Optimized parameter estimation in the presence of collective phase noise
我们研究了集体相位噪声影响下的相位和频率估计与不同的测量策略。首先，我们考虑标准的线性估计方案，并提出了一个实验上可实现的优化初始探测状态的集体旋转。我们确定不同的测量时间的最佳旋转角度。其次，我们表明，子散粒噪声的灵敏度-海森堡极限-可以达到集体相位噪声的存在下，通过使用差分干涉，其中一部分的系统是用来监测噪声。为此，不仅GHZ态，而且对称Dicke态也是合适的。我们研究了一般对称Dicke态在两个输入端的最佳分裂，并讨论了差分干涉术的可能实验实现。
2016-11-07 quant-ph
Collective atom phase-controlled noise-free photon echoes using double rephasing and optical locking
利用集体原子相位控制，研究了一种用于量子存储的无粒子数反转光子回波方案。对于无反转的光子回波，将双重定相方法与光学锁定相结合，其中光学锁定相干地控制由弱数据脉冲激发的每个原子的相位。其结果是，强度平坦，正常有序，存储时间延长，和无噪声的光子回波。
2011-10-09 quant-ph
Passively self-error-rejecting qubit transmission over a collective-noise channel
我们提出了一种在集体噪声信道上对单个量子比特的任意偏振态进行被动自纠错的单量子比特传输方案，而不需要诉诸额外的量子比特和纠缠。利用马赫-曾德尔干涉仪将单个量子比特分裂成若干个波包，在不同的时间仓中通过后选择，我们可以获得一个成功概率接近100%的未破坏态，而与集体噪声参数无关。与利用消相干子空间和附加量子比特的方案相比，该方案更简单、灵活。人们可以直接将该方案应用于几乎所有基于单光子或纠缠光子系统的量子通信协议，以对抗集体噪声。
2011-09-25 quant-ph
Information leakage resistant quantum dialogue against collective noise
本文提出了两种在集体噪声信道下的抗信息泄漏量子对话协议。该方法利用无相干子空间消除两种集体噪声的影响，集体移相噪声和集体旋转噪声，其中每个逻辑量子比特由两个物理量子比特组成并且没有噪声。在这两个协议中，秘密信息都是通过两个复合酉操作编码在初始逻辑量子比特上的。此外，解码需要单光子测量而不是Bell态测量或更复杂的测量，使得所提出的两个协议更容易实现。每个逻辑量子比特的初始状态通过其辅助对应物的直接传输在两个认证用户之间私有共享。因此，在这两个协议中，信息泄漏的问题是避免。此外，详细的安全性分析还表明，Eve的几个著名的主动攻击，如特洛伊木马攻击，拦截重发攻击，测量重发攻击，纠缠测量攻击和相关性启发（CE）攻击可以有效地克服。
2022-05-05 quant-ph
Fault tolerant channel-encrypting quantum dialogue against collective noise
本文提出了两种抗集体噪声的容错信道加密量子对话协议。一种是针对集体失相噪声，而另一种是针对集体旋转噪声。无退相干态，每个由两个物理量子比特组成，充当对抗集体噪声的旅行态。Einstein-Podolsky-Rosen对是量子密钥的一种，它通过一个集体噪声信道预先在两个参与者之间安全地共享。通过量子私钥的加密和解密，每个双光子逻辑量子比特的初始态在两个参与者之间被私有地共享。由于量子加密共享每个行进逻辑量子比特的初始状态，因此克服了信息泄漏的问题。只要选择适当的旋转角度，旋转后的量子私钥可以重复使用，节约了量子资源。其信息理论效率接近66.7%。所提出的量子点协议只需要单光子测量，而不是双光子联合测量的量子测量。安全性分析表明，窃听者在对话过程中不可能在不被发现的情况下获得任何有用的秘密信息。此外，所提出的量子点协议可以在实验中实现与现有技术。
2022-05-05 quant-ph
Efficient quantum key distribution over a collective noise channel
本文提出了两种在两种不同集体噪声信道下的有效量子密钥分发方案。集体噪声的公认假设是，光子在与噪声变化相比很小的时间窗口内传播。无噪声子空间由两个Bell态构成，引入空间自由度形成两个非正交基。虽然这些协议采用纠缠态对密钥比特进行编码，但接收器只需要执行单粒子乘积测量，并且没有基失配。此外，检测是被动的，因为接收器不在两个共轭测量基之间切换他的测量以获得密钥。
2009-08-17 quant-ph
Efficient quantum entanglement distribution over an arbitrary collective-noise channel
本文提出了一种在任意集体噪声信道上的有效的量子纠缠分布。该方案的基本思想是量子通信双方首先在光纤中传输受噪声影响较小的频率自由度上的纠缠态。双方共享光子对后，通过增加一些操作和设备，将光子对的频率纠缠转换为偏振纠缠，成功概率为100%。最后，利用偏振无关波分复用器和消除频率相干性的量子频率上转换，可以得到最大纠缠的偏振态。与传统的纠缠纯化协议相比，该方案在原理上是确定性的。令人惊讶的是，集体噪音带来了额外的优势。
2010-05-01 quant-ph
