Bell and EPR experiments with signalling data
Federal University of Paraná（联邦巴拉那大学）；University of Geneva（日内瓦大学）；Lund University（隆德大学）；Constructor University（Constructor 大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）
本文提出扩展局部隐变量和隐状态理论以允许有限信号，通过精确方法和修正贝尔不等式来测试非经典性，并通过IBM量子处理器和低效率探测器数据验证其适用性。
2026-02-05 quant-ph
Optimal non-signalling violations via tensor norms
在本文中，我们描述了一组二分非信令概率分布的张量规范。利用这一特征，我们给出了最佳的上限和下限时，考虑非信令分布的贝尔不等式违反。有趣的是，我们的上限表明，非信号贝尔不等式违反不能显着大于量子贝尔不等式违反。
2019-04-03 math-ph math.MP quant-ph
Fundamental limits on quantum cloning from the no-signalling principle
本文基于无信号原理和远程态制备，在统一框架中重新推导了概率性与确定性量子克隆机最大保真度的上界，并将其应用于量子密码学中若干重要状态子集。
2024-01-19 quant-ph
Efficient quantum key distribution secure against no-signalling eavesdroppers
通过对纠缠态进行测量，双方可以生成一个密钥，该密钥不仅对受量子力学约束的窃听者是安全的，而且对仅受无信号原理约束的假设的“后量子”窃听者也是安全的。我们介绍了一个家庭的这种类型的量子密钥分发协议，这是更有效的比以前的，无论是在密钥速率和抗噪声。有趣的是，最好的协议涉及大量的测量。我们表明，在没有噪声的情况下，这些协议可以产生一个秘密比特每个纠缠比特，这意味着在无信令后量子的情况下的密钥速率是在通常的量子密钥分发的密钥速率相媲美。
2006-08-03 quant-ph
Emergence of Quantum Correlations from Non-Locality Swapping
通过研究广义非信号理论，希望找出是什么让量子力学如此特别。在本论文中，我们重新审视了非信令盒的范式模型，并引入了真正的盒子的概念。这将使我们能够提出第一个广义的非信号模型，具有量子动力学。特别是，我们提出了耦合器，一个设备，使非局域交换，类似的量子纠缠交换，以及隐形传态。值得注意的是，量子关联和后量子关联之间的部分边界出现在我们的研究中。
2009-02-13 quant-ph
From no-signalling to quantum states
从物理原理上刻画量子关联是量子信息理论研究的中心问题。纠缠打破了贝尔定理对相关性的限制，从而挑战了作为物理原理的局域因果关系的概念。一个自然的放松是研究无信号作为联合概率分布的约束。已经表明，当考虑到所谓的局部量子可观测量时，二分非信号关联永远不会超过它们的量子对应物;尽管如此，这种关联通常不是来自量子态。这使得寻找额外的原则，确定量子态内的更大的集合（集合）的非信令联合概率分布在本地量子观测。在这里，我们建议一个自然的概括无信号的形式，无干扰扩张系统。我们证明，非信令联合概率分布满足这一扩展对应于二分量子态的时间取向的子系统的选择。
2022-04-25 math-ph math.MP quant-ph
Causality, Joint measurement and Tsirelson's bound
Tsirelson表明，$2\sqrt{2}$是CHSH表达式可以用于量子相关的最大值[B. S.Tsirelson，Lett. Math.Phys.，4（1980）93]。这个界限可以简单地从观测量的代数中推导出来。近年来，Buhrman和Massar利用量子力学的物理结构，如么正性和线性，[H. Buhrman和S.Massar，Phys.Rev.A，72（2005）052103]已经确定，违反量子力学中的Tsirelson界限将意味着发信号。我们证明了同样的帮助下，在量子力学和贝尔不等式，已推导出的假设下存在的联合测量和无信令条件下的现实联合测量。
2008-03-31 quant-ph
Resolution of superluminal signalling in non-perturbative cavity quantum electrodynamics
