Robust quantum network architectures and topologies for entanglement distribution
纠缠分布是实现量子隐形传态、量子密钥分发和分布式量子计算等重要量子信息处理和计算任务的前提。在这项工作中，我们专注于基于光量子技术的二维量子网络，使用双轨光子量子比特构建故障安全的量子互联网。我们使用Bravais晶格拓扑布局了一个量子网络架构，用于遥远各方之间的纠缠分配，其技术约束是配备量子存储器的量子中继器不容易访问。我们提供了一个强大的协议，同时在这个网络上的两个遥远的团体之间的纠缠分布。我们还讨论了一个基于存储器的量子网络架构，可以在具有任意拓扑结构的网络上实现。我们研究了具有蝴蝶结格和阿基米德格拓扑结构的网络，并使用渗流理论来量化网络的鲁棒性。特别是，我们提供的光学介质的损失参数，只依赖于网络的拓扑结构和量化的鲁棒性的网络对间歇性的光子损失和间歇性故障的节点上的优点的数字。这些品质因数可用于比较不同网络拓扑的鲁棒性，以确定给定现实场景中的最佳拓扑，这对于实现量子互联网至关重要。
2018-02-01 quant-ph
Remote engineering of particle-like topologies to visualise entanglement dynamics
University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学）；Università di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
通过远程控制纠缠伙伴自旋实现三粒子纠缠动力学的可视化，展示多Skyrmion结构的拓扑特征与磁性对应物的模拟。
2026-03-11 physics.optics quant-ph
Emergent Problem-Graph Alignment in RL-Discovered Entanglement Topologies for QAOA
Institute for Computer Science, LMU Munich（慕尼黑大学计算机科学研究所）；relAI – Konrad Zuse School of Excellence in Reliable AI, LMU Munich（relAI – 康拉德·楚泽可靠人工智能卓越学院，慕尼黑大学）；Department of Computer Science, University of Exeter（埃克塞特大学计算机系）
该研究用RL智能体发现QAOA的纠缠拓扑，得到与问题图对齐的稀疏拓扑，在有限优化预算下性能优于全图拓扑，揭示了拓扑密度带来的可训练性与表达性的权衡。
2026-08-11 quant-ph
Entanglement manifestation of knot topology in a non-Hermitian lattice
Shanxi University（山西大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本研究提出非厄米特四能带晶格模型，通过纠缠熵和中心电荷揭示结拓扑与非厄米特系统纠缠之间的联系。
2025-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Non-Trivial Topological Majorana Architectures: Mobius and Trefoil Band Topologies evaluated by Signal to Noise Ratio and Coherence time mesuarements
BASIS Independent Upper（BASIS独立高中（上校））；Graduate Program in Applied Physics, Northwestern University（西北大学应用物理研究生项目）
研究通过信噪比和相干时间测量，评估莫比乌斯带和三叶结拓扑在拓扑量子计算中的表现差异。
2026-01-17 quant-ph
Optically Distributing Remote Two-node Microwave Entanglement using Doubly Parametric Quantum Transducers
双参数量子换能器（DPT），如电光机械器件，显示出作为光域和微波域之间的量子互连的前景，从而实现超导量子比特系统之间的长距离量子网络。然而，任何换能器都不可避免地会引入损耗和噪声，这将降低量子网络的性能。我们探讨如何DPT可以用来构建一个网络，能够通过比较14个不同的网络拓扑结构的光链路分发远程双模微波纠缠。我们分析的14种拓扑结构由不同的换能器操作，纠缠资源和纠缠交换测量的组合组成。对于每一种拓扑结构，我们推导出一个必要的和充分的分析阈值DPT参数，必须超过，以分发微波-微波纠缠。我们发现，阈值依赖于给定的网络拓扑结构，以及可用的纠缠资源和测量能力。在与实际网络相关的高光损耗极限下，我们发现光双模压缩真空态的每一半的下转换是最鲁棒的拓扑结构。最后，我们数值评估微波-微波纠缠产生的每个拓扑结构使用目前可实现的值DPT参数，纠缠资源，和交换测量，发现令人鼓舞的结果，几个拓扑结构是在目前的实验能力范围内。
2022-11-17 quant-ph
Performance Analysis of QAOA Across Distributed Quantum Network Topologies Using SwitchQNet
Keio University（庆应义塾大学）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）
研究基于QDC的分布式量子计算中QAOA的性能，通过添加路由生成器使其适用于SwitchQNet框架，评估其在多种拓扑上的表现，结果显示QAOA能适度降低延迟，可作为研究算法、纠缠管理与网络架构相互作用的诊断基准。
