Qhronology: A Python package for studying quantum models of closed timelike curves
Qhronology是一个用于研究闭合类时曲线量子模型的Python科学计算包，提供分析量子抗时间旅行理论的框架，包含计算量子时间悖论解决方案的功能，并作为量子电路模拟器用于研究量子算法和协议。
2026-08-07 physics.comp-ph quant-ph
Closed timelike curves and the second law of thermodynamics
爱因斯坦的广义相对论方程的解的许多新的含义之一是封闭的类时曲线（CTC），这是通过时空的轨迹，允许时间旅行到过去，而不超过光速。使用CTC的两种主要量子计算模型分别由Deutsch（D-CTC）和Bennett和Schumacher（P-CTC）介绍。与经典理论中CTC导致逻辑悖论不同，量子D-CTC模型提供了一个解决方案，由于施加在进化系统上的自洽条件，因此在逻辑上是一致的，而量子P-CTC模型通过后选择来选择这样的解决方案。这两个模型是不等价的，并暗示了量子计算和量子力学领域的非标准现象。在这项工作中，我们研究了这两个模型对热力学第二定律的影响-热力学第二定律的基本原则，即在一个孤立系的熵永远不会减少。特别地，我们构造了基于CTC的量子线路，这导致了熵的减少。
2019-01-09 gr-qc quant-ph
NP-complete Problems and Physical Reality
NP完全问题能否在物理世界中有效解决？我调查的建议包括肥皂泡，蛋白质折叠，量子计算，量子咨询，量子绝热算法，量子力学的非线性，隐藏变量，相对论时间膨胀，模拟计算，马拉芒-霍加斯时空，量子引力，封闭的类时曲线，和“人择计算”。关于肥皂泡的部分甚至包括一些“实验”结果。虽然我不相信任何建议将让我们有效地解决NP完全问题，但我认为，通过研究它们，我们不仅可以了解计算，而且可以了解物理学。
2005-02-21 cs.CC gr-qc quant-ph
Unitary Closed Timelike Curves can Solve all of NP
本研究在广泛认可的难度假设下证明NP包含于线性闭合类时曲线对应的量子复杂度类BQP_ℓCTC，且该结论可通过更具物理可能性的幺正可纯化过程矩阵实现，推翻了非线性是CTCs求解NP问题关键的传统认知。
2026-11-02 quant-ph
Quantum Interactions with Closed Timelike Curves and Superluminal Signaling
在量子信息的文献中，关于封闭类时曲线（CTC）量子相互作用的Deutsch模型（D-CTC）和投影模型（P-CTC）都有大量的结果。因此，有一个初步的论点利用纠缠，CTC相互作用将使超光速，实际上，有效的瞬时信号。在信号的发送者和接收者之间的类空分离的情况下，接收者是否测量纠缠态或解纠缠态的局部部分以访问信号可以取决于参考系。我们提出了一个一致性条件，优先考虑在类空分离的情况下，纠缠的角度或解开的角度。对于D-CTC相互作用，一致性条件优先考虑状态解纠缠的参考系，而对于P-CTC相互作用，该条件选择纠缠态。使用的一致性条件，我们表明，有一个程序，允许爱丽丝信号鲍勃在过去通过类空分离的爱丽丝和克里奥，类空分离的克里奥和鲍勃之间的中继超光速通信。这为经典领域的时间旅行悖论打开了大门。Ralph（arXiv：1107.4675）首先指出了P-CTC的这一点，但我们表明，Ralph的“无线电过去”的程序是有缺陷的。由于D-CTC和P-CTC都允许经典信息围绕时空环路发送，因此从Aaronson和Watrous（Proc.Roy.Soc.A，465：631-647（2009））对于CTC增强的经典计算的结果可以得出，访问P-CTC的量子计算机将具有PSPACE的能力，相当于D-CTC增强的量子计算机。
2014-02-21 quant-ph
Universal quantum computing with twist-free and temporally encoded lattice surgery
晶格手术协议允许有效地实现具有二维拓扑代码的通用门集，其中量子位被约束为局部地彼此相互作用。在这项工作中，我们首先介绍了一个解码器，能够纠正类空和类时错误在晶格手术协议。之后，我们计算逻辑故障率的晶格手术协议的偏置电路级噪声模型。然后，我们提供了一个新的协议进行无扭曲晶格手术，在那里我们避免扭曲缺陷的大部分晶格。我们的无扭曲协议消除了额外的电路元件和门调度复杂性与测量更高的重量稳定器时，使用扭曲缺陷。我们还提供了一个时间编码的晶格手术，可用于减少量子算法的运行时间和总的时空成本的协议。最后，我们提出了一种量子处理器的布局，该布局对于利用噪声偏置的矩形表面码更有效，并且与上述其他技术兼容。