最近的技术发展使得越来越容易获得腔量子电动力学的非微扰机制，称为超或深强耦合，其中光-物质耦合变得与裸模态频率相当。在这项工作中，我们解决了广泛使用的单模腔近似来描述这样的制度的充分性。我们证明，在非微扰光-物质耦合制度，单模模型变得非物理，允许超光速信号。此外，考虑到量子拉比模型的具体例子，我们表明，电磁场的多模描述，有必要占光传播以有限的速度，产生的物理观测值，从根本上不同于他们的单模对应物已经为中等值的耦合。我们的多模分析还揭示了基本感兴趣的内腔电场，其中一个自由的光子波前和束缚态的虚光子的动力学现象被证明是共存的。
2018-05-20 quant-ph
On the power of PPT-preserving and non-signalling codes
我们推导出量子噪声信道码的一次上界。我们这样做，把一个信道码作为一个二分操作的编码器属于发送器和解码器属于接收器，并施加约束的二分操作。我们调查的权力的代码，其二分操作是非信令从爱丽丝到鲍勃，正部分转置（PPT）保存，或两者兼而有之，并得出一个简单的半定方案，可实现的纠缠保真度。利用半定规划，我们证明了无记忆信道的非信号辅助量子容量等于纠缠辅助容量。我们还涉及到我们的PPT保持码和PPT保持纠缠蒸馏协议研究的雨。将这些结果应用到一个具体的例子中，3维Werner-Holevo信道，我们发现，非信令和PPT保留的代码可以严格低于满足任何一个约束的代码，因此提供了一个更严格的约束无辅助代码。此外，保留PPT的非信令码可以在两次使用信道时完美地发送一个量子比特，这没有量子容量。我们讨论这是否可以被解释为一种形式的量子能力的超激活。
2014-09-08 cs.IT math.IT quant-ph
Application of the Resource Theory of Channels to Communication Scenarios
介绍了一种与量子信道通信相关的信道资源理论，其中将恒定信道--对通信任务无用的信道--的集合视为空闲资源。我们发现，我们的理论与这样一个简单的结构是有用的，以解决量子香农理论中的中心问题-特别是，我们提供了一个逆界的一次性非信令辅助经典容量，自然导致其强大的逆属性，以及获得一次性信道模拟成本与非信令援助。我们澄清的非信令援助和我们的形式主义之间的密切联系，通过确定非信令辅助信道编码与资源非生成超级信道的最大集合下的信道变换，提供了后者的物理表征。我们的研究结果为这些问题提供了新的视角和简洁的论据，将最近发展的资源理论领域与量子信息理论中的“经典”环境联系起来，并阐明了通道资源理论作为解决实际问题的有效工具的有效性。
2020-03-25 quant-ph
Multiplicative Semidefinite Programming Upper Bounds on Quantum No-Signalling-Assisted Zero-Error Capacity
School of Artificial Intelligence, Wuhan University（武汉大学人工智能学院）
该研究针对量子无信号辅助零误差容量，提出具有乘法性的半定规划上界Γ(K)，证明其为已知最紧上界，还解决了渐近模拟成本的开放问题，并给出经典-量子信道的紧界。
2026-10-16 cs.IT math.IT quant-ph
Approximate quantum cloning and the impossibility of superluminal information transfer
我们证明了量子力学的非定域性不能导致信息的超光速传输，即使大多数一般的局域操作是允许的，只要它们是线性的和保迹的。特别是，任何量子力学近似克隆转换不允许信号。另一方面，无信号约束本身不足以防止转化超过已知的克隆界限。我们说明这些概念的基础上的一些例子。
2000-10-19 quant-ph
Controlling speedup in open quantum systems through the manipulating of system-reservoir bound states
在本文中，我们给出了一个机制，控制加速的单量子比特开放量子系统的独家操纵系统库的束缚态使用额外的非相互作用的量子比特。结果表明，在系统-库谱中提供更强的束缚态可以使单量子比特的演化速度更快。我们研究了该机制在不同谱密度下的性能，如洛伦兹和欧姆谱密度，并发现了束缚态操纵在加速量子演化中的决定性作用。
2017-03-15 quant-ph
Quantum speedup, non-Markovianity and formation of bound state
本文研究了量子加速比、非马尔可夫性与系统-环境束缚态形成之间的关系。先前的结果表明，这三者之间的单调关系，使得提供更强的束缚态可以导致更高程度的非马尔可夫性，从而提高量子演化的速度。通过研究耗散二能级系统和V型三能级系统在存在相似系统和附加系统时的动力学行为，我们发现量子加速只与系统-环境束缚态的形成有关，而系统动力学的非马尔可夫效应对加速量子演化既不是必要的，也不是充分的.另一方面，证明了只有系统-环境束缚态的形成才对量子演化的加速起决定性作用。