Heisenberg scaling under collective non-parallel directional noise via geometric state design
University of New Mexico（新墨西哥大学）；Dartmouth College（达特茅斯学院）
本文针对经典集体定向噪声下的参数估计，提出基于几何态设计的抗噪机制，可实现探针数依赖的海森堡标度估计精度，最优性能可通过测量单个集体自旋分量达成。
2026-08-18 quant-ph
CollComm: Enabling Efficient Collective Quantum Communication Based on EPR buffering
量子通信的噪声和冗长的特性阻碍了分布式量子计算的发展。现有的分布式量子计算编译器的低效设计使这种情况变得更加糟糕。以前的编译框架将通信硬件与昂贵的远程门的实现相耦合。然而，我们发现，量子通信，特别是集体通信的效率，可以显着提高解耦的通信资源从远程操作，即通信硬件将仅用于准备远程纠缠，和计算硬件，用于存储程序信息的组件，将用于进行远程门。在此基础上，我们开发了一个编译器框架来优化分布式量子程序中的集体通信。在这个框架中，我们通过在计算硬件的量子位中缓冲通信硬件产生的EPR对，将通信硬件中的通信准备过程与计算硬件中进行的远程门解耦。实验结果表明，与现有的分布式量子计算编译器相比，所提出的框架可以将各种分布式量子程序的通信开销降低一半.
2022-08-30 cs.AR quant-ph
Quantum Noise in the Collective Abstraction Reaction A+B $_2\to$ AB+B
从理论上证明了用简并玻色子或费米子物质波可以有效地实现集体提取反应A+B $_2 \to$ AB+B。我们表明，这是占主导地位的量子涨落，这是触发其初始阶段的宏观非经典相关的原子和分子领域的外观作为结果的关键。这项研究开辟了一个有前途的新制度的量子简并物质波化学。
2008-09-04 quant-ph
Robust polarization-based quantum key distribution over collective-noise channel
提出了两种基于偏振态的量子密钥分发协议。该协议在无噪声子空间或子系统中编码密钥比特，因此可以在受到任意程度的集体噪声的量子信道上起作用，例如，由于光纤中偏振的旋转而发生。这些协议可以只使用纠缠光子对源、单光子旋转和单光子探测器来实现。因此，我们的建议提供了实际和现实的替代方案，现有的量子密钥分发在光纤上，而不诉诸干涉或双向量子通信，从而规避，分别需要高精度的定时和特洛伊木马攻击的威胁。
2003-08-15 quant-ph
Fault tolerant quantum key distribution based on quantum dense coding with collective noise
根据量子密集编码的思想，提出了两种抵抗两种集体噪声的鲁棒量子密钥分发协议。三个量子比特纠缠态被用作量子信息载体，其中两个量子比特形成逻辑量子比特，该量子比特不受一种特殊类型的集体噪声的影响。信息通过四个幺正操作编码在逻辑量子比特上，两个物理量子比特的Bell态分析和另一个物理量子比特的单光子测量可以忠实地读出，而不是三光子联合测量。通过噪声信道传输两个物理量子比特，忠实而安全地交换两个比特的信息。当噪声信道中的损耗较低时，这些协议原则上可以用于直接传输秘密消息。
2010-01-12 quant-ph
Phase noise in collective binary phase shift keying with Hadamard words
我们分析了相位波动在基于线性光学和光子计数的二进制相干态符号序列的集体检测的光通信方案中的影响。当相位噪声是不存在的，该计划提供了定性改善的非线性缩放的光谱效率与平均光子数在低功率制度相比，个人检测。我们表明，这个功能，提供了一个示范的superaddivity的可访问的信息在经典的通信在量子信道，被保存，如果随机相位印在传输符号波动的参考固定在序列长度。
2016-01-22 quant-ph
Hybrid noiseless subsystems for quantum communication over optical fibers
我们推导出无噪声子系统的一般结构，包含在一个序列的脉冲在光纤中进行集体去偏振的光辐射。这个结果是用来确定最佳的方式来实现量子通信的集体去极化信道，在一般情况下，结合各种自由度，如偏振和相位，到联合混合方案，以保护量子相干性。
2004-10-11 quant-ph
Optimization of Secret Key Rate for BB84 under Collective Rotation Noise
本文研究了在集体旋转噪声影响下BB84协议的安全性能，通过理论量子信息框架分析了量子比特误码率、互信息和秘密密钥率等关键安全参数，并提出了噪声工程策略以在最小化窃听者信息访问的同时保持秘密密钥率的降级较小。
2026-06-24 quant-ph
Two-party secure semiquantum summation against the collective-dephasing noise
在本文中，我们提出了一个两方半量子求和协议，其中两个经典的用户可以完成他们的私人二进制序列的求和与一个量子半诚实的第三方（TP）的援助。“半诚实”一词意味着TP不能与他人合谋，但能够实施各种攻击。该协议采用逻辑量子比特作为移动粒子，克服了集体失相噪声的负面影响，并且不需要任何双方预先共享随机密钥。安全性分析表明，该协议能有效地防止来自Eve的外部攻击和来自TP的参与攻击。此外，TP不知道求和结果。
