Qubit carriers with internal degrees of freedom in a non-factorable state
我们已经研究了量子比特状态的转移质量如何取决于携带量子比特的粒子的内部状态的可重性。该传输是在没有任何直接相互作用的情况下实现的，仅通过光子的部分交换、对其中一个光子的测量以及有条件的前馈校正。看来，传输的质量只受不用于信息编码的不可访问的内部自由度的状态的可扩展性水平的影响。我们已经找到了一个直接可测量的参数量化这种水平的可测量性，并证明了它的实用性实验。
2013-04-11 quant-ph
Evaluating states in trapped ions with local correlation between internal and motional degrees of freedom
我们提出并证明了一个可扩展的计划，同时确定内部和运动状态的单网站分辨率被困离子。将该方案应用于研究囚禁离子的Jaynes-Cummings哈伯德模型中的极化激子激发，其中离子的内部态和运动态是强关联的。我们观察量子相变的极化激子激发在两个离子直接评估其方差每个离子网站。我们的工作为极化激子系统的大规模量子模拟建立了必要的技术方法。
2021-05-11 quant-ph
Counting statistics for mesoscopic conductors with internal degrees of freedom
我们考虑电子通过具有内部量子动力学自由度的介观器件的输运。系统和传导电子之间的相互作用有助于电流的波动，我们描述的全计数统计。我们确定的条件下，这区分相干的内部动力学不相干的，也确定和说明的条件下，该设备的行为，以动态聚束传输或反射的电子，从而产生超泊松噪声。
2010-04-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence by Internal Degrees of Freedom
本文考虑一个由耦合粒子组成的复合系统，研究了由于质心自由度与内部自由度耦合而引起的退相干。对于一个简单的模型的两个绑定粒子，我们表明，在一般情况下存在这样的退相干效应，并导致抑制不同路径的质心之间的干扰。对于两个谐波约束的粒子在一维外部势中运动的特殊情况，我们证明了质心和内部自由度之间的耦合可以近似为参数驱动，并且非平凡耦合依赖于外部势的二阶导数。我们找到了这个参数驱动问题的部分解决方案。对于一个简单的干涉实验，由两个波包散射的一个方井，我们进行了数值模拟，并显示了抑制干扰和纠缠之间的质量中心和内部自由度的密切联系。我们还提出了一个措施的复合性，量化的程度，一个复合系统不能近似为一个单一的，不可分割的粒子。我们数值计算这个量为我们的方井示例系统。
2015-12-17 quant-ph
The multiconfigurational time-dependent Hartree method for bosons with internal degrees of freedom: Theory and composite fragmentation of multi-component Bose-Einstein condensates
本文针对具有内自由度的$N$全同玻色子，导出了多组态含时Hartree方法（MCTDHB）。具有内部自由度的玻色子理论构成了MCTDHB方法的推广，大大丰富了可以描述的多体物理学。我们证明了含时多体薛定谔方程的数值精确解是可行的。我们报告的MCTDHB运动方程的玻色子与内部自由度和他们的实施一般多体哈密顿与一个机构和两个机构的条款，两者，可能取决于所考虑的粒子的内部状态。为了证明MCTDH-X软件中集成的理论及其软件实现的能力，我们将MCTDHB应用于具有两个内部状态的抛物型束缚玻色子的碎片的出现：我们研究了$N=100$抛物型束缚玻色子的基态作为两个抛物型势的状态相关最小值之间的分裂的函数。为了量化系统的相干性，我们计算其归一化的单体关联函数。我们发现，原子的每个内部状态的相干性保持，而它是失去了不同的内部状态之间。这是一种新型碎裂的标志，这种碎裂在没有内部结构的玻色子中是不存在的。我们把这种新出现的现象称为“复合碎片化”。
2016-05-23 cond-mat.quant-gas quant-ph
Resonant quantum kicked rotor with two internal levels
我们开发了一个系统，包括一个额外的自由度的量子踢转子。该模型模拟了一个具有内部基态和激发态的二能级原子，其特征在于具有弹道扩展的量子共振以及内部自由度和动量自由度之间的纠缠。这些行为建立了我们的模型和通常的量子行走之间的等价性。
2012-10-26 quant-ph
Measuring Entanglement in Qubit System
Jamia Millia Islamia（贾米亚米利亚伊斯兰大学）
提出一种在平衡双路径干涉仪中测量纠缠的操作性方法，通过内部自由度与辅助系统纠缠，利用基于并发度的纠缠度量从输出通道的不对称性中提取纠缠信息。
