Decoherence Patterns of Topological Qubits from Majorana Modes
我们采用不同于Feynman-Vernon方法的一种新的导出开放系统动力学的方法研究了拓扑量子比特与环境接触时的退相干模式。每个拓扑量子比特由1D Kitaev链的两个Majorana模式组成。这两个马约拉纳模式与环境以非相干的方式相互作用，从而产生拓扑量子比特的特殊退相干模式。更具体地说，我们考虑的开放系统动力学的拓扑量子比特弱耦合到费米/玻色子欧姆类环境。我们发现了量子退相干的非典型模式。与非拓扑量子比特在所有类欧姆环境中总是完全退相干的情况相反，拓扑量子比特在欧姆和亚欧姆环境中完全退相干，但在超欧姆环境中则不然。此外，我们发现拓扑量子比特的费米子宇称虽然不能阻止量子比特态在亚欧姆环境中的退相干，但可以阻止量子比特态热化为吉布斯态。我们还研究了每个Majorana模可以耦合到不同的类欧姆环境的情况，以及两个拓扑量子比特的并发的时间依赖性。
2014-10-21 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
On the Black-Hole/Qubit Correspondence
四个量子比特的纠缠分类与四维STU模型的极值黑洞通过类时约化到三维有关。这种对应关系被推广到一个非常特殊的四路纠缠的八个量子比特和黑洞的最大超对称N = 8和特殊的魔术N = 2超引力理论的纠缠分类。
2011-03-16 hep-th quant-ph
Fermionic model of unitary transport of qubits from a black hole
受Osuga和Page最近模型的启发，我们提出了一个明确的么正费米玩具模型，用于从黑洞向外辐射传递信息。该模型把么正演化看作是黑洞外霍金对的产生和黑洞内霍金对的湮灭的组合。
2021-01-26 gr-qc hep-th
STU Black Holes as Four Qubit Systems
本文用四量子比特系统描述了D=4，N=2超引力STU模型中极稳态球对称黑洞解的结构.我们的分析扩展了以前基于三个量子比特的研究结果。促进这种四量子比特解释的基本思想是，D=4超引力中的定态解可以通过沿时间方向的降维来描述。在这个D=3的图中，模型的全局对称群$SL(2,R)^{\times 3}$被Ehlers SL（2，R）扩展，占第四个量子位。我们引入了一个四量子比特状态，这取决于电荷（电，磁和NUT），模量和翘曲因子。我们将这种状态的纠缠特性与STU模型中不同类别的黑洞解联系起来。在四比特纠缠下，极值黑洞解对应于幂零态，非极值黑洞解对应于半单态。在达到这种基于纠缠的情况下，强调了四个代数独立的四个量子比特SL（2，C）不变量的作用。
2010-04-21 hep-th quant-ph
Qubits and STU Black Holes with Eight Electric and Magnetic Charges
本文考虑了一个含有8个磁荷和8个电荷（8+8）-签名的STU黑洞模型.我们证明了这样的模型允许一个极值黑洞解，其中（8+8）-签名可以通过凯莱超行列式与熵相关联。
2016-12-07 gr-qc hep-th
Qubit Transport Model for Unitary Black Hole Evaporation without Firewalls
通过对出射辐射和黑洞引力场的连续么正变换，给出了一个从黑洞引力场到霍金辐射的显式玩具量子比特输运模型.该模型在事件视界没有防火墙或其他戏剧，它避免了作为防火墙悖论的解决方案的子系统转移模型的反驳。此外，它符合一套六个物理约束，吉丁斯提出的黑洞蒸发模型。它确实利用了引力场的非定域量子比特，但假设辐射与这些非定域量子比特局部相互作用，因此在某种意义上，非定域性被限制在引力扇区。虽然量子比特模型过于粗糙，无法定量地准确描述霍金辐射的详细光谱，但它在定性上符合预期。
2018-04-03 gr-qc hep-th
Unitary toy qubit transport model for black hole evaporation
在最近的一篇论文中，Osuga和Page提出了一个明确的酉玩具量子比特传输模型，用于将信息从黑洞传输到输出辐射。根据他们的想法，我们提出了一个单一的玩具模型，其中涉及（费米）霍金状态。
2020-12-29 gr-qc hep-th quant-ph
Causal unitary qubit model of black hole evaporation
