Enhancing delocalization and entanglement in asymmetric discrete-time quantum walks
College of Physics and Electronic Science, Hubei Normal University（湖北师范大学物理与电子科学学院）；Hubei Engineering Institute（湖北工程学院）
本文通过非对称离散时间量子行走研究局域化与纠缠的增强，实验展示了非对称参数对光子分布和纠缠鲁棒性的影响。
2026-02-18 quant-ph
Capability of local operations and classical communication for distinguishing bipartite unitary operations
本文背后的问题是，如果查询的酉操作的数量是固定的，说$k$，那么当本地操作和经典通信（LOCC）足以最佳区分二分酉操作？我们在$k=1$的情况下考虑了两个量子比特的幺正操作的上述问题，表明对于两个没有本地参与者的两个量子比特纠缠幺正操作，LOCC实现了与全局操作相同的可扩展性。具体而言，我们获得：（i）如果这两个酉运算通过全局运算是完全可区分的，则它们也通过LOCC是完全可区分的;（ii）如果它们通过全局运算不是完全可区分的，则LOCC可以实现与全局运算相同的最优区分概率。
2017-11-21 quant-ph
Controlled quantum operations and combs, and their applications to universal controllization of divisible unitary operations
幺正操作是量子算法的基本组成部分，但如果将“量子控制”作为受控幺正操作，它们似乎更有用。然而，量子操作不限于酉操作。然而，这些一般确定性量子操作的受控形式是否可以被良好定义，这是先验不清楚的。为了在量子编程的工具箱中提供一种新的工具，我们提出了一个数学上一致的定义，定义了确定性但非幺正的量子操作的受控形式，更一般地说，定义了量子梳。我们提出了一种“中和”梳，它将一组输入量子操作转化为恒等操作，并基于我们的定义研究了它的受控形式。我们提出了两个新的量子算法，利用最相干控制的中和梳的可分酉操作的普适控制。
2021-06-15 quant-ph
Operator entanglement of two-qubit joint unitary operations revisited: Schmidt number approach
重新讨论了两量子比特联合么正操作的算符纠缠。Schmidt数是两量子比特么正操作的一个重要属性，可能与么正算符的纠缠度有关。我们发现两量子比特幺正算符的纠缠度可以通过幺正算符的施密特数进行分类。阐明了算符纠缠度与幺正算符参数之间的精确关系。
2012-04-04 quant-ph
Asymptotic Evolution of Random Unitary Operations
我们分析了随机幺正操作的大量迭代所导致的量子系统的渐近动力学。虽然，在一般情况下，这些量子操作不能对角化，它表明，它们所产生的渐近动力学描述的可对角化的超算子。我们证明了这种渐近动力学发生在一个典型的低维吸引子空间，这是独立的概率分布的酉操作应用。这个向量空间由与单位模的本征值相关的酉运算的所有本征向量所张成。迭代随机幺正操作的可能的渐近动力学的影响，并举例说明在一个例子中涉及随机控制，不操作作用于两个量子比特。
2009-08-31 quant-ph
Construction of Random Unitary Operations for Asymptotic Preparation of Werner States
维尔纳态被定义为在任意幺正算符同时作用于两个子系统时保持不变的二分量子态。它们的制备是纠缠蒸馏协议的关键组成部分。本论文讨论了利用随机幺正操作来渐近地制备Werner态的迭代方法。随机幺正操作的渐近动力学与所涉及的幺正算子的代数性质相联系，应用关于一般量子操作的结果。然后构造了一族随机幺正运算，使任意有限维二分量子系统的Werner态渐近地得到。最后，将这种构造应用于量子比特和量子点系统，其中收敛速度在数值上得到优化。
2019-11-18 quant-ph
Local Distinguishability of Multipartite Unitary Operations