2019-03-13 quant-ph
Bounding speedup of quantum-enhanced Markov chain Monte Carlo
针对量子增强马尔可夫链蒙特卡洛算法的量子优势不明确的问题，本文证明其在最坏无结构采样问题上无经典加速，并给出马尔可夫间隙上界排除保迹量子提议的加速可能。
2024-03-05 quant-ph
Quantum computation speedup limits from quantum metrological precision bounds
我们提出了一个计划，将量子搜索算法的查询复杂度的最小精度范围转换为下界。在该方案中，理想化量子计算和量子计算方案中的二次性能增强之间的联系变得清晰。更重要的是，我们利用量子精密测量领域的结果，在退相干的存在下，二次量子精度增强的一般损失，以推断在基于oracle的量子计算中，类似的二次加速的一般损失。虽然我们的大部分推理都很严谨，但在最后一步，我们需要利用一个未经证实的技术猜想。我们希望我们将能够在不久的将来修改这一不足，但我们相信，即使没有证明的猜想，我们的结果提供了一个新的和深入的了解量子算法和量子精密测量协议之间的关系。
2015-06-17 quant-ph
Role of flow of information in the speedup of quantum evolution
在非马尔可夫环境中，量子演化可以被加速。已有的结果表明，系统-环境束缚态的形成决定了量子加速比。虽然在系统-环境光谱中更强的束缚态似乎会导致更快的进化速度，但这种看似直观的想法可能并不总是正确的。我们通过研究一个由经典场驱动的量子比特，并在镜子的存在下耦合到光子晶体波导来说明这一点。完美的镜子可以迫使部分发射的光返回到量子位，从而诱导非马尔可夫动力学。在所考虑的模型中，我们展示了进化速度如何受到记忆时间和经典驱动强度的影响。特别地，我们发现束缚态的形成并不是加速演化的本质原因。量子加速归因于信息的流动，而不管信息流动的方向。我们的结论也适用于其他非马尔可夫环境。
2018-02-25 quant-ph
Quantum speedup of Monte Carlo methods
蒙特卡罗方法使用随机抽样来估计难以确定性计算的数值量。一个重要的例子是在统计物理学中使用快速混合马尔可夫链来近似计算配分函数。在这项工作中，我们描述了一种量子算法，它可以在非常通用的环境中加速蒙特卡罗方法。该算法估计的期望输出值的任意随机或量子子程序有界的方差，实现了近二次加速比最好的经典算法。结合使用量子行走的算法给出了一个量子加速的最快的已知的经典算法与严格的性能界限计算配分函数，它使用多级马尔可夫链蒙特卡罗技术。量子算法还可以有效地估计概率分布之间的总变化距离。
2017-07-11 quant-ph
Quantum Speedup and Limitations on Matroid Property Problems
本文开创了拟阵性质问题的量子算法研究。通过对拟阵的围长或圈数（基、平面、超平面）的计算问题和拟阵是均匀拟阵还是欧拉拟阵的判定问题给出查询复杂度的统一下界$Ω(\sqrt{\binom{n}{\lfloor n/2\rfloor}})$，证明了二次量子加速是可能的.另一方面，对于一致拟阵决策问题，给出了一个渐近最优量子算法，该算法达到了该下界;对于围长问题，给出了一个查询复杂度为$O(\log n\sqrt{\binom{n}{\lfloor n/2\rfloor}})$的几乎最优量子算法.此外，对于铺路拟阵决策问题，给出了查询复杂度的一个下界$Ω(\sqrt{\binom{n}{\lfloor n/2\rfloor}/n})$，并给出了一个$O(\sqrt{\binom{n}{\lfloor n/2\rfloor}})$量子算法.
2022-03-25 quant-ph
Mechanism for quantum speedup in open quantum systems
开放系统的量子速度极限（QSL）时间表征了系统对环境影响的最有效响应。先前的结果表明，非马尔可夫性支配量子加速。通过对耗散二能级系统动力学的研究，揭示了非马尔可夫效应只是量子加速的动力学途径，而系统-环境束缚态的形成才是量子加速的本质原因。我们将量子加速归因于能谱特征，这为在不需要任何动力学计算的情况下出现量子加速提供了另一条重要的实验途径。讨论了我们的量子加速机制在电路QED系统中的潜在实验观测。我们的结果可能是理论和实验的兴趣，在探索最终的QSL在现实环境中，并可能打开新的视角，设计主动量子加速器件。
2016-02-25 quant-ph
Entanglement-assisted quantum speedup: Beating local quantum speed limits
本研究通过对比实际量子动力学与准经典演化，推导出相互作用量子系统的纠缠辅助速度极限，在多类系统中验证其紧界特性，且量子增益可随系统规模指数增长，还探讨了向开放系统等的拓展方向。
