Comment on Limitations on the superposition principle: superselection rules in non-relativistic quantum mechanics
这是对CCisneros等人1998年发表的论文《叠加原理的局限性：非相对论性量子力学中的超选择规则》的评论。237.第二十三章doi：10.1088/0143-0807/19/3/005。作者为限制对应于希尔伯特空间的不同扇区的状态向量的叠加而构造的证明，由超算子划分，具有如下所述的缺陷。
2015-07-04 quant-ph
Complex numbers and symmetries in quantum mechanics, and a nonlinear superposition principle for Wigner functions
复数出现在量子力学的希尔伯特空间公式中，但不在相空间公式中。在希尔伯特空间中，量子对称性由定义射线表示的复、酉或反酉算子描述，而在相空间中，它们由实、真表示描述。公式的等价性要求前者的表示可以从后者获得，反之亦然。并给出了实例。这两个配方的等价性还要求，复杂的叠加状态向量可以描述在相空间配方，它表明，这将导致一个非线性叠加原理正交，纯态维格纳函数。它的结论是使用复数在量子力学可以被视为一种计算设备，以简化计算，在所有其他应用数学的物理现象。
2005-04-14 math-ph math.MP quant-ph
Selective tuning of Hilbert spaces in states encoded with spatial modes of light
光的空间模式直接给出了跨越无限维希尔伯特空间的最容易获得的自由度。利用自发参量下转换（SPDC）过程实现的高维空间模纠缠一般局限于抽运中单个空间模所定义的子空间。进入其他模态子空间可以实现泵浦光束携带几个容易调谐的横模。作为一个原理验证实验，我们在一个非线性的SPDC过程中产生的双光子态与泵作为一阶拉盖尔-高斯（或厄米-高斯）模式的叠加。我们表明，所产生的状态可以很容易地在不同的子空间之间进行调谐，通过控制各自的模式在泵浦叠加的内容。
2019-12-14 physics.optics quant-ph
Universal Local symmetries and non-superposition in classical mechanics
在经典力学（CM）的希尔伯特空间表述中，由Koopman和von Neumann（KvN）开创，有可能比CM的标准方法中更多的可观测量。在本文中，我们表明，实际上许多这些额外的可观的是不不变的一组普遍的局部对称性，一旦出现的KvN扩展到包括微分形式的演变。由于它们的非不变性，这些额外的可观测量必须被删除。这种移除使得KvN中的态的叠加成为不可能，因此也使得CM中的态的叠加成为不可能。
2010-06-15 quant-ph
Hilbert space delocalization under random unitary circuits
本研究分析随机量子电路下希尔伯特空间离域化，用复制技巧和Weingarten微积分证明参与熵在固定精度下对数时间达到饱和，数值模拟验证了结果。
2024-04-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Monte Carlo simulations in the restricted Hilbert space of Rydberg atom arrays
Max-Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
本文提出了一种在Rydberg原子阵列受限希尔伯特空间中进行量子蒙特卡洛模拟的方法，用于高效生成相图并探索Z_2自旋液体的可能存在。
2025-02-24 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Superposition of Parametrically Amplified Multiphoton Pure States whitin a Decoherence-Free Schroedinger-Cat Structure
采用量子注入纠缠态光参量放大器的新方法，将参量下转换产生的光子对的量子纠缠和叠加特性放大到高维自旋1/2希尔伯特空间。的维格纳函数和字段的关联函数的结构显示了一个无消相干，多光子薛定谔猫行为的发射场，这在很大程度上是可检测的压缩真空噪声。此外，由于系统的纠缠特性，我们发现系统具有多粒子量子不可分性和Bell型非定域性。这些相关的量子特性分析了几个行波光学配置意味着不同的输入量子注入方案
1999-05-14 quant-ph
Quantum information processing for a coherent superposition state via a mixed entangled coherent channel
在$2\times 2$维希尔伯特空间中研究了双模纠缠相干态。提出了一种基于Bell态联合测量的纠缠集中方案。当纠缠相干态嵌入真空环境中时，其纠缠度会降低，但不会完全消失。结果表明，初始相干振幅越大，纠缠度下降越快。研究了一种在考虑混合量子信道的情况下实现相干叠加态的隐形传态方案。我们发现，退相干纠缠相干态对于量子隐形传态可能是无用的，因为它给出的最佳量子隐形传态保真度小于经典极限的2/3。
2001-08-10 quant-ph
A New Definition of Quantum Superposition
Centro de Investigación en Matemáticas, A.C.（墨西哥数学研究中心）
