BQP is not in NP
人们普遍认为量子计算机比经典计算机更有优势,有些人甚至发表了一些经验证据证明这一点。然而,这些出版物并没有包括这个优势的严格证明,这将不得不最低限度地说明量子计算机在多项式时间内可判定的问题类BQP包含的问题不属于具有类似时间界限的经典计算机可判定的问题类P。BQP包含的问题超出了更大的经典计算类NP。这证明量子计算能够有效地解决远远超出经典计算机能力的问题。
2022-09-19 cs.CC quant-ph
Hilbert's Incompleteness, Chaitin's $Ω$ number and Quantum Physics
为了探索最初为希尔伯特第十问题提出的一类量子算法的局限性,我们考虑另外两类数学上不可判定的问题,即希尔伯特第十问题的修改版本和蔡廷$Ω$数的计算,这是哥德尔不完全性定理的表示。一些有趣的连接到量子场论指出。
2001-11-21 quant-ph
Quantum measurement occurrence is undecidable
在这项工作中,我们表明,非常自然的,显然是简单的问题,在量子测量理论可以是不可判定的,即使他们的经典类似物是可判定的。因此,不可判定性在这里表现为一种真正的量子特性。形式上,不可判定问题是一个决策问题,对于这个问题,人们不能构造一个单一的算法,它总是在有限时间内提供正确的答案。我们考虑的问题是确定是否顺序使用相同的Stern-Gerlach型测量设备,产生一个可能的结果树,有结果,从来没有发生。最后,我们指出了基于测量的量子计算和量子多体模型的研究的影响,并建议,过多的问题可能确实是不可判定的。
2012-06-25 quant-ph
Two-message quantum interactive proofs and the quantum separability problem
假设一个多项式时间的混合态量子线路,被描述为一个局部幺正相互作用序列,后面跟着一个部分迹线,产生一个在两方之间共享的量子态。人们可能会想,这个量子线路产生的状态是可分离的还是纠缠的?在这里,我们给出的证据表明,这是计算很难决定这个问题的答案,即使有机会获得量子计算的力量。我们首先展示一个双消息量子交互证明系统,它可以决定问题的承诺版本的答案。然后,我们证明了承诺问题是困难的承诺问题类的“量子统计零知识”(QSZK)证明系统,证明了多项式时间的卡普约简从QSZK-完全承诺问题“量子态可分性”,我们的量子可分性问题。通过利用Knill的有效编码的矩阵描述的状态到一个电路的描述,以产生的状态,我们可以证明,我们的承诺问题是NP-困难的库克减少。因此,量子可分性问题(如上所述)构成了第一个可由双消息量子交互式证明系统判定的非平凡承诺问题,同时对于NP和QSZK都是困难的。我们还考虑了这个问题的一个变体,其中给定的多项式时间混合态量子线路接受一个量子态作为输入,问题是决定是否有一个输入到这个电路,使其输出可通过一些二分割。我们证明了这个问题是一个完整的承诺问题类QIP的量子交互式证明系统可判定的问题。最后,我们证明了一个双消息量子交互证明系统也可以决定量子可分性问题的多部推广。
2013-09-06 cs.CC quant-ph
A Pragmatic Interpretation of Quantum Logic
长期以来,学者们一直想知道,量子力学(QM)是否包含一个源于量子逻辑(QL)的量子真理概念,并且与经典(塔斯基)真理概念截然不同。在本文中,我们表明,QL可以被解释为一个务实的语言,务实的可判定的断言公式,正式声明的物理系统,经验证明或不合理的框架中的QM。根据这一解释,QL形式化了QM中经验证明的元语言概念的属性,而不是真理的量子概念的属性。这一结论与一般的整合主义观点一致,根据这种观点,非标准逻辑可以被解释为不同于真理的元语言概念的理论,避免与经典概念的竞争,并保持逻辑的整体性。同时,对量子真理的标准概念也作了一些说明。
2005-10-05 quant-ph
Separating QMA from QCMA with a classical oracle
Columbia University(哥伦比亚大学);Saarland University(萨尔兰大学);Harvard University(哈佛大学);University of Washington(华盛顿大学);Stanford University(斯坦福大学);NTT Research, Inc(NTT研究所)
通过构造经典 oracle,证明 QMA 在相对化设置下严格大于 QCMA,利用玻色子视角压缩问题以证明采样难度。
2026-01-17 cs.CC quant-ph
Resource dependent undecidability: computability landscape of distinct Turing theories
