Nonlinearity and Quantumness in Thermodynamics: From Principles to Technologies
本文提出用少模相干封闭系统中的非线性模间耦合取代传统开放耗散热机结构，将热噪声相干过滤为功和信息资源，从而开辟理解相干演化与热力学关系的新范式。
2025-02-06 quant-ph
Convex ordering and quantification of quantumness
物理系统的表征需要对量子效应有全面的了解。一方面是对这种量子现象的强度进行适当的量化。在这里，我们将引入一种基于经典态的代数定义的量子态的一般凸序。该定义解决了使用拓扑距离度量的量子量化的模糊性。我们将考虑对量子态的经典操作来进一步推广有序化的规定。我们的技术可以用于一个自然的和明确的量化的一般量子特性的经典参考具有凸结构。我们将这种方法应用于量子光学和量子信息理论中的典型场景，研究基于基本量子叠加原理的测量。
2015-06-23 quant-ph
Thermodynamic Proof of Quantumness without Structure
Technische Universität Wien（维也纳工业大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本文提出一种基于能量消耗的热力学量子性证明，利用无结构随机预言机下的搜索问题，证明经典机器需指数级熵产生，而量子机器仅需多项式能量，从而以低能耗认证量子性。
2026-09-23 quant-ph
Hidden-State Proofs of Quantumness
Joint Center for Quantum Information and Computer Science (QuICS)（量子信息与计算联合中心）；National Institute of Standards and Technology (NIST)（美国国家标准与技术研究院）
本文提出了一种改进的量子性证明协议，通过在经典比特序列中隐藏扩展GHZ态，提高了对噪声的鲁棒性，同时保持了原有电路结构。
2026-03-04 quant-ph
Genuine Continuous Quantumness
针对连续变量系统真正量子性缺乏统一验证框架的问题，本文提出非线性压缩通用框架，首次认证实验制备的多光子添加相干光态非高斯性，验证了高阶量子非线性对应的非线性压缩，性能超越现有最优水平。
2025-11-19 quant-ph
Quantification of Nonclassicality
为了量化单模非经典性，我们从操作方法开始。引入一个半正定观测量来描述测量系统。量化是基于这个可观察的正常有序版本的负性。完美的操作量子性对应于所选择的可观测量的无量子噪声测量。令人惊讶的是，即使是适度压缩的状态也可以表现出完美的量子性，以进行适当的测量。基于量子态的代数结构和量子叠加原理，从公理化的角度考虑量子化。这两种方法的基本结论都与量子世界的基本原理相一致。
2012-11-28 quant-ph
Experimental analysis of decoherence of quantumness in a continuous variables bi-partite entangled system
一旦量子系统与经典环境相互作用，量子特性很快就会受到退相干的影响。本文实验研究了高斯信道中传输损耗对亚阈值Ⅱ型光参量振荡器（OPO）产生的二分高斯纠缠态的影响。实验结果进行了讨论，在不同的量子标记，如隐形传态保真度，量子不和谐和互信息，和连续变量（CV）纠缠标准。为了分析系统的状态特性，我们用一个零差探测器恢复了复合系统的协方差矩阵。我们在实验中发现，即使在强退相干的情况下，产生的态也不会解纠缠，并不断突破不和谐的量子极限。这一结果证明了本文所讨论的CV纠缠态在原则上可以在无限长的高斯信道上实现量子隐形传态。
2012-09-20 quant-ph
Sufficient conditions, lower bounds and trade-off relations for quantumness in Kirkwood-Dirac quasiprobability
本文研究KD准概率的量子性与不确定性原理的关联，给出非经典值充分条件，定义两个KD量子性度量并推导其下界及类不确定性关系的权衡关系，还探讨了测量方法与相关诠释。