2022-01-15 quant-ph
Parity Quantum Computing as YZ-Plane Measurement-Based Quantum Computing
该研究证明采用恒定深度解码的通用宇称量子计算等价于二分图上仅用YZ平面测量的MBQC，并指出所有仅用YZ平面测量的幺正MBQC均需基于二分图，建立了两者等价性与结构约束关系。
2025-02-14 quant-ph
Inefficiency of classically simulating linear optical quantum computing with Fock-state inputs
Aaronson和Arkhipov最近使用计算复杂性理论来论证经典计算机很可能无法有效地模拟具有任意Fock状态输入的线性、多模、量子光学干涉仪[Aaronson和Arkhipov，Theory Comput. 9，143（2013）]。在这里，我们提出了一个基本的论点，只利用量子光学技术。我们明确地构建这样的干涉仪的希尔伯特空间，并表明其尺寸与所有的物理资源呈指数级。我们还用一个简单的例子说明了量子理论的薛定谔和海森堡图像虽然在数学上等价，但在计算上一般是不等价的。最后，我们得出结论，我们的论点通过比较多粒子玻色子费米干涉仪的对称性要求，并使用简单的物理推理，连接的nonsimulatability的玻色子设备的计算永久的一个大矩阵的复杂性。
2014-02-18 quant-ph
Contextuality and Wigner negativity are equivalent for continuous-variable quantum measurements
量子计算机将提供相当大的加速相对于他们的经典同行。然而，识别使这些加速的固有量子特征是具有挑战性的。在连续变量环境中--这是实现通用、可扩展和容错量子计算的一个很有前途的范例--上下文性和维格纳负性被认为是两种不同的资源。在这里，我们表明，它们实际上是等价的连续变量量子计算的标准模型。虽然我们的研究结果提供了一个统一的图片的连续变量资源的量子加速，他们也铺平了道路的连续变量上下文的实际演示，并阐明了负概率的意义，在相空间描述的量子力学。
2022-12-10 math-ph math.MP math.PR
Quantum computing and polynomial equations over the finite field Z_2
量子计算机的计算能力是什么？我们表明，确定量子计算的输出相当于计算有限域Z_2上定义的一组易于计算的多项式的解的数目。这种连接允许简单的证明，以给出两个已知的量子和经典复杂性类之间的关系。
2004-08-20 quant-ph
Is there a Moore's law for quantum computing?
有一个共同的智慧，根据这一智慧，许多技术可以根据一些指数定律，如经验摩尔定律，随着芯片组中晶体管数量的增长，半个多世纪来一直得到验证。作为一项仍在开发中的技术，量子计算有很多潜在的前景，它应该会跟随潮流，无情地发展到成熟。这个领域的圣杯是一台大型量子计算机，它有数千个错误被纠正的逻辑量子比特，它们是由数千个（如果不是更多的话）物理量子比特组成的。这些将使分子模拟以及分解2048 RSA位密钥以及从棘手的经典计算问题书中提取的其他用例。我们离这还有多远？根据许多预测，不到15年。我们将在这篇论文中看到，摩尔的经验定律在量子计算中不能轻易地转化为等价的。量子比特有各种各样的优点，由于一些新的制造技术能力，这些优点不会神奇地进步。然而，摩尔定律的一些等价物可能在量子领域内外发挥作用，比如量子计算机使能技术、低温和控制电子设备。算法、软件工具和工程也在推动量子计算进步方面发挥着关键作用。虽然量子计算未来的大部分成果都取决于量子比特的量子性，但它的进展相当缓慢，特别是在规模上。我们最终将看到其他品质因数将发挥作用，并可能改变计算结果的质量和量子计算的能量学等景观。虽然这份清单是科学和技术性质的，但它对投资、教育和网络安全相关决策过程具有广泛的商业影响。
2023-03-27 quant-ph
On equivalent methods for functional determinants
Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文通过围道积分论证证明Gel'fand-Yaglom定理与Green函数法在计算一维算子行列式比值时完全等价，并处理零和负本征值问题。