2024-07-09 quant-ph
Summoning, No-Signaling and Relativistic Bit Commitments
召唤是两方之间的任务，爱丽丝和鲍勃，在时空中的代理分布式网络。鲍勃给了爱丽丝一个随机的量子态，在某个时刻，他知道，但她不知道。她需要在稍后的某个时间点返回状态，属于由在其他时间点从Bob接收到的通信定义的子集。许多关于召唤的结果，包括不受限制的召唤任务的不可能性和特定类型的召唤任务成为可能的必要条件，直接来自量子不可克隆定理和相对论性非超光速信号原理。克隆设备的不可能性可以从超光速信号的不可能性和投影假设以及关于设备独立于位置的功能的假设中推导出来。在这个限定的意义上，已知的召唤结果来自时空的因果结构和量子测量的性质。近似克隆的保真度的界限可以类似地导出。比特承诺协议和其他基于无召唤定理的密码协议因此可以被证明对某些类的后量子但非信令对手是安全的。
2019-05-24 cs.CR quant-ph
Maximally Non-Local and Monogamous Quantum Correlations
本文对任意数目的测量结果引入链式贝尔不等式，并利用它给出了二维量子系统的最大纠缠态没有局域分量的简单证明.也就是说，如果我们把它的量子相关性写成局域相关性和一般（不一定是量子）相关性的混合，那么局域相关性的系数必须为零。这表明了一个实验方案，以获得尽可能好的上界的局部状态的分数，并提供了一个下界的经典通信量需要模拟一个最大的纠缠态在dxd维。我们还证明了违反不等式的量子关联在非信令关联中是一夫一妻的，因此可以用于防止后量子（但非信令）窃听者的量子密钥分发。
2006-05-21 cs.CR quant-ph
No-signaling values of quantum games--an operator algebra perspective
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）
从算子代数与算子空间角度研究双证明者量子博弈，用张量范数刻画博弈值，重点描述无信号值，建立与算子代数问题的联系，并改进无信号值与量子值差距的上界。
2026-06-23 quant-ph
Quantum speedup of the Travelling Salesman Problem for bounded-degree graphs
旅行商问题是图论中最著名的问题之一。然而，目前对量子计算机可以在多大程度上加速该问题的算法知之甚少。在本文中，我们证明了一个二次量子加速时，每个顶点的度是最多3通过应用量子回溯算法的经典算法由肖和Nagamochi。然后，我们使用类似的技术来加速一个经典的算法时，每个顶点的程度是最多4，然后通过减少这些实例加速更高程度的图形。
2016-12-19 cs.DS quant-ph
Quantum speedup from nonclassical polarization
Paderborn University（帕德博恩大学）
提出框架识别极化系统中的非经典加速，通过对比角动量相干态经典极限与无限制量子速度极限，定量分析非经典性带来的加速，并在交叉Kerr相互作用中展示随光子数N的√N加速及奇偶效应。
2026-08-04 quant-ph
Quantum speedup of branch-and-bound algorithms
分支定界是一种广泛使用的解决组合优化问题的技术，其中人们可以访问两个过程：分支过程，将一组潜在的解决方案分成子集，以及成本过程，确定给定子集中任何解决方案的成本的下限。在这里，我们描述了一个量子算法，可以加速经典的分支定界算法在一个非常一般的设置近二次。我们表明，量子算法可以找到确切的基态的Sherrington-Kirkpatrick模型的大多数情况下，在时间$O(2^{0.226n})$，这是更有效的比Grover的算法。
2019-06-25 cs.DS quant-ph
Superpolynomial speedups based on almost any quantum circuit
量子多项式时间和经典有界误差多项式时间之间的第一次分离是由伯恩斯坦和Vazirani在1993年提出的。他们首先展示了基于量子Hadamard变换的O（1）与Omega（n）量子经典预言分离，然后展示了如何将其放大为n^{O（1）}时间量子算法和n^{Omega（log n）}经典查询下限。我们概括了这两个方面的加速。我们证明了一个广泛的酉电路（我们称之为分散电路）可以用来代替阿达玛，以获得O（1）与Ω（n）的分离。这类色散回路包括所有的量子傅里叶变换（包括非阿贝尔群）以及几乎所有足够长的随机回路。其次，我们给出了一种放大量子经典分离的一般方法，它允许我们从任何色散电路中实现n^{O（1）}与n^{Omega（log n）}的分离。
2008-05-02 quant-ph
