Controlled and combined remote implementations of partially unknown quantum operations of multiqubits using GHZ states
我们提出并证明了利用GHZ态的部分未知量子操作的受控和组合远程实现协议[An Min Wang：PRA，\textbf{74}，032317（2006）].详细描述了单量子比特、单控制器和双控制器情况下的协议。然后，我们将协议扩展到多个控制器和两个控制器的多量子比特的情况。由于我们的协议必须要求控制器的启动和授权或两个控制器一起工作和合作，量子操作的受控和组合的远程实现肯定可以提高远程量子信息处理的安全性，并有可能有更多的应用。此外，我们的协议与两个代理是有助于最大限度地达到量子操作的远程实现的功率在理论上，因为不同的代理可能有不同的操作资源和不同的操作权限在实践中。
2006-10-13 quant-ph
Adding control to arbitrary unknown quantum operations
虽然量子计算机具有显著的优势，但量子算法的复杂性仍然是一个主要的技术障碍。我们已经开发并展示了一种与体系结构无关的技术，该技术简化了将控制量子位添加到任意量子操作中的过程，这是许多量子算法、模拟和计量学的要求。该技术独立于操作是如何完成的，不需要知道操作是什么，并且在很大程度上分离了如何在实验室中实现量子操作和如何添加控制的问题。我们在光子系统中展示了一个基于纠缠的版本，实现了一系列不同的高保真双量子比特门。
2011-07-27 quant-ph
Optimal transfer of an unknown state via a bipartite operation
量子信息科学中的一个基本任务是通过使用二分量子操作$\mathcal{E}^{AB}$将未知状态从粒子$A$转移到粒子$B$（通常在遥远的空间位置）。我们认为$\mathcal{E}^{AB}$的量子态转移能力是粒子$B$的初始态上量子态转移的最大平均概率，并给出了$A$和$B$之间的态矢量的识别.我们发现在两个$d$维Hilbert空间之间，二分量子操作的QST幂满足四个期望的性质.当$A$和$B$是量子比特时，给出了量子ST功率的解析表达式。特别地，我们得到了一般两量子比特幺正变换的QST幂的精确结果。
2012-09-11 quant-ph
Reversing Unknown Qubit-Unitary Operation, Deterministically and Exactly
本文提出一种确定性精确逆转未知量子比特幺正操作的协议，通过4次调用输入操作并利用催化态实现时间反演，同时简化了最优协议搜索的半定规划方法。
2023-09-07 quant-ph
Detecting a set of entanglement measures in an unknown tripartite quantum state by local operations and classical communication
我们提出了一种更一般的方法，通过局域操作和经典通信来检测\emph{arbitrary}三重量子态中的一组纠缠度量，即负性。为了使用该方法完成检测任务，三个观察者，Alice，Bob和Charlie，不需要通过结构物理近似执行部分转置映射;相反，他们只需要通过三个本地网络辅以经典通信来共同测量一些函数。利用这些函数，他们能够确定与三重量子态相关的负性集合。
2006-04-28 quant-ph
Efficient Inversion of Unknown Unitary Operations with Structured Hamiltonians
本文提出了高效量子算法，利用特定哈密顿量结构反转未知酉操作，显著降低辅助量子比特和查询复杂度，并扩展至复共轭和转置操作，为近期量子设备提供实用方法。
2025-06-25 quant-ph
Analytical Lower Bound on Query Complexity for Transformations of Unknown Unitary Operations
本文研究了未知酉操作变换的查询复杂度下界，提出了一种利用微分的框架，证明了酉反演的渐近最优性，并指出催化协议在酉共轭中不可行。
2025-11-25 quant-ph
On the role of dealing with quantum coherence in amplitude amplification
振幅放大是构建量子计算机算法的主要工具之一。该技术概括了Grover搜索算法的关键思想。潜在的有用的修改与旋转操作中的相位变化和替换中间Hadamard变换与任意酉变换。此外，可以准备振幅的任意初始分布。我们研究了振幅放大过程中量子相干性和成功概率之间的权衡关系。作为相干性的度量，考虑了几何相干性和相干性的相对熵。就相干性的相对熵而言，互补关系与成功概率的关系似乎是最短暂的。在振幅放大过程的几个模型的情况下，说明了一般的关系。
2018-06-18 quant-ph