针对希尔伯特空间中态叠加的歧义性，在复射影空间框架下提出一种严格的几何定义，将两个纯态的叠加定义为它们所在的唯一复直线。
2026-09-18 math-ph math.MP quant-ph
Three-dimensional Monte Carlo simulations of the quantum linear Boltzmann equation
最近导出了描述示踪粒子在量子气体中动力学行为的双折射协变量子玻尔兹曼方程的一般形式。我们开发了一个随机波函数算法，使完整的三维蒙特卡罗模拟这个方程。模拟方法被用来研究各种散射截面的平衡方法，并通过高阶累积量的研究来确定高斯统计的动态偏差。此外，我们研究了动量本征态叠加的相干性损失，并确定了相应的退相干时间尺度，以量化测试粒子状态从量子到经典的过渡行为。
2007-07-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Towards a theory of wavefunction collapse Part 1: How the Diosi-Penrose criterion and Born's rule can be derived from semiclassical gravity, and how the criterion can be relativistically generalised with help of the Einstein-Hilbert action
通过对半经典引力的分析，提出了一种波函数坍缩的新方法。在半经典引力中，叠加态必须共享一个共同的经典时空几何，即使它们（根据广义相对论）更喜欢不同弯曲的时空，这一事实也会导致态的能量增加，当它们的质量分布不同时。如果我们将这些能量的增加除以普朗克常数作为态的衰变率，我们就可以根据狄奥西-彭罗斯判据得到叠加态的寿命，根据玻恩定则得到还原概率。利用典型量子力学实验的一个共同性质，导出了两态叠加玻恩定则。这是因为它们在一个位置处导致不超过两个不同的质量分布，例如，指的是在该位置处检测到粒子“是”或“不是”的情况。从Diosi-Penrose判据的特征能量出发，构造了一个作用量，通过将爱因斯坦-希尔伯特作用量分解为叠加态，该作用量的相对论性推广变得明显。在第二部分中，半经典引力被增强到所谓的动力学时空方法来研究波函数坍缩，这导致了坍缩的物理机制。
2017-02-01 quant-ph
Creation of superposition of unknown quantum states
叠加原理是量子力学的里程碑之一。量子叠加的重要性引发了关于量子力学本身对它们产生的可能性的限制的问题。本文系统地研究了未知量子态叠加的产生问题。首先，我们证明了一个禁止定理，禁止存在一个通用的概率量子协议产生两个未知的量子态的叠加。其次，我们提供了一个显式的概率协议生成两个未知状态的叠加，每个具有固定的重叠与已知的参考纯状态。该协议被证明是唯一的和最佳的。而且，它可以在任意Hilbert空间上实现。在量子光学的背景下，它可以用来有效地产生高度非经典或非高斯态。
2016-02-18 math-ph math.MP quant-ph
Phase-space interference of states optically truncated by quantum scissors: Generation of distinct superpositions of qudit coherent states by displacement of vacuum
传统的Glauber相干态（CS）可以以几种等效的方式定义，例如，通过取代真空，或者，明确地说，通过它们在福克态的无限泊松膨胀。众所周知，如果将这些定义应用于有限$d$ -级系统（qudits），则这些定义变得不等价。我们给出了量子阱CS的比较Wigner函数描述，它由截断位移算符对真空的作用和截断于$(d-1)$ -光子Fock态的Glauber CS在Fock态的泊松展开定义.这些态可以分别用非线性和线性量子剪刀器件从经典光中通过光学截断产生。我们展示了一个令人惊讶的效果，一个宏观上可区分的叠加的两个qudit CS（根据这两个定义）可以产生高保真度，通过取代真空中的qudit希尔伯特空间。如果量子点维度$d$是偶（奇）的，那么叠加态包含只有奇（偶）光子数的福克态，这可以被称为奇（偶）量子点CS或女（男）薛定谔猫态。这种现象可以解释为单个CS与其从希尔伯特空间的最高能量Fock态的反射的干涉，如通过维格纳函数的相空间干涉清楚地看到的。我们还分析了量子态CS的非经典性质，包括它们的光子数统计和Wigner函数的非经典体积，Wigner函数是态的非经典性（量子性）的定量参数。最后，我们研究了光学断层图像，它可以直接测量在零差检测的分析量子点猫状态，并使其维格纳函数的完整重建。
2014-03-11 quant-ph
Converting quasiclassical states into arbitrary Fock state superpositions in a superconducting cavity
我们提出并实验证明了一种在超导量子线路中产生任意Fock态叠加的新方法，其中量子比特与微波腔模色散耦合，而不需要精细的频率调谐。在这里，量子比特用于有条件地将相干态的Fock态分量的概率幅度调制为期望的叠加态的概率幅度，而不是像以前的方案那样将光子一个接一个地泵送到腔中。我们的方法不需要在腔态制备过程中调整量子比特频率，并且与以前的方法相比，对噪声和实验误差的积累更具鲁棒性。利用该方法，我们在实验上产生了不同希尔伯特空间维数和压缩态下的高保真相位本征态，这对于量子行走和高精度测量是有用的。
2017-03-09 quant-ph
Unconditionally superposition-robust entangled state in all multiparty quantum systems