我们表明，任何两个不同的幺正操作作用在任意多体量子系统可以完全区分的本地操作和经典通信时，允许有限数量的运行。然后，我们直接将这个结果推广到要判别的酉运算的个数大于2的情况。直观地说，我们的结果意味着一个非局域（纠缠）幺正操作的丢失的身份可以在本地恢复，而无需使用任何纠缠或联合量子操作。
2007-05-10 quant-ph
The quantum switch is uniquely defined by its action on unitary operations
针对量子开关对非酉运算作用是否唯一的问题，证明双槽量子开关对非酉运算的自然扩展是唯一可能，其作用完全由对酉运算的作用决定，还探讨了量子过程由酉运算作用唯一确定的一般情形。
2023-11-06 quant-ph
Sequential scheme for locally discriminating bipartite unitary operations without inverses
二部酉运算的局部可分解性近年来受到广泛关注。关于这个问题的一个重要而有趣的问题是，是否存在一个顺序方案来局部区分两个二分酉运算，因为顺序方案通常代表最经济的区分策略。在文献中对这个问题给出了肯定的回答，然而有两个限制：（i）待区分的酉运算限于作用于$d\otimes d$，即，一个双量子系统，和（ii）逆的酉操作被认为是可访问的，虽然这个假设可能是无法实现的实验。在本文中，我们通过消除这两个限制来改进结果。具体来说，我们表明，任何两个二分酉操作上$d_A\otimes d_B$可以局部区分的顺序计划，而不使用逆的酉操作。因此，本文增强了局部判别酉运算序列格式的适用性和可行性。
2017-08-03 quant-ph
Hamiltonian Simulation Using Linear Combinations of Unitary Operations
我们提出了一种新的方法来模拟哈密顿动力学的基础上实现线性组合的酉操作，而不是产品的酉操作。所得到的算法具有优越的性能，现有的模拟算法的基础上的产品公式，最值得注意的是，规模更好的模拟误差比任何已知的哈密顿模拟技术。我们的主要工具是一个一般的方法，几乎确定性地实现附近的酉操作的线性组合，我们表明是最佳的一大类方法。
2012-02-27 quant-ph
Entanglement Is Not Necessary for Perfect Discrimination between Unitary Operations
我们表明，一个单一的操作（量子线路）秘密地从一个有限的一组单一的操作可以确定的顺序应用只有有限数量的运行的未知电路。在我们的方案中不需要纠缠或联合量子操作。我们进一步表明，我们的计划是最佳的，在这个意义上说，运行的数量是最小的，当歧视只有两个单一的操作。
2007-03-26 quant-ph
Linear-Optical Implementation of Perfect Discrimination between Single-bit Unitary Operations
幺正运算的判别是一项基本的量子信息处理任务。在线性光学元件的辅助下，我们用两种方法--顺序方案和并行方案--实验证明了单比特酉运算的完美区分。对这两种方案的复杂度和资源消耗进行了分析比较。
2008-03-19 quant-ph
Implementation of multipartite unitary operations with limited resources
提出了一种利用少量纠缠和经典通信实现弱纠缠多体么正操作的一般方法。对于简单的哈密顿量σ_z \otimes σ_z，该方法比以前已知的方法需要更少的纠缠。此外，应用多个操作的压缩以减少所需的平均通信。
2006-08-20 quant-ph
Local Entanglement Is Not Necessary for Perfect Discrimination between Unitary Operations Acting on Two-Qudits by LOCC