提出了一种新的黑洞蒸发的简单量子比特模型。该模型在四个量子比特上运行，并根据量子门和量子线路来定义。该模型的主要特征包括明确的么正性和（最显著的）因果性，因果性被理解为黑洞内部的信息不可能通过视界传递。相应的冯·诺依曼纠缠熵产生了佩奇曲线的粗略（四量子位）近似。
2021-05-07 gr-qc hep-th quant-ph
Strings, black holes, the tripartite entanglement of seven qubits and the Fano plane
最近，人们观察到，$E_7$群可以用来描述一种特殊类型的量子纠缠的七个量子比特分为七个三方系统。在这里，我们表明，这种奇怪的纠缠类型是完全编码到离散几何的法诺平面。我们明确地工作的细节有关的量子比特解释的$E_7$发电机作为三方协议的代表作用于56维表示空间。利用这些结果，我们进一步推广了最近研究的量子信息理论和四维弦论中的超对称黑洞之间的类比。我们指出，包含三个和四个三方系统的纠缠子系统之间存在着一种对偶关系。这种关系反映在N=8超引力的$E_{7(7)}$对称面积形式的N=4和N=2截断的黑洞熵表达式的结构中。我们猜想，基于其他量子比特系统的类似图像可能适用于神奇超引力中的黑洞解。
2006-11-08 hep-th quant-ph
Approximate locality, black hole complementarity and overlapping qubits
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
该研究构建含重叠量子比特的蒸发黑洞玩具模型，通过同一代数的不同表示避免不可克隆定理违反，捕捉黑洞蒸发特征并得到佩奇曲线。
2026-08-12 hep-th quant-ph
How to Recover a Qubit That Has Fallen Into a Black Hole
我们展示了一个算法的检索量子比特，编码的自旋角动量，已被投入到一个没有防火墙的黑洞。通过收集霍金辐射并对黑洞进行测量，可以类似于量子隐形传态地实现恢复。重要的是，这些方法仅需要从事件视界外部执行测量的能力。
2015-10-06 gr-qc hep-th quant-ph
Black holes and qubits
量子纠缠是量子信息理论的核心，在量子计算、隐形传态、密码学和通信等方面都有应用。在量子引力这个表面上独立的世界里，辐射黑洞的霍金效应也占据了中心舞台。尽管它们之间存在明显的差异，但事实证明两者之间存在对应关系。
2012-06-11 gr-qc hep-th quant-ph
Braided Majorana qubits as a minimal setting for Topological Quantum Computation?
本文提出通过编织Majorana四维比特实现拓扑量子计算的最小设置，探讨其在拓扑量子计算中的作用与贡献。
2025-04-02 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Dynamical decoherence of a qubit coupled to a quantum dot or the SYK black hole
研究了量子比特与描述相互作用费米子量子点的两体随机相互作用模型（TBRIM）或Sachdev-Ye-Kitaev（SYK）黑洞模型的弱耦合动力学退相干。我们确定了SYK模型中量子点或量子混沌的动态热化机制的量子比特弛豫和退相速率。这些速率被发现对应于费米黄金法则和量子芝诺制度依赖于量子比特费米子耦合强度。一个不寻常的制度，发现这些利率实际上是独立的TBRIM参数。我们提出了TBRIM和量子小世界网络之间的类比，在有限的时间内爆炸性地传播到指数级大量的状态，类似于小世界社交网络中的六度分离。我们发现SYK模型具有大约2 - 3个分离度。
2018-04-28 cond-mat.str-el hep-th
Soft-Hair-Enhanced Entanglement Beyond Page Curves in a Black-hole Evaporation Qubit Model
我们提出了一个多量子比特模型，该模型通过同时考虑霍金粒子的发射和视界处的零能软毛蒸发，再现了四维（4-dim）Schwarzschild黑洞（BH）的热性质.结果验证了量子比特与其他子系统（包括发射辐射）之间的纠缠熵远大于量子比特的BH熵模拟，与Page曲线预测相反。我们的结果表明，早期的霍金辐射与软毛纠缠，晚期的霍金辐射与BH的自由度高度纠缠，避免了视界处防火墙的出现.