Quantum logic networks for probabilistic and controlled teleportation of unknown quantum states
提出了一种单粒子和两粒子未知量子态的概率隐形传态和受控隐形传态的简化方案，并通过单量子比特门、双量子比特受控非门、冯·诺依曼测量和经典控制操作等基本操作构造了实现新方案的有效量子逻辑网络.在这些方案中，隐形传态并不总是成功的，但有一定的概率。
2003-12-02 quant-ph
General impossible operations in quantum information
我们证明了量子信息中的一个普遍的限制，它统一了不克隆和反克隆等不可能性原则。此外，我们表明，对于一个未知的量子比特，不能设计一个通用的阿达玛门创建相等的叠加的原始和它的补充状态。令人惊讶的是，我们发现，阿达玛变换存在一个未知的量子比特选择无论是从极或赤道大圆。此外，我们表明，对于一个未知的量子比特，不能设计一个通用的幺正门创建的原始和它的补充状态的不相等的叠加。我们讨论了为什么不可能为两个未知的量子位设计一个受控非门，并讨论了这些限制的含义。
2002-09-17 quant-ph
Implementing quantum control for unknown subroutines
我们提出的设置为实际实现的未知的子程序添加控制，补充现有的量子光学计划的黑箱控制与对应的量子控制的顺序的操作序列。我们还提供了计划，以实现任何一个任务，使用被困离子。这些实际规避最近的不去定理是基于现有的技术。我们认为，在实践中添加控制未知的操作的可能性是许多物理系统的一个共同特征。基于所提出的实现，我们讨论了理论与实践之间的明显矛盾。
2014-03-13 quant-ph
Experimentally undoing an unknown single-qubit unitary
撤消酉运算$i.e$。逆转其作用是消除幺正演化对量子系统的影响的任务，并且当幺正已知时，它可以容易地实现。然而，给定一个没有任何具体描述的酉运算，实现其逆运算是一项艰巨而具有挑战性的任务。最近，已经提出了一种通用的量子线路[Phys.Rev.Lett. 123，210502（2019）]通过以一定概率实现其逆来撤销任意未知$d$维酉$U$。在这封信中，我们报告了三个单量子比特幺正$(d = 2)$的线性光学元件的实验逆转。实验结果证明了该方案的可行性，得到的逆幺正平均保真度为$F=0.9767\pm0.0048$，与理论预测基本一致。
2020-07-07 quant-ph
Universal Quantum Computation using Exchange Interactions and Teleportation of Single-Qubit Operations
我们将展示如何构建一个通用的一套量子逻辑门使用控制交换相互作用和单，双自旋测量。单自旋幺正操作被传送而不是直接执行，从而消除了构建几个最有前途的固态量子计算方案的主要困难，例如自旋耦合量子点，硅中的施主原子核自旋和氦上的电子。相反，以前的建议处理这个困难，我们的计划不需要编码冗余。我们还讨论了超导相位量子比特的应用。
2002-08-17 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
Controlling Unknown Quantum States via Data-Driven State Representations
针对初始状态未知的量子系统控制难题，提出一种用少量测量数据构建状态表示并结合强化学习生成控制操作的机器学习算法，实现了对未知多体及非高斯连续变量量子态的精确控制。
2024-06-13 quant-ph
Estimation of unitary quantum operations
讨论了利用纠缠最优估计一个未知幺正量子操作的问题。其思想是准备一个纠缠对，将未知幺正应用于其中一个部分，然后测量联合输出态。该测量可以是纠缠的测量或者其可以是可分离的（例如，LOCC）。这些可能性之间的比较，它表明，通过使用非可分离的测量，可以提高估计的准确性的一个因素的$2(d+1)/d$其中$d$是希尔伯特空间上的$U$行为的维度。
2004-05-02 quant-ph
Reversing Unknown Quantum Transformations: Universal Quantum Circuit for Inverting General Unitary Operations
给定一个实现$d$维幺正操作$U_d$的量子门，除了$d$没有任何具体描述，并且允许使用$k$时间，我们提出了一个实现精确逆$U_d^{-1}$的普适概率预示的量子线路，其失效概率在$k$中指数衰减.该协议采用自适应策略，证明指数性能的必要性。它需要$k\geq d-1$，已证明这是用量子电路精确实现$U_d^{-1}$所必需的。此外，即使当允许具有不确定因果顺序的量子电路时，也需要使用$k\geq d-1$。然后，我们提出了一个有限的线性和半正定约束的通用酉反演协议的特点，并制定了一个凸优化问题，其解决方案是最大的成功概率为给定的$k$和$d$。当$d=2$和$k\leq 2$用于$d=3$时，使用用于$k\leq 3$的半定编程求解器计算最优值。通过这种数值方法，我们第一次表明，不确定的因果顺序电路提供了一个优势，在一个任务中，涉及多次使用相同的单一操作的因果顺序的。