Measuring Less to Learn More: Quadratic Speedup in learning Nonlinear Properties of Quantum Density Matrices
该研究针对量子态非线性泛函测量问题，证明采样访问下需O(k)个态副本的下界，提出纯化访问下达Θ(√k)下界的量子算法，实现二次加速，具有广泛量子信息应用价值。
2025-09-01 quant-ph
Converse bounds for classical communication over quantum networks
本文研究了单发送端和双接收端，以及双发送端和单接收端的量子信道上的经典通信。首先，针对量子广播信道（QBC）和量子多址信道（QMAC），研究了非信令码和正部分转置保持码辅助下的经典通信，得到了可有效计算的单次界，以评估经典通信的性能。其次，我们考虑了QBC和QMAC通信的渐近通信能力。我们推导出一个有效的可计算的强逆界的容量区域，这表现得比以前的半定规划强逆界的点对点通道。第三，我们得到了一个逆界上的单次容量区域的基础上的假设检验的分歧之间的给定的信道和某一类别的子信道。作为应用，我们分析了一些基本的网络信道的通信性能，包括经典的广播信道和一类特定的量子广播信道。
2017-12-15 quant-ph
Collective three-body interactions enable a robust quantum speedup
University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Center for Theory of Quantum Matter, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校量子物质理论中心）
集体三体相互作用通过提高量子加速效率和纠缠生成速度，在复杂多体纠缠态制备中展现出鲁棒性和高灵敏度
2025-12-05 quant-ph
Universal Quantum Speedup for Branch-and-Bound, Branch-and-Cut, and Tree-Search Algorithms
Mixed Optimization Programs（MIPs）模拟了计算机科学、运筹学和金融工程中许多令人感兴趣的优化问题。求解MIP一般是NP难的，但有几个求解者已经成功地为中等规模的问题获得了接近最优的解决方案。分支切割算法，结合了分支定界逻辑与切割平面例程，是现代MIP求解器的核心。Montanaro提出了一种量子算法，与经典的分支定界算法相比，在最坏的情况下，当需要每个最优解时，它具有接近二次的加速比。然而，在实践中，接近最优的解决方案是令人满意的，并且通过利用树搜索算法来搜索解决方案树的一部分，经典算法可以比最坏情况保证执行得更好。在本文中，我们提出了一个量子算法，增量量子分支定界，与经典的分支定界算法的每一个输入，即，如果经典分支定界在导致解深度$d$的实例上具有复杂度$Q$，则增量量子分支定界以复杂度$\tilde{O}(\sqrt{Q}d)$提供相同的保证。我们的结果是有效的各种各样的搜索算法，包括基于深度，基于成本，和$A^{\ast}$算法。通用的加速比也得到了分支和切割以及启发式树搜索。我们的算法是直接可比的商业MIP求解器，并保证近二次加速时，$Q \gg d$。我们使用数值模拟来验证$Q \gg d$的典型实例的谢灵顿-柯克帕特里克模型，最大独立集，投资组合优化，以及推断的依赖$Q$的输入大小参数。这使我们能够对这些重要问题的量子算法的典型性能进行预测…
2022-10-06 math.OC q-fin.CP quant-ph
A Framework for Ruling Out Quantum Speedups
Stony Brook University（石溪大学）；University of Ottawa（渥太华大学）
本文研究部分布尔函数何时能（或不能）展示超多项式量子查询加速，并提出一个通用框架，通过承诺意识复杂度度量和函数完成性两个互补视角来排除此类加速。
2026-10-01 quant-ph
Quantum Speedups for Testing Similar Means
Sun Yat-sen University（中山大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）
该研究针对多分布均值相似性检验问题，在查询与采样模型下设计量子算法实现二次加速，并证明算法在ε依赖上的最优性。
2026-08-04 quant-ph
Impossible measurements revisited