2026-07-28 quant-ph
Continuously Distributing Entanglement in Quantum Networks with Regular Topologies
本文分析了在链、蜂窝、方格和三角晶格等规则拓扑量子网络中连续分发纠缠的协议，通过优化纠缠交换频率并利用虚拟邻域大小指标评估性能，发现相干时间较短时需增加交换次数，且不同拓扑下节点对交换频率的依赖性存在差异。
2024-08-22 quant-ph
The fate of non-trivial entanglement under gravitational collapse
我们分析了非平凡初始量子场态（为简单起见，我们将其视为由真空和第一激发态组成的二分态）在经历引力坍缩时的纠缠演化.我们进行这种分析，通过推广的工具，研究纠缠行为在静止的情况下，使它们适合处理动态时空。我们还讨论了什么样的问题可以解决使用这里阐明的形式主义，以及挑选出未来的研究途径。
2012-10-19 gr-qc quant-ph
Persistent dynamic entanglement from classical motion: How bio-molecular machines can generate non-trivial quantum states
最近[Phys.Rev.E82，021921（2010）]提出了一种简单的机制，通过该机制，受到强迫振荡的分子在热平衡之外可以在其两个量子自由度之间保持量子纠缠。最重要的是，即使在非常强的噪声存在下，纠缠也可以保持，这种噪声非常强，以至于当强迫振荡停止时，纠缠就不可能发生了。这种机制可能允许在生物系统中存在非平凡的量子纠缠。在这里，我们显着扩大了这个模型的研究。特别是，我们表明，持续产生的动态纠缠不仅限于玻色子热浴模型，但它也可以观察到在其他退相干模型，例如自旋气体模型，并在非马尔可夫的情况下。我们还展示了如何构象变化可以使用的基本机器产生纠缠，即使在不利的条件。在生物系统中，类似的机制可以被更复杂的分子机器或马达所利用。
2011-11-09 quant-ph
Pseudoentanglement in constant depth: How trivial states can have non-trivial entanglement structure
IBM Research（IBM研究院）
本文构造了恒定深度量子电路，输出态在特定切割下的纠缠熵无法在量子多项式时间内估计，从而在浅电路中将伪纠缠与伪随机性分离，并应用于1D和2D局部哈密顿量基态纠缠结构学习的量子困难性。
2026-10-02 cs.CR quant-ph
Entanglement Halos
Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等理工学院）；Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Instituto de Física Teórica, UAM-CSIC, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学理论物理研究所（UAM-CSIC））；Kavli Institute for Theoretical Physics, University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校卡弗里理论物理研究所）；Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED)（西班牙国家远程教育大学）
研究通过自由费米子和Heisenberg模型揭示了星形系统中纠缠晕的形成及其拓扑特性，展示了几何和连接性如何生成复杂纠缠结构。
2025-07-27 cond-mat.str-el quant-ph
Stationary and uniform entanglement distribution in qubit networks with quasi-local dissipation
我们考虑量子位网络，其中相邻的量子位除了通过XY耦合相互作用之外，还耗散到相同的环境中。的稳定状态计算精确的所有网络的大小和拓扑结构，表明它们总是对称的置换下的网络站点，导致一个均匀分布的静态纠缠整个网络。两个任意量子比特之间的最大纠缠只依赖于网络中量子比特的总数，并与之成线性比例。对于线性链的情况，讨论了通过掺杂腔阵列的可能的物理实现。
2012-05-08 quant-ph
Toy model of boundary states with spurious topological entanglement entropy
拓扑纠缠熵被广泛地用作拓扑有序相的一个指标。我们研究了二维拓扑平凡态产生污染拓扑纠缠熵的虚假贡献所需的条件。我们证明了，如果在一个子区域的边界状态是一个稳定状态，那么它有一个非零的虚假贡献的区域，当且仅当，该状态是在一个非平凡的一维$G_1\times G_2$安全保护拓扑（SPT）阶段。然而，我们提供了一个候选的边界状态，具有非零的杂散贡献，但不属于任何这样的SPT阶段。
2020-07-08 cond-mat.str-el quant-ph
Deterministic Entanglement Distribution on Series-Parallel Quantum Networks
本文提出基于并发度渗流理论的确定性纠缠传输方案，用串并联规则刻画纠缠交换与浓缩，在任意拓扑和 qudit 上建立最优性框架，并经 IBM 平台验证优于 CEP 与嵌套中继器。
2023-03-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