2024-05-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental single-copy distillation of quantumness from higher-dimensional entanglement
本文以双量子三态Werner态为例，实验演示了利用单拷贝局域滤波操作从高维纠缠态中恢复量子性，并首次实验认证其贝尔非局域性、激活量子隐形传态与密集编码能力及增强量子可操控性。
2025-05-07 quant-ph
Quantifying Quantumness of Channels Without Entanglement
打破纠缠、不兼容或非定域性的量子信道被如此定义，因为它们分别对于基于纠缠、单侧设备无关或设备无关的量子信息处理是无用的。在这里，我们表明，这种突破渠道与宏观现实主义的补充测试，即，时间可分性、信道不可操纵性、时间不可操纵性和时间贝尔不等式。为了证明这一点，我们首先定义了一个steerability-breaking通道，这是概念上类似于纠缠和nonlocality-breaking通道，并证明它是相同的不相容性-breaking通道。一个层次的量子非破坏通道的推导，类似于现有的时间和空间量子关联的层次关系。然后，我们引入了时间相关性破坏通道的概念，解释了它们与标准破坏通道的关系，并证明了以下结果：（1）时间不可分性可以探测非纠缠破坏通道的鲁棒性度量. (2)非可转向性破坏信道可以通过信道转向来量化。(3)时间可操纵性和非宏观实在性可分别用于区分最大纠缠态的单位可操纵性破缺通道和非定域性破缺通道。最后，通过实验实现了一个二维去极化信道作为原理验证的例子，证明了利用时间量子关联的非破坏信道的层次关系
2022-12-16 quant-ph
No-hypersignaling principle
量子基础中的一个重要课题，植根于EPR悖论和贝尔不等式的研究，是用它所允许的类空关联来表征量子理论。在这里，我们表明，只关注类空关联是不够的：我们明确地构建了一个玩具模型理论，虽然在类空关联的水平上不与经典和量子理论相矛盾，但在其类时关联中仍然显示出异常行为。我们称之为异常，量化的一个特定的通信游戏，“hypersignaling”现象。因此，我们得出结论，“量子性原理”，如果它存在的话，不能单独在类空关联中找到：为了排除超信号理论，还需要对类时关联施加非平凡的约束。
2018-06-12 quant-ph
Local orthogonality as a multipartite principle for quantum correlations
近年来，利用信息原理来理解量子关联已经非常成功。不幸的是，到目前为止所考虑的所有原理都有一个二分公式，但本质上的多分原理，尚未被发现，是再现量子关联所必需的。在这里，我们引入本地正交性，一个内在的多部原则，说明涉及相同的本地测量的不同结果的事件必须是排他性的，或正交的。我们证明，它是等价于没有信号在双方的情况下，但更多的限制超过两方。利用这种非等价性，证明了某些两体超量子关联在分布于多个两体之间时确实违反了局域正交性。最后，我们展示了它的多部特征如何揭示任何二部原理都无法实现的相关性的非量子性。我们相信，局部正交性是理解无信号和量子关联的关键因素。
2014-02-28 quant-ph
Deterministic quantum correlation in an interferometric scheme
在过去的几十年里，人们对\c{hi}^(（2））非线性光学材料通过自发参量下转换过程产生的纠缠光子对的各种量子关联如贝尔不等式破坏和量子关联进行了深入的研究。在马赫-曾德尔干涉仪中，光子德布罗意波长也被研究用于具有克服标准量子极限的增强的相位分辨率的量子传感。在这里，量子性的基本原则进行了研究，在可控的量子关联的干涉计划不仅为二分纠缠光子对在微观制度，但也为宏观相干纠缠产生。
2020-12-17 quant-ph
Extremal quantum states
量子系统和经典系统之间的显著差异预示着颠覆性的量子技术。我们从不同的角度来研究量子性，集中在相空间公式上，因为它们可以应用于特定的对称群之外。Husimi $Q$函数的超越性质使其成为我们的基本工具。在后者方面，我们研究的数量，如韦尔熵，逆参与比，累积多极分布，和量子功率，这是与任何量子态的内在属性。我们使用这些量来制定极值原理，并以这种方式确定哪些状态是最多和最少的“量子”;详细探讨了每个极值原理的相应属性和潜在用途。虽然连续变量系统的极值在很大程度上是一致的，但我们对自旋系统的分析表明，在将极值原理应用于新的环境时必须小心。