近年来，利用局部操作和经典通信（LOCC）判别多部酉操作的问题引起了人们的广泛关注。关于这个问题的文献中的最新工作表明，当允许有限次数的运行时，两个多部酉操作总是可以通过LOCC完美区分。然而，在这些方案中，局域纠缠（一个纠缠态持有的一方）是必需的，这似乎意味着局域纠缠是必要的，以完美的区分酉操作LOCC。在这篇文章中，我们证明了在不利用任何纠缠的情况下，总是可以实现对作用在两个量子点上的两个么正操作之间的完美区分。因此，我们得出结论，局域纠缠是不必要的，以完美的区分酉操作作用在两个qudits的LOCC。
2007-09-08 quant-ph
A purely Quantum Generative Modeling through Unitary Scrambling and Collapse
针对现有量子生成模型受经典组件限制的问题，提出纯量子范式QGen，通过置乱与坍缩过程实现生成，结合基于测量的训练缓解贫瘠高原，在匹配参数预算下性能优于经典和混合基线，适配近期量子硬件。
2025-10-03 quant-ph
Simplified Approach to Implementing Controlled-Unitary Operations in a Two-Qubit System
介绍了一种在双量子比特系统中实现任意受控幺正操作的方案。如果2 \times 2酉矩阵是特殊酉矩阵（具有单位行列式），则可以在单脉冲操作中实现受控酉门操作。在我们的方案中，脉冲将构成在任意最大值和“计算”最小值之间变化的系统参数之一。该参数将构成系统的可变参数，而包括两个量子位之间的耦合的其他参数将被视为固定参数。参数的值是我们使用我们的方法求解的，以实现任意的受控酉运算。我们进一步表明，该操作的计算复杂性是不大于所需的控制非（CNOT）门。由于传统方案通过将其分解为一系列单量子位和CNOT门操作来实现受控酉操作，因此我们的方法是一种改进，因为我们不仅需要更短的持续时间，而且需要更少的控制线来实现相同的操作。为了证明比其他方案的改进，我们显示，作为例子，如何两个控制酉操作，一个是控制Hadamard门，可以实现在一个单一的脉冲操作，使用我们的计划。此外，我们的方法可以应用于广泛的耦合方案，并可以用来实现门操作通过伊辛，海森堡和各向异性相互作用耦合的两个量子比特之间。
2012-02-09 quant-ph
Reversing Unknown Qubit-Unitary Operation, Deterministically and Exactly
本文提出一种确定性精确逆转未知量子比特幺正操作的协议，通过4次调用输入操作并利用催化态实现时间反演，同时简化了最优协议搜索的半定规划方法。
2023-09-07 quant-ph
Entanglement cost of implementing controlled-unitary operations
我们研究了利用局域操作和经典通信（LOCC）确定性实现两量子比特受控幺正操作的最小纠缠代价。我们表明，任何这样的操作可以实现由一个三圈LOCC协议，这需要至少1 ebit的纠缠时，资源是由一个二分纠缠态施密特数为2。我们的结果表明，在最小纠缠代价和受控幺正操作的纠缠功率之间存在差距。这一差距的出现是由于实现操作的要求，而忽略了输入的身份。
2011-10-27 quant-ph
Entanglement changing power of two-qubit unitary operations
我们考虑一个两量子比特的幺正操作和任意的局域幺正操作作用在一个纠缠度为C_0的两量子比特纯态上。给出了末态可以达到最大纠缠和非纠缠的条件。当末态不能达到最大纠缠时，给出了它所能达到的最大纠缠C_max。当末态不能达到非纠缠时，给出了它所能达到的最小纠缠度C_min。我们认为C_max和C_min代表了两个量子比特幺正操作的纠缠变化能力。根据这个功率，我们定义了门的顺序。
2004-03-23 quant-ph
Equivalence classes of non-local unitary operations
我们研究了当一个多部非-本地酉操作可以确定性或概率模拟另一个本地操作时，某种-在某些情况下，包括经典的通信-是允许的。在概率模拟的情况下，并允许任意的本地操作，我们提供了必要和充分条件的模拟是可能的。确定性和概率相互转换下的某些类型的本地操作被用来定义门之间的等价关系。在概率，二分的情况下，这导致有限数量的类。然而，在多量子比特系统中，两个幺正操作通常不能以非零的成功概率相互模拟。我们还证明了哪种纠缠可以由一个给定的非局域幺正操作创建，并推广我们的结果到任意运营商。
2002-02-06 quant-ph