2020-04-15 quant-ph
Learning Gaussian Operations and the Matchgate Hierarchy
本文将Clifford操作的高效黑盒学习方法扩展至费米子高斯操作，并引入结构相似的Matchgate层级，证明其包含Clifford层级且任意层级操作均可高效学习。
2024-07-24 quant-ph
Unknown Quantum States: The Quantum de Finetti Representation
我们提出了一个基本的证明量子德菲内蒂表示定理，量子模拟德菲内蒂的经典定理可交换的概率分配。这与Hudson和Moody [Z. Wahrschein。verw。盖伯山33，343（1976）]，它依赖于高等数学，并不具有同样的推广潜力。经典的de Finetti定理提供了贝叶斯概率论中未知概率概念的操作定义，其中概率被视为置信度而不是客观的自然状态。量子de Finetti定理以非常类似的方式处理可交换的密度算子分配，并提供了量子态层析成像中"未知量子态“概念的操作定义。这一结果对于量子力学的信息解释尤其重要，因为在量子力学中，量子态和概率一样，被认为是知识的状态，而不是自然的状态。我们进一步证明了该定理在实Hilbert空间中是不成立的，并讨论了这一点的意义。
2001-04-18 quant-ph
Impossible to conjugate or reflect an unknown quantum state via a unitary evolution
Tsinghua University（清华大学）
本文提出不可共轭定理，证明无法通过通用物理设备或线性/幺正操作共轭未知任意量子态，补充了量子信息领域的基本限制定理。
2026-10-23 quant-ph
Distilling Qubit Unitary Operations: A No-Go Theorem and Minimal Realization
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）
本文研究通用酉净化任务，证明在不定因果序框架下无平凡2槽高阶操作可通用净化单比特酉，并发现3槽并行架构是实现非平凡净化的最小方案，通过辅助量子比特吸收误差达到最优平均保真度。
2026-09-30 quant-ph
Self-calibrating Quantum State Tomography
我们介绍和实验证明了一种技术，用于执行量子态层析成像的多量子比特状态，尽管不完整的知识用于改变测量基础的酉操作。给定具有未知旋转角度的幺正操作，我们的方法可以用来重建直到局部sigma-z旋转的状态的密度矩阵，以及恢复未知旋转角度的大小。我们展示了高保真度自校准断层扫描偏振编码的单光子和双光子状态。未知的单一操作通过两种方式实现：使用双折射聚合物片--廉价的智能手机屏幕保护器--或者具有可调延迟的液晶波片。我们探索我们的技术如何可以适应量子态层析成像系统，如生物分子的跃迁偶极矩的大小和方向是不知道高精度。
2012-08-02 quant-ph
Higher-order quantum computing with known input states
本文针对高阶量子计算默认输入态未知的设定，探索输入态已知的变体框架，证明该设定可带来指数级性能优势，并明确了可确定性精确实现的混态类别。
2025-11-16 quant-ph
Blind Remote Implementation of Arbitrary Two-Qubit Unitary Operation via Pre-Shared Entanglement
University of Johannesburg（约翰内斯堡大学）
该协议利用预共享纠缠和黑盒设备，通过欧拉与卡坦分解组合基本操作，实现无需经典描述的任意两量子比特酉操作的盲远程执行。
2026-10-06 quant-ph
Estimating the Degree of Entanglement of Unknown Gaussian States
我们介绍了高斯状态和操作。讨论了二分高斯态的纠缠特性的协方差矩阵如下。它解释了如何纠缠可以见证使用可行的测量，例如零差测量。我们发现，这样的测量结果不仅可以见证，而且量化纠缠。
2006-10-31 quant-ph
Quantum-phase synchronization
