Quantum Strategies and Local Operations
本论文分为两个部分。在第一部分中，我们介绍了一个新的形式主义的量子策略，它指定了一方的行动，在任何多方相互作用，涉及多个量子信息之间的各方交换。这种形式主义与每个策略相关联的一个单一的半正定算子只作用于该策略的输入和输出消息空间的张量积。我们建立了三个基本属性的量子策略的这种新的表示，我们列出了几个应用程序，包括量子版本的冯诺依曼的著名的1928年最小最大定理的零和游戏和一个有效的算法计算这样的游戏的价值。在第二部分中，我们建立了一类量子操作的几个性质，这些量子操作可以通过共享量子纠缠或经典随机性在本地实现。特别是，我们建立了一个球的本地操作的存在与共享的随机性躺在由无信号操作跨越的空间内，并集中在完全嘈杂的通道。利用这个球的存在性证明了具有共享纠缠的局域操作的弱成员问题是强NP-困难的。我们还提供了本地操作的线性泛函，是积极的和“完全”积极的埃尔米特算子的某个锥的特征，根据一个自然的概念，完全积极的锥。最后，我们讨论了无信号量子操作的性质。
2012-03-14 quant-ph
Interconversion of pure Gaussian states using non-Gaussian operations
我们分析的条件下，本地操作和经典通信使纠缠变换内的一组二分纯高斯态。在[Quant.]中找到了一组充分必要条件。Inf.Comp.3，211（2003）]用于限制于高斯局部操作和经典通信的这种状态之间的相互转换。在这里，我们利用优控制理论，以获得更一般的（充分的）条件，超越高斯局部操作的二分纯高斯态之间的相互转换。虽然我们的技术适用于每一方的任意数量的模式，但它使我们能够展示出令人惊讶的2 x 2高斯状态的简单示例，这些状态必须需要非高斯局部操作才能相互转换。
2014-09-29 quant-ph
Classical distinguishability as an operational measure of polarization
我们提出了一个操作程度的偏振，可以扩展到一个自然的方式，其波前不一定是平面的领域。该度量表现为从一个状态到其所有经过极化变换的对应状态集合的距离。通过使用希尔伯特-施密特度规，所得到的度是两个项的总和：一个是状态的纯度，另一个可以解释为经典的可解释性，这可以在干涉仪设置中通过实验确定。对于横场，这简化为标准方法，而对于非傍轴场，它允许得到一个直接的表达式。
2014-07-22 quant-ph
Inequality relation between entanglement and Bell nonlocality for arbitrary two-qubit states
纠缠和Bell非定域性被用来描述量子不可分性。贝尔非局域态是纠缠态的严格子集。一个自然的问题是，对于一般的两量子比特纠缠态，贝尔非定域性占据了多大的纠缠空间。本文利用大量随机产生的双量子比特态研究了纠缠与Bell非定域性的关系，并给出了两个量子资源之间的约束不等式关系。为了研究不等式关系的上界或下界，我们发现了极大（极小）非定域纠缠态，即对于给定的纠缠值，极大（极小）Bell非定域性的值。接着，我们考虑了一种特殊的混合态，这种混合态是通过对werner态进行任意幺正操作而得到的。研究发现，这种特殊的混合态的纠缠度和Bell非定域性与对Bell态进行幺正操作所得到的纯态的纠缠度和Bell非定域性有关。
2019-09-01 quant-ph
Stability of Flip and Exchange Symmetric Entangled State Classes under Invertible Local Operations
翻转和交换对称（FES）多比特态是希尔伯特空间中的一个单参数曲线族，它可以通过可逆局域操作（ILO）从一个具有相同对称性的态得到. FES的本征态对应于不能转换为其他FES态的矢量。这意味着ILO下的状态等价类可以以系统的方式确定任意数量的量子位。更重要的是，对于纠缠态，在相邻等价类的边界处，可以证明，当ILO后的最终态与相邻类的状态之间的保真度接近1时，成功的概率降为零。因此，这些类在类中是稳定的。
2010-11-17 quant-ph
The effectiveness of quantum operations for eavesdropping on sealed messages
描述了一种量子协议，它使用户能够发送密封的消息，并允许检测主动窃听者。我们研究一类窃听策略，那些利用量子操作，我们确定的信息增益与这些策略所造成的干扰。我们证明了这种权衡与一个例子，我们比较这个协议的量子密钥分发，量子直接通信，量子密封协议。
2007-04-04 quant-ph
Markovianizing Cost of Tripartite Quantum States