A Framework for Predicting Entanglement Spectra of Gapless Symmetry-Protected Topological States in One Dimension
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出一种框架，通过量子通道预测一维无能隙对称保护拓扑态的纠缠光谱，基于对称性保护拓扑态的边界共形场理论进行分析。
2026-04-11 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Entanglement groups for mixed states
本文将基于稳定子群的纠缠刻画从纯态推广到混合态，通过定义纠缠群建立密度矩阵纠缠与其纯化纠缠的联系，并揭示可分离态的非平凡纠缠群只能源于与纯化系统的多方纠缠。
2025-07-02 quant-ph
Distillable entanglement and area laws in spin and harmonic-oscillator systems
我们解决了存在的非可压缩（绑定）纠缠在自然的多体系统。特别是，我们考虑标准的谐波和自旋1/2链，在热平衡，其特征在于很少的相互作用参数。通过计算不同分割下纠缠的负性，证明了束缚纠缠的存在性。这允许个性化的温度范围内，没有纠缠可以通过本地操作蒸馏，尽管系统是全局纠缠。我们讨论如何绑定纠缠的外观可以联系到纠缠区法律，这些系统的典型。各种类型的相互作用和拓扑结构进行了探讨，表明绑定纠缠的存在是这些系统的一个内在特征。在谐波的情况下，我们分析证明了热束缚纠缠持续的系统由任意数量的粒子。我们的结果有力地表明，在宏观极限下，自旋为1/2的系统也存在束缚纠缠态。
2008-04-30 quant-ph
Boundary Fidelity and Entanglement in the symmetry protected topological phase of the SSH model
我们提出了一个详细的研究保真度，纠缠熵，纠缠谱，为二聚链的无自旋费米子--一个简化的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型--与开放的边界条件，这是一个著名的例子，模型支持对称性保护拓扑（SPT）相位。在非相互作用的情况下，汉密尔顿矩阵是三对角的，特征值和-向量可以显式地作为单个参数的函数给出，该参数对于奇数链长度是解析已知的，并且在偶数长度的情况下可以通过数值确定。从这些数据基本上是半无限链的尺度分析，我们得到的保真度磁化率，并表明它包含一个边界的贡献，这是不同的拓扑有序比在拓扑平凡的阶段。对于纠缠谱和熵，我们证实了大规模场论的预测，在一个无限的链中间的块，但也考虑块包含链的边缘。对于后者的情况下，我们表明，在SPT阶段额外的纠缠-相比，平凡阶段-是本地化的边界。最后，我们扩展我们的研究与最近邻的相互作用，使用精确对角化，Arnoldi，和密度矩阵重整化群方法的二聚链，并表明，发生相变到一个拓扑平凡的电荷密度波相位。
2014-07-03 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Entanglement distribution in quantum networks via swapping of partially entangled pure states
Federal University of Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学）；International Institute of Physics, Federal University of Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学国际物理研究所）；Federal University of Santa Maria（圣玛丽亚联邦大学）
研究通过交换协议在不同拓扑结构的量子网络中分发纠缠，探讨初始部分纠缠纯态在协议下的纠缠演变及生成最大纠缠态的成功概率。
2026-03-23 cs.NI quant-ph
Z2 Lattice Gauge Theory on Non-trivial Topology and Its Quantum Simulation
Tsinghua University（清华大学）；Fudan University（复旦大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；International Quantum Academy, Shenzhen（深圳国际量子研究院）；Shanghai Institute for Advanced Studies, University of Science and Technology of China（中国科学院上海高等研究院）
本研究通过扩展Wegner对偶性，提出了一种无需规范约束的量子模拟方法，利用非局部域墙模式编码拓扑信息，实现了Z2晶格规范理论在近期量子设备上的高效模拟。
2026-01-23 cond-mat.other hep-lat quant-ph
Local Transformations of Multiple Multipartite States
理解多体纠缠是至关重要的，因为它是物理学中广泛现象的基础。通过经典通信辅助的局域操作（LOCC）的状态变换的研究允许人们定量分析纠缠，因为它在希尔伯特空间中引入了偏序。然而，已经表明，对于具有固定局部尺寸的系统，这种顺序通常是微不足道的，这阻止了多体态彼此之间关于任何纠缠度量的关系。为了得到一个非平凡的偏序，我们研究了LOCC的一个物理扩展：多态LOCC。在这里，人们认为同时LOCC变换作用于有限数量的纠缠纯态。我们研究多部和二部多状态变换。在多部的情况下，我们证明，可以改变随机LOCC（SLOCC）类的个人初始状态，仅适用于本地酉（LU）。我们表明，通过将纠缠从一个状态转移到另一个状态，可以执行在单拷贝情况下不可能的状态转换;提供多体纠缠催化的例子;并展示改进的概率协议。在二分的情况下，我们确定了许多非平凡的LU变换，并表明源纠缠是不加性的。这些结果表明，多状态LOCC具有比单状态LOCC更丰富的景观。