到目前为止，人们已经充分认识到，在复合量子系统上简单地应用投影公设可以在它们的组成部分之间产生信号，这表明在相对论时空背景下因果关系的崩溃。在这里，我们介绍了一个必要和充分条件的一个理想的测量的可观察到的是非信令。以及特别简单，它概括了以前的无信号条件，因为它允许退化，并可以适用于所有有界自伴算子。这个条件被用来建立任意的局部可观测量的和将不会发出信号，这与我们从相对论量子场论得到的预期一致。另一方面，它表明，测量的张量积交换本地可观的，例如二分运营商的形式$A\otimes B$，实际上可以信号，相反的广泛持有的信念，这种测量总是本地可实现的。在相对论性量子场论测量的概念的影响得到解决，它似乎是最直接的应用程序的标准量子形式主义一般导致违反因果关系。我们的结论是，要么可以测量的可观测量的类别应该受到限制，和/或量子理论的测量框架，特别是投影公设，到量子场论的天真翻译应该重新评估。
2021-10-15 gr-qc hep-th quant-ph
Toward the first quantum simulation with quantum speedup
随着大规模量子计算机的出现，我们应该了解如何最好地利用它们最初有限的能力。为此，我们的目标是确定一个超出当前经典计算机范围的实际问题，但这需要量子计算机最少的资源。我们考虑自旋系统的量子模拟，它可以用来理解凝聚态现象。我们合成三个领先的量子模拟算法的显式电路，采用不同的技术，收紧误差范围和优化电路实现。量子信号处理似乎是首选的算法与严格的性能保证，而高阶产品的公式占上风，如果经验误差估计足够。我们的电路比那些最简单的经典不可行的因式分解和量子化学的例子小了几个数量级。
2017-11-29 quant-ph
Quantum Routing with Teleportation
研究在LOCC交互约束下实现量子比特任意排列的路由问题，提出通过分发纠缠和量子隐形传态加速路由，并证明了对数级加速及$O(\sqrt{N \log N})$的加速上界。
2024-09-23 quant-ph
A relational time-symmetric framework for analyzing the quantum computational speedup
量子算法的通常表示仅限于解决问题的过程。我们把它扩展到设置问题的过程。问题设置者Bob通过初始测量选择问题设置。问题求解者Alice统一地计算出相应的解，并通过最终测量读取它。这个简单的扩展创建了一个新的视角来看待量子算法。首先，它强调了时间对称量子力学与量子计算的相关性：问题的设置和问题的解决，在量子版本中，构成了前选择和后选择，因此整个过程必然会受到这两个边界条件的影响。第二，它迫使我们进入关系量子力学。必须有一个关于鲍勃的量子算法的表示，另一个关于爱丽丝的表示，必须对爱丽丝隐藏初始测量的结果，从而指定设置和问题的解决方案。将量子算法时间对称化以考虑两个边界条件，使得Bob的表示保持不变。它表明，对爱丽丝的表征是对历史的总和，在每一个历史中，她都保持屏蔽来自初始测量的信息，而不是来自最终测量的时间向后的信息。回想起来，就好像她在执行解决问题的动作之前预先知道了一半的信息，这些信息指定了她将来要阅读的问题的解决方案，并且可以使用这些信息以更少的计算步骤（Oracle查询）来获得解决方案。这阐明了量子计算加速在所有的量子算法检查。
2019-10-11 quant-ph
A semidefinite programming upper bound of quantum capacity
近年来，量子通信中的正部分转置保持（PPTp）和无信令（NS）码的功率已经被研究。我们继续这条线的研究，并表明，NS/PPTp/NS $\cap$ PPTp码辅助零错误量子容量只取决于非交换的二部图的信道和单次的情况下，可以有效地计算半定规划（SDP）。作为一个例子，激活PPTp码辅助零错误量子容量进行了仔细研究。然后我们给出了量子容量的一般SDP上界$Q_Γ$，并证明了它总是小于或等于Holevo和Werner提出的“部分转置界”，并且这个不等式是严格的.这个上限被发现是加性的，因此也是潜在的PPTp辅助量子容量的上限。我们进一步证明，$Q_Γ$是严格优于几个以前已知的上限明确类的量子信道。最后，我们证明了$Q_Γ$可以用来束缚量子容量的超激活。
2016-05-17 quant-ph
Demonstration of Exponential Quantum Speedup with Constant-Depth Compiled Circuits for Simon's Problem
University of Southern California（南加州大学）；Quantum Elements, Inc.（量子元素公司）
针对Simon问题的限制汉明重量版本，通过硬件感知编译将量子电路深度降至常数，在IBM量子处理器上实现指数级量子加速，并观察到NTS指标的指数级优势。
2026-06-17 quant-ph
Speedup in Classical Simulation of Gaussian Boson Sampling