2018-05-06 gr-qc hep-th quant-ph
Killing quantum entanglement by acceleration or a black hole
我们考虑两个纠缠的加速量子比特与实标量场耦合，每个标量场都由Unruh-Wald模型描述。结果表明，当一个或多个量子比特的加速度足够大时，由于Unruh效应，两个量子比特的二分纠缠突然消失。我们还考虑了GHZ态和W态中三个纠缠的加速量子比特，它们的加速度频率比相等，发现在任一态中，当加速度频率比达到一定值时，三重纠缠突然消失.在黑洞视界附近，Rindler度规与Schwarzchild度规之间的等价性意味着，对于黑洞外的两个纠缠量子比特，当其中一个或两个量子比特足够接近视界时，纠缠突然消失;而对于GHZ或W态的三个纠缠量子比特，当这些量子比特足够接近视界时，三个纠缠突然消失.
2015-12-14 gr-qc hep-th quant-ph
Graph Theory and Qubit Information Systems of Extremal Black Branes
利用基于Adinkras的图论，我们再次考虑在量子信息的框架下对极端黑膜的研究。更准确地说，我们提出了量子比特系统，Adinkras和某些极端黑膜之间的一一对应，这些极端黑膜是从T^n上紧化的IIA型超弦得到的。因此，我们将T^n的实霍奇图解释为由代表n个量子比特的2^n个玻色子节点构成的一类Adinkras的几何。在这个图形表示中，每个节点对量子位量子态和T^n上构建的极端黑膜的电荷的信息进行编码。这种对应关系被推广到实超流形T^{n}上与奇、偶几何相关的n个超量子比特|n}。利用组合计算，得到了描述玻色子态和费米子态个数的一般表达式。
2014-12-17 hep-th math-ph math.MP
Fully frustrated Josephson junction ladders with Mobius boundary conditions as topologically protected qubits
我们展示了如何通过使用具有Mobius边界条件的完全阻挫的约瑟夫森结阶梯（JJL）来实现“受保护”的量子比特。这种系统最近已经在扭曲共形场论（CFT）方法（Mod. Phys. Lett. A 15（2000）1679; Nucl.Phys.B641（2002）547），并且显示出发展通量分级现象（Eur. J. B 49（2006）83）。在将系统的基态的拓扑性质与半通量量子的存在联系起来时，充分利用了“闭合”几何的相关性，并预测了拓扑秩序的出现（JSTAT（2005）P03006）。本文分析了基态在绝热磁通量变化下的稳定性和变换性质，并提出了实现防止退相干的固态量子比特的深刻后果。
2007-11-27 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Black hole qubit correspondence from quantum circuits
我们考虑了从量子线路中得到的黑洞量子比特对应（BHQC），考虑了在包裹膜量子比特的公式化中使用带基的门操作。我们基于BHQC纠缠分类解释了这些量子线路，并将其应用于Bell态、GHZ态的产生、量子线路隐形传态以及超对称、黑洞组态、Freudenthal和秩系统构造中的交换实现.这些结果进行了讨论，从超弦的观点表明，由纠缠的几何实体的上同调操作所形成的物理状态的建设的重要性，自动允许保存不同数量的超对称性在紧化过程中给出了一种替代的情况下，通量时，在游戏中引入：广义Calabi-Yau希钦。
2015-07-03 gr-qc hep-th quant-ph
Decoherence of Topological Qubit in Linear and Circular Motions: Decoherence Impedance, Anti-Unruh and Information Backflow