用经典资源不可判定的问题,用量子资源也能判定吗?预期的答案是否定的;由于两者都是图灵理论,它们不应该解决停机问题-任何图灵机都无法解决的问题。然而,我们对上述问题提供了肯定的答案。我们提出了一种新颖的逻辑结构,可以为任何一对不同的图灵理论(包括但不限于经典理论和量子理论)制定无穷多个这样的问题。重要的是,还有一类决策问题,比如停机问题,在所有这些理论中都是无法解决的。一旦意识到停机问题的简化随着不同理论中可用于计算的不同资源而变化,这种明显的自相矛盾的情况就得到解决。最后,我们提出了一个多智能体博弈,其中只有经典资源的玩家的胜率是不可判定的,而量子资源提供了一个完美的获胜策略。
2021-12-26 cs.LO math.LO quant-ph
Alternating, private alternating, and quantum alternating realtime automata
本文研究了交替、私有交替与量子交替实时自动机的空性问题,证明了多种模型下不可判定性,并展示了一元平方语言的可识别性。
2019-08-27 cs.CC cs.FL cs.LO
Quantum Information Processing: An Essential Primer
量子信息科学是一个令人兴奋的、广泛的、快速发展的、跨学科的领域,正是这种性质使它既有吸引力又很难进入。在这本入门书中,我们首先回答了任何新手都需要知道的三个基本问题:量子信息是如何表示的?量子信息是如何处理的?如何从量子态中提取经典信息?然后,我们介绍了最基本的量子信息理论概念,涉及熵,源和信道,以及安全通信和纠错。最后,我们用例子来说明量子关联的力量。没有量子力学的先验知识是假定的。
2020-08-13 cs.IT math.IT quant-ph
Bosonic Quantum Computational Complexity
DIENS, ENS, PSL University, CNRS, INRIA(DIENS,巴黎高等师范学院,PSL大学,法国国家科学研究中心,法国国家信息与自动化研究所)
本文提出了一种针对无限维希尔伯特空间中玻色子计算的量子复杂性理论框架,定义了新的复杂性类,并揭示了玻色子计算与传统布尔经典和离散变量量子计算之间的关系与差异,同时指出了若干开放性问题。
2026-05-10 cs.CC quant-ph
Super quantum mechanics, spacetime and quantum information
本文以信息时空为超空间,说明时空与量子信息之间的联系。给出了量子信息与反对易变量的关系。此外,一个孤立子袋的信息被限制。
2008-04-09 quant-ph
Spread quantum information in one-shot quantum state merging
我们证明了在单向和双向通信的情况下,量子态合并的最小纠缠代价之间的差异,而他们已经被称为渐近一致。在单向通信条件下,态合并的最小纠缠代价通常被解释为描述受量子边信息约束的部分量子信息,而在双向通信条件下,我们引入了以相应代价来衡量的扩展量子信息的概念.扩展量子信息定量地描述了非定域单次量子信息的扩展情况,它不能解释为部分量子信息。
2019-04-09 quant-ph
Probabilistic foundations of quantum mechanics and quantum information
我们讨论了量子力学的基础(解释、叠加、互补原理、定域性、隐变量)和量子信息理论。
2003-09-08 quant-ph
Coherent and compatible information: a basis to information analysis of quantum systems
讨论了用于量子系统分析的关键量子信息测度的相关性。讨论了量子信息测量的可能方法,即基于量子系统的量子态的相容/不相容性,从而产生相干信息,并分别介绍了相容信息测度。提出了一种量子实验装置的信息优化方案。
2001-08-08 quant-ph
Quantum information science and complex quantum systems
是什么让量子信息科学成为一门科学?本文探讨了量子信息科学可能为复杂量子系统的研究提供一种强有力的方法的想法。
2002-10-01 quant-ph
Quantum Information as Reduced Classical Information
在一个简单的静止量子粒子的经典模型上,通过在相空间上积分相应的概率分布,即通过约化经典态中包含的信息,可以得到包含在量子态中的信息(量子信息)。
2003-04-04 quant-ph
Some Quantum Information Inequalities from a Quantum Bayesian Networks Perspective
这主要是一篇教学论文。重新考察了量子信息理论中的几个著名不等式。它是从量子贝叶斯网络的角度来实现的。本文阐述了使用量子贝叶斯网络来讨论量子SIT(香农信息论)的一些好处。
2012-08-07 quant-ph
Comments On "Three Paradox of Quantum Information"
评“量子信息的三个方面“
2003-04-11 quant-ph
Modeling quantum information dynamics achieved with time-dependent driven fields in the context of universal quantum processing