我们介绍和分析了一个任务，我们称之为马尔可夫化，其中一个三分之一的量子态被转换为一个量子马尔可夫链上的三个子系统的随机化操作。我们考虑的情况下，初始状态是一个三方状态$ρ^{ABC}$的$n$副本的张量积，并转换为一个量子马尔可夫链条件下的$B^n$具有很小的误差，使用随机幺正操作$A^n$。在无限拷贝和极小误差的渐近极限下，我们分析了马尔可夫化成本，即马尔可夫化所需的每个拷贝的最小随机性成本。对于三方纯态，我们推导出了一个单字母的马尔可夫化成本公式。与直觉相反，马尔可夫化成本不是状态的连续函数，并且可以任意大，即使状态接近量子马尔可夫链。我们的结果有一个应用程序在分析成本的资源模拟一个二部酉门的本地操作和经典的通信。
2016-12-08 quant-ph
Noise reducing encoding strategies for spin chains
我们提出了一种编码技术，减少噪声的影响，量子自旋系统的操作是由哈密顿演化。这种技术是广泛适用的，是最相关的情况下，有足够的量子位，以允许全面的错误校正。相反，我们的技术可以在少量的量子位上实现，并且仍然可以显著提高操作的保真度。该编码方案易于实现，相对于哈密顿量的选择是灵活的，并且接近最优。
2021-11-24 quant-ph
How to decompose arbitrary continuous-variable quantum operations
我们提出了一个一般的，系统的，和有效的方法分解任何给定的指数算子的玻色子模式运营商，描述一个任意的多模哈密顿演化，到一组通用的酉门。虽然我们的方法主要面向连续变量量子计算，但它可以更普遍地用于量子态被确定性地变换的任何时候，例如在量子控制、离散变量量子计算或哈密顿模拟中。我们说明我们的计划，提出各种非线性哈密顿包括四次克尔相互作用的分解。最后，我们总结了两个潜在的实验，利用离线准备的光学立方态和零差检测，其中量子信息处理光学或在原子存储器中使用二次光原子相互作用。
2011-10-18 quant-ph
Toward demonstrating controlled-X operation based on continuous variable four-partite cluster state and quantum teleporters
基于测量和多体团簇纠缠的单向量子计算提供了仅通过不同的测量基选择来执行各种么正操作的能力。在这里，我们提出了一个实验研究，以证明控制X操作，一个双模门，其中连续变量（CV）的四分簇态的光学模式被利用。利用两个量子隐形传态元件实现了量子态从输入目标态和控制态到输出态的转换的门操作。通过离线制备光团态、零差检测和电子前馈，将输入控制态携带的信息转换为输出目标态。所提出的基于隐形传态的受控X操作方案可以非局部确定性地实现。利用保真度估计了非理想团簇纠缠对量子信息的影响。
2010-02-23 quant-ph
Gaussian local unitary equivalence of $n$-mode Gaussian states and Gaussian transformations by local operations with classical communication
本文给出了任意多模（纯态或混合态）高斯态在高斯局域幺正操作下等价的充要条件。为此，我们引入了高斯态的标准形式，它具有以下性质：（i）每个状态都可以通过高斯局部酉变换为标准形式;（ii）它是唯一的;（iii）它可以很容易地计算。因此，两个态在高斯局域幺正下是等价的，当且仅当它们的标准形式一致。我们明确地导出了两模和三模高斯纯态的标准形式。然后，我们调查这些类之间的转换高斯本地操作的经典通信的辅助。对于三模纯态，我们确定了一个全局属性，不能创建，但只能销毁本地操作。这意味着高纠缠的对称三模高斯态族不足以通过局域高斯操作产生所有的三模高斯态。
2014-01-30 quant-ph
The Cost of Randomness for Converting a Tripartite Quantum State to be Approximately Recoverable
我们介绍并分析了一个任务，其中一个三分之一的量子态被转换到一个近似可恢复的状态上的三个子系统的随机化操作。我们考虑的情况下，初始状态是一个张量积的$n$副本的三分状态$ρ^{ABC}$，并通过随机酉操作$A^n$转换到另一个状态，这是近似可恢复的约简状态$A^nB^n$（情况1）或$B^nC^n$（情况2）。我们分析了任务所需的每副本的随机性的最小成本的渐近极限的无限副本和消失的小错误的恢复，主要集中在纯状态的情况下。我们证明了在情况1中的最小成本等于状态的马尔可夫化成本，对于状态的马尔可夫化成本，已知一个单字母公式。通过对恢复误差收敛速度的额外要求，我们证明了情况2中的最小代价也等于马尔可夫化代价。我们的结果有一个分布式量子计算的应用。