本文研究了由两个Majorana零模组成的拓扑量子比特在Minkowski时空中作一般线性和圆周运动时的退相干模式。我们表明，减少动力学是准确的，没有马尔可夫近似。我们的结果意味着，加速将导致热化预期的Unruh效应。然而，对于短时间尺度，我们发现退相干速率与加速度是反相关的，作为一种退相干阻抗。这实际上与之前通过研究Unruh-DeWitt探测器的跃迁几率发现的“反Unruh”现象有关。通过对耦合常数或加速度的时间调制，我们也得到了信息回流，这是潜在的非马尔可夫约化动力学的一个特征。此外，通过利用拓扑量子比特的非定域性质，我们发现组成Majorana零模的一些非相干加速可以保持相干性，而不是使其热化。
2016-08-29 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
Grassmannian Connection Between Three- and Four-Qubit Observables, Mermin's Contextuality and Black Holes
我们从有限几何学中调用一些想法，将135个相互交换的三量子比特可观测量的七元组双射映射到135个对称的四量子比特可观测量。在标记的前一组的元素在一个七维Clifford代数，我们提出的双射映射和最明显的行动，相关的辛群在这两个集的明确形式。这种形式主义，然后采用新的光对最近发现的结构和基数属性的聚合三量子位Mermin的“神奇”五芒星。此外，还指出了与所谓的黑洞-量子比特对应的一些有趣的联系。
2013-08-10 hep-th math-ph math.CO
Strings, Black Holes, and Quantum Information
我们发现弦论中的极端黑洞与量子信息理论中的2-和3-量子比特系统之间存在多重联系。我们证明了在极端黑洞上轴子纠缠态的熵与2-qubit态的纠缠度有关，而STU黑洞，BPS和非BPS黑洞的熵与3-qubit态的3-tangle有关.我们将3-qubit态与具有一定数量D-膜的弦论态联系起来。我们确定了一组“大”黑洞的最大纠缠GHZ类的国家和“小”黑洞的可分离，二分和W状态。梳理了三比特态、扭子、八元数和黑洞之间的关系。我们给出了一个简单的表达式的熵和面积的“小”黑洞拉伸视界的范数和2-纠缠的3-qubit系统。最后，我们证明了由著名的四次Cartan E_{7(7)}不变量给出的N=8超引力/M理论中黑洞和黑环熵的最一般表达式，可以约化为描述3-qubit态的3-缠结的Cayley超行列式.
2006-05-04 astro-ph gr-qc hep-ph
Qubits on the Horizon: Decoherence and Thermalization near Black Holes
我们研究了一个量子比特（或Unruh-De Witt探测器）的后期演化，它徘徊在史瓦西黑洞的事件视界附近，同时与自由量子标量场相互作用。计算是在无量纲量子位/场耦合$g$中微扰进行的，但不是计算由于场相互作用引起的量子位激发率（如通常所做的那样），而是使用开放EFT技术来计算$g^2 t/r_s$中所有阶次的后期演化（同时忽略阶次$g^4 t/r_s$效应），其中$r_s = 2GM$是史瓦西半径。我们证明了，对于足够接近视界的量子比特，晚期演化采取一种简单的普遍形式，只依赖于近视界几何，假设量子场是在阿达玛型状态（如Hartle-Hawking或Unruh真空）中制备的。当两个量子比特态之间的红移能量差$ω_\infty$（由远处的观察者观察探测器测量）满足$ω_\infty r_s \ll 1$时，这种普适演化变成马尔可夫，并描述了与霍金辐射平衡的指数方法，量子比特密度矩阵的非对角和对角分量以不同的特征时间松弛到平衡，都是$r_s/g^2$阶。