我们研究的机制，允许一个同步的量子相位的两个量子比特相对于一个固定的基础。从一个处于固定参考态的量子比特和另一个处于未知态的量子比特开始，我们发现，与完美量子克隆的不可能性相反，量子相位可以通过联合幺正操作完美同步。当两个量子比特最初都处于纯未知状态时，通过幺正操作实现完美的量子相位同步变得不可能。在这种情况下，我们确定的最大平均量子相位同步保真度，相对相位和相位的分布，并确定最佳的量子线路，实现这一最大保真度。这些最佳的量子线路的一个子集，使完美的量子相位同步一类未知的初始状态限制在布洛赫球的赤道平面。
2016-11-03 quant-ph
Deterministic superreplication of one-parameter unitary transformations
我们表明，可以确定性地产生一个未知的酉操作的$N$副本到$N^2$几乎完美的副本。这个结果适用于所有由具有未知相互作用强度的哈密顿量产生的运算。这在相位协变克隆的背景下推广了类似的结果，然而，超级复制是以指数级降低的成功概率为代价的。我们还表明，单一操作的多个副本可以通过作用于小得多的空间的操作来模拟，例如，作用在单个$n$能级系统上的磁场允许人们模拟场对$n^2$量子比特的作用。
2015-05-06 quant-ph
A method for teleporting an unknown quantum state and its application
我们提出了一种传送未知量子态的方法。在这种方法中，发送方Alice首先对处于未知量子态的粒子和她想要发送给接收方Bob的辅助粒子使用受控-非操作。然后她把辅助粒子发送给鲍勃。当Alice被Bob告知接收到辅助粒子时，她对粒子进行本地测量，并通过经典信道将本地测量的结果发送给Bob。根据结果，Bob可以成功地在辅助粒子上恢复Alice破坏的未知量子态。作为该方法的一个应用，我们提出了一个量子安全直接通信协议。
2005-04-28 quant-ph
Device independent witnessing of unknown quantum channels
量子过程层析成像是表征自然界中任何量子信道的标准程序，它受到循环论证的影响：为了表征信道，层析成像准备和测量需要已经被表征。我们打破这个循环，设计一个操作框架，能够最佳地表征任何给定的未知量子信道在设备无关的方式，即，只看它的输入输出统计，在唯一的假设下，量子理论是有效的。我们提供明确的解决方案，在封闭的形式，实际相关的情况下，如擦除，去极化，和振幅阻尼通道。
2016-06-10 quant-ph
Entanglement Is Not Necessary for Perfect Discrimination between Unitary Operations
我们表明，一个单一的操作（量子线路）秘密地从一个有限的一组单一的操作可以确定的顺序应用只有有限数量的运行的未知电路。在我们的方案中不需要纠缠或联合量子操作。我们进一步表明，我们的计划是最佳的，在这个意义上说，运行的数量是最小的，当歧视只有两个单一的操作。
2007-03-26 quant-ph
Experimental Realization of Teleporting an Unknown Pure Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolski-Rosen Channels
报道了一个量子光学实验实现未知纯量子态的隐形传态。这实现了Bennett等人提出的原始方案的所有非局部方面，并且等价于它的局部操作。我们展示了一个线偏振态和一个椭圆偏振态的隐形传态的结果。我们表明，实验结果不能单独用经典通道来解释。
1997-10-02 quant-ph
The Perfect Distinguishability of Quantum Operations
我们给出了一个可行的充分必要条件，证明了从已知量子操作集合中秘密选出的未知量子操作（量子器件）在有限次查询中可以被完全识别，从而完成了量子操作完全可识别性的刻画.我们进一步设计了一个最优协议，该协议可以通过最少的查询次数实现两个量子操作之间的完美区分。有趣的是，采用$q$ -数值范围理论的技术，我们发现，在不使用辅助系统或纠缠的情况下，总是可以实现两个等距之间的最佳完美区分。
2009-08-03 quant-ph
Some observations on two-way finite automata with quantum and classical states
{ \it具有量子态和经典态的双向有限自动机}（2 qcfa's）是由Ambainis和Watrous提出的。这种计算模型虽然比Kondacs和Watrous首先提出的{ \it双向量子有限自动机}（2 qfa）有更多的限制，但仍然比经典的量子有限自动机更强大.本文主要研究2 qcfa的运算性质。我们证明了具有错误概率的2 qcfa识别的语言类的布尔运算（交、并、补）和反转运算是封闭的，并且在一定的限制条件下证明了这类语言的连接运算是封闭的.给出了上述操作的2 qcfa的状态数。文中给出了一些例子，并证明了$\{xx^{R}|x\in \{a,b\}^{*},#_{x}(a)=#_{x}(b)\}$可以被2 qcfa以单侧错误概率识别，其中$x^{R}$是$x$的逆，$#_{x}(a)$表示串$x$中$a$的编号.