Non-classicalities via perturbing local unitary operations
利用微扰局域幺正操作方法研究了两量子比特态的非经典关联。我们发现，量子不和谐（QD）、测量诱导非定域性（MIN）等各种非经典性的定义在表示为局域么正操作的微扰时往往没有唯一的定义，因此，一个给定的非经典性可能导致其对偶非经典性的不同定义。此外，它表明，QD和MIN是不是相应的对偶表达式在一个简单的一组酉运算，即使他们在原来的定义。此外，我们还考虑了一般$2\otimes d$维系统的非经典性。
2014-11-27 quant-ph
Blind Remote Implementation of Arbitrary Two-Qubit Unitary Operation via Pre-Shared Entanglement
University of Johannesburg（约翰内斯堡大学）
该协议利用预共享纠缠和黑盒设备，通过欧拉与卡坦分解组合基本操作，实现无需经典描述的任意两量子比特酉操作的盲远程执行。
2026-10-06 quant-ph
Time Optimal Unitary Operations
扩展了我们以前关于时间最优量子态演化的工作，我们建立了一个与量子计算直接相关的时间最优幺正操作的变分原理。我们选择两量子比特各向异性的海森堡模型，用三个例子，即量子比特交换，量子傅里叶变换和纠缠门来演示我们的方法。
2007-04-11 quant-ph
Relation between classical communication capacity and entanglement capability for two-qubit unitary operations
双量子比特操作的特征可以在于它们的通信能力，包括有和没有自由纠缠，以及它们产生纠缠的能力。我们建立了一组不等式，给出了两个量子比特酉操作的能力排序。具体来说，我们表明，纠缠创造和双向通信的能力，没有纠缠援助至少是一半的双向通信能力与纠缠援助一样大。此外，我们表明，可以使用系综进行的双向通信可以通过两个量子比特的幺正操作增加两倍的操作的纠缠容量。
2004-01-09 quant-ph
Amending coherence-breaking channels via unitary operations
相干破缺信道在量子信息理论中起着重要的作用。研究了相干性破坏通道，给出了利用酉运算修正相干性破坏通道的方法。对于给定的非相干信道$Φ$，给出了该信道为相干破坏信道的充分必要条件，并通过酉运算对其进行修正。对于非相干破坏的量子比特非相干信道$Φ$，我们考虑了映射$Φ\circΦ$，给出了相干破坏和信道修正的条件。
2018-10-23 quant-ph
Probabilistic exact universal quantum circuits for transforming unitary operations
本文研究了通用量子线路的设计问题，以概率预示的方式将$d$维酉输入操作的$k$使用转换为酉输出操作。三类协议被认为是并行电路，其中的输入操作可以同时，自适应电路，其中允许顺序使用的输入操作，和一般协议，其中使用的输入操作可以执行没有明确的因果顺序。对于这三类，我们开发了一个系统的半定规划方法，找到一个电路，获得所需的转换与最大的成功概率。然后，我们详细分析了三个特定的变换;酉转置，酉复共轭，酉反转。对于酉转置和酉逆，我们证明了，对于任何固定的尺寸$d$，自适应电路的使用$k$相比，并行的指数改善。对于酉复共轭和酉逆，我们证明了如果$k$的使用次数严格小于$d-1$，则成功的概率必然为零。我们还讨论了不确定因果顺序协议的优势，因果的，并介绍了延迟输入态量子线路的概念。
2020-04-15 quant-ph
Multiple multi-control unitary operations: implementation and applications
如何有效地实现计算任务是量子计算科学的核心问题。对于一个量子线路来说，多控制幺正操作是非常重要的组成部分。我们提出了一种非常有效的方法来实现多个多控制酉操作直接没有任何分解的CNOT门和单光子门。所需的双光子操作可以从传统的分解方法的$\mathcal{O}(n^3)$减少到本方法的$\mathcal{O}(n)$，这将大大降低对资源的需求，使本方法更适合于大规模量子计算。此外，还提出了该方法在（$n$ - $k$）-均匀超图状态生成中的应用.