2021-01-20 gr-qc hep-th
Black Holes, Qubits and Octonions
本文综述了最近建立的弦论中的黑洞熵与量子信息理论中的量子比特和量子比特的量子纠缠之间的关系。第一个例子是由三个量子比特的三重纠缠（称为3-纠缠）和N=2超引力的8电荷STU黑洞的熵提供的，这两个都是由[SL（2）]^3不变超行列式给出的，这个量是由凯莱在1845年首次引入的。在吸引子机制和局部蒸馏协议之间存在进一步的关系。在微观水平上，黑洞可以用相交的D3膜来描述，D3膜包裹在六个紧凑的维度T^6周围，提供了对电荷的弦理论解释，我们将三个量子比特的基矢量联系起来，|ABC>（A，B，C=0或1），具有相应的8个缠绕循环。黑洞/量子比特的对应关系可以扩展到56个电荷N=8的黑洞和7个量子比特的三重纠缠，其中的测度由嘉当的E_7子集[SL（2）]^[7]不变量提供。量子位自然地由Fano平面的七个顶点ABCDEFG描述，它提供了七个虚八元数的乘法表，反映了E_7具有O-分次代数的自然结构。这反过来又提供了N=8的56=7 x 8电荷的新的虚八元数解释：24=3 x 8 NS-NS电荷对应于三个虚四元数，32=4 x 8 R-R对应于四个互补的虚八元数。在五维空间中，N=8的黑洞（或黑弦）也与三个量子点（三态系统）的二分纠缠有关，其中类似的度量是Cartan的E_6子集[SL（3）]^3不变量。
2009-02-17 gr-qc hep-th quant-ph
A three-qubit interpretation of BPS and non-BPS STU black holes
在此基础上，我们进一步发展了量子信息理论和极端弦黑洞解理论之间的黑洞类比。我们表明，在STU模型中的超对称黑洞解的三量子比特解释也可以扩展到包括非超对称的。首先，我们证明了黑洞势可以表示为适当选择的包含量子化电荷和模的三量子比特纠缠态的范数的一半。根据这种纠缠态，黑洞势的极端化相当于抑制位翻转错误（BPS情况）或允许非常特殊类型的翻转在不同类别的非BPS解决方案之间转换状态。我们以D2-D 6系统为例说明我们的结果。在这种情况下，位翻转错误对应于源自D2膜的数目的电荷的符号翻转错误。在模量稳定化之后，完全取决于电荷的状态是从量子信息理论公知的（三角形图的）最大纠缠图状态。一个N=8的解释STU模型的混合态与费米子纯化方面也给出了。
2007-08-21 astro-ph hep-th quant-ph
From qubits to black holes: entropy, entanglement and all that
熵在信息和纠缠的表征中起着至关重要的作用，但它不是一个标量，对于许多系统，它对于不同的相对论观察者是不同的。圈量子引力预言了黑洞熵的Bekenstein-Hawking项及其对数修正，后者源于描述黑洞视界的自旋网络之间的纠缠.引力与物质的纠缠可以恢复黑洞蒸发过程中的幺正性。如果假设坍缩的物质最初处于纯态，那么霍金辐射的熵就是物质和引力之间产生的纠缠。
2005-05-13 gr-qc hep-th quant-ph
Two-Center Black Holes, Qubits and Elliptic Curves
我们将N=2，d=4的stu，st^2和t^3模型中表征两中心极值黑洞解的U-对偶不变量与用于表征四量子比特系统纠缠类的基本不变量联系起来。对于t^3模型中D 0 D4-D2 D 6复合物的基本例子，我们说明了这些纠缠不变量与双中心解的一些物理性质的关系。接下来，我们表明，它是可能的椭圆曲线的两个中心的复合材料的电荷配置。超立方体的超行列式是一个24阶的四量子位多项式不变量，有2894276项，具有椭圆曲线的j不变量。我们提出了一些证据，这个数量和它的简单的推广应该发挥重要作用的物理两个中心的解决方案。
2011-04-01 hep-th math-ph math.MP