本研究发现任意多体希尔伯特空间中存在无条件叠加鲁棒纠缠态，完善了多体系统叠加不可分性研究，揭示了多体与两体量子系统的差异，并展示了其在局域无歧义态鉴别中的应用。
2025-07-06 quant-ph
Ququat as superposition of coherent state and their application in quantum information processing
光相干态的叠加态$\left|\pmα\right\rangle$具有相反的相位，在量子信息处理（QIP）任务中起着重要的量子比特作用，在测试量子力学中具有重要意义。这种相干态叠加（SCS）从50：50分束器的通道导致纠缠相干态的产生。近年来，分别定义在四维和三维希尔伯特空间中的ququat和qutrit由于在量子保密通信中的优势而受到广泛关注。然而，这些优点的实际利用本质上需要量子光学quats和qutrits的物理实现。在这里，我们定义了四个新的多光子态（MPS）与$4n +j$（在这里，$j =0, 1, 2$或$3$，和$n = 0, 1, ..., \infty$）的光子数，并显示了SCS如何可以用来编码quququat使用这些MPS作为一个四维希尔伯特空间的基向量。当这些MPS落在50：50分束器上时，所得到的态是二分四分量纠缠相干态（BFECS），等价地表示纠缠的四元化合物。我们简要地讨论了这种MPS和BFECS的光子统计特性。我们表明，这些MPS和BFECS可以合成使用甚至相干态作为输入的干涉仪。利用BFECS作为量子信道，我们给出了一个简单的线性光学协议，实现了一个以SCS编码的quququat的几乎完美的隐形传态。我们还描述了如何利用这些四元数实现更高维的BB84协议，以提高量子密钥分发的安全性。最后，我们讨论了在不同的QIP任务中使用SCS作为四元量子和BFE…
2019-07-27 physics.optics quant-ph
Walking through Hilbert Space with Quantum Computers
本综述系统梳理了量子算法在化学基态、热态及动力学计算中处理复杂采样任务的最新进展，涵盖蒙特卡洛家族及相关技术，并探讨了实现量子优势的潜力与挑战。
2025-02-26 physics.chem-ph quant-ph
Spacetime Quantum Reference Frames and superpositions of proper times
在广义相对论中，时空的描述依赖于理想化的杆和钟，它们识别一个参考系。在任何具体的场景中，参考系都与物理系统相关联，而物理系统本质上最终是量子的。因此，对物理定律的相对论性描述需要考虑这样的量子参考系（QRF），通过QRF，时空可以被赋予操作意义。在这里，我们引入时空QRF的概念，与时空中的量子粒子相关联。这样的表述具有将空间和时间同等对待的优点，并且从另一个量子系统的角度描述一组量子系统的动力学演化，其中演化参数与作为QRF的粒子的固有时间一致。至关重要的是，两个不同QRF中的固有时间不通过标准变换相关，但它们可能处于量子叠加中。具体地说，我们考虑N个相对论性量子粒子在一个弱引力场，并引入一个永恒的提法，其中的N个粒子的整体状态出现“冻结”，但动力学演化恢复的关系量。粒子的位置和动量希尔伯特空间用于通过到粒子的局部坐标系的变换来固定QRF，使得度量在QRF的原点处是局部惯性的。内部希尔伯特空间对应于时钟空间，在粒子的局部框架中保持适当的时间。这个完全相关的结构显示了剩余粒子如何从QRF的角度演化，并包括当忽略外部自由度时非相互作用时钟的Page-Wootters机制。最后，我们在QRF中观察到引力红移的量子叠加和特殊相对论时间膨胀的量子叠加。
2021-07-17 gr-qc quant-ph
The Montevideo Interpretation: How the inclusion of a Quantum Gravitational Notion of Time Solves the Measurement Problem
我们回顾蒙得维的亚解释的量子力学，这是基于使用真正的时钟来描述物理学，使用的框架最近推出的Hoehn，史密斯和锁来处理问题的时间一般协变系统。新形式主义的使用使读者更容易理解整个结构，而不熟悉完全受约束的系统。我们发现，在原来的配方，退相干的基本机制出现，允许补充普通的环境退相干，避免其批评。最近的结果量子复杂性提供了额外的支持类型的全球协议用来证明，在普通-酉-量子力学没有明确的事件-一个结果，可以与概率-发生。取而代之的是，以可能结果的相干叠加开始的状态总是保持叠加状态。我们表明，如果考虑到基本的不可避免的不确定性测量长度和时间间隔由于广义相对论和量子力学，前面提到的全球协议不再允许区分状态是否在叠加或不。人们只剩下一个量子力学的公式，它纯粹是用量子力学术语定义的，不涉及任何经典世界，并且对量子事件有一个内在的操作定义，不需要外部观察者。
2020-12-14 gr-qc quant-ph
Schrödinger's cat for de Sitter spacetime
量子引力被期望包含量子叠加中的半经典时空几何的描述。到目前为止，还没有设计出对这种叠加进行建模的框架。在这里，我们提供了一个新的唯象描述的量子探针（即Unruh-deWitt探测器）的时空流形上的量子叠加的响应。通过引入一个额外的控制自由度，我们可以给时空分配一个希尔伯特空间，允许它存在于空间态或曲率态的叠加中。将这种方法应用于静态de Sitter空间，我们发现量子时空产生的效应与闵可夫斯基时空中的Rindler轨迹叠加所引起的效应在操作上无法区分。这样的量子时空在平坦空间中的轨迹叠加的可解释性归结为叠加振幅之间的场相关的等价或非等价。
2021-03-18 gr-qc hep-th quant-ph