2022-05-15 quant-ph
Long-range interactions revealed by collective spin noise spectra in atomic vapors
本文通过稠密碱金属原子蒸气薄池的自旋噪声谱实验，发现谱展宽和额外低频噪声，结合二体模型证明其源于强长程偶极-偶极相互作用，并表明该区域自旋噪声需由多体动力学描述，为利用SNS研究多体自旋关联和纠缠开辟了新途径。
2024-06-28 quant-ph
Maximal noiseless code rates for collective rotation channels on qudits
我们研究量子点集体旋转通道上的无噪声子系统，即，具有集合${\mathcal E}(d,n) = \{ U^{\otimes n}: U \in {\mathrm{SU}}(d)\}.$中的算子的量子信道这是通过分析由${\mathcal E}(d,n)$生成的代数${\mathcal A}(d,n)$的分解来完成的。我们总结了量子比特信道（$d=2$）的结果，并得到了可用作信道的量子纠错码的无噪声子系统的最大维数。然后将所得结果推广到一般的$d$ .特别地，示出了码率，即，对于合适的无噪声子系统，受保护的Qudit的数量与物理Qudit的数量之比总是接近1。此外，可以通过求解非平凡离散优化问题来确定无噪声子系统的最大维数。通过数学分析和符号软件Mathematica的结合，明确地确定了$d = 3$无噪声子系统的最大维数（qutrits）。
2015-08-20 quant-ph
Performance of Grover's search algorithm with diagonalizable collective noises
研究对角化集体噪声对 Grover 搜索算法的影响，发现部分噪声（如比特翻转和比特相位翻转）能提升算法性能，并确定其噪声阈值，为 NISQ 计算提供了新方向。
2023-05-17 quant-ph
DPRQ: A Dynamic Programming-based Qubit Routing Algorithm for Collective Communication in Distributed Quantum Computing
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
针对分布式量子计算节点间通信的瓶颈问题，提出基于动态规划的DPRQ量子比特路由算法，经实验验证其相较QuComm可显著减少节点间通信量。
2026-09-09 cs.DC quant-ph
Quantum Circuits for Collective Amplitude Damping in Two-Qubit Systems
量子计算机现在已经出现在我们的社会中，并用于科学和工程的研究。目前，它们已经被建造成中等大小的计算机，包含大约50个量子比特，并且对噪声影响很弱。因此，它们被称为噪声中间尺度量子器件。为了利用这些机器实现高效的量子计算，一个关键问题将是个体和集体量子噪声的相干控制。在这项工作中，我们专注于后一种类型和集体量子噪声表示为量子线路的研究配方。为了简化我们的讨论并使其具体化，我们分析了两量子比特系统中的集体振幅阻尼过程。作为我们的形式主义和量子线路的验证，我们展示了数字量子模拟的集体振幅阻尼通过检查六个不同的初始条件，不同的数量的执行我们的量子模拟的整体操作。我们观察到，随着我们增加这样的数量，我们的结果显示出与两量子比特系统的量子主方程的解良好的数值匹配。此外，我们解释的本质的方式来扩展我们的形式化分析集体振幅阻尼在较大的量子比特系统。这些结果为建立系统的量子噪声控制方法和设计大规模量子计算机奠定了基础。
2020-12-04 quant-ph
Ultra-low noise quantum memory for quasi-deterministic single photons generated by Rydberg collective atomic excitations
我们展示了存储和检索的一个按需单光子集体里德伯激发在超低噪声拉曼量子存储器位于不同的冷原子系综。我们通过激发铷原子的冷云共振到里德堡态来产生单光子，每次试验的产生概率高达15 $\%$。然后，我们表明，单光子可以存储和检索的效率为21 $\%$和$p_n= 2.3(3) \times 10^{-4}$的噪声基底每次试验中的拉曼量子存储器。这导致检索到的单光子的信噪比范围从11到26取决于输入光子的产生概率，这使我们能够观察到显着的反聚束。我们还评估了性能的拉曼存储器作为内置的不平衡的时间分束器，通过改变写入控制脉冲强度可调。此外，我们还证明了拉曼存储器可以用来控制单光子的波形。这些结果是在使用单光子源实现有效的量子中继链路方面向前迈出的一步。
2021-11-25 quant-ph
Experimental free-space quantum secure direct communication and its security analysis
我们报道了一个基于单光子的自由空间量子保密直接通信的实验实现。量子通信方案使用相位编码，并且非对称马赫-曾德尔干涉仪被优化，以便自动补偿光子在自由空间介质上跃迁期间的相位漂移。在10米自由空间内，信息传输速率达到500 bps，平均量子误码率为0.49% $\pm$ 0.27%。分析了Eve进行集体攻击和光子数分裂集体攻击情况下的安全性。我们的结果表明量子安全直接通信在自由空间是可行的。