量子信息是建立信息处理的一种有用资源。尽管物理成分通常是两级系统,但它们与纠缠相互作用的结合成为复杂的动力学。研究分段场脉冲,这项工作分析了量子信息操作的建模与领域的技术负担得起的走向一个通用的量子计算模型。
2018-05-14 quant-ph
Alternative new notation for quantum information theory
量子信息理论引入了一种新的符号。在量子信息理论中,利用这种表示法,可以简化量子交换、量子隐形传态等计算。
2003-03-15 quant-ph
Accessible Information and Quantum operations
在量子操作下,可获得的信息减少。我们分析了量子操作和可访问信息之间的联系。我们表明,一般的量子过程不能准确地操作。然而,封闭量子系统的未知态不能用幺正量子操作任意操作。
2003-03-19 quant-ph
Quantum Fisher information and skew information correlations in dipolar spin system
量子费舍尔信息(QFI)和偏斜信息(SI)在量子资源理论中起着关键作用。了解物理系统中的这些测度在状态参数估计和量子精密测量中具有实际意义。本文考虑了一对自旋为1/2的粒子,它们通过偶极相互作用和Dzyaloshinsky-Moriya(DM)相互作用耦合,作为量子信息的物理载体。研究了自旋为1/2的粒子对系统热平衡态的二分非定域关联,用局域量子不确定度(LQU)和局域量子费舍尔信息(lQFI)表征.研究了偶极耦合常数对量子关联量词的影响。DM相互作用大大增强了系统中的量子关联,而温度往往会消除量子关联的量。
2020-11-11 quant-ph
Quantum information theory
量子信息理论是研究量子力学中信息处理的可实现极限。量子力学可以容纳许多不同类型的信息,包括经典信息、相干量子信息和纠缠。探索这些类型的信息所允许的丰富多样的能力是量子信息理论的主题,也是本论文的主题。特别是,我证明了几个新的限制信息处理能力的量子力学。特别令人感兴趣的结果包括:证明了在量子力学中可以进行的测量类的限制;给出了通过双向无噪声量子信道传输经典信息的可实现限制的容量定理;分布式量子计算的资源界限;量子无噪声信道编码定理的新证明;一个信息理论表征的条件下,量子纠错可以实现的热力学限制的分析,量子纠错,和新的界限上的信道容量的噪声量子信道。
2000-11-09 quant-ph
Quantum information and computation
这篇文章涉及量子信息和量子计算的理论发展,包括经典信息和一些相关的量子力学的概述。讨论涵盖量子通信,量子密码学和量子计算的主题,并考虑是否在量子信息方面的观点揭示了新的光的概念问题的量子力学的结论。
2006-02-17 quant-ph
Measurement and Physical Content of Quantum Information
考虑了量子系统信息分析中涉及的基本量子信息测度。研究表明,主要的量子信息测量方法取决于相应的量子事件是相容的还是不相容的。对于纯量子信道,可以区分相干和相容的信息测度,这是定性上不同的。提出了一个量子物理实验的一般信息方案。在该方案中,信息优化的实验装置制定为一个数学问题。
2002-10-28 quant-ph
Quantum information: How much information in a state vector?
量子信息是指量子系统的独特信息处理特性,当信息存储在非正交的量子态中或从非正交的量子态中检索时,这种特性就会出现。制备非正交量子态的系综需要比通过测量从系综中恢复的信息更多的信息。非正交量子态不能被可靠地区分,不能被复制或克隆,并且不能导致对测量结果的精确预测。这些性质与储存在经典系统微观态中的信息形成鲜明对比。
1996-01-25 quant-ph
Reading a qubit quantum state with a quantum meter: time unfolding of quantum Darwinism and quantum information flux
量子非马尔可夫性和量子达尔文主义是由一个共同的主题联系在一起的两种现象:量子系统与其相互作用的量子环境之间的量子信息通量。在这项工作中,利用量子碰撞模型,一个形式主义发起的Sudarshan和他的学校,我们将分析的效率与一个量子谐振子,作为一个米,获得一个量子比特的信息被转移到玻色子环境。我们将展示,在某些制度下,这种量子信息流是如何低效的,导致同时出现非马尔可夫和非达尔文行为
2020-01-30 quant-ph
Global triplewise information trade-off in quantum measurement
