首页/论文/1502.04825

arXiv 1502.048252015-02-17quant-ph

前馈控制在噪声信道中鉴别两个非正交态

Discriminating two nonorthogonal states against a noise channel by feed-forward control

Li-Sha Guo, Bao-Ming Xu, Jian Zou, Chao-Quan Wang, Hai-Li, Jun-Gang Li, Bin Shao

备注：: 12 pages, 9 figures, to be published in Phys. Rev. A
DOI：: 10.1103/PhysRevA.91.022321

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

摘要英文摘要相关论文

摘要：

本文提出了一种基于最小误差鉴别的方法，通过前馈控制（FFC）来实现对经过噪声信道后的两个非正交态的较好鉴别。我们表明，我们的计划的应用程序可以大大提高歧视的效果相比，ME歧视没有FFC的任何一对非正交的状态和任何程度的振幅阻尼（AD）。特别地，我们的最优鉴别的效果可以达到两个初始非正交纯态在噪声信道存在下的确定性鉴别效果，甚至优于概率鉴别效果.

英文摘要：

We propose a scheme by using the feed-forward control (FFC) to realize a better effect of discrimination of two nonorthogonal states after passing a noise channel based on the minimum- error (ME) discrimination. We show that the application of our scheme can highly improve the effect of discrimination compared with the ME discrimination without the FFC for any pair of nonorthogonal states and any degree of amplitude damping (AD). Especially, the effect of our optimal discrimination can reach that of the two initial nonorthogonal pure states in the presence of the noise channel in a deterministic way for equal a prior probabilities or even be better than that in a probabilistically way for unequal a prior probabilities.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

阅读原文

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

本文内容

摘要英文摘要相关论文

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

继续探索

相关论文

非正交双光子偏振态的判别

Discrimination between nonorthogonal two-photon polarization states

它示出的广义测量，需要最佳区分两个不可区分的光子之间的非正交联合偏振态，可以实现与偏振相关的双光子吸收的帮助下，并通过和频产生。最优化方案的研究，以尽量减少错误概率推断的状态，以及相对于最大限度地提高成功的概率明确的歧视。此外，研究了N个对称单光子态之间误差最小化鉴别的实现。后者可用于从三个对称双光子偏振态之间的明确区分中发生的不确定结果中提取信息。

2001-05-28quant-ph

明确区分两种混合态的最佳测量：一般考虑和特殊情况

Optimum measurement for unambiguously discriminating two mixed states: General considerations and special cases

根据我们以前的出版物[U。赫尔佐格和J. A. Bergou，Phys.Rev. A 71，050301（R）（2005）]，我们研究了用于以给定先验概率出现的两个混合量子态的明确区分的最佳测量。非正交态的非生物识别是可能的概率的方式，在不确定的结果，测量失败的非零概率为代价。随着一般问题的讨论，我们给出一个例子来说明我们的解决方法。我们还提供了一般的最小可实现的故障概率不等式，并讨论了更详细的必要条件，必须满足时，其绝对下限，比例的保真度的国家，可以达到。

2005-10-21quant-ph

利用量子相干性进行明确量子态鉴别的协议

Protocol for unambiguous quantum state discrimination using quantum coherence

Roa等人证明了两个非正交量子态之间的量子态区分不需要量子纠缠，而只需要量子失谐。我们发现，量子相干性也可以用来区分明确的量子态。我们提出了一个协议，并量化这项任务所需的一致性。我们讨论了在某些情况下的最佳无模糊量子态鉴别策略。特别是，我们的工作说明了一种途径，找到最佳的策略来区分两个非正交的量子态，通过测量量子相干性。

2021-07-09quant-ph

衡量并不总是有助于国家歧视

Measurement does not always aid state discrimination

研究了以最小误差概率区分非正交量子态的问题。我们已经确定，对于某些状态集，最好的策略是根本不进行测量，而只是总是分配最常见的状态。描述这种状态的条件已经推导出来。

2002-11-22quant-ph

贝叶斯和马尔可夫经典前馈用于区分量子比特通道

Bayesian and Markovian classical feedforward for discriminating qubit channels

School of Science and Technology, University of Camerino（卡梅里诺大学理学院）；INFN, Sezione di Perugia（意大利国家核物理研究所佩鲁加分部）