2026-06-03 quant-ph
Exactly Solvable Three-body SUSY Systems with Internal Degrees of Freedom
本文利用多维超对称量子力学方法，构造了直线上精确可解的三体（和准精确可解的$N$ -体）矩阵问题。从含时算子的纠缠关系出发，我们建立了可精确求解的非定常标量和$2\times 2$矩阵三体模型，它们是Calogero模型的含时扩展.最后，我们研究了与这些系统相关的不变算子。
2000-12-21 cond-mat hep-th nlin.SI
Controlled Floquet Dynamics and Topological Bound States in Continuum via Colored Quantum Random Walks
本研究基于二维有色量子随机行走框架，利用SU(3)群表示与颜色自由度，无需外驱动即可实现可控Floquet态与色散型连续谱拓扑束缚态，为相关拓扑量子态研究提供新平台。
2025-03-21 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Microwave quantum logic gates for trapped ions
在量子水平上控制物理系统是计量学、信息处理、模拟和化学等领域科学家的共同目标。对于囚禁的原子离子，量子化的运动自由度和内部自由度可以用激光进行相干操纵。类似的控制很难用射频或微波辐射实现，因为内部自由度和运动之间的基本耦合需要在原子运动的范围内显著的场变化。对于自由传播的场，在这些频率下的场梯度可以忽略不计;然而，在小于自由空间波长的结构中，在微波电流的近场中可以产生更强的梯度。在这里报道的实验中，我们相干操纵的内部量子态的离子的时间尺度为20 ns。我们还利用适合于一般量子计算的门操作在两个原子的内部自由度之间产生纠缠。我们通过集成到微制造陷阱结构中的电极中的微波电流的磁场来实现这两种操作，并创建保真度为76（3）%的纠缠态。这种方法，其中量子控制机制以可扩展的方式集成到捕获设备中，可以潜在地有益于量子信息处理、模拟和光谱学。
2011-06-09 physics.atom-ph quant-ph
Quantum filter for a non-Markovian single qubit system
在本文中，一个量子滤波器估计的非马尔可夫量子比特系统的状态，提出了一个增广的马尔可夫系统框架，包括感兴趣的量子比特系统和多个辅助系统表示的内部模式的非马尔可夫环境。多辅助系统产生的有色噪声通过直接相互作用干扰量子比特系统。量子比特的非马尔可夫动力学由辅助系统的动力学产生的记忆核函数确定。从原理上讲，任意功率谱的色噪声都可以由洛伦兹噪声的组合产生。因此，可以对受任意色噪声干扰的量子比特构造量子滤波器，并通过追踪多个辅助系统得到量子比特系统的条件态。最后给出了一个例子来说明具有洛伦兹噪声的量子比特系统的非马尔可夫动力学。
2015-08-10 quant-ph
High-bit-rate quantum key distribution with entangled internal degrees of freedom of photons
远距离量子通信是信息安全不可或缺的一部分，并且已经在自由空间和光纤中证明了光的二维偏振态。虽然可以使用具有光的空间模式的高维编码来实现增加的比特率，但是高维状态的有效检测仍然是实现增加的状态空间的全部益处的挑战。本文利用空间模和偏振态之间的纠缠实现了一个四维量子密钥分发（QKD）协议。我们介绍了一种检测方案，它只采用静态元素，允许在高维空间中的所有基本模式的检测确定性。因此，我们能够实现我们的高维状态空间的全部潜力，以高安全密钥和筛选率展示高效的QKD，具有迄今为止报道的最高容量。这项工作开辟了无限增加状态空间的维数，同时仍然保持确定性检测的可能性，将是非常宝贵的长距离的“安全和快速”的数据传输。
2016-12-29 quant-ph
Quantum Degrees of Freedom, Quantum Integrability and Entanglment Generators
利用量子自由度的动力学代数概念研究了量子动力学可积性与广义纠缠之间的关系。证明了一个量子动力学系统通过内部动力学产生广义纠缠当且仅当它是量子不可积的。通过几个例子来说明这种关系。
2010-03-26 quant-ph
Mirror-Field Entanglement in a Microscopic model for Quantum Optomechanics