Tailoring photonic entanglement in high-dimensional Hilbert spaces
我们提出了一个实验，其中两个任意尺寸的光子系统可以纠缠。该方法是基于自发参量下转换与序列的d泵浦脉冲具有固定的相位关系，由锁模激光器产生。这导致在由连续激光脉冲给出的$d$离散发射时间的相干叠加中产生光子对。通过进行双光子干涉实验和观察干涉条纹的可见度作为尺寸d的函数而增加来显示纠缠。限制能见度的因素，如在一个训练中存在多对，进行了讨论。
2004-09-15 quant-ph
Quantum Superpositions Do Exist! But 'Quantum Physical Reality is different to Actuality' (Reply to Dieks and Griffiths)
本文分析了正统量子力学中量子叠加的定义及其与物理实在的关系。我们将首先讨论玻尔对量子力学的解释所强加的形而上学的前提是如何不仅成为限制目前正统研究路线（OLR）的限制的解释性教条的，而且这些必要条件是如何隐含地排除了发展量子叠加的物理表示的可能性的。然后，我们将继续分析如何大多数解释QM反对叠加的存在。首先，我们将集中讨论那些试图恢复关于“存在”的经典表述的解释，其次，我们将集中讨论迪克斯和格里菲斯所提供的论点，他们接近正统的形式主义，也试图“摆脱薛定谔猫的幽灵”。与OLR相反，我们将根据我们对有意义的物理陈述（MPS）的定义来论证，从接近正统希尔伯特空间形式主义的代表性实在论的角度来看，量子叠加不仅是量子信息处理中最重要的-现在和未来-技术和实验发展的关键，而且，它们必须被认为是任何试图提供现实的物理表示的QM解释的核心。我们还将论证，为这种具象现实主义发展付出的代价必须是放弃“现实=现实”的（教条式的）观念。
2015-02-18 quant-ph
Discrimination and synthesis of recursive quantum states in high-dimensional Hilbert spaces
本文提出了一种用于量子信息处理的在高维希尔伯特空间中统计鉴别非正交态的干涉方法。该方法的情况下，光子轨道角动量（OAM）状态。这些状态属于在全希尔伯特空间的二维子空间序列上相互无偏的基对，但是同一基内的向量不一定彼此正交。在多次试验中，该方法允许区分OAM本征态与多个这样的本征态的叠加。变化的相同的方法，然后示出能够准备和检测任意线性组合的状态在希尔伯特空间。另一种变体允许在希尔伯特空间本身上构造服从递归关系的状态链，从而为以简单的方式进行实验的更抽象的信息编码算法开辟了新的可能性范围。在其他应用中，我们表明，这种方法提供了一个简化的手段之间切换对高维相互无偏OAM基地。
2015-04-10 quant-ph
Building a bigger Hilbert space for superconducting devices, one Bloch state at a time
用于量子信息处理的超导电路通常在理论上根据电路中每个节点处的离散电荷或等效地紧凑相位/通量来描述。在这里，我们重新审视的transmon和库珀对盒电路，这是由一个约瑟夫森结和一个电容器，治疗超导相位和电荷作为非紧凑变量解除这一假设的后果。周期性约瑟夫森势产生布洛赫能带结构，其特征在于布洛赫准电荷。我们分析了通过在电路中瞬时分流电感元件来创建不同准电荷态的叠加的可能性，并建议在光谱的最低布洛赫频带中选择本征态，这可能支持固有的鲁棒量子比特编码。
2020-03-06 quant-ph
From Quantum To Classical Dynamics: A Landau Continuous Phase Transition With Spontaneous Superposition Breaking
发展早期的建议（Ne'eman，Damnjanovic等），我们在这里表明，有一个朗道连续的相变从确切的量子动力学的有效经典的，通过自发的叠加破缺（有效隐藏）发生，作为一个特殊的情况下，相应的一般形式（伯恩斯坦）。该跃迁的序参量的临界值由海森堡的测不准关系确定，连续变化，并且与最近的玻色凝聚实验非常吻合。研究还表明，这种相变可以成功地模拟自坍缩（自退相干），作为一种有效的经典现象，在测量设备上。这然后通过测量在被测量的量子对象上引起相对坍缩（相对退相干）作为有效量子现象。我们证明了这一点（包括玻色-爱因斯坦凝聚的情况下）在著名的Stern-Gerlach自旋测量，贝尔不等式和最近讨论的量子叠加在一个镜子上一个la马歇尔等人。这些结果提供了一个证明，量子力学，区别于所有的绝对坍缩和隐变量理论，是本地和客观的。严格地在标准量子力学形式体系内，解决量子测量理论和量子力学基础中的开放问题，现在似乎没有不可逾越的障碍。简而言之，量子力学是希尔伯特空间上的场论，其经典力学特征通过自发叠加破缺而显现。
2004-09-01 quant-ph
Quantum Interference and Superposition in Cognition: Development of a Theory for the Disjunction of Concepts
我们阐述了一个理论的概念建模使用的数学结构的量子力学。概念在量子力学的复希尔伯特空间中用向量表示，项目的隶属权重用量子规则计算的量子权重建模。我们应用这一理论模型的概念的分离，并表明，实验数据的隶属度权重的项目与分离的概念可以准确地建模。正是干涉和叠加的量子效应，再加上上下文效应，才导致了过度延伸和欠延伸的效应，这些效应被观察到偏离了经典的析取用法。我们提出了一个图形解释的影响，过度延伸和欠延伸的解释量子模型适用于建模的分离的概念。
2010-05-01 physics.gen-ph quant-ph