2019-01-26 quant-ph
Analytical Lower Bound on Query Complexity for Transformations of Unknown Unitary Operations
本文研究了未知酉操作变换的查询复杂度下界，提出了一种利用微分的框架，证明了酉反演的渐近最优性，并指出催化协议在酉共轭中不可行。
2025-11-25 quant-ph
Resources needed for non-unitary quantum operations
由有效的非厄米哈密顿量产生的非幺正操作可以用来产生在厄米量子力学中不可能的量子态操纵。这些操作包括状态准备（或冷却）和非正交状态鉴别。在这项工作中，我们提出了一个下界的资源所需的建设一些给定的非酉进化。无源系统进行了详细研究，并得出了这样一个系统的一般特征。在解释我们的结果使用奇异值分解，几个例子进行了研究分析。特别是，我们提出了一个下界的非厄米态制备和非正交态歧视所需的资源。
2012-12-19 quant-ph
Statistical distinguishability between unitary operations
分析了两个幺正变换或量子门的区分问题，找到了反映它们统计可区分性的函数，证明了给定两个幺正运算$U_1$和$U_2$，总存在有限个$N$使得$U_1^{\otimes N}$和$U_2^{\otimes N}$是完全可区分的，尽管它们不是单拷贝的.这个结果可以推广到任何有限的酉变换集。最后，从量子信息理论的角度，给出了一种满足许多有用性质的单量子比特门的保真度。
2001-03-07 quant-ph
Operations with elements of transferred density matrix via unitary transformations at receiver side
利用扩展接收机的酉变换工具，对初始发送机的密度矩阵的非对角元素进行简单的运算，然后将其传递给接收机。这些行动如下：将一些矩阵元素归零，重新排列矩阵元素，并准备具有所需系数的线性组合。我们还提出了一个协议，用于解决一个系统的线性代数方程组与系统的两个方程作为一个例子。在42节点自旋1/2链的基础上，利用两个量子比特的发送器和接收器，对这种操作进行了数值模拟。
2020-05-05 quant-ph
Random unitary dynamics of quantum networks
我们研究了量子网络在随机幺正操作重复作用下的渐近动力学。结果表明，在大量的迭代的渐近极限，这种动力学通常是由一个典型的低维吸引子空间。这个空间完全由所涉及的酉运算确定，并且与应用这些酉运算的概率无关。基于这个一般特征，给出了任意大的循环量子比特网络的渐近动力学的分析结果，该网络的节点由随机施加的受控非操作耦合。
2009-04-01 quant-ph
Controlled Unitary Operation between Two Distant Atoms
我们提出了一个方案，用于实现两个相距遥远的原子之间的控制幺正门直接通过量子传输线进行通信。为了实现我们的目标，只有一系列的几个相干脉冲施加到原子。因此，我们的方案不需要辅助原子量子比特。我们的方案的简单性可能会显着提高量子计算机的可扩展性的基础上捕获的中性原子或离子。
2005-11-10 quant-ph
Quantum Algorithms for Matrix Operations Based on Unitary Transformations and Ancillary State Measurements
本文利用多量子比特Toffoli门和单量子比特操作，提出了行相加、行交换、迹计算和转置的量子算法，并分析了其复杂度。
2025-08-25 quant-ph
Using unitary operations to preserve quantum states in the presence of relaxation
当一个量子系统与外界环境相互作用时，它会经历量子关联的损失（退相干）和能量的损失（弛豫），最终所有的量子信息都变成经典的。本文给出了在任意弛豫量子系统中利用幺正操作建立和保持特定非平衡态的一般原理。我们阐明这些概念的例子，在一个自旋和两个自旋纠缠系统的状态保存。
2002-10-11 quant-ph
Quantum implementation of non-unitary operations with biorthogonal representations