我们使用Galley，Behunin和Hu [Phys. Rev. A 87，043832（2013）]提出的微扰振荡器场（MOF）模型来描述镜的质心（CoM）运动和场之间的量子纠缠。在传统的方法中，镜场纠缠被理解为由光场的辐射压力引起的反射镜的CoM的运动，相比之下，MOF模型结合了直接耦合到光场的反射镜的内部自由度的动态。这种方法的主要优点是它提供了三个相关子系统（镜子的CoM运动，其内部自由度和场）的自洽处理，包括它们彼此之间的反作用，从而更准确地说明各个子系统之间的量子相关性。在不对场附加任何边界条件的情况下，获得了由镜与量子场的动态相互作用所产生的镜的光学和机械性质，而不像传统方法那样对场附加任何边界条件。作为从耦合光学和力学行为的这种自洽处理中产生的新的物理特征之一，我们观察到量子关联通过其内部自由度从场到镜的相干转移。我们发现在内部自由度上粗粒化时，光场与镜面质心运动之间存在量子纠缠。此外，我们表明，在某些参数制度的镜场纠缠增强时，场相互作用与镜子的内部自由度共振，一个新的结果，突出了包括在量子光学力学研究的重要性的内部结构的镜子。
2015-02-02 quant-ph
Investigating the origin of time with trapped ions
即使处于能量本征态的量子系统不随时间演化，它们也可以表现出内部自由度之间的相关性，使得其中一个内部自由度的行为像时钟变量，从而定义了一个内部时间，该内部时间参数化了其他自由度的演化。这种情况在量子宇宙学中引起了极大的兴趣，在量子宇宙学中，时间重新参数化下的不变性意味着时间坐标消失，并被惠勒-德维特约束所取代。在这里，我们表明，这个悖论可以通过实验研究使用精致的控制，现在可在中等大小的量子系统。我们详细描述了如何实现这样的实验演示使用的自旋和运动自由度的一个单一的被困离子。
2014-10-24 gr-qc quant-ph
Quantized excitations of internal affine modes and their influence on Raman spectra
讨论了分子、富勒烯、原子核等多粒子物体内部自由度的经典激发和量子激发的结构，基于在等轴变换和仿射变换作用下的不变性，评述了转动自由度和形变自由度相互作用的一些新模型。我们的方法和一些结果可能在拉曼散射和核辐射理论中有用。
2010-12-16 math-ph math.MP quant-ph
Synchronization of internal and external degrees of freedom of atoms in a standing laser wave
研究了强激光驻波场中原子的耗散动力学，发现了原子质心运动与原子内部拉比振荡同步的非线性动力学效应。这种同步在相空间中表现为极限环，它们可能具有不同的周期和充满吸引力的盆地。这种效应可以在原子的荧光光谱中检测到，作为等距的边带频率，相邻峰之间的间隔与相应极限环的周期值成反比。随着激光场强度的增加，我们观察到数值级联的分叉，最终在解决一个奇怪的混沌吸引子。一个宽带噪声被示出破坏的精细结构的分叉的情况下，但突出的功能周期-1和周期-3极限环生存下的弱噪声。利用摩擦力的零点在速度空间中为吸引点或排斥点的情况，分析了原子运动的性质。我们发现激光参数的范围内的原子运动类似于一个随机的，但确定性的原子不规则地跳跃在不同的光势阱之间的行走。这样的随机行走是分形的意义上说，测量的特性的运动，退出的原子从一个给定的空间的驻波的时间，是一个复杂的功能，具有自相似的结构上的一个康托设置的值的控制参数之一。
2004-09-17 nlin.CD physics.atom-ph quant-ph
Spin-Space Entanglement Transfer and Quantum Statistics
自量子力学问世以来，纠缠和粒子统计这两个问题引起了人们极大的研究兴趣。使用两对纠缠的粒子，我们表明，不可分割性强制转移的纠缠从内部到空间的自由度，这些自由度之间没有任何相互作用。此外，通过路径的局部测量选择的子系综通常在内部自由度上具有不同的纠缠量，这取决于所涉及粒子的统计（费米子或玻色子）。
2002-03-05 quant-ph
Dissipation and decoherence effects on a moving particle in front of a dielectric plate
在这项工作中，我们考虑一个粒子在前面的介质板，并研究两个最相关的真空场波动的影响：耗散，和退相干的粒子的内部自由度。我们认为粒子遵循一个经典的，宏观固定的轨迹。为了研究耗散效应，我们计算了在真空场和微观自由度的板和粒子的功能集成的有效作用。这种进出的有效作用产生了一个虚部，因此初始真空态的衰变（由于摩擦）的概率不为零。分析了颗粒与平板之间的相对速度以及微观自由度的性质对耗散的影响。为了研究退相干对粒子内部自由度的影响，我们计算了CTP或Schwinger-Keldysh影响作用，通过对真空场和板的微观自由度进行功能积分。我们估计退相干时间为两个不同的量子配置（粒子的内部自由度）可能彼此区分所需的时间。我们分析了反射镜的存在影响退相干的方式，以及最大化或减小其影响的可能方法。
2016-04-16 quant-ph
Quantum interference with molecules: The role of internal states