2018-03-23 quant-ph
Charge-Preserving Operations in Quantum Batteries
University of Gdańsk（格但斯克大学）
本文提出并形式化了等ergotropy态和守恒ergotropy操作的概念，通过重新组织内部结构而不改变总值，探讨了量子电池中电荷管理和优化充电协议的方法。
2025-10-29 quant-ph
Optimal discrimination of quantum operations
我们解决的问题，歧视与最小的错误概率两个给定的量子操作。我们表明，使用纠缠输入状态一般提高了歧视。对于泡利通道，我们提供了一个完整的比较，无论是纠缠或非纠缠输入状态的最佳策略。
2005-05-24 quant-ph
Measure-independent anomaly of nonlocality
我们表明，任何贝尔本地状态，与一个隐藏的非局部性，可以通过本地过滤显示，是更多的，或同样，纠缠比非本地状态。更确切地说，它可以通过局部操作和经典通信确定性地转化为非局部状态。对于这样的状态，对于任何纠缠和非定域性的测量，都存在明显的非定域性异常。此外，我们证明了隐藏的非局部性的任何二分态更多，或同样，纠缠比非局部状态，可以揭示本地操作和发送两个一位的消息，在每个方向。对于某些特定的状态，一点通信就足够了。
2017-09-05 quant-ph
Randomized Dynamical Decoupling Strategies and Improved One-Way Key Rates for Quantum Cryptography
本文研究了量子纠错的各种方法。它分为两个部分。在第一部分中，动态解耦方法被认为是有抑制量子存储器中的残余缺陷的影响的任务。这种抑制是通过改变一个不完美的量子存储器的动力学的帮助下，一系列的本地幺正操作应用到qudits。然而到目前为止，这种解耦序列的操作已经被构造在一个确定性的方式，在这篇论文中开发的策略，从一个合适的集合中随机选择构建的操作。此外，它是调查，如果以及如何讨论的解耦策略可以用来保护量子计算上运行的量子存储器。论文的第二部分研究了量子纠错码和量子密钥分发协议。重点是BB84和6状态协议，在纠错和隐私放大步骤中仅使用单向通信。结果表明，通过添加额外的错误的初步密钥（一个过程称为嘈杂的预处理），然后使用结构化的块码，可以获得更高的安全密钥速率。对于BB84协议，它示出，迭代组合预处理导致甚至更高的增益。
2009-06-16 quant-ph
Secure uniform random number extraction via incoherent strategies
为了保证量子随机数发生器产生的均匀随机数的安全性，研究了当给定量子态的环境由第三方（窃听者）控制时均匀随机数的安全提取问题.在这里，我们将我们的操作限制在由计算基础上的测量和非相干操作（或非相干保持操作）组成的非相干策略。我们证明了最大安全提取率等于相干性的相对熵。相反，当窃听者的操作受到一定的约束时，编队的相干性给出了提取率。然后确定两个提取率一致的条件。此外，我们发现泄漏信息的指数递减率由相干的Rényi相对熵表征。这些结果阐明了非相干策略在随机数产生中的作用，并可用于保证量子随机数发生器产生的随机数的质量。
2017-06-13 cs.CR quant-ph
Towards the simulation of higher-order quantum resources: a general type-theoretic approach
University of Calgary（卡尔加里大学）；Institute for Quantum Science and Technology, University of Calgary（卡尔加里大学量子科学与技术研究所）；Tallinn University of Technology（塔林理工大学）
该研究旨在开发完整的量子资源层级结构理论框架，引入基于类型系统的框架，配备并行积运算，还引入一族凸锥，推广完全正性概念，以便统一处理各阶量子资源，刻画物理上可允许的对象。
2026-07-13 quant-ph
Deterministic transformations of three-qubit entangled pure states