提出基于双正交表示的非幺正算子量子实现扩展方法，映射至同构幺正矩阵，在小维数及特征值绝对值超1时优于LCU等方法，可补充LCU实现一般非幺正算子。
2025-05-28 quant-ph
Equivalence determination of unitary operations
我们研究幺正操作的等价性判定，这是一个类似于量子态鉴别的任务。候选状态由作为量子样本给出的幺正操作代替，即，黑盒装置实现候选酉运算，并且辨别目标变为另一黑盒。该任务是以黑盒作为输入的高阶量子计算的一个实例。用半定规划计算了最优误差概率。在通用协议中的黑盒之间应用的任意量子操作提供了优于限于黑盒的并行使用的协议的优点。我们提供了这样一个优势的数值证明。与此相反，一个并行化的计划分析显示，表现出最佳性能的一般计划的特定数量的量子样本的候选人。我们发现有限样本等价性确定的例子，实现了相同的性能时，提供了一个经典的描述的候选人，虽然一个确切的经典描述不能从有限的量子样本。
2018-03-30 quant-ph
Entanglement requirements for implementing bipartite unitary operations
我们证明，使用一种新的方法，基于映射状态的对偶性，纠缠资源的下界需要确定性地实现一个二分酉使用可分离（SEP）操作，其中包括LOCC（本地操作和经典通信）作为一个特殊的情况。已知纠缠纯态源的施密特秩不能小于幺正态源的施密特秩。我们证明，如果这些秩是相等的资源必须是一致的（最大）纠缠：相等的非零施密特系数。更高等级的资源可以有更少的纠缠：我们已经发现了施密特等级2幺正的数值例子，可以确定性地实现，通过SEP或LOCC，使用纠缠资源的两个qutrits小于一个ebit的纠缠。
2011-07-12 quant-ph
Deterministic unitary operations on time-bin qudits for quantum communication
我们第一次展示了如何使用当前技术可用的纤维光学组件来实现在单光子脉冲中编码的时间仓量子比特上的确定性酉操作。我们还将这一结果推广到时间仓qudits，即$d$级系统上的操作，并表明这可以有效地使用2 $\times$ 2分束器和相位调制器来完成。强调了实验量子通信的重要好处。这项工作展示了如何弥合目前的原理证明演示和完整的确定性实验之间的差距。
2006-08-23 quant-ph
Graph states and local unitary transformations beyond local Clifford operations
图态是可以用稳定子形式描述的量子态，在量子信息处理中起着重要的作用。我们考虑了局部酉运算对图状态和超图状态的作用。我们专注于非Clifford操作，并找到某些变换的图形描述的加权超图。这导致了超图状态的识别，这些超图状态是局部等价于图状态的。此外，我们提出了一个系统的方法来构造图的状态对，这是等价的局部酉操作，但不等价的局部Clifford操作。这产生了一个被称为LU-LC猜想的猜想的反例。到目前为止，这个猜想的唯一反例是通过随机搜索找到的。我们的方法再现了已知的最小的反例作为一种特殊情况，并提供了一个物理解释。
2017-04-12 quant-ph
Numerical Analysis of the Capacities for Two-Qubit Unitary Operations
我们提出的两个量子比特的幺正操作的能力，创造纠缠和增加的Holevo信息的系综的数值结果。在所有测试的情况下，基于Holevo信息计算的容量的最大值接近基于纠缠的容量。这表明，基于Holevo信息的容量，这是非常难以计算的，可以从基于纠缠的容量估计，这是相对简单的计算。
2003-07-08 quant-ph
Any Two Qubit State Has Non Zero Quantum Discord Under Global Unitary Operations
量子不和谐对于超越纠缠范式分析量子非经典性具有重要意义。目前，我们已经探索了整体幺正操作在从一般的两量子比特零不和谐态中表现量子不和谐的有效性。除了出现绝对经典-量子、绝对量子-经典态等明显概念外，更有趣的是，观察到具有绝对性特征的态集仅包含最大混合态。因此，当其他标准方法无法做到这一点时，这标志着全局幺正操作在从任意两个量子比特态显示非经典性方面的有效性达到了顶峰。在这种情况下，提供了一套有效的全球统一体。我们的观察在远程状态准备任务中有直接的影响。
2020-04-27 quant-ph