2026-06-08 hep-ph hep-th math-ph
Fanout Complexity of Symmetric Boolean Functions in $\mathsf{QAC}^0$
该研究针对QAC⁰中对称布尔函数的扇出复杂度问题，证明计算对称布尔函数等价于实现其过渡半径对应的扇出，结合Paturi定理推导了PARITYₙ与QAC⁰中非对称函数的关联。
2026-09-07 quant-ph
Blind quantum computation for QFT on multi-qubit states
量子计算机问世后，政府和富有的公司将有能力购买这些有用的量子计算机，同时他们也熟悉这些技术。如果客户想要执行量子计算，但她没有具有相关量子技术的量子计算机。她可以向服务器寻求帮助并支付他的工资，但她不想向服务器泄露任何东西。盲量子计算（BQC）为用户实现自己的量子计算提供了一种很好的方法。本文提出了一种新的基于可信中心、客户端和服务器的多量子比特态的量子傅里叶变换（QFT）BQC协议，其中可信中心可以生成资源态，客户端可以将自己的量子计算委托给服务器，服务器可以在不知道客户端的输入、算法和输出的情况下执行通用的量子计算.首先以等价量子线路、Greenberg-Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠态和W纠缠态为例，给出了三量子比特QFT的BQC协议。进一步，我们将它们推广到多量子比特上的多量子比特QFT，并利用等价的量子线路。最后对该方法的盲目性和正确性进行了分析和证明。
2019-08-25 quant-ph
Acausal measurement-based quantum computing
在基于测量的量子计算中，由于量子比特上的测量角度必须依赖于先前的测量结果以校正副产物算子的影响，因此在资源状态的量子比特之间存在自然的“因果锥”。如果我们尊重无信号原则，副产品运营商就无法避免。本文利用过程矩阵框架[O。Oreshkov，F. Costa和C. Brukner，Nature Communications { \bf 3}，1092（2012）]。我们构造了一个基于非因果测量的量子计算的资源处理矩阵。资源处理矩阵是基于因果测量的量子计算的资源状态的模拟。我们发现，资源处理矩阵是（到一个归一化因子和平凡的辅助量子比特）等价的装饰图状态从相应的因果测量为基础的量子计算的图形状态。
2014-07-14 quant-ph
Computing Local Invariants of Qubit Systems
本文研究多量子比特系统的局部等价性判别方法，通过计算局部酉操作下不变的密度算子多项式，推导出两量子比特系统的 Molien 级数并给出生成至 23 次不变量的多项式集，用于检验密度算子的局部等价性。
1998-05-29 cs.ET quant-ph
A quantum computing primer for operator theorists
这是对量子计算和量子信息的一些方面的阐述，这些方面与算子理论有关。在简单介绍之后，我们讨论量子算法。我们概述了量子信道的基本性质，或者等价地，完全正的保迹映射。量子错误检测和校正的主要定理，我们总结了一个特定的被动量子纠错方法的描述。
2004-11-11 math.FA math.OA quant-ph
IterTestQ: Assembly-Level, Cross-Platform Testing of Quantum Computing Platforms
针对量子计算平台量子特有缺陷难检测、平台碎片化缺测试框架的问题，提出首个跨平台汇编级测试框架QITE，通过ITE流程生成等价程序并结合两类判定器检测缺陷，在4个主流平台上发现17个bug，可补充现有测试工具的不足。
2026-11-03 cs.SE quant-ph
Quantum fermions from classical bits
一个简单的概率元胞自动机被证明是等效的相对论性费米子量子场论的相互作用。费米子的占据数是经典比特或伊辛自旋。自动机确定性地作用于位配置。量子物理的真正概率性是通过概率性的初始条件来实现的。反过来，概率自动机等价于广义伊辛模型的经典统计系统。为了描述在任何给定时间的概率信息，量子概念作为波函数和非对易观测算子自然出现。量子力学可以理解为经典统计学的一个特例。这为以概率经典计算的形式实现量子计算的各个方面提供了前景。
2021-06-29 hep-lat hep-th quant-ph