2020-09-03 quant-ph
Entropy Decay Estimates For Collective Noise Models
量子信息科学的挑战之一是控制具有大量量子比特的开放量子系统。多体系统的一个重要方面是集体现象的出现。一种集体噪声模型是电磁环境中的开放原子系统。这个模型由Dicke在50年代提出。本文研究了Dicke模型和其他相关的集体噪声模型中的熵衰减。具体来说，我们开发了一个通用的框架来估计这些集体噪声模型的谱隙和修改后的对数Sobolev常数。此外，我们还研究了一般Dicke模型为了具有唯一的平衡态而必须满足的混合条件。表示论与熵估计的结合可以为研究更一般的集体噪声模型提供指导。
2023-02-16 hep-th math-ph math.MP
Using Interaction-Based Readouts to Approach the Ultimate Limit of Detection Noise Robustness for Quantum-Enhanced Metrology in Collective Spin Systems
我认为量子增强计量集体自旋系统中的检测噪声的作用，并推导出一个基本的约束最大可获得的灵敏度为一个给定的水平增加的检测噪声。然后，我提出了一个基于相互作用的读出利用常用的单轴扭转方案，接近这个绑定的状态产生通过几个常用的方法产生的量子增强，如单轴扭转，双轴反扭转，扭转和转动挤压，量子非爆破测量，并通过量子相变的扫描。我证明了这种方法的性能显着优于其他最近提出的基于交互的读数。这些结果可以帮助在存在不可避免的检测噪声的情况下为量子传感设备提供改进的灵敏度。
2018-09-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Noiseless subsystems for collective rotation channels in quantum information theory
集体旋转通道是量子计算和量子信息论中的一类基本通道。这种信道的噪声算子的交换子是C* 代数，其等于信道的不动点的集合。寻找与信道相关的一组噪声算子的交换子代数的精确空间结构是量子防错的核心问题。我们利用算子代数，量子力学和组合学的方法来明确确定集体旋转通道类的交换子的结构。
2004-02-06 math.FA math.OA quant-ph
Holstein Primakoff spin codes for local and collective noise
University of New Mexico（新墨西哥大学）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Kyoto University（京都大学）
本文提出基于Holstein-Primakoff近似的自旋码，用于应对局部和集体噪声，通过无测量的局部错误恢复机制提升量子纠错的鲁棒性。
2026-02-01 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Non-Gaussian signatures and collective effects in charge noise affecting a dynamically-decoupled qubit
研究了经典二能级电荷涨落对动态解耦量子比特相干性的影响。在不同的量子比特工作位置上发现了不同的动力学。精确的解析公式推导出在纯退相和近似的解决方案，发现在一般的工作位置，弱耦合和强耦合的波动。这些解决方案的分析，结合多个随机电报过程的数值模拟，揭示了波动器的数量和控制脉冲的数量，以及依赖于量子比特波动器系统的其他参数的噪声的缩放。这些结果可以用来确定潜在的微观模型的电荷环境，通过执行噪声光谱。
2015-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental diagnostics of entanglement swapping by a collective entanglement test
利用集体纠缠见证对纠缠交换协议进行了实验诊断。该方法适用于探测量子态制备、量子通信信道和不完美Bell态投影中的扰动。更具体地说，我们证明了我们的方法可以区分干扰，如去极化，相位阻尼，振幅阻尼和不完善的贝尔态测量观察四个概率和估计集体纠缠见证。由于纠缠交换是量子中继器，量子中继器，设备无关量子通信或纠缠辅助纠错的关键过程，这可以帮助更快和实际地解决传输质量相关问题，因为我们的方法需要比其他诊断方法更少的测量。
2020-08-18 physics.optics quant-ph
Universal collective rotation channels and quantum error correction
我们提出并研究了一类新的量子信道，我们称之为“通用集体旋转信道”，其中包括著名的集体旋转信道类作为一个特例。对于这类信道，不动点集和噪声交换子重合。计算该C* 代数的精确结构是量子纠错的特定无噪声子系统方法的核心问题。我们证明，有一个丰富的无噪声的子系统，在这个类中的每个通道，杨tableaux组合可以用来明确计算这些子系统。
2004-09-21 math.CO math.FA math.OA