Estimation of unitary quantum operations
讨论了利用纠缠最优估计一个未知幺正量子操作的问题。其思想是准备一个纠缠对，将未知幺正应用于其中一个部分，然后测量联合输出态。该测量可以是纠缠的测量或者其可以是可分离的（例如，LOCC）。这些可能性之间的比较，它表明，通过使用非可分离的测量，可以提高估计的准确性的一个因素的$2(d+1)/d$其中$d$是希尔伯特空间上的$U$行为的维度。
2004-05-02 quant-ph
Optimal conversion of non--local unitary operations
我们研究了当一个非局部幺正操作作用于两个$d$ -级系统时，当允许任意局部操作和经典通信时，该操作可以概率地模拟另一个系统。我们提供了必要和充分条件的模拟是可能的。概率互换性用于定义门之间的等价关系。我们表明，这种关系导致有限数量的类，我们确定。在两个量子比特的情况下，存在两类非局部操作。我们选择CNOT和SWAP作为这些类的代表。我们展示了如何CNOT [交换]可以确定性地转换成任何操作的类。我们还计算了从相应类的任何操作中获得CNOT [SWAP]的最佳概率，并提供了一个协议来实现这一任务。
2001-12-20 quant-ph
Non-local Operations: Purification, storage, compression, tomography, and probabilistic implementation
我们提供了先前引入的作用于两个系统和纠缠态的物理操作之间的同构的几个应用[1]。我们展示：（i）如何实现具有少量纠缠的（弱）非局部两量子比特幺正操作;（ii）已知的、有噪声的、非局部幺正操作以及未知的、有噪声的、局部幺正操作可以被纯化;（iii）如何执行任意的、未知的、非局部操作的层析成像;（iv）可以存储和压缩一组局部酉操作以及一组非局部酉操作;（v）如何概率地实现光子的两量子比特门。我们还展示了如何压缩一组二体纠缠态的本地，以及如何实现某些非本地测量使用少量的纠缠。最后，我们将我们的一些结果推广到多方系统。
2000-12-29 quant-ph
Quantum Wasserstein distance between unitary operations
Beihang University（北京航空航天大学）；LMIB(Beihang University), Ministry of education（教育部数学基础与计算科学重点实验室（北京航空航天大学））；School of Mathematical Sciences, Beihang University（北京航空航天大学数学科学学院）；International Research Institute for Multidisciplinary Science, Beihang University（北京航空航天大学多学科交叉研究院）
本文提出量子单位元操作之间的量子瓦瑟斯坦距离，用于解释量子电路复杂性并表征多量子位操作的局部可区分性，分析了单位元与常用量子门之间的距离，并引入了W₁误差率以关联量子纠错中的恢复操作成本。
2023-06-08 quant-ph
On the distribution of entanglement changes produced by unitary operations
我们考虑了由幺正变换作用于描述双量子比特系统的一般态（纯态或混合态）$ρ$所产生的形成态$ΔE$纠缠的变化。我们数值研究了获得不同$ΔE$值的概率，假设初始状态按照Zyczkowski { \it et al.} [Phys.Rev.A { \bf 58}（1998）883]。
2006-03-07 quant-ph
Quantum Information processing by NMR: Preparation of pseudopure states and implementation of unitary operations in a single-qutrit system
理论上的量子信息处理（QIP）已经从使用量子比特成熟到使用量子比特（具有状态> 2的系统）。由于大多数实验实现都是使用量子位进行的，因此使用量子位进行的实验工作很少。在本文中，我们展示了实验实现的qutrit系统的核磁共振（NMR），利用氘（自旋-1）核部分取向的液晶相。利用跃迁选择脉冲，在这个单量子系统中实现了赝纯态的制备和幺正操作。
2003-07-31 quant-ph