Quantum Monte Carlo and Stabilizer States
本文提出利用稳定子态高效描述Clifford群作用，以突破SSE量子蒙特卡罗的无分支限制，并通过玩具模型和横场Ising模型验证了该扩展方法的可行性。
2025-05-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Superposition Principle and Geometry
本文针对量子态空间非线性导致常规叠加原理难以纳入几何表述的问题，提出区分投影叠加原理与分解原理的方案，以自旋1/2系统和双缝实验为例说明其合理性。
2026-10-16 gr-qc quant-ph
Interplay between the Hilbert-space dimension of a control system and the memory induced by a quantum SWITCH
本文研究控制系统希尔伯特空间维度对量子SWITCH性能的影响，发现提高维度可增强其诱导的非马尔可夫记忆，从而为改进量子信息处理与通信任务提供新途径。
2024-10-23 quant-ph
Quantum Quasi-Monte Carlo: a window for pre-asymptotic quantum advantage
Centre for Quantum Technologies, NUS（新加坡国立大学量子技术中心）；Standard Chartered Singapore, SCB-Singapore（渣打银行新加坡）
本研究提出量子拟蒙特卡洛算法，结合低差异网与量子振幅估计，探索预渐近量子优势窗口，可在有限函数查询下以更少计算达到目标精度，适用于实际计算场景。
2026-09-04 physics.comp-ph quant-ph
Quantum Error Correction with Superpositions of Squeezed Fock States
RIKEN Center for Quantum Computing, RIKEN（理化学研究所量子计算中心）；Key Laboratory of Low-Dimensional Quantum Structures and Quantum Control of Ministry of Education, Department of Physics and Synergetic Innovation Center for Quantum Effects and Applications, Hunan Normal University（湖南师范大学低维量子结构与量子控制教育部重点实验室、物理系及量子效应与应用协同创新中心）；Quantum Research Institute and Department of Physics, University of Michigan（密歇根大学量子研究所与物理系）
本文提出一种基于压缩福克态叠加的量子纠错码，具有指数级误差纠正能力，解决了单光子损失和退相位误差的高精度纠正问题。
2026-05-16 quant-ph
Entanglement and classical nonseparability convertible from orthogonal polarizations
提出将正交偏振光束通过相干态与位移Fock态叠加转化为同时包含纠缠与经典非分离性的方法，等效Bell态比例由位移振幅决定，并基于Wigner分布特征提出零差层析成像实验方案。
2024-06-26 physics.optics quant-ph
Gaussian superpositions for bosonic encodings
ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学与技术研究院）；Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales（布宜诺斯艾利斯大学，理学院）；CONICET - Universidad de Buenos Aires, Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA)（阿根廷国家科学研究委员会-布宜诺斯艾利斯大学，布宜诺斯艾利斯物理研究所 (IFIBA)）
针对有限高斯分支支持的态，提出精确有限流形编码，利用高斯重叠构建有效密度矩阵，实现熵、非高斯性和纠缠负性的闭式解析计算，桥接连续变量资源与离散信息度量。
2026-06-16 quant-ph
Physical realization of coupled Hilbert-space mirrors for quantum-state engineering
离散量子态叠加的操纵在N维希尔伯特空间中单位长度态矢量的运动中有数学对应物。任何这样的状态矢量运动都可以看作是一系列的二维旋转。但是，所需的状态向量变化也可以被视为一系列反射，即Householder变换的推广。在多维希尔伯特空间中，这种反射序列提供了比旋转序列更有效的状态向量操作程序。我们在这里展示了如何可以设计这样的反射系统与两个退化的水平-传统的两态原子的推广-允许角动量状态的传播子的建设。我们使用Morris-Shore变换来表达传播子的Morris-Shore基态和Cayley-Klein参数，这使我们能够将激光脉冲的性质与希尔伯特空间运动联系起来。在适当的耦合和公共失谐条件下，每组简并态内的传播子表示广义Householder反射与正交矢量的乘积。我们提出了这种新的几何物体的物理实现共振，近共振和远共振激光脉冲。我们给出了几个在真实原子或分子中实现的例子。
2008-02-28 quant-ph
Quantum Control with Measurements and Quantum Zeno Dynamics