2020-12-03 quant-ph
Spin-bath polarization via disentanglement
旋浴极化是提高量子传感和信息处理灵敏度的关键。大量的努力已经投入到确定量子化的后果和控制自旋浴极化。在这里，相比之下，我们专注于量子关联（纠缠）在旋转浴中的不利作用，可以在许多现实场景中阻碍其冷却。我们建议通过修改冷却方案来消除这种障碍，通过交替的非交换探针浴相互作用来结合探针诱导的解纠缠，从而抑制浴中量子相关的积累。由此，所得的浴极化呈指数增强。基本的热力学原理对量子技术应用有着深远的影响
2019-12-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entropic uncertainty relations in Schwarzschild space-time
本研究提出多体系统任意多可观测量的广义熵不确定性关系，结合Holevo量与互信息导出更紧下界，并发现施瓦西时空中霍金辐射降低相干性、增加不确定性，为理解黑洞量子性与信息悖论提供新视角。
2024-07-18 quant-ph
Thermodynamic principles and implementations of quantum machines
循环热机的效率受到卡诺界限的限制。这个界限是根据热力学第二定律得出的，并且是通过在两个热浴之间在可逆性条件下运行的发动机来实现的，由此总熵不会增加。相比之下，由量子非热浴驱动的发动机的效率被认为超过了热力学卡诺界限。理解这种发动机性能的关键是根据系统熵和各向同性的相关变化，将浴槽提供给系统的能量适当地划分为热和功。由于它们的混合特性，由非热浴提供动力的量子引擎的效率界限并不仅仅遵循热力学热力学定律。因此，热力学卡诺界限是不适用于这种混合动力发动机。然而，它们并不违反热力学原理。提高机器性能的另一种方法是通过活塞模式的量子非线性（压缩）泵送的热-功转换催化的概念。这种增强是由于压缩活塞储存各向异性的能力增加。由于催化机器是由热浴作燃料的，它遵守卡诺束缚。我们得出结论认为，它不是量子本身，提高了机器的性能，而是浴，工作流体和活塞的属性，提高了各向异性，并尽量减少在输入和输出中浪费的热量。
2018-11-11 quant-ph
Interrelation between Partial Coherence and Quantum Correlations
相干和纠缠都源于叠加原理，捕获了物理系统的量子性，在量子物理学中起着核心作用。在多体量子系统中，相干性和量子关联是紧密联系的。特别地，已经确定了二分态的量子相干性是其向纠缠转换的重要资源[A. Streltsov { \it等人}，物理修订版信函{ \bf 115}，020403（2015）]和量子不和谐[J. Ma { \it et al}.，物理修订信函{ \bf 116}，160407（2016）]。本文证明了Luo和Sun [S. Luo和Y. Sun，Phys.Rev.A { \bf 96}，022136（2017）]和两个方向上的量子相关性（通过量子不一致量化）。此外，我们提出了家庭的相干性措施的量子关联和量子费舍尔信息。
2018-08-06 quant-ph
An experimental Scheme for Gravitational Scattering in Microscale: The effect of spatial superposition of mass on the microstructure of space-time
在本文中，我们正在探索的可行性，观察在一个低能量区的量子光力学实验中的引力的非经典特征。如果引力具有潜在的量子性质，它应该具有最基本的量子特性，如叠加原理和纠缠。尽管引力很弱，但原则上有机会通过利用量子光学力学技术来观察引力的量子签名，而无需直接观察引力子。我们正在研究一种新的动力学方案，称为引力量子机制，其中引力源是量子粒子，其质心服从空间叠加。在Gedanken实验中，测试粒子与双缝装置中的量子纳米粒子发生引力相互作用。可能的纠缠或叠加的领域进行了调查。我们正在寻找引力的经典描述的相应偏差，尽管它远离普朗克尺度。任何揭示引力场服从量子叠加原理的实验研究都将是对引力量子性的首次认识。这项研究将表明，它是如何可行的，以寻找一个非经典的功能，在这样的运动制度的重力。此外，这一提议将是检验量子叠加原理的客观性及其对时空微观结构的贡献的一种尝试。