最近的实验表明，富勒烯和氟富勒烯分子可以产生干涉图样。这些分子具有旋转和振动自由度。这就引出了一个问题，这些内部运动是否会在降低干涉图样中起作用。我们通过一个简单的模型来研究这个问题。我们的分子由两个相距一定距离的物质组成。它从具有两个或多个峰的电势散射，从而模仿两个或多个狭缝干涉。我们发现，在某些参数范围内，由势产生的平移自由度和内部态之间的纠缠会降低干涉图样的可见性。特别是，不同的内部状态对应于不同的出射波矢量，因此如果激发几个内部状态，总的干涉图案将是多个图案的总和，每个图案具有不同的周期性。因此，整个图案被模糊了。在两个不同峰的情况下，来自不同峰的散射将激发不同的内部状态，使得分子所采取的路径与其内部状态纠缠。这也将导致干涉图案的劣化。这些机制如何可能导致经典行为的出现进行了讨论。
2005-02-24 quant-ph
The continuity equation and its applications in phase space quantum mechanics
该研究推导含内禀自由度系统的连续性方程的量子相空间形式，给出一维Dirac方程的相空间对应，讨论不同情形下运动与散射的相空间表示并分析非束缚态Wigner函数性质。
2023-11-06 quant-ph
Massive conformal particles with non-Abelian charges from free U(2N,2N)-twistor dynamics: quantization and coherent states
将非阿贝尔U（N）内部电荷（电荷除外）纳入扭量理论是通过在着色共形对称U（2N，2N）下变换的“着色扭量”（简称ctwistors）概念来实现的。特别地，我们感兴趣的是描述相空间为U（2N，2N）/[U（2N）xU（2N）]的有色无自旋共形质量粒子的2N-扭转子。将关联关系的Penrose公式推广到N>1.我们提出了U（2N）-规范不变拉格朗日2N-扭转，我们通过玻色子表示，解释量子态作为粒子-空穴激发以上的基态。通过一个相干空间（全纯）表示建立了U（2N，2N）的离散级数表示的相应Hilbert（Fock-like with constraints）空间和载体空间之间的联系.
2019-04-09 hep-th math-ph math.MP
Decoupling of External and Internal Dynamics in Driven Two-level Systems
该研究将含量子化外自由度的激光驱动二能级系统解耦为带算符值阻尼的振子方程，借经典含时阻尼振子分类可解性，得到Rabi振荡解析结果等结论，方法无表象且适配不同应用。
2025-01-21 quant-ph
Vacuum viscosity and relativistic inertia: Motion of a massive object with charged internal degrees of freedom interacting with a classical field
National Taiwan University of Science and Technology（国立台湾科技大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
该研究探讨带电内自由度的大质量物体与经典场相互作用是否受黏性力，经非相对论计算得肯定结果，相对论协变计算得否定结果，明确非相对论框架缺陷，为牛顿定律补充内容并给出正确非相对论结果的规则。
2026-08-21 physics.class-ph quant-ph
Characterizing four-body indistinguishability via symmetries
我们展示了如何表征最多四个相同的玻色子或费米子粒子的不可分割性，这些粒子通过它们在混合状态下制备的内部自由度而部分区分。这是通过它们的计数统计来实现的，当受到作用于它们的外部（即，动力学）自由度。对于纯内部状态，我们进一步提取粒子集体相位的信息，这最终允许实验重建完整的多粒子密度算子到复共轭。
2021-08-24 quant-ph
Quantum scattering as a work source
我们考虑一个运动粒子和一个固定系统之间的碰撞，每个系统都有内部自由度。我们确定的制度，作为一个工作源的联合内部系统的粒子的运动，导致能量的变化，保持熵。当粒子具有高动能且其运动的量子态在动量上是宽的且在空间上是窄的（无论是纯的还是混合的）时，该区域出现。在这种情况下，散射地图统治的内部自由度的动力学变得单一和等价的碰撞系统的内部自由度之间的时间依赖的相互作用。由此可见，粒子在自主量子碰撞过程中损失的动能与含时相互作用所做的功是一致的。最近，与粒子的碰撞被证明是在适当的条件下作为热源;在这里，我们表明，它们也可以作为工作源。这为散射理论中的量子热力学公式开辟了有趣的前景。
2022-06-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Normal modes. The true story
