和计算平均场哈密顿的基态能量。我们开发的技术也适用于量子梅林-阿瑟游戏,在那里我们表明,多个证明者是不是更强大的比一个单一的证明者时,验证者被限制在LOCC协议,或当验证过程是由一个小欧几里德范数的测量形成。这回答了Aaronson等人(Theory of Computing 5,1,2009)提出的问题,并提供了复杂性类QMA(NP的量子模拟)的两个新特征。我们的算法使用半定规划搜索的对称扩展,首先提出的Doherty,Parrilo和Spedialieri(物理修订版A,69,022308,2004年)。运行时的界限来自于量化量子纠缠的一夫一妻制的改进的de Finetti型界限,在(arXiv:1010.1750)中证明。这个结果,反过来,遵循一个新的下限的量子条件互信息和纠缠措施压扁纠缠。
2011-04-02 cs.CC quant-ph
Master Lovas-Andai and Equivalent Formulas Verifying the $\frac{8}{33}$ Two-Qubit Hilbert-Schmidt Separability Probability and Companion Rational-Valued Conjectures
我们首先研究了两种形式的希尔伯特-施密特两重位和两量子位“可分性函数”之间的关系-最近由Lovas和Andai提出的(J. Phys. A 50 [2017] 295303),以及Slater提出的(J. Phys. A 40 [2007] 14279)。在Lovas-Andai框架中,自变量$\varepsilon \in [0,1]$是由$4 \times 4$密度矩阵$D$的两个$2 \times 2$对角块($D_1, D_2$)形成的$2 \times 2$矩阵$V=D_2^{1/2} D_1^{-1/2}$的奇异值的比率$σ(V)$。在Slater设置中,自变量$μ$是对角线入口比$\sqrt{\frac{ρ_{11} ρ_{44}}{ρ_{22} ρ_{33}}}$ -当$D_1$和$D_2$本身都是对角线时,$μ=\varepsilon$或$μ=\frac{1}{\varepsilon}$具有中心重要性。Lovas和Andai建立了他们的两重比特“可分离性函数”$\tildeχ_1 (\varepsilon )$($\approx \varepsilon$),得到了先前证明的$\frac{29}{64}$的希尔伯特-施密特可分离性概率。我们能够,在斯莱特框架(使用圆柱代数分解[CAD],以执行积极的约束),重现这一结果。此外,我们新发现了它的两个量子比特(产生$\f…
2017-11-02 math-ph math.MP math.PR
Constructing Driver Hamiltonians for Optimization Problems with Linear Constraints
绝热量子计算领域和量子退火机的密切相关领域的最新进展集中在使用更先进和新颖的哈密顿表示来解决优化问题。这些进展之一集中在驾驶员哈密尔顿算子的开发上,该哈密尔顿算子与优化问题的约束交换-允许另一种途径来满足这些约束,而不是对每个约束施加惩罚项。特别是,该方法能够使用比其他常见做法更稀疏的连接来嵌入量子设备上的几个实际问题。然而,设计成功地与几个约束条件交换的驾驶员哈密顿量在很大程度上是基于对特定问题的强烈直觉,并且没有简单的通用算法来生成任意约束条件。在这项工作中,我们开发了一个简单而直观的代数框架,用于推理具有线性约束的哈密顿算子的交换-一个允许我们将找到任意约束集的驱动哈密顿算子的复杂性归类为NP完全。由于幺正算子是厄米算子的指数,这些结果也可以应用于量子交替算子模拟(QAOA)框架下混合器的构造。
2021-06-18 cs.CC quant-ph
Solvable Criterion for the Contextuality of any Prepare-and-Measure Scenario
从任意组的量子态和测量,称为测量和测量的情况下,一个操作上的非上下文的本体论模型的量子统计与测量和测量的情况下构建。操作非上下文本体模型符合标准Spekkens非上下文本体模型的断层摄影完整的情况下,同时覆盖非断层摄影完整的情况下,一个新的概念,减少空间,我们激励以下的指导原则noncontextuality。一个数学标准,称为单位可分性,被制定为相关的经典标准-这个名字的灵感来自于通常的概念量子态可分性。利用这个准则,我们得到了一个新的上界的基数的本体空间。然后,我们重铸的单位可分性标准作为一个(可能是无限的)一组线性约束,从中我们得到两个单独的层次的算法测试,以见证非经典或证明经典的情况。最后,我们重新制定我们的结果在广义概率理论的框架,并讨论在这样的理论单纯形嵌入的影响。
2022-05-29 math-ph math.MP quant-ph
Time in quantum gravity by weakening the Hamiltonian constraint
我们将通常的量子引力H的哈密顿约束|psi>= 0由一个较弱的= 0。<psi |H| psi>这允许|满足含时泛函薛定谔方程。通常,只有波函数的相位看起来与时间无关。由此产生的量子理论具有正确的经典极限,从而提供了一个可行的量子引力理论,它解决了时间问题,而无需引入额外的非引力自由度。
2003-12-11 gr-qc hep-th quant-ph
Circuit Quantisation in Hamiltonian Framework: A Constraint Analysis Approach
本文提出用 Dirac 约束分析处理超导量子电路,通过分类约束、消去冗余变量并量子化 Dirac 括号,展示了相较零向量与回路电荷方法更广泛的适用性。
2024-10-21 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph