Projective measurement of energy on an ensemble of qubits with unknown frequencies
在能量的投影测量中，目标系统被投影到系统哈密顿量的本征态，测量结果提供相应的本征能量信息。最近，已经表明，这样的测量可以在原则上实现没有详细的知识的哈密顿量通过使用探测量子比特。然而，在之前的能量测量方法中，随着目标系统的尺寸增加，探针的尺寸的必要大小也会增加，并且还需要每个量子位的个体可寻址性，这对于许多大型系统的实验设置来说可能是不可能的。在这里，我们表明，一个单一的探针量子比特是足够的，以执行这样的投影测量的能量，如果目标系统是由非相互作用的量子比特的共振频率是未知的。此外，我们的方案只需要全局操作，其中每个量子位都受到相同的控制字段。这些结果表明我们的能量投射协议的可行性。
2016-11-12 quant-ph
Towards deterministic optical quantum computation with coherently driven atomic ensembles
使用光子量子比特的可扩展和有效的量子计算需要（i）单光子的确定性源，（ii）能够纠缠光子对的巨大非线性，以及（iii）可靠的单光子探测器。此外，光量子计算机还需要一个强大的可逆光子存储装置。在这里，我们讨论了几个相关的技术，在电磁诱导透明的制度，能够实现所有上述先决条件的确定性光量子计算与单光子的原子系综的相干操纵的基础上。
2005-01-10 quant-ph
Efficient reversible entanglement transfer between light and quantum memories
光与物质之间的可逆纠缠转移是量子信息技术不断发展的关键。量子网络及其设想的应用，例如，除了直接传输、分布式量子计算或增强感测之外的安全通信依赖于节点之间的纠缠分布。虽然已经证明了纠缠转移，但目前的障碍是该过程的有限效率，这可能会损害多步骤架构的可扩展性。在这里，我们展示了有效的转移预示着单光子纠缠进出两个量子存储器的基础上大合奏的冷铯原子。我们实现了一个整体的存储和检索效率为85%，连同保存的抑制约10%的相干态的值的双光子分量。我们的工作是实现大规模网络和增加功能所需的重要能力。
2021-04-13 quant-ph
Transition probabilities and measurement statistics of postselected ensembles
众所周知，量子测量可以提高两个量子态之间的跃迁几率。这样的测量在初始状态的准备之后和最终状态的后选择之前操作。在这里，我们详细分析了这种情况下，并确定哪些概率分布的有限数量的结果可以发生一个中间测量后选择，为以下两个量的给定值：（i）没有测量的转移概率，（ii）测量的转移概率。这对于投影测量和广义测量的情况都是如此。在其他约束中，这量化了投影测量中的高随机性与高测量修改的转移概率之间的权衡。中间投影测量可以增强转移概率，使得故障概率降低高达2倍，但不会更多。
2010-07-20 quant-ph
Projective robustness for quantum channels and measurements and their operational significance
最近，在[arXiv：2109.04481（2021）]中引入了量子态的投影鲁棒性。结果表明，投影鲁棒性是一种有用的资源单调性，可以全面地描述概率协议的能力和限制，操纵量子资源的确定性。本文将投影鲁棒性推广到量子信道和测量的任意凸资源理论。首先，我们介绍了量子信道的投影鲁棒性，并证明了它在任意自由量子过程下都满足一些好的性质，特别是亚乘性和超乘性。此外，我们使用的投影鲁棒性的渠道，给出下界的错误和开销在任何渠道资源蒸馏。同时，我们证明了信道的投影鲁棒性量化了给定信道在同时区分和排除固定状态系综方面优于所有自由信道的最大优势。其次，我们定义了量子测量的投影鲁棒性，并证明了它精确地量化了给定测量在同时区分和排除两个固定态系综时相对于所有自由测量的最大优势。最后，在基于测量不相容的信道资源设置下，证明了量子信道的投影鲁棒性与测量不相容的投影鲁棒性是一致的.
2021-11-25 quant-ph
Estimation of quantum states by weak and projective measurements
我们探索了利用“弱”测量进行量子态层析成像的可能性。给定一个量子比特的相同准备状态的一定数量的副本，我们使用弱以及投影测量来模拟状态断层扫描。由于测量后状态的崩溃，我们不能重新使用投影测量后的状态。如果使量子系统和测量装置之间的耦合强度变弱，则可以降低对状态造成的扰动。这使我们能够重新使用集合的同一成员进行进一步的测量，从而从系统中提取更多的信息。然而，这是以从第一次测量中获得不精确的信息为代价的。我们模拟了一个量子比特的方案，并表明在某些情况下，它可以优于基于投影测量的层析成像方案。这开辟了从量子系综中提取信息的新方法的可能性。我们研究了不同耦合强度下该方案的有效性。
2014-08-05 quant-ph
Logical Interpretation of a Reversible Measurement in Quantum Computing
我们给出了一种新的量子测量的逻辑描述，这种测量是由一个假设的内部观察者进行的可逆操作，或者说是在一个量子空间背景（如模糊球）中进行的量子测量.其结果是，非矛盾和排中律都失效了，导致了一个次协调的对称逻辑。我们的猜想是，在这种情况下，人们可以开发出足够的量子计算逻辑。标准量子逻辑的作用则被限制在描述投射测量方案。
2005-02-08 cs.LO math-ph math.LO
Benign Projective Landscapes for Measured Quantum Divergences
Universidade Federal Rural de Pernambuco（伯南布哥联邦农村大学）
本文研究测量量子散度的非凸优化，证明在光滑生成元下投影局部最优即全局最优，并给出分块判据，应用于二进制可访问信息与Rényi散度，解决相关猜想。
2026-09-24 quant-ph
Reducing Collective Quantum State Rotation Errors with Reversible Dephasing
我们证明了通过非均匀加宽的可逆退相可以大大减少集体量子态旋转误差，并观察到旋转误差的抑制超过21 dB的背景下，集体布居测量的自旋态的$2.1 \times 10^5$激光冷却和捕获的$^{87}$ Rb原子系综。旋转噪声的大幅降低使得能够直接分辨低于基本量子投影噪声极限13（1）dB的自旋态布居。此外，自旋态测量将系统投射到纠缠态，相对于标准量子极限，直接观察到的光谱增强（压缩）为9.5（5）dB，而如果不抑制旋转误差，则不会获得增强。
2014-07-16 physics.atom-ph quant-ph
Efficient quantum computing on low temperature spin ensembles
本文提出了一种新的方案，它将允许用电子自旋共振脉冲技术来实现100量子比特或更多的量子计算机。计算是在对应于密度矩阵的非对角块的有效纯态上进行的。描述了一种非常有效地执行准备阶段并允许对输出进行"伪投影测量“的方案。通过这样的测量，系综的所有成员保持一致。
1998-05-24 quant-ph
Random-matrix reduction in projective quantum mechanics
University of Wisconsin-Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校）
基于一个动力学猜想，建立测量、经典性和量子悖论的状态空间几何框架，其中随机矩阵动力学产生玻恩规则和经典行为。
2026-06-18 quant-ph
The Quantum Canonical Ensemble
量子力学的相空间可以看作是复射影空间，它具有由Fubini-Study度规和相应的辛形式给出的Kaehler结构。然后我们可以将薛定谔方程解释为产生一个哈密顿动力学。基于量子相空间的几何结构，我们引入了相应的自然微正则系综和正则系综。由此得到的正则系综的密度矩阵不同于传统方法的密度矩阵。作为一个例子，结果被应用到的情况下，自旋二分之一的粒子在热浴与施加磁场。
1998-10-01 quant-ph
Does Measurement Necessarily Destroy Coherence?
有人提出，量子力学中的测量是测量仪器对称性自发破缺的结果，并且可能是保持相干性的幺正过程。从这个角度来看，有人认为，非破坏性测量应该保持这种一致性，并且是可逆的。结果表明，实验与最大纠缠的二分态确实可以区分投影和幺正测量。
2011-09-23 quant-ph
An Evolutionary Formalism for Weak Quantum Measurements
幺正演化和射影测度是量子力学的基本公理。即使投影测量产生被测算符的一个本征态作为结果，也没有理论预测在哪个实验运行中将观察到哪个本征态。只存在一个集合描述，它预测了许多实验运行中各种结果的概率。我们提出了一个动力学演化方程的投影坍缩的量子态在个人的实验运行，这是一致的量子力学的框架。在逐渐弱测量的情况下，它对系综演化的预测与玻恩定则不同。这是一个悬而未决的问题是否适当设计的实验可以观察到这种交替的演变。
2015-06-23 quant-ph
Highly-Efficient Quantum Memory for Polarization Qubits in a Spatially-Multiplexed Cold Atomic Ensemble
用于飞行光学量子比特的量子存储器是量子信息科学和技术中广泛应用的关键使能器。一个关键的品质因数是整体存储和检索效率。到目前为止，尽管最近在光脉冲的高效存储方面取得了成就，但量子比特的存储效率有限。在这里，我们报告的极化量子位的量子存储器，结合了平均条件保真度超过99%和效率等于（68 $\pm$ 2）%，从而证明了一个可逆的量子位映射，更多的信息被检索比丢失。量子比特在单光子水平上用弱相干态编码，存储器基于铯原子的细长激光冷却系综中的电磁诱导透明性，空间复用用于双轨存储。这种实现方式在两个轨道上都保持了较高的光学深度，而不会在多路复用和存储效率之间折衷。我们的工作为未来量子网络功能和先进光子电路的测试提供了一个有效的节点。
2018-01-31 quant-ph
Photon echo quantum RAM integration in quantum computer
本文分析了在量子电动力学腔中，基于原子共振系综的多量子比特回波量子存储器与量子计算机的有效集成。在这里，一个原子系综与可控的非均匀加宽被用于量子存储器节点和其他原子系综的特征在于均匀加宽的谐振线被用作处理节点。我们已经找到了针对该分析的物理方案修改的多量子比特量子存储器的有效集成的最佳条件，并且我们已经确定了自时间模式的指定形状，该自时间模式提供了量子存储器节点和任意处理节点之间的光子量子比特的完美可逆传输。这些结果为利用高效的多比特量子存储器实现全尺寸固态量子计算开辟了道路。
2012-01-21 quant-ph
Holographic Storage of Biphoton Entanglement
利用多模量子存储器实现多光子纠缠的相干可逆存储是可扩展全光量子信息处理的关键。虽然单光子已经成功地存储在不同的量子系统中，但多光子纠缠的存储仍然具有挑战性，因为对光子纠缠源、多模量子存储器以及它们之间的量子接口的相干控制是至关重要的。在这里，我们展示了一个相干的和可逆的存储双光子贝尔型纠缠与全息多模原子系综的量子存储器。利用量子态层析成像技术，在1微秒的存储时间内，恢复的双光子纠缠违反了Bell不等式，存储过程保真度达到98%。
2012-04-06 quant-ph
Quantum state estimation using weak measurements
我们探讨了用“弱测量”而不用“弱值”估计量子态的可能性。由于对于弱测量，在每次测量期间引起的干扰很小，所以我们可以拯救状态，这与投影测量的情况不同。我们利用弱测量的这一特性，设计了量子比特和高斯态的量子态估计方案。我们表明，通过数值模拟，在某些情况下，我们的方法可以优于投影测量量子比特和高斯状态的估计。结果表明，合奏的大小起着重要的作用，基于回收的计划更适合于小合奏。
2015-05-22 quant-ph
Solid state multi-ensemble quantum computer in waveguide circuit model
利用人造原子--超导共振器中的传输子，首次实现了固态量子计算机。在这里，我们提出了一种新的架构的灵活和可扩展的量子计算机的基础上耦合的波导电路的多个量子节点的受控原子系综。首次找到了多量子比特光子场量子存储效率达到100{%}时原子和电路的最佳参数，并从实验上证实了预言的理想存储。然后，我们揭示了量子存储节点和任意其他节点之间的量子比特可逆转移的自模式。我们找到了一种实现iSWAP门通过直接耦合的两个任意节点的处理速率成比例地加快在节点中的原子数。该电路可以同时实现大量的双量子比特门，实现并行量子处理。提出了实现$iSWAP$和$\sqrt {iSWAP} $量子门的动态相干消除过程和集体封锁机制。
2010-09-29 quant-ph
Ultra-Precise Quantum Projective Designs in Constant Depth
Fudan University（复旦大学）；Tsinghua University（清华大学）；Peking University（北京大学）
该研究提出了一种稀疏对易量子电路系综，可在恒定深度下实现高精度量子投影设计，所需量子资源极低，适用于随机表征、量子计量等多个领域。
2026-09-04 quant-ph
Weak measurement-based state estimation of Gaussian states of one-variable quantum systems
我们提出了一种基于弱（非锐化）量子测量估计一维连续变量系统高斯态的方案。高斯状态的估计要求我们找到位置（$q$）、动量（$p$）和它们的二阶矩。我们测量$q$弱，并跟进它与$p$的投影测量的一半的合奏，并在另一半，我们测量$p$弱其次是投影测量的$q$。在每种情况下，我们使用的状态两次，然后丢弃it.We比较我们的结果与投影测量，并证明在一定条件下，这种弱的测量为基础的估计方案，其中回收的状态是可能的，可以优于投影测量为基础的状态估计方案。
2016-01-18 quant-ph
Storing High-Dimensional Quantum States in a Cold Atomic Ensemble
量子信息在光子、信息载体和量子存储器之间的高保真、可靠的可逆传递是实现远距离量子通信和量子网络的前提。将光子编码成更高维度的状态可以显着提高它们的信息承载能力和网络容量。此外，大字母表量子密钥分发提供了更安全的信息流。量子存储器已经在不同的物理系统中实现，如原子系综和固体系统等，但迄今为止，所有量子存储器仅实现对存在于例如由正交偏振跨越的二维空间中的光子的存储和检索，因此仅量子比特可以存储在那里。在这里，我们报告的第一个实验实现的量子存储器存储的光子生活在一个三维空间跨越轨道角动量通过电磁诱导透明的冷原子系综。利用4-f成像系统，实验重建了存储过程密度矩阵，其保真度为85.3%。高保真度存储高维量子态的能力对于构建高维量子网络来说非常有前途。
2013-10-11 quant-ph
Eigenstate Thermalization Hypothesis with projective representation
Kyushu University（九州大学）；RIKEN（理化学研究所）
本文研究阿贝尔对称性投影表示下的本征态热化假说，指出投影结构导致简并激发态，并表明算符稳态值由广义吉布斯系综描述。
2026-05-26 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Proof of Shor's conjecture on the accessible information of quantum dichotomies
Oxford Quantum Circuits（牛津量子电路）
本文证明了Shor关于量子二分体可获取信息的猜想，通过初等证明、显式构造更优投影测量及凸优化表述，解决了长期开放问题。
2026-10-26 quant-ph
An efficient quantum memory based on two-level atoms
提出了一种基于二能级原子系综的光量子存储器的实现方法。我们的协议是基于受控可逆非均匀加宽（CRIB），其中外部场首先使原子极化退相，从而将入射光脉冲存储到原子系综的集体状态中，然后反转所施加的场导致原子极化的重新定相和光的重新发射。与先前基于CRIB的量子存储器的提议相反，我们提议仅在大部分脉冲已经被系综吸收之后的短时间内应用加宽。我们表明，与此过程中存在的入射光场的某些模式，可以存储的效率接近100%的限制，高的光学深度和长的相干时间的原子。这些结果表明，在没有任何光控制场的情况下操作有效的量子存储器是可能的。
2013-01-04 quant-ph
Reversible tuning of nanowire quantum dot to atomic transitions
本文提出一种通过气体冷凝与局部激光烧蚀调节应力来可逆调谐纳米线量子点发射频率的方法，实现超过300 GHz调谐范围和亚GHz精度，并在铯原子D1线处验证了单光子吸收与群速度调控效果。
2025-03-11 quant-ph
Observable-projected ensembles
本文提出可观测量投影系综这一测量方案，通过对补集部分的局域厄米可观测量作投影式部分测量生成混合态系综，并在共形场论中分析其纠缠性质及自由紧致玻色子。
2025-10-10 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Random-matrix reduction in projective quantum mechanics: Numerical simulations
University of Wisconsin–Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校）
通过数值模拟验证随机矩阵态约化框架，展示各向同性扩散、Born规则频率和宏观牛顿运动等特征，并比较GUE与GOE哈密顿量。
2026-06-18 quant-ph
Quantum ensembles as waves on state space
Nankai University（南开大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；National Institute of Education, Nanyang Technological University（南洋理工大学国立教育学院）
通过普适谱方程求解隐态系综，确定任意有限维双粒子系统的EPR导引边界，并给出量子比特的精确公式及Bowles态的单向区间。
2026-10-14 quant-ph
Quantum memory for individual polarization photon
本文提出了一种实验上可行的长寿命原子系综激发下单个偏振光子的量子存储器。基于类似于心灵传输的过程，记忆是可逆的。存储信息可以毫不费力地读出并传输回光子。虽然它成功的概率只有1/4，但它在各种量子信息处理中，特别是在使用偏振光子的情况下，预计是有价值的。体能要求适中，适合目前最先进的技术。
2003-09-16 quant-ph
Experimental realization of post-selected weak measurements on an NMR quantum processor
后选择实验结果的能力是一个有用的理论概念和实验工具。在弱测量的背景下，后选择可以导致令人惊讶的结果，例如特征值范围之外的复杂弱值。通常后选择是通过投影测量来实现的，这在NMR等系综系统中很难实现。我们展示了在NMR量子信息处理器上进行后选择弱测量的第一个实验。我们的设置是用于测量复杂的弱值和弱值的范围外的特征值。解决系综量子计算机中后选择问题的方案是通用的，可以应用于任何基于电路的实现。该实验为研究和利用投影测量难以实验实现的系统中的后选择和弱测量铺平了道路。
2014-06-06 quant-ph
Deterministic preparation of supersinglets with collective spin projections
我们介绍了一个程序来产生超单态，角动量单态的多体推广。超单态被定义为由$ N $自旋- $ j $粒子组成的总自旋零态。它们是高度纠缠的，并且在任何方向上具有零自旋方差，因此对于量子精密测量是潜在有用的。我们的方案是基于投影测量，测量整个自旋系综的集体自旋。局部么正旋转被有条件地应用于测量结果，例如以最大化在后续测量中获得自旋零的概率。在$ z $ -和$ x $ -基础上重复该序列，直到获得朝向超单态的收敛。不管初始状态如何，我们的序列都有效，并且不需要后选择。由于使用强投影测量，非常快的收敛到零自旋方差。我们讨论了一个实施例，使用量子非爆破测量原子系综，并进行数值模拟，以证明该程序。
2022-04-15 quant-ph
Comparing weak and projective measurements for quantum state tomography of a single-qubit system
我们探讨了使用弱量子测量的单量子比特量子态层析成像过程。弱测量是指量子比特和测量仪器之间的耦合较弱的测量;这导致量子态受到的干扰小于投影测量的情况。我们采用了Das和Arvind开发的弱测量层析成像协议，他们声称该协议提供了一种从量子系统中提取信息的新方法。我们测试的Das-Arvind计划的各种测量强度，和合奏的大小，并重现他们的结果，使用顺序随机模拟。最后，我们把这些结果的背景下，目前的理解弱和投影测量。
2017-11-13 physics.app-ph quant-ph
A universal scheme for robust self-testing in the prepare-and-measure scenario
我们考虑的问题，纯粹的状态和投影测量的任意合奏的认证仅从实验统计的测量和测量的情况下，假设上限的希尔伯特空间的维度。为此，我们提出了一个通用的和直观的计划的基础上建立完美的相关性目标状态和适当选择的投影测量。该方法适用于所有有限的尺寸，并允许强大的认证的重叠之间的任意准备状态和相应的测量操作员。最后，我们证明了对于量子比特，我们的技术可以用来鲁棒地自测试任意配置的纯量子态和投影测量。这些结果为测量和测量范式在量子设备认证中的实际应用铺平了道路。
2021-04-01 quant-ph
Shor's Conjecture Is True: Projective Measurements Suffice for Binary Accessible Information
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本文构造性地证明了Shor猜想：在任意有限维度下，投影测量（PVM）足以达到二元量子系综的可访问信息，并通过Jensen算子不等式给出了精确的凹变分公式。
2026-09-17 quant-ph
Microwave multimode memory with an Er$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$ spin ensemble
在混合量子体系结构中连接光子和固态量子比特为大规模分布式量子计算提供了一条有前途的途径。在这方面，混合量子系统结合电路QED与离子掺杂到固体是一个有吸引力的平台。在那里，离子充当相干存储元件和微波到光学量子比特的可逆转换元件。在许多可能的自旋掺杂固体中，铒离子提供了将微波光子相干转换成用于长距离通信的$1.54\,μ$ m处的电信C波段的独特机会。在我们的工作中，我们进行了时间分辨的电子自旋共振研究的Er $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$自旋系综在毫开尔文温度和演示多模存储和检索多达16个相干微波脉冲。在相干时间为$T_2=5.6\,μ$ s时，存储器效率被测量为10 $^{-4}$。
2015-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Exact Steering Bound for Two-Qubit Werner States
本文证明在两量子比特Werner态的量子导引任务中，投影测量与POVMs能力相同，从而弥合了Werner间隙，并构造了更广范围的局域隐态模型。
2023-09-18 quant-ph
Deterministic Dicke state preparation with continuous measurement and control
我们描述了一个连续的，集体自旋测量的原子系综的随机主方程的长时间的投影行为的分析和数值。通过加入基于状态的反馈，我们证明了确定性地制备高度纠缠的Dicke态是可能的。
2004-02-19 quant-ph
Atomic entanglement generation with reduced decoherence via four-wave mixing
在大多数通过投影测量在大的原子系综中产生纠缠的提议中，与真空的相互作用是产生被检测到的信号和自旋去极化或退相干的原因。因此，通常必须在经由检测的信息获取足够慢的机制（弱测量机制）中工作，以便不强烈干扰系统。我们在这里提出了一个四波混频方案，由于泵的原子系统进入一个黑暗的状态，偏振的合奏是不是严重影响自发发射，从而允许一个工作在一个强大的测量制度。
2006-04-26 quant-ph
Quantum computer with atomic logical qubits encoded on macroscopic three-level systems in common quantum electrodynamic cavity
提出了一种基于宏观（或介观）共振系统--量子电动力学腔中的多原子相干系综、鱿鱼或量子点，在固态量子计算机中有效实现基本量子门通用集合的方法.我们利用一个编码的逻辑量子比特的对宏观的两个或三个层次的原子，是工作在希尔伯特子空间的所有国家固有的这些原子系统。在这个子空间中，逻辑单量子比特门通过经由虚拟光子的交换的对中的单个原子激发的受控可逆转移以及通过对中的原子系综中的一个的频移来实现。在二能级系统的情况下，逻辑双量子位门通过控制一个原子系综中的兰姆位移幅度来执行，分别允许/阻止一对中的激发转移，其由另一对的第三原子系统控制。当使用三能级系统时，我们描述了原子对中的非门，该非门由工作原子激发向由控制对激发的直接影响引起的附加第三能级的转移控制。最后，我们讨论了所提出的物理系统的优势，一些有用的量子门的加速计算。
2013-01-10 quant-ph
Entangling two Dicke states in a periodic modulated quantum system
提出在周期调制量子系统中通过有效哈密顿量动力学实现两个Dicke态的可控纠缠，并利用高斯软调制和频率调制提高保真度，生成纠缠磁子态及NOON态。
2023-12-25 quant-ph
If Quantum Measurements Are Secretly Continuous Nonunitary Processes, Weak Measurements Can Detect It
Institute of Physics, University of Belgrade（贝尔格莱德大学物理研究所）；University of Niš（尼什大学）
本文探讨了量子测量的非幺正演化，通过弱后选择测量区分连续非幺正过程与瞬时塌缩，提出实验协议分析氢原子案例。
2026-03-19 quant-ph
A disturbance tradeoff principle for quantum measurements
我们证明了一个基本原则的干扰权衡量子测量，沿著名的不确定原理：与测量有关的干扰进行不同但相同的准备合奏系统在一个纯态不能都任意小。事实上，我们表明，与一组投影测量相关联的干扰的平均值严格大于零时，相关的可观没有一个共同的特征向量。对于这样的测量，我们表现出的保真度和熵的不确定性权衡制定的Tsallis熵（$T_{2}$）方面的干扰权衡之间的等价性。我们还研究了与非投影测量类相关的干扰，其中干扰权衡和不确定性权衡之间的差异表现得很清楚。
2014-10-17 quant-ph
Quantum interface for noble-gas spins based on spin-exchange collisions
稀有气体核自旋系综是一种独特的量子系统，由于与环境的特殊隔离，它可以在室温及以上的温度下保持数小时的相干性。然而，这种隔离是一种混合的祝福，限制了这些合奏与其他量子系统相干接口的能力。在这里，我们表明，与碱金属原子的自旋交换碰撞呈现出一个量子界面的贵族气体自旋，而不会阻碍他们的长相干时间。我们制定的混合系统的多体理论，并揭示了一个集体机制，强烈耦合的宏观量子态的两个自旋系综。尽管它们具有随机和随机的性质，但弱碰撞使非经典激发的纠缠和可逆交换成为一个有效的，可控的和确定性的过程。随着最近的实验进入强耦合状态，这种界面为在室温下实现长达一小时的量子存储和纠缠铺平了道路。
2021-04-25 physics.atom-ph quant-ph
Experimental Heat-Bath Cooling of Spins
磁致冷是一种产生高极化自旋系综的新技术，它可以显著提高核磁共振（NMR）谱的信号强度。它结合了可逆的（熵保持）操纵和不可逆的控制与环境的相互作用，使用简单的量子计算技术，以增加自旋极化远远超过香农熵守恒界限。值得注意的是，热化被有利地用作冷却方案的组成部分，与其通常的破坏性影响相反。我们报告的第一个冷却实验绕过香农的熵守恒约束，在一个标准的液态NMR光谱仪上进行。我们相信，这一实验成功可以为量子计算设备的首次应用铺平道路。
2005-11-16 quant-ph
Correlations, Spectra and Entanglement Transitions in Ensembles of Matrix Product States
本研究分析三类量子电路生成的固定键维数矩阵乘积态（MPS）系综，关联转移矩阵谱与互信息传播，证实系综保留微观动力学信息，并发现量子监测下存在测量诱导纠缠相变，零空间平均维数可作为有效序参量。
2025-01-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Weak Measurements, Quantum State Collapse and the Born Rule
投影测量被用作量子力学中的基本公理，即使它是不连续的，并且不能预测哪个测量的算符本征态将在哪个实验运行中被观察到。概率玻恩规则给出了一个集合解释，预测了许多实验运行中各种结果的比例。要理解逐渐变弱的测量，就需要用一个动力学演化方程来代替这种情况，这个方程描述了在单个实验运行中量子态的坍缩。我们重新审视量子轨道框架，模型量子测量作为一个连续的非线性随机过程。我们将量子轨道的系综描述为测地线上的噪声涨落，该噪声涨落将量子态吸引到测量的算符本征态。为了在适当的限度内再现投影测量，对量子轨道系综所需的限制进行了研究，研究表明，当噪声和吸引力的大小精确相关时，玻恩规则遵循，这让人想起波动-耗散关系。这意味着噪声和吸引力在系统和设备之间的测量交互中具有共同的起源。我们分析了量子扩散和二进制量子跳跃的情况下的量子轨道系综，并表明系综分布是完全确定的一个单一的演化参数。这种轨迹系综分布可以在弱测量实验中进行检验。我们还评论了所需的噪声可能会出现在测量仪器。
2017-08-08 cond-mat.other hep-th quant-ph
Beyond Density Matrices: Geometric Quantum States
量子系统的状态用一个密度矩阵表示。虽然它们的概率解释植根于系综理论，但密度矩阵体现了一个已知的缺点。它们并不完全表达合奏的物理实现。方便的是，当只处理投射和正算子值测量的统计结果时，这不是一个障碍。为了跟踪系综实现，从而消除这一缺点，我们探索几何量子态，并解释它们的物理意义。我们强调两个主要的结果：一个在量子态操纵和一个在量子热力学。
2020-08-19 cond-mat.stat-mech math.DS quant-ph
Laughlin quasihole geometry from a single snapshot ensemble
School of Mathematical Sciences, Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽皇后学院数学科学学院）
该研究证明可通过单快照系综的概率分布确定Laughlin准空穴的量子几何，实现度量、相位等的有限次测量重构，达到多参数信息界。
2026-08-25 cond-mat.str-el quant-ph
Correlation between concurrence and mutual information
我们研究了一个双量子比特系统，以了解并发度和互信息之间的关系，其中前者决定了量子纠缠的数量，而后者则是它在进行局域投影测量后的经典剩余.对于一个给定的随机纯态系综，其中的并发度值是均匀分布的，我们计算了并发度和互信息的联合概率。虽然在均匀系综中互信息为零的几率最大，但我们发现经典信息与并发度之间存在正相关。这一结果表明，经典信息的破坏性测量可以用来评估量子信息的数量。
2022-03-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Signatures of coherent initial ensembles on all work moments
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Tata Institute of Fundamental Research Hyderabad（海德拉巴塔塔基础研究所）；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）
本文研究了相干初始集合在量子工作统计中的热力学特征，提出非侵入性工作定义并推导了矩生成函数方程，揭示了相干性对工作波动和耗散工作下限的影响。
2026-01-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Studying rare nonadiabatic dynamics with transition path sampling quantum jump trajectories
提出了一种利用跃迁路径采样和量子跳跃轨迹研究开放量子系统中罕见的非绝热动力学的方法。与过渡路径采样的经典动力学的应用程序，该方法不依赖于过渡态或反应途径的先验知识，因此可以提供机械的洞察超快弛豫过程除了其相关的速率。特别是，我们制定了一个量子路径系综使用解开量子主方程的随机实现，这导致在轨迹，可以在特定的量子态的开始和结束的条件。由于动力学严格遵守细致平衡，速率常数可以从可逆功计算在这个条件合奏，允许分支比和产量计算在一个公正的方式。我们用三个例子说明了这种方法的实用性：在供体-桥-受体模型中的能量转移，以及光诱导质子耦合电子转移和热激活电子转移的模型。这些例子证明了路径系综方法的有效性，并为它们在复杂反应量子动力学研究中的应用铺平了道路。
2018-09-10 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
Unravelling the Li-Haldane Conjecture with the Projected Ensemble
University of Cambridge（剑桥大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
该研究提出测量分辨的李-哈尔丹猜想，发现分数量子霍尔态的投影系综存在隐藏层级，确立其为探测拓扑序的新工具，可揭示纠缠谱未展现的精细结构。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bipartite discrimination of independently prepared quantum states as a counterexample to a parallel repetition conjecture
为了区分从固定系综中采样的量子态，可以将二分和单分量子态的可分辨性中的间隙解释为系综的非定域性。在本文中，我们考虑了由$N$子系统组成的复合系统中的二分态鉴别，其中每个子系统在两方之间共享，并且每个子系统的状态从包括Bell态的特定系综中随机采样。我们表明，完美识别状态的成功概率收敛到$1$作为$N\rightarrow\infty$，如果与合奏的概率分布的熵小于$1$，即使成功概率小于$1$任何有限的$N$。换句话说，如果与每个系综相关联的概率分布是集中的，则$N$折叠系综的非局部性渐近消失。此外，我们表明，消失的非局部性可以被视为一个显着的反例的一个基本的开放问题，在理论计算机科学，称为平行重复猜想的互动游戏与两个经典的沟通球员。用于辨别任务的测量包括由稳定器状态表示的一方的投影测量，其使得另一方能够完美地辨别以高概率采样的状态。
2018-09-14 cs.CC quant-ph