高斯玻色子采样是一个很有前途的模型，用于证明量子计算的优越性，这减轻了标准玻色子采样建议的实验挑战。本文通过分析高斯玻色子采样的经典模拟的计算代价，建立了一类高斯玻色子采样问题的量子计算优势的下界，其中压缩态被注入到每个输入模中.具体来说，我们提出了一种方法，简化了高斯玻色子采样的跃迁概率的蛮力计算，从而显着降低了模拟成本。特别是，我们的数值结果表明，我们可以模拟18个光子高斯玻色子采样在输出子空间上的正常笔记本电脑，20个光子的商业工作站与256个核心，并建议约30个光子的超级计算机。这些数字明显小于标准玻色子采样中的数字，这表明高斯玻色子采样可能更适用于证明量子计算的优越性。
2019-08-27 quant-ph
Maximal adaptive-decision speedups in quantum-state readout
通过实时自适应判决规则，可以显著减少量子态的高保真读出所需的平均时间$T$。与设置固定的读出时间$t_f$相反，一旦达到期望的置信水平，自适应决策规则就停止读出。自适应决策的性能由“自适应决策加速”$t_f/T$表征。在这项工作中，我们重新制定这个读出问题的第一次通过时间的粒子进行随机运动。这种形式主义使我们能够在理论上建立几个物理两态读出实现的最大可实现的自适应决策加速比。我们表明，对于两种常见的读出方案（高斯锁存读出和读出依赖于状态相关的衰减），加速是有界的$4$和$2$，分别在高单次读出保真度的限制。我们实验研究在现实世界中的情况下，通过应用自适应决策规则的氮空位中心（NV中心）的电荷状态的读出可实现的加速比。我们发现一个加速的$\approx 2$与我们的实验参数。此外，我们提出了一个简单的读出方案的加速比可以，在原则上，增加没有约束的保真度增加。我们的研究结果将导致基于NV中心自旋的自旋-电荷转换的纳米磁性测量的立即改进，并为进一步优化量子测量的带宽提供理论框架。
2016-02-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Necessary detection efficiencies for secure quantum key distribution and bound randomness
近年来，一些黑客攻击已经通过利用损失的存在和窃听者调整检测效率的能力来破坏量子密码实现的安全性。我们提出了一个简单的攻击这种形式，适用于任何协议，其中的关键是从不可信的测量结果进行粒子来自一个不安全的来源或通道。由于其通用性，攻击适用于一个大类的协议，从标准的测量和测量设备无关的计划。我们的攻击给出了安全量子分布所需的临界检测效率的界限，这表明，从检测效率的角度来看，大多数部分设备独立的解决方案的实现几乎与完全设备独立的解决方案一样苛刻。我们还表明，我们的攻击意味着存在一种形式的约束随机性，即非本地相关性，其中一个非信号窃听者可以找到一个后验的任何实施测量的结果。
2016-01-27 quant-ph
Quantum Mpemba Speedups in the Thermodynamics of Landauer Erasure
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
该研究探究非平衡量子初态对兰道尔擦除有限时间热力学成本的影响，推导修正后的兰道尔界，证明姆佩巴-兰道尔条件，通过qutrit模型展示加速效应，并确定可在多平台测试的控制旋钮。
2026-08-18 quant-ph
Quantifying quantum speedups: improved classical simulation from tighter magic monotones
幻态的消耗将计算的稳定子模型提升为普适量子计算。在这里，我们提出了三种不同的经典算法来模拟这样的通用量子线路，并通过建立一个家庭的魔术单调的精确连接来表征它们。我们的第一个模拟器引入了一类新的准概率分布，并将其运行时连接到广义的负性概念。我们证明，该算法有显着改善指数缩放相比，所有先前的准概率模拟量子比特。我们的第二个模拟器是一个新的变种的稳定秩模拟算法，扩展到工作与混合状态和显着改善的运行时界限。我们的第三个模拟器通过丢弃负准概率来换取速度的精度。我们将每个算法的性能连接到相应的魔术单调，并通过全面表征单调，我们获得了精确的理解模拟运行时间和误差界。我们的分析揭示了这三种看似无关的模拟技术及其相关单调性之间的深刻联系。对于单量子比特态的张量积，我们证明了我们的单调性都是彼此相等的，乘法的和有效的可计算的，使我们能够对模拟器的性能缩放进行明确的比较。此外，我们的单调性建立了几个渐近和非渐近的状态相互转换和蒸馏率的界限。除了幻态理论，我们的经典模拟器可以适用于其他资源理论在某些公理下，我们证明了通过明确的应用到理论的量子相干性。
2021-03-21 quant-ph
Can graph properties have exponential quantum speedup?