我们引入了一个有效的迭代方法，准备在希尔伯特空间中的目标状态与高维使用幺正演化，测量和量子芝诺动力学的组合。后者将演化限制在大小递减的芝诺子空间内。这给出了相对于在投影测量之间的全希尔伯特空间中演化的状态的情况的指数加速。我们展示了我们的方法对控制问题的快速转移到莫特绝缘体在玻色-哈伯德模型的超流体。我们讨论的一般适用性的方法，通过准备任意叠加随机哈密顿。
2018-12-18 quant-ph
The Synthetic Hilbert Space of Laser-Driven Free-Electrons
激光与相干自由电子相互作用的最新进展已经能够塑造电子的量子态。每一个电子都变成了一个无限量子化阶梯上的能级的叠加，它包含了上千个能级。我们建议利用这种激光驱动的自由电子的量子性质作为一个“合成希尔伯特空间”，我们在其中构建和控制量子位（量子数字）。激发我们工作的问题是，使用电子-激光相互作用可以访问哪些量子态，以及是否有可能实现任何任意的量子门。我们发现如何编码和操纵自由电子量子比特状态，重点是2的幂的维度，其中量子比特表示在同一个单电子上实现的多个量子比特-代数上分离，但物理上连接。作为一个例子，我们证明了完全控制一个4-dimensional qudit的可能性，并揭示了完全控制任何任意维度所需的步骤。我们的工作丰富了自由电子在显微镜和光谱学中的应用范围，为连续变量量子信息提供了一个新的平台。
2022-11-04 quant-ph
A Stepwise Planned Approach to the Solution of Hilbert's Sixth Problem. III : Measurements and von Neumann Projection/Collapse Rule
在前两篇论文中发展起来的普适力学Supmech，把量子力学和经典力学都作为子学科（为了完整起见，本文还包括了一个简要的大纲）;这个特点有利于在基于Supmech的量子测量处理中，把仪器作为一个量子系统，用经典系统很好地近似处理。考虑到明确的事实，即在设备上的观察时，它已经“定居下来后的测量相互作用”，并限制在宏观上可区分的指针读数，（系统+设备）状态的不必要的叠加显示被抑制;这提供了一个真正的物理为基础的理由（传统的\emph{postulated}）冯诺依曼投影/塌陷规则。这种由观测约束所引起的退相干机制不受传统退相干方案的影响。
2010-12-20 physics.atom-ph quant-ph
Quantum computational finance: Monte Carlo pricing of financial derivatives
金融衍生品是一种合同，它可以有一个复杂的回报取决于基础基准资产。在这项工作中，我们提出了一个量子算法的金融衍生品的蒙特卡罗定价。我们展示了如何在量子叠加中准备相关的概率分布，如何通过量子线路实现支付函数，以及如何通过量子测量提取金融衍生品的价格。我们展示了如何振幅估计算法可以应用于实现二次量子加速所需的步骤数，以获得高置信度的价格估计。这项工作为进一步研究量子计算和金融的接口提供了一个起点。
2018-08-21 quant-ph
Hyperbolic quantum mechanics
我们开始发展双曲希尔伯特空间中的量子化形式。推广玻恩的概率解释，我们发现在这样的希尔伯特空间中的酉变换代表一类新的概率变换，它描述了一种{\it双曲干涉}。最有趣的问题，这是由我们的调查所产生的是找到双曲干涉的实验证据。双曲量子形式主义作为一种新的概率波理论也很有趣，它可以与标准量子理论并行发展。对这两种波理论的比较分析，对于理解标准量子形式主义的各种结构的作用是有用的。特别地，双曲量子形式主义的一个显著特征是叠加原理的有限有效性。
2000-12-31 quant-ph
Quantifying Causal Influence in Quantum Mechanics
我们将Pearl的因果影响的定义扩展到量子域，其中两个量子系统$A$，$B$与有限维希尔伯特空间嵌入在一个共同的环境$C$中，并与联合酉$U$一起传播.对于$C$的有限维Hilbert空间，我们找到了$U$上$A$对$B$有因果影响的充要条件，反之亦然.我们引入了一个易于计算的因果影响的措施，并使用它来研究因果影响的不同量子门，它的相互性，和量子叠加的不同因果顺序。对于两个二能级原子与热浴电磁波的偶极相互作用，因果影响的时空依赖性几乎完美地再现了量子纠缠的时空依赖性。
2022-04-04 quant-ph
A deterministic alternative to the full configuration interaction quantum Monte Carlo method
指数尺度方法的发展在处理比以前认为可能的更大的系统方面取得了很大的进展。一种这样的技术，全组态相互作用量子蒙特卡罗，是一个有用的算法，允许通过随机抽样决定因素精确对角化。该方法从哈密顿量的矩阵元素中的信息以及随机投影波函数中获得其效用，以找到希尔伯特空间的重要部分。然而，波函数的随机表示是不需要有效地搜索希尔伯特空间，在这里，我们描述了一个高效的确定性方法，以实现化学精度的范围广泛的系统，包括困难的铬$_{2}$二聚体。此外，我们的方法还允许有效的计算激发态能量，我们说明与基准结果的激发态的C $_{2}$。
2016-03-08 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
A Quantum Model for Autonomous Learning Automata