2007-01-26 quant-ph
Blindly Verifying Unknown Entanglement without State Tomography
量子纠缠态表现出超越任何经典态的特性。人们提出了许多方法来验证纠缠，如量子态层析术。在这项工作中，我们的目标是通过开发一个非线性纠缠见证来识别未知的纠缠状态空间的部分信息。证明由Pauli观测量表示的广义Greenberger-Horne-Zeilinger类佯谬和密度矩阵元表示的非线性不等式组成。首先，我们验证未知的二体纠缠，并研究纠缠证人对白噪声的鲁棒性。其次，我们将这种验证推广到未知的多体纠缠态，包括Greenberger-Horne-Zeilinger型态和局域信道操作下的团簇态。第三，给出了与量子零知识证明相关的量子信息应用。我们的结果为验证具有抗白噪声能力的通用量子计算资源提供了一种有效的方法。我们的工作适用于在没有状态层析的情况下检测未知纠缠。
2021-11-25 quant-ph
Nonexistence of a universal quantum machine to examine the precision of unknown quantum states
在这项工作中，我们揭示了一种新的类型的不可能性，发现在我们最近的研究，禁止比较多个未知的量子态与任何非平凡的阈值在一个完美的或明确的方式接近。这种不可能性不同于现有的不可能性，因为它是多个量子态上的“集体”不可能性，而大多数其他“不可能”定理每次只涉及一个单态，即，这在非局域量子操作上是不可能的。这种新的不可能性可能提供了一个新的洞察量子力学的性质，它意味着更多的限制量子信息任务比现有的“不去”定理。
2011-12-23 quant-ph
Delocalization power of global unitary operations on quantum information
我们研究了两个未知量子态的张量积所表示的两个原本定域的量子信息如何通过执行两个量子态的整体幺正操作而被离域。为了刻画全局么正操作对量子信息的离域能力，分析了仅使用LOCC将两个量子信息中的一个确定性地重定域到其原始Hilbert空间的充要条件.我们证明了这种LOCC单件重定位是可能的，当且仅当全局酉操作是局部酉等价于受控酉操作。离域势和纠缠势表征了整体酉运算的不同非局部性质。
2010-04-13 quant-ph
Entanglement transformation between sets of bipartite pure quantum states using local operations
Alice和Bob从一组纯量子态中选择一个未知的初始态。它们的任务是仅使用局部操作将初始状态转换为相应的最终纯状态。我们证明了这种转换存在的充分必要条件。我们还提供了有效的算法，可以快速排除的可能性，一组初始状态转换为一组最终状态。
2012-10-13 quant-ph
An Initialization-free Quantum Algorithm for General Abelian Hidden Subgroup Problem
Kyung Hee University（庆熙大学）
针对有限阿贝尔群上的隐藏子群问题，提出一种无需初始化辅助寄存器的量子算法，在保持计算成本的同时恢复辅助寄存器状态。
2026-05-28 quant-ph
Deterministic transfer of an unknown qutrit state assisted by the low-Q microwave resonators
Qutrits（即，三能级量子系统）由于其大的希尔伯特空间而可用于实现许多量子信息和通信任务。在这项工作中，我们提出了一个方案，以转移一个未知的量子态之间的磁通量子耦合到两个超导共面波导谐振器。这种量子态转移可以在不需要测量的情况下确定地实现。由于谐振腔光子在操作时间期间被虚拟地激发，所以由谐振腔衰减引起的退相干和不想要的谐振腔间串扰被极大地抑制。此外，我们的方法可以适用于其他固态qutrits耦合到电路谐振器。数值模拟结果表明，利用电流电路QED技术实现两量子态之间量子态的高保真传输是可行的。