Quantum remote control: Teleportation of unitary operations
我们考虑在远距离量子系统上实现任意幺正操作U。U的这种远距离传送可以被看作是量子遥控。我们调查协议，实现这一目标，使用本地操作，经典通信和共享纠缠（LOCCSE）。利用因果关系和量子力学的线性，确定了必要的纠缠和经典通信的下限。我们特别详细地研究所需的资源，如果遥控是作为一个经典的黑盒实现。在这种情况下，我们证明了所需的资源，必然是那些需要实现双向状态隐形传态。
2000-07-04 quant-ph
Non-optimality of unitary operations for dense coding
信息论的主要目标之一是提供通过各种类型的通信信道发送的信息量的限制，并了解允许实现这种限制的编码方法。\textit{quantum}信息论研究的早期惊喜是密集编码的发现，这表明通过传输量子系统而不是经典系统来实现更高的经典信息通信速率是可能的。为了达到最高的可能速率，传输的量子系统必须最初与接收者持有的另一个量子系统最大限度地纠缠，发送者可以通过用幺正操作编码她的消息来实现这个速率。这两个系统不是最大纠缠的情况在近年来得到了深入的研究，到目前为止，似乎酉编码在所有情况下都是最佳的。事实上，量子通信协议的酉操作的这种最优性已经被发现在更一般的条件下成立，远远超出了密集编码的特殊情况。尽管如此，我们在这里提出了强有力的数字证据支持的分析参数，表明存在的情况下，可以编码严格更经典的信息使用密集编码与非酉，而不是酉，操作。
2008-07-28 quant-ph
Quantum computation over the butterfly network
为了研究有限网络资源下的分布式量子计算，我们在量子通信和经典通信都受限的蝴蝶网络上引入了一个量子计算任务.我们考虑确定性地对在不同节点处给出的两个未知输入执行两量子比特全局酉操作，输出在两个不同的节点处。通过使用M. Hayashi [Phys. Rev. A \textbf{76}，040301（R）（2007）]，它能够通过在两个输入节点之间添加两个最大纠缠量子比特（ebits）来执行交换操作，我们表明，当且仅当酉操作是局部酉等价于受控酉操作时，酉操作可以在不添加任何纠缠资源的情况下执行。我们的协议是最佳的，在这个意义上，酉操作不能实现，如果我们放松的规格的任何通道。我们还构建协议进行控制无痕酉操作与1 ebit资源和执行全球Clifford操作与2 ebit资源。
2011-07-14 quant-ph
Amending entanglement-breaking channels via intermediate unitary operations
我们报道了一个体光学实验，证明了通过在传输过程中间插入合适的幺正操作（滤波器），通过有噪声的量子信道恢复纠缠分布的可能性。我们专注于两个相关类的单量子比特通道组成的旋转相位阻尼或旋转振幅阻尼地图的重复应用程序，都建模的组合哈密顿和耗散动力学的单光子的偏振态。我们的研究结果表明，在两个有噪声的信道之间插入一个酉滤波器可以显着提高纠缠传输。这种原理证明可以推广到许多其他物理场景，其中可以通过酉滤波器来修改纠缠破坏通信线路。
2017-07-01 quant-ph
Necessary conditions for the efficient simulation of Hamiltonians using local unitary operations
我们研究了有效模拟二部和多部哈密顿量的必要条件，这些哈密顿量独立于特征值，并基于[1-2]中引入的代数几何不变量。我们的结果表明，问题的有效模拟的任意和多体量子系统的哈密顿量不能描述仅使用本征值，不像在两个量子比特的情况下。
2003-05-05 quant-ph
Deterministic Twirling with Low Resources
旋转操作是对量子态相对于幺正子群进行平均的一种操作，已成为量子信息处理中的一种常用工具。我们研究了用最少的资源有效地实现旋转操作，而不需要在感兴趣的量子系统上执行所有可能的幺正操作的能力。我们提出了一个一般的代数方法，使我们能够选择一组-通常很少-酉算子，当随机和重复应用时，产生给定的旋转操作指数迅速。该方法适用于旋转操作的二分量子系统相对于酉群$U(d)\otimes U(d)$，纠缠蒸馏协议中的一个重要组成部分。特别是，我们提供了一个完整的分类集的酉运营商能够执行旋转两个量子比特。此外，我们构造了一个最多包含三个幺正算子的泛集，从而实现了一般两量子系统的旋转运算。
2019-12-12 quant-ph