这篇文章的目的是对分子振动的简正模进行全面的描述。出发点被选择为具有分离的质心和任意嵌入的体固轴的一般分子系统。这使得我们可以只关注内部自由度，而将旋转运动的问题抛在脑后。然而，为了完整起见，我们首先介绍了一个一般的量子力学哈密顿在Eckart-Watson表示，使一个快速的飞跃到一个简化的谐波描述的内部运动和刚性转子的旋转自由度。这一制度构成了更复杂计算的基础。
2016-01-18 quant-ph
Internal clock formulation of quantum mechanics
目前工作的基本原则是假设宇宙中缺乏外部和固定的时间。这一假设在广义相对论中得到了最好的体现，它用受动力学影响的引力场取代了固定的时空结构。缺乏时间并不意味着缺乏进化，而是把内部时钟的作用带到了最前沿，内部时钟是一些很大程度上任意的内部自由度，关于这些自由度，可以描述无时间系统的进化。我们认真对待这个想法，并试图理解当固定的外部时间被任意的内部时钟取代时，它对量子力学意味着什么。我们把这个问题放在一个坚实的、数学上严格的框架中。我们发现，一个无时间系统的量子态的动力学解释依赖于所采用的内部时钟。特别是，我们发现，连续谱的著名的动态观测像一个自由粒子的位置在实数线可能会变成离散的，如果在不寻常的时钟测量。我们讨论了我们的结果的意义，试图在全球引力自由度的量子化。
2017-09-18 gr-qc quant-ph
Decoherence from Internal Dynamics in Macroscopic Matter-Wave Interferometry
通常，退相干由与外部环境的耦合产生。然而，宏观对象一般都有其自身的环境，即内部自由度的复杂动力学。我们解决一个问题：当以及如何内部动力学退相干的质心运动的宏观对象的干扰。我们还将证明，弱局域化的宏观物体在无序的潜力，可以破坏这种退相干。
2004-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement of internal and external angular momenta of a single atom
本文研究了圆偏振拉盖尔-高斯光束与二维简谐势阱中单个原子之间的自旋和轨道角动量交换。辐射场是经典的，但原子的质心运动是量子化的。场的自旋和轨道角动量在吸收时分别守恒，这导致了原子内部和外部自由度的纠缠。我们提出了这种纠缠在量子信息处理中的应用。
2001-11-09 quant-ph
Optimal State Discrimination Using Particle Statistics
本文将粒子统计方法应用于量子态的最佳模糊判别问题。要区分的状态被编码在相同粒子的内部自由度中，并且我们使用外部自由度的聚束和反聚束来区分各种内部状态。我们表明，我们可以实现最佳的单镜头歧视概率只使用粒子统计的影响。我们讨论有趣的应用，我们的方法来检测纠缠和纯化混合态。我们的方案可以很容易地实现与当前的技术。
2003-09-10 quant-ph
Recovering classical dynamics from coupled quantum systems through continuous measurement
我们研究了连续测量在耦合内部（自旋）和外部（运动）自由度系统的量子到经典跃迁中的作用。即使测量的运动自由度可以经典地处理，自旋和运动之间的纠缠也会对量子自旋子系统产生强烈的测量反作用，使得经典轨迹在这种混合的量子-经典区域中无法恢复。测量可以提取局部量子轨道，只有当内部作用也变得相对于h-bar很大时才表现出经典行为。
2003-06-10 quant-ph
Discrete Spacetime and Relativistic Quantum Particles
我们研究离散时空中的单个量子粒子以因果方式演化。我们看到，在连续极限中，任何具有二维内部自由度的无质量粒子都服从外尔方程，只要我们在连续极限中对坐标轴进行简单的重新标记或要求旋转对称。令人惊讶的是，不管演化的具体细节如何，这种情况都会发生：人们很自然地认为，在连续极限中产生相对论动力学的离散演化是非常特殊的情况。我们还看到，对于具有较大内部自由度的粒子，情况并非如此，通过观察一个三维内部自由度在连续极限中不是相对论性的例子。在这个过程中，我们给出了一个公式的哈密顿量所产生的连续极限的无质量和有质量的粒子在离散时空。
2013-12-10 hep-lat hep-th quant-ph
Indistinguishability Theory for Identical Particles with Invariant Degrees of Freedom
Universidade Federal do ABC（ABC联邦大学）；Centro de Ciências Naturais e Humanas（自然与人文科学中心）
本文提出全同粒子不可区分性理论，通过不可区分性函数和对称谱投影测度刻画部分不可区分性，并给出实验可行的上界获取方法，解决相关开放问题。
2026-09-16 math-ph math.MP quant-ph