2018-02-28 quant-ph
Testing for a pure state with local operations and classical communication
我们研究的问题，使用本地操作和经典通信（LOCC），以区分一个已知的纯状态从一个未知的（可能是混合）的状态，边界的错误概率从上面和下面。我们研究了检测多个副本的纯状态的渐近速率，并表明，如果两个状态的重叠是足够大的，那么它们可以区分渐近以及与LOCC与全球测量;否则，最大施密特系数的纯状态是足够的，以确定渐近误差率。
2010-04-11 quant-ph
Learning an unknown transformation via a genetic approach
集成光子学技术的最新发展为复杂线性光学干涉仪的制造开辟了道路。该平台的应用在量子信息科学中无处不在，从量子模拟到量子精密测量，包括通过玻色子采样问题寻求量子霸权。在这些背景下，有效地学习所实现的干涉仪的酉操作的能力成为至关重要的要求。在这封信中，我们开发了一种基于遗传算法的重建算法，它可以被采用作为一种工具来表征一个未知的线性光网络。我们报告的实验测试所描述的方法通过执行重建的7模式干涉仪实现通过飞秒激光写入技术。遗传方法的进一步应用可以在其他背景下找到，例如量子精密测量或学习未知的一般哈密顿演化。
2016-10-11 quant-ph
Reversing Unknown Quantum Processes via Virtual Combs for Channels with Limited Information
针对开放系统量子动力学不可逆性导致的未知量子过程逆转难题，提出虚拟梳子框架，通过迭代利用未知过程并附加经典后处理，实现精确或近似逆转，并揭示误差衰减与槽数权衡。
2024-07-22 quant-ph
Schemes for quantum entanglement concentration of two unknown partially entangled states with cross-Kerr nonlinearity
我们提出了一个实用的方案来集中一对未知的部分纠缠Bell态和三光子W态的交叉Kerr非线性纠缠。在该方案中，利用局域操作和经典通信，分离的两方可以从两个先前共享的部分纠缠光子对中获得一个最大纠缠光子对，而分离的三方可以从两个相同的部分纠缠三光子W态中获得一个最大纠缠三光子W态和一个最大纠缠团簇态，并具有一定的成功概率.最后讨论了误差源和退相干对方案的影响。该系统结构简单，仅使用了一些线性光学元件和交叉克尔介质，大大简化了实验实现。这些方案在现有的实验技术条件下是可行的
2014-03-20 quant-ph
Quantum state identification of qutrits via a nonlinear protocol
我们提出了一个概率量子协议来实现qutrit态的非线性变换，通过对系综的迭代应用，可以用来区分两种类型的纯态。该协议涉及单quutrit和两quutrit酉操作，以及后选择根据中间测量得到的结果。我们利用非线性变换的算法来识别一个量子态，只要它属于一个任意已知的有限集合。该算法的基础上划分成两个适当设计的子集，可以区分的非线性协议的状态的已知集合。在大多数情况下，这伴随着对未知状态应用一些适当定义的物理（酉）运算。然后，通过应用非线性协议，可以决定未知状态属于两个子集中的哪一个，从而减少可能的候选状态的数量。通过迭代地继续这个过程，直到剩下一个可能的候选者，可以识别未知状态。
2018-08-30 quant-ph
Parameterized quantum comb and simpler circuits for reversing unknown qubit-unitary operations
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））
本文提出参数化量子梳框架PQComb，利用参数化量子电路实现量子过程变换，并将未知量子比特酉操作反转的辅助比特开销从六个降至三个，在IBM-Q硬件噪声模拟中表现更优。
2025-02-25 cs.IT cs.LG math.IT