三量子比特系统的态分裂成两种不等价的真正的三方纠缠，即Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）型和$W$型。属于这些类之一的状态只能通过局部操作和经典通信随机转换为同一类中的状态。我们提供了局域量子操作，包括最一般的两个结果的测量运营商，为三个量子比特的纯态的确定性变换，其中的初始和目标状态是在同一类。我们探索这些转换，最初有标准的GHZ和标准的$W$状态下，由一个单一的一方和$p$（$p=2,3$）各方（先后）进行的本地测量操作。我们发现了一个值得注意的结果，即标准GHZ态不能确定性地转化为GHZ型态，在这种态中，所有的二体纠缠都是非零的，即，当目标状态具有至少一个消失的二部并发时，可以以单位概率实现变换。
2019-08-16 math-ph math.MP quant-ph
Transformations among Pure Multipartite Entangled States via Local Operations Are Almost Never Possible
经典通信辅助的局域操作构成了纠缠理论中的自由操作。因此，确定LOCC变换对于理解纠缠是至关重要的。在这里，我们几乎所有的LOCC纯多体多级状态之间的转换的特点。结合Gour \emph{et al.} [J. Math. Phys. 58，092204（2017）]所示的量子比特态的类似结果，这给出了多体纯态之间几乎所有局部变换的表征。我们表明，通用的，完全纠缠，纯态之间的非平凡LOCC变换几乎是不可能的。因此，几乎所有的多部国家都是孤立的。它们既不能通过局域操作从局域幺正不等价（LU-不等价）态确定性地获得，也不能确定性地转化为纯的、完全纠缠的LU-不等价态。为了得到这个结果，我们证明了一个更一般的说法，即，一般来说，一个国家拥有没有非平凡的局部对称性。我们讨论了进一步的后果，这一结果的表征的最佳，概率单拷贝和概率多拷贝LOCC变换和表征的LU-等价类的多体纯态。
2018-07-11 quant-ph
Von Neumann Entropy-Preserving Quantum Operations
对于给定的量子状态$ρ$和两个量子操作$Φ$和$Ψ$，在量子状态$ρ$中编码的信息通过其冯诺伊曼熵$§(ρ)$量化。利用Choi-Jamiotakowski同构，量子操作$Φ$可以转化为二分态，二分态的冯诺伊曼熵$§^{\mathrm{map}}(Φ)$描述了由$Φ$引起的退相干.在这封信中，我们不仅刻画了满足$§(Φ(ρ))=§(ρ)$的对$(Φ, ρ)$，而且刻画了满足$§^{\mathrm{map}}(Φ\circΨ) = §^{\mathrm{map}}(Ψ)$的对$(Φ, Ψ)$。
2011-10-12 math-ph math.MP math.OA
Flexible Catalysis
University of Oxford（牛津大学）
提出灵活催化框架，允许催化剂在保持催化能力的前提下变换状态，统一了标准催化和多副本变换，并在局域酉和置换矩阵操作下实现标准催化无法达到的状态提取。
2026-06-24 quant-ph
Continuous variable quantum teleportation in a dissipative environment: Comparison of non-Gaussian operations before and after noisy channel
本文研究了连续变量量子隐形传态中，在噪声信道前后执行非高斯操作（光子减除、添加、催化）的相对优势，发现最优策略取决于操作类型、初始压缩和信道参数，可用于提升耗散环境中的量子信息处理效率。
2023-01-12 quant-ph
Nonclassical traits in multi-copy state discrimination
Faculty of Information Technology, University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学信息技术学院）
研究多重副本态鉴别中非经典特性，通过比较量子与经典情况下的成功概率，发现比特策略存在局限，同时识别出不同理论中的最优测量策略，揭示非纠缠的非定域性及一般界限。
2026-07-15 quant-ph
Uniqueness of imaginarity-assisted exact transformation from real orthogonal operations to arbitrary unitary operations
NTT Communication Science Laboratories, NTT Inc.（NTT通信科学实验室）；Mitsubishi Electric Corporation（三菱电机株式会社）；NTT Research Center for Theoretical Quantum Information, NTT Inc.（NTT理论量子信息研究中心）
本文证明了虚数态|+i⟩在自由实操作下是实现量子计算通用性转换的唯一资源态，且其能赋予实操作应用非实量子门的能力。