2019-04-30 gr-qc quant-ph
Measures and applications of quantum correlations
量子信息理论是建立在这样的认识之上的，即像相干和纠缠这样的量子资源可以被用于传输和操纵信息的新的或增强的方式，例如量子密码学、隐形传态和量子计算。我们现在知道，在量子信息处理能力的背后，可能存在着比纠缠更多的东西。存在更一般形式的非经典关联，源于一些基本原理，如局部测量引起的必要扰动，或所有可能的局部基中量子相干性的持久性。这些签名可以被识别，并且在几乎所有的量子态中都是弹性的，并且已经与某些量子协议在噪声条件下比经典协议的增强性能相关联。它们的存在代表了从亚原子到宏观领域的合作系统中量子性的最基本表现之一。在这项工作中，我们给出了一个概述，目前寻求一个正确的理解和表征的复合状态的经典和量子关联之间的前沿。我们专注于定义和量化一般量子相关性的各种方法，基于不同但相互关联的物理视角，并评论随后的量子技术任务，如信息编码，分配，歧视和计量的操作意义。然后，我们提供了一个更广泛的前景，在一些应用中，超越纠缠量子看起来适合发挥关键作用。
2016-11-07 cond-mat.stat-mech hep-th math-ph
Quantum discord in nuclear magnetic resonance systems at room temperature
本文综述了室温下液态核磁共振（NMR）系统中量子关联的定量和识别的理论和实验研究进展。首先，我们引入了一种形式化的方法来获得量子不和谐和它的经典对应系统描述的偏差矩阵。接下来，我们应用这样一种方法来实验证明，奇特的动力学，突然变化的行为，量子不和谐的退相干下，理论上只预测相位噪声信道，也存在即使在热环境的影响下。这一结果表明，这种现象比我们在原则上所能想象的要强大得多。通过不同的路径，我们讨论了两个量子比特系统中相关性的量子性的可观察证据，并在NMR设置中首次实验实现了这种量。这样一个见证人可能是非常有用的情况下，知识的性质的相关性（对比有多少相关性）在一个给定的状态是足够的。
2012-12-11 quant-ph
Beyond the Einstein-Bohr Debate: Cognitive Complementarity and the Emergence of Quantum Intuition
Shri Ramswaroop Memorial University（什里·拉姆什鲁普纪念大学）
本文提出认知互补性作为非经典不确定性下推理的结构原则，引入量子直觉作为可检验的认知能力，探讨其在量子测量理论与认知科学间的桥梁作用。
2026-01-15 cs.AI q-bio.NC quant-ph
Real-Time String Dynamics in a $2+1$D Non-Abelian Lattice Gauge Theory: String Breaking, Glueball Formation, Baryon Blockade, and Tension Reduction
Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Dipartimento di Fisica, Università di Torino（都灵大学物理系）；Ludwig Maximilian University of Munich（慕尼黑大学）；Arnold Sommerfeld Center for Theoretical Physics (ASC)（阿诺德·索末菲理论物理中心）；College of Science, Kyung Hee University（庆熙大学理学院）
利用张量网络模拟$2+1$D SU(2)非阿贝尔格点规范理论的实时弦动力学，发现弦断裂、胶球形成、重子阻塞及张力降低等非阿贝尔特征，为量子模拟实验提供指导。
2025-10-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-lat