量子计算机有时可以指数地超越经典计算机，但仅限于具有足够结构的问题。虽然众所周知，具有完全置换对称性的查询问题最多可以有多项式量子加速-即使是部分函数-但还不清楚这个条件必须放宽到何种程度才能实现指数加速。特别是，很自然地会问，对于（部分）图形属性，输入描述一个图形，输出只能依赖于它的同构类，指数加速是否可能。我们表明，这个问题的答案强烈依赖于输入模型。在邻接矩阵模型下，证明了任意图属性$\mathcal{P}$的有界错误随机查询复杂度$R$都有$R(\mathcal{P}) = O(Q(\mathcal{P})^{6})$，其中$Q$是有界错误量子查询复杂度.这否定地解决了Montanaro和de Wolf在邻接矩阵模型中的一个公开问题。更一般地，我们证明了$R(\mathcal{P}) = O(Q(\mathcal{P})^{3l})$的任何$l$ -均匀超图属性$\mathcal{P}$在邻接矩阵模型。与此形成鲜明对比的是，在有界度图的邻接列表模型中，我们展示了一个承诺问题，该问题显示了随机化和量子查询复杂性之间的指数分离。
2020-01-28 cs.CC math.CO quant-ph
From Hilbert's Tenth Problem to Quantum Speedup: Explicit Oracles for Bounded Diophantine Systems
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）
本文提出了一种完全可逆的量子算法框架，用于解决有界整数域上的任意多项式丢番图方程，通过显式门级合成评估 oracle 实现幅度放大，从而在空间复杂度和非克莱因门深度上实现了高效的量子算术处理，保证了与经典穷举搜索相比的二次加速。
2026-05-13 math.NT quant-ph
Quantum speedup of leverage score sampling and its application
本文提出一种量子算法加速大规模矩阵问题中的杠杆得分采样，实现至少二次（良态矩阵下可达指数级）加速并证明了接近最优的量子下界，同时将其应用于刚性回归问题，实现多项式加速。
2023-09-16 cs.CC quant-ph
Chern-number estimation: nearly optimal quantum algorithm and provable quantum speedup
The University of Tokyo（东京大学）；University of Oxford（牛津大学）；The University of Osaka（大阪大学）；Kyoto University（京都大学）
本文提出近乎最优的量子算法估计二维哈密顿量族的陈数，并证明匹配的量子下界及BQP完备性，展示了量子计算在拓扑相表征中的优势。
2026-09-30 quant-ph
Symmetries, graph properties, and quantum speedups
Aaronson和Ambainis（2009）和Chailloux（2018）表明，完全对称（部分）函数不允许指数量子查询加速。这就提出了一个自然的问题：函数必须达到多大的对称性才能表现出大的量子加速？在这项工作中，我们证明了超图对称性的邻接矩阵模型允许最多的随机和量子查询复杂性之间的多项式分离。我们还表明，值得注意的是，这些对称性构造的置换群基本上是唯一的置换群，防止超多项式量子加速。我们证明了这一点，充分表征的原始置换群，允许超多项式量子加速。相比之下，在邻接列表模型的有界度图（图的对称性表现不同），我们展示了一个属性测试问题，显示指数量子加速。这些结果解决了Ambainis，Childs和Liu（2010）以及Montanaro和de Wolf（2013）提出的未决问题。
2020-06-23 cs.CC quant-ph
Quadratic Quantum Speedup for Perceptron Training
针对感知机训练，本文利用量子计数构造分类正确性预言机并结合有界误差量子搜索，将查询复杂度降至 $\sqrt{N/γ}$，并通过 AND-OR 树归约证明其最优性。
2021-09-10 quant-ph
Quantum speedup of classical mixing processes
大多数近似算法用于#P-完全问题（例如，估计矩阵的积和或多面体的体积）的工作，通过简化为从大集合$§$上的分布$π$近似采样的问题。使用{ \em Markov chain Monte Carlo}方法解决该问题：具有平稳分布$π$的$§$上的稀疏可逆Markov链$P$运行到接近平衡。该随机游走算法的运行时间，即所谓的$P$的{ \em混合时间}是$O(δ^{-1} \log 1/π_*)$，如Aldous所示，其中$δ$是$P$的谱隙，而$π_*$是$π$的最小值。一个自然的问题是，使用{ \em量子行走}是否可能将这种经典方法加速到$O(\sqrt{δ^{-1}} \log 1/π_*)$，即$P$基础图的直径。我们提供了这种可能性的证据，使用量子行走，{ \em decohere}在重复的随机测量。我们展示：（a）退相干量子游走总是混合，就像它们的经典对应物一样，（b）混合时间是鲁棒的量，在退相干的任何光滑形式下基本上不变，以及（c）周期晶格$\Z_n^d$上的退相干量子游走的混合时间是$O(n d \log d)$，其实际上是$O(\sqrt{δ^{-1}} \log 1/π_*)$，并且渐近地不比$\Z_n^d$的直径（明显的下限）差，直到最多对数因子。
2007-04-05 quant-ph
Exponential speedup in measurement property learning with post-measurement states
Tsinghua University（清华大学）；Shanghai Qi Zhi Institute（上海智源研究院）；University of Oxford（牛津大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
本研究发现后测量态是测量学习中关键资源，通过测量两次协议实现指数加速，突破传统资源限制。
2026-02-25 quant-ph
Provable Quantum Speedups for Reaction-Rate Estimation in High-Dimensional Fokker-Planck Dynamics
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
提出一种量子算法，通过高斯线性组合哈密顿模拟克服非酉传播子的指数衰减瓶颈，用于估计高维福克-普朗克方程中的反应速率，在粒子数、精度和时间尺度上实现指数或多项式加速。
2026-06-23 quant-ph