信息在量子载体上的编码及其量子力学处理的思想使我们的世界发生了革命性的变化，并将人类带到了量子技术的神秘时代。受这一思想的启发，本文探讨了量子信息处理在机器学习领域的优势。利用希尔伯特空间的基本性质、量子力学的叠加原理和量子测量，我们构造了一个Rosenblatt感知器的量子模拟，它是最简单的学习机。我们证明了量子感知器在学习能力上优于经典感知器。特别是，我们证明了量子感知器能够学习任意（布尔）逻辑函数，对以前看不见的类进行分类，甚至识别学习类的叠加-这是应用医学工程中非常重要的任务。
2013-10-23 quant-ph
Time Evolution of Typical Pure States from a Macroscopic Hilbert Subspace
我们考虑了具有幺正演化纯态$ψ_t\in \mathcal{H}$的宏观量子系统，并假定不同的宏观态对应于$\mathcal{H}$的相互正交的高维子空间$\mathcal{H}_ν$（宏观空间）.令$P_ν$表示到$\mathcal{H}_ν$的投影。我们证明了关于叠加权重$\|P_νψ_t\|^2$的演化的两个事实：首先，给定任何$T>0$，对于来自任何特定宏空间$\mathcal{H}_μ$（可能远离热平衡）的大多数初始状态$ψ_0$，曲线$t\mapsto \|P_νψ_t\|^2$近似相同（即，几乎独立于$ψ_0$）在时间间隔$[0,T]$上。其次，对于来自$\mathcal{H}_μ$的大多数$ψ_0$和大多数$t\in[0,\infty)$，$\|P_νψ_t\|^2$接近于独立于$t$和$ψ_0$两者的值$M_{μν}$。第一个例子是Bartsch、Gemmer和Reimann观察到的动力学典型性现象，第二个例子修改、扩展并在某种程度上简化了冯·诺依曼引入的概念，现在称为正常典型性。
2023-01-16 quant-ph
Quantum causality relations and the emergence of reality from coherent superpositions
希尔伯特空间形式主义将因果关系描述为初始实验条件和最终测量结果之间的统计关系，由代表这些条件的状态向量的内积表示。因果关系的这种表述与因果关系应该用中间现实的连续性来表达的经典观念存在根本冲突。量子力学基本上用相敏叠加取代了现实的这种连续性，所有这些都需要干涉，以便为可观察的输入-输出关系产生正确的条件概率。在这篇文章中，我研究了实在的经典概念和量子叠加之间的关系，通过确定条件下的中间状态可以有真正的外部影响，作为插入到内积的测量运营商表示。它表明，经典的现实出现在宏观层面上，测量分辨率的相关限制是由经典解决方案周围的行动的方差。因此，我们可以证明，关于客观实在的经典概念只出现在宏观层面上，在宏观层面上，由于缺乏足够强的中间相互作用，观测被限制在低分辨率上。这一结果表明，因果关系对物理学来说比客观现实的概念更重要，这意味着量子物理学和经典物理学之间的明显矛盾可以通过仔细区分可观察的因果关系和“存在”的不可观察的假设现实序列来解决。
2020-05-11 physics.hist-ph quant-ph
Power-resolved ergotropy and correlation redistribution in a bosonic quantum battery driven by a coherent-state superposition
Brazilian Center for Physics Research（巴西物理研究中心）；Federal University of Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学）；International Institute of Physics, Federal University of Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学国际物理研究所）；Federal University of Paraná（巴拉那联邦大学）；State University of Santa Cruz（圣克鲁斯州立大学）
该研究建立了相干态叠加驱动的玻色子量子电池中可提取功与纠缠的直接联系，揭示了功损失由充电器-电池纠缠决定，并展示了多体关联的再分布及全局与局部功提取的区别。
2026-09-23 quant-ph
Measurement-Based Teleportation Along Quantum Spin Chains
我们考虑任意自旋为1/2的目标量子态沿量子自旋链的基态的隐形传态。本文将多体量子态的希尔伯特空间分解为四个矢量空间。在这些子空间中的每一个内，可以采取任何叠加态，并使用投影测量来执行单位保真度隐形传态。任何这样的叠加必然是自旋液体状态。我们还证明了所有的自旋为0的量子态都属于同一个空间，从而可以对任何一个自旋为0的一维多体量子态进行单位保真度的量子隐形传态。我们推广到$n$ -Bell态，并给出了量子自旋链一般态下隐形传态保真度的一般界。
2005-03-09 quant-ph
A note on many valued quantum computational logics
量子计算的标准理论依赖于基本信息量由正则基元素的叠加表示的想法，概率的概念自然地遵循玻恩规则。在这项工作中，我们考虑三值量子计算逻辑。更具体地说，我们将关注希尔伯特空间C^3，我们讨论几个门到这个空间的扩展，并且使用效应概率的概念，我们提供了它的状态的特征。
2016-02-13 quant-ph
Bounds on quantum process fidelity from minimum required number of quantum state fidelity measurements