由量子测量引起的状态扰动是基础量子物理学的核心,并且构成安全量子信息处理的基本基础。虽然量化信息-扰动关系一直是一个长期存在的问题,但最近验证的量子测量的可逆性需要将这种传统的信息权衡朝着量子测量中信息守恒的完整画面进行改进。在这里,我们通过实验证明了所有信息内容之间的完全权衡关系,即,量子测量中信息增益、扰动和可逆性。通过对光子量子态的各种量子测量的研究,我们发现量子态的信息被分成三个不同的部分,分别是提取信息、扰动信息和可逆信息。我们验证了这样的不同部分的信息是在权衡关系,不仅成对的,但也在全球所有的一次,并发现全球权衡关系比任何成对的关系更紧密。最后,我们实现了最优的量子测量,这种最优的量子测量能够在不丢失信息的情况下保持量子信息,从而为基于测量的量子信息处理提供了更广泛的应用。
2021-04-29 quant-ph
Quantum Information Theory and Applications to Quantum Cryptography
对经典信息理论和量子信息理论作了简单的解释。更具体地说,它澄清了为什么香农熵被用来作为衡量经典信息和量子力学的简要回顾后,可以证明为什么密度矩阵是量子信息理论的主要工具。然后引入了冯诺伊曼熵,并借助它指出了经典信息理论与量子信息理论的一个重要区别:量子纠缠。此外,还讨论了量子测量的信息论解释。数据压缩,纠错和噪声信道传输的经典和量子的情况下,简单地证明。最后,利用上述理论对量子密码学进行了回顾,并探讨了商业化实现的可能性。
2002-01-14 quant-ph
Generalized quantum measurements. Part I: Information properties of soft quantum measurements
介绍了一类特殊的软量子测量,作为物理学中广泛应用的模糊测量的物理模型,并详细研究了它的信息性质。
2005-06-06 quant-ph
Irreducibility of n-ary quantum information
量子信息与经典信息的根本不同之处在于,量子形式(希尔伯特空间)使得引入不可约的“nits”成为必要,n是一个任意的自然数(大于1),而不仅仅是比特。
2001-11-21 quant-ph
Bibliographic guide to the foundations of quantum mechanics and quantum information
这是一个参考文献的集合(论文,书籍,预印本,书评,博士论文)。论文、专利、网站等),以量子力学和量子信息为基础,对它们进行了分类和分类。具体来说,它涵盖了隐藏变量("不去“定理,实验),量子力学的解释,纠缠,量子效应(量子芝诺效应,量子擦除,"无相互作用”测量,量子"非破坏“测量),量子信息(密码学,克隆,密集编码,隐形传态)和量子计算。
2004-11-15 quant-ph
Multiparty d-dimensional quantum information splitting
将量子信息分裂协议从量子比特推广到量子d维系统。
2002-05-17 quant-ph
State transfer with quantum side information
我们首先考虑发送方Alice和接收方Bob之间的量子通信协议,该协议通过非局域资源将Alice的量子信息传递给Bob,如经典通信、量子通信和纠缠。在这些协议中,我们假设Alice和Bob可能有量子边信息,而不是传输。在这项工作中,这些协议被称为具有量子边信息的状态传输。我们确定了协议中非局部资源的最优代价,并研究了使用量子边信息的影响。我们的结果赋予了量子互信息和量子条件互信息新的运算意义,直接为量子互信息链定则提供了一种运算解释.
2018-03-16 quant-ph
Relativistic Quantum Information: developments in Quantum Information in general relativistic scenarios
最近,人们对理解黑洞时空中的纠缠和量子通信以及使用量子信息技术来解决引力问题的兴趣越来越大。相对论纠缠的研究表明,出现了概念上重要的质的差异,以非相对论的治疗。例如,纠缠被发现是一种依赖于时间的性质,从加速观察者在平坦时空中移动的角度来看,它会发生变化。相对论量子信息理论使用来自量子信息和量子光学的众所周知的工具来研究引力引起的量子效应以了解关于时空的信息。我们可以利用我们对量子关联和引力相互作用产生的效应的了解,为最终旨在找到由于量子引力效应而引起的修正的实验方案奠定基础,这种效应太温和而无法直接观察到。这篇博士论文总结了我在博士学位期间对这个主题进行的大部分研究。
2011-06-01 gr-qc quant-ph
Snowmass white paper: Quantum information in quantum field theory and quantum gravity
本文综述了近年来将量子信息理论的方法和思想应用于量子场论和量子引力研究的进展和面临的挑战。重要的议题和主题包括:量子场论中的纠缠熵及其揭示的RG流、对称性和相位;扰乱、信息传播和混沌;状态准备和复杂性;量子场论的经典和量子模拟;以及信息在全息对偶中的作用。我们还强调了量子信息科学从各领域之间的协同作用中受益的方式。
2022-04-25 hep-th quant-ph