2021-06-09 quant-ph
Operational criterion for controlled dense coding with non-trivial tripartite entangled states
在本文中，我们提供了一个操作准则的控制密集编码的一般类的三量子比特部分纠缠态。一般的三比特纯纠缠态根据其真正的三重纠缠可以分为两类。我们认为，如果一个三量子比特态表现出类似于$GHZ$类的纠缠特性，那么这种非平凡的三重态在{ \it控制的密集编码}中是有用的，而属于$W$类的三重态在这方面是无用的.我们从一类特殊的非平凡的部分纠缠态出发，证明了它们在控制密集编码中的有效性，这些纠缠态属于$GHZ$类。然后，我们列举了其他几个不同类型的三方纠缠态的例子来支持我们的猜想。
2018-03-24 quant-ph
Entanglement Cost of Erasure Correction in Quantum MDS Codes
针对分布式量子存储中的擦除校正问题，研究基于量子MDS码的纠缠代价，推导星型拓扑下纠缠代价下界，并证明访问最少未擦除节点时单节点操作最优。
2025-05-26 quant-ph
Entanglement phase transitions in non-Hermitian Kitaev chains
本研究揭示非厄米基塔耶夫链中由损耗诱导的纠缠相变，发现稳态纠缠熵的标度行为可区分拓扑相，并建立谱、拓扑与纠缠性质间的联系。
2024-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum simulation of non-trivial topology
我们提出了几个设计来模拟量子多体系统的流形与非平凡的拓扑结构。其关键思想是通过适当使用诱导跳跃来创建一个结合真实空间和内部自由度的合成晶格。最简单的例子是将开放的自旋梯转化为具有任意边界条件的封闭自旋链。进一步利用这一思想，可以将具有内部自由度的开链转化为不同种类的人造环面和莫比乌斯带。我们证明了在合成格上，具有非欧拓扑的尖锐可伸缩流形上的哈伯德模型是可以实现的。我们提供了几个例子，说明拓扑结构的变化对适合模拟的量子系统的影响，无论是在单粒子水平还是在多体水平。
2014-09-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-th
Radiation matter entanglement
考虑了零温度下电磁场在物质体存在下的量子化。结果表明，电介质不作为热浴的字段，并产生一个非平凡的非热混合状态的字段。研究了该态的性质及其熵。场的第二Renyi熵对色散物体之间的距离的依赖性被证明为一般的机构R^{-4}衰减。
2012-08-13 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Gaussian entanglement in the turbulent atmosphere
通过推导和分析双模高斯态在大气信道中的纠缠特性，给出了相应的纠缠测试的输入输出关系，并给出了严格的处理方法。这种湍流通道的一个关键特征是传输的连续变量纠缠对输入场的量子态的相干位移的非平凡依赖性。值得注意的是，这允许人们通过使用有限但最佳的压缩量修改局部相干振幅来优化纠缠认证。此外，我们提出了一个协议，在原则上，使它有可能通过任何湍流通道在任意距离的高斯纠缠。因此，我们的方法为高斯纠缠在自由空间量子通信中的高级应用提供了理论基础。
2016-07-26 quant-ph
Approximating Entanglement Based on Abstract Interpretation
本文提出一种基于抽象解释的静态分析方法来近似量子纠缠，避免精确分析的指数复杂度，并证明其可靠性，在标准ML中实现且具有线性时间可扩展性。
2025-08-12 cs.ET quant-ph
A resource theory of entanglement with a unique multipartite maximally entangled state
纠缠理论被表述为一种量子资源理论，其中自由操作是局域操作和经典通信（LOCC）。这定义了两体纯态之间的偏序，使得识别最大纠缠态成为可能，这在应用中是最相关的状态。然而，在多方制度中，情况发生了急剧变化。不仅存在着不等价的纠缠形式，使得最大纠缠态不存在，而且最近的研究结果表明LOCC导致了一个平凡的有序性：几乎所有的纯纠缠多体态都是不可比的（即它们之间的LOCC变换几乎是不可能的）.为了应付这个问题，我们考虑替代资源理论，其中我们放松类LOCC的操作，不产生纠缠。我们考虑两种可能的理论取决于资源是否对应于多体纠缠或真正的多体纠缠（GME）状态，我们表明，他们都是不平凡的：没有不等价的形式的纠缠存在于他们，他们诱导一个有意义的偏序（即每一个纯态是transformable更弱的纠缠纯态）。此外，我们还证明了GME的资源理论存在唯一的最大纠缠态--广义GHZ态，并且通过允许的自由操作，广义GHZ态可以转化为任意其它态.
2019-07-17 quant-ph
Network Nonlocality Without Entanglement Of All Sources
本文研究线性和星形网络中源纠缠与非n-定域性的关系，发现星形网络无需所有源纠缠即可产生非n-局域关联，并给出concurrence乘积超过1/2的检测保证条件。
2024-10-19 quant-ph