为了证明实验实现的量子变换是d维希尔伯特空间上的某个幺正操作U，足以确定d+1个适当选择的纯输入状态的输出状态的奇偶性[Reich等人，A 88，042309（2013）]。这些d+1个探测态的集合可以由形成基态的d个正交态和作为所有d个基态的平衡叠加的一个附加态组成。在这里，我们提供了一个分析下限的量子过程保真度的两个量子位量子门的结果，从知识的平均态保真度的基态和保真度的叠加态。我们比较这一界的霍夫曼界的基础上的知识，平均状态的两个相互无偏的基地。我们还讨论了我们的研究结果可能扩展到N量子位操作。
2014-01-23 quant-ph
A Monte Carlo wavefunction method for semiclassical simulations of spin-position entanglement
本文提出了一种蒙特卡罗波函数方法，用于一维磁场梯度下自旋- $\frac12$系统的半经典模拟。我们的模型解决了确定什么经典力的原子时，它应该受到任意叠加的内部状态的冲突。空间自由度被认为是一个环境，纠缠与退相干的内部状态。原子在空间中遵循经典的轨道，其间穿插着自旋状态之间的概率跳跃。我们修改了传统的蒙特卡罗波函数方法，当发生人口转移时，而不是当人口后来通过指数衰减被丢弃时，在状态之间跳跃。这导致了一个在时间上连续的旋量波函数，并允许我们更准确地模拟经典粒子轨迹（环境变量的演化）。该模型对计算要求不高，并且与原子完整空间波函数的模拟非常一致。
2015-02-24 physics.atom-ph quant-ph
The prospects of Monte Carlo antibody loop modelling on a fault-tolerant quantum computer
生物科学的量子计算是一个迅速增长的兴趣领域，但具体的工业应用仍然难以捉摸。量子马尔可夫链蒙特卡罗已经被提出作为一种方法，用于加速广泛的计算问题，包括制药问题。在这里，我们调查的前景，量子优势通过这种方法，通过将其应用到抗体结构建模的问题，在药物开发的一个关键任务。为了最大限度地减少所需的资源，同时保持制药水平的准确性，我们提出了一个特定的编码的分子二面角到寄存器的量子位和方法，在量子叠加，马尔可夫链蒙特卡罗更新步骤的基础上，一个经典的全原子力场。我们首次详细分析了解决工业规模和相关性问题所需的资源，并发现，尽管以这种方式使用量子计算机的时间和空间要求相当大，但持续的技术改进可以在未来实现所需的资源。
2022-07-14 quant-ph
Order-preserving condition for coherence measures of projective measurements with One Example
本文针对投影测量和正交子空间的相干性度量提出了保序条件，通过推广相干性的1/2-affinity验证其满足该条件及其他合理条件，并探讨了POVM情形下的保序条件。
2025-07-12 quant-ph
Superposition, transition probabilities and primitive observables in infinite quantum systems
将量子物理学纯态中熟悉的叠加和跃迁概率概念扩展到I型$_\infty$因子漏斗上的局部正常态。这样的漏斗被用于描述无限系统，例如出现在量子场论或量子统计力学中;它们各自的组成部分被解释为位于越来越多的嵌套时空区域中的可观测代数。给定一个漏斗上的一般参考态（期望泛函），例如基态或热平衡态，证明了无论这个态的全局类型如何，它的所有由漏斗元素的伴随作用产生的激发都可以相干地以一种有意义的方式叠加。此外，这些状态是其凸壳的极值点，因此是纯状态的类似物。作为这种类比的进一步支持，转移概率的定义，完整的家庭的正交状态的展出和一对一的对应关系的状态和家庭的最小投影希尔伯特空间建立。对这些量的物理解释依赖于原始可观测量的概念。它扩展了可观测代数的熟悉框架，并避免了该设置的一些反直观特征。原始观测量允许对相应的测量进行一致的统计解释，它们对状态的影响由冯·诺依曼-吕德斯投影假设的一个变体描述。
2015-01-23 math-ph math.MP math.OA
Q-means using variational quantum feature embedding
本文提出了一种混合量子经典算法，学习一个合适的量子特征映射，分离未标记的数据，原来是非线性可分离的经典空间使用变分量子特征映射和q-均值作为子程序的无监督学习。变分电路的目标是在量子特征希尔伯特空间中最大限度地分离团簇。电路的第一部分将经典数据嵌入量子态。第二部分利用q均值量子线路对量子特征希尔伯特空间中的量子态进行无监督学习。量子线路的输出是特征簇量子态，其表示属于特定簇的所有量子态的叠加。量子线路的最后部分对特征簇量子态执行测量以基于保真度输出簇间重叠。完整量子线路的输出用于计算基于特征簇量子态的密度矩阵之间的希尔伯特-施密特距离的代价函数的值。期望值的梯度被用来优化变分电路的参数，以学习更好的量子特征映射。
2021-12-11 quant-ph
Wishart and random density matrices: Analytical results for the mean-square Hilbert-Schmidt distance
Hilbert-Schmidt距离是量子信息理论中重要的距离测度之一，它在纠缠见证的构造、机器学习中的量子算法、量子态层析成像等方面有着广泛的应用。在这项工作中，我们计算的平均平方希尔伯特施密特距离之间的随机密度矩阵和一个固定的密度矩阵，以及两个随机密度矩阵的精确和紧凑的结果。在推导过程中，我们还得到了Wishart矩阵与固定厄米矩阵以及两个Wishart矩阵之间距离的相应精确结果。我们使用蒙特卡罗模拟验证我们所有的分析结果。最后，我们应用我们的结果来调查之间的希尔伯特-施密特距离约化密度矩阵使用耦合踢的顶部。
2020-08-12 math-ph math.MP physics.data-an