2026-10-05 quant-ph
Local certification of unitary operations
Jagiellonian University（雅盖隆大学）；Quantumz.io Sp. z o.o.（Quantumz.io 有限责任公司）；Institute of Theoretical and Applied Informatics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论与应用信息学研究所）
本文研究了量子通道的局部验证问题，通过单向经典通信和辅助系统优化，证明局部策略在多数情况下最优，但某些极端情况下可能失效。
2024-09-03 quant-ph
Global versus Local Discrimination of Locally Implementable Multipartite Unitaries
Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育研究所特里凡得琅分校）；Indian Institute of Technology Bhubaneswar（印度技术学院布巴内斯瓦尔分校）；S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）
研究在LOCC和全局操作下单次区分局部可执行多体酉算子的能力，发现三类反直觉现象，揭示了酉算子区分的结构限制。
2026-07-07 quant-ph
How to transform graph states using single-qubit operations: computational complexity and algorithms
图态在量子信息中无处不在，具有从量子网络协议到基于测量的量子计算的各种应用。在这里，我们考虑一个图（源）状态是否可以转换为另一个图（目标）状态的问题，使用一组特定的量子操作（LC+LPM+CC）：单量子位克利福德操作（LC），单量子位泡利测量（LPM）和持有单个量子位的站点之间的经典通信（CC）。我们首先表明，决定一个图的状态|G>可以转换为另一种图形状态|使用LC+LPM+CC是NP完全的，即使|G '>被限制为GHZ状态。然而，我们也提供了有效的算法的两种情况下的实际利益：1。|G>的施密特秩宽度为1，|G '>是一个GHZ状态。施密特秩宽度是量子态的纠缠度量，这意味着如果原始状态具有很小的纠缠，则该算法是有效的。算法的运行时间为O（|V（G '）||V（G）|^3），并且在实践中即使在小实例上也是有效的，这一点通过免费提供的软件实现进一步展示。2. |G>处于具有无界Schmidt-rank宽度的某类状态，并且|G '>是一个恒定大小的GHz态。这里的运行时间是O（poly（|V（G）|）），表明只要输出态具有恒定的大小，原则上即使对于具有大量纠缠的状态也可以找到更有效的算法。我们的研究结果利用了这样一种观点，即决定一个图的状态|G>可以转换为另一个图形状态|G“>等价于图论中一个已知的判定问题，即判定图G”是否是图G的顶点子式的问题.为获得我们的结果而开发的许多技术工具可能…
2018-05-15 cs.CC cs.DS cs.ET
Non-Abelian strategies in quantum penny flip game
在本文中，我们制定和分析量子硬币翻转游戏的推广。在掷硬币游戏中，一枚硬币有两种状态，正面或反面，两名玩家对硬币进行交替操作。在最初的Meyer游戏中，第一个玩家被允许使用量子（即，非交换的）操作，但是第二参与者仍然只被允许使用经典的（即，交换）操作。在我们的广义博弈中，两个参与者都被允许使用非交换运算，第二个参与者在他们使用的运算符方面受到部分限制。我们表明，即使第二个球员被允许使用“相变量”的操作，这是非阿贝尔一般，第一个球员仍然有获胜的策略。此外，我们表明，即使当第二个球员被允许选择一个从两个或两个以上的元素组$U(2)$，第二个球员在一定条件下获胜的策略。这些结果表明，通常有一种方法可以恢复被另一种介质干扰的量子态。
2018-02-01 math-ph math.MP physics.soc-ph
Benchmarking the Operation of Quantum Heuristics and Ising Machines: Scoring Parameter Setting Strategies on Optimization Applications
本文提出评估量子启发式与Ising机等参数化随机求解器性能的指南及开源软件包，通过统计基准测试和并行回火等示例，展示并评分了具有探索-利用权衡的参数调优策略。
2024-02-15 cs.ET quant-ph stat.CO