本文提出了一种基于贝叶斯和马尔可夫策略的量子比特通道区分方法，通过自适应协议和经典信息前馈实现多轮次区分，并展示了两种策略在有限参数区域内的性能差异。

2026-01-08quant-ph

开放量子系统中基于测量的直接量子反馈控制

Measurement-based direct quantum feedback control in an open quantum system

我们考虑一个一般的量子系统与浴相互作用，并推导出Lindblad形式的主方程，描述整个量子系统的演化受到基于测量的直接量子反馈控制（MDFC）。作为一个例子，我们考虑一个量子位耦合在一个失相环境下的MDFC。我们表明，对于任何给定的纯目标状态，我们总是可以找到相应的MDFC计划，可以有效地驱动任何初始状态到这个目标状态。通过适当的弱测量MDFC方案，我们可以稳定一个初始制备在两个非正交态之一的单量子比特，以对抗退相噪声。此外，我们可以有效地保护一种已知的混合状态组成的两个非正交的状态，通过使用相应的MDFC方案。

2013-09-10quant-ph

更多相关论文收起更多论文

PT对称系统的量子态鉴别

Quantum state discrimination in a PT-symmetric system

非正交量子态鉴别（QSD）在量子信息和量子通信中起着重要的作用。另外，与厄米量子系统相比，宇称-时间-（$\mathcal{PT}$ -）对称非厄米量子系统表现出了新颖的现象，引起了人们的广泛关注.在这里，我们实验证明了QSD在$\mathcal{PT}$对称系统（即，$\mathcal{PT}$ -对称QSD），通过在有损耗线性光学设置中使量子态在$\mathcal{PT}$ -对称哈密顿量下演化。我们观察到，两个初始非正交的状态可以迅速演变成正交的状态，所需的演化时间甚至可以是零提供的矩阵元素的哈密顿量变得足够大。我们还观察到，这种歧视的代价是量子态耗散到环境中。此外，通过比较$\mathcal{PT}$ -对称QSD与Hermitian系统中的最优策略，我们发现在临界值处，$\mathcal{PT}$ -对称QSD等价于Hermitian系统中的最优无模糊状态判别.我们还将$\mathcal{PT}$ -对称QSD推广到判别三个非正交态的情形。$\mathcal{PT}$对称系统中的QSD为量子态鉴别开辟了一扇新的大门，在量子计算、量子密码学和量子通信中有重要的应用。

2022-09-06quant-ph

量子输运的随机反馈控制实现两个非正交纯态的动力学系综

Stochastic feedback control of quantum transport to realize a dynamical ensemble of two nonorthogonal pure states

一个弛豫到唯一的有限秩定态$ρ_{ss}$的马尔可夫开放量子系统可以被分解为一个有限的物理可实现的纯态系综（PRE）。”[10]如《说文》所言：“以德为先，以德为先。106，020406（2011）]，原则上存在一种监测环境的方式，使得在长时间限制中，条件状态在有限数量的可能纯状态之间跳跃。在本文中，我们展示了如何将这一想法应用于由量子输运的反馈控制产生的双量子点的动力学，正如我们中的一个人和同事之前所考虑的那样[Phys. Rev. B 84，085302（2011）]。具体来说，我们考虑的限制，系统可以被描述为一个量子位，并表明，虽然控制方案总是可以实现两个状态的PRE，在非相干隧穿制度有无限多的PRE兼容的动态，不能这样实现。对于实现的两个状态的PRE，我们计算的计数统计，并看到一个明确的区别相干和不相干的制度。

2015-10-17cond-mat.mes-hallquant-ph

抗退相干量子态保护的前馈控制

Feed-forward control for quantum state protection against decoherence

我们提出了一种新的前馈控制及其反转方案来保护量子态不受退相干的影响。在噪声信道之前，我们的预弱测量和前馈只是将保护状态改变为几乎不受噪声信道影响的状态，而在噪声信道之后，我们的反向操作和后弱测量只是恢复保护状态。与以往的大多数状态保护方案不同，我们的方案只考虑噪声信道，而不关心被保护状态。我们证明了我们的方案可以有效地保护未知态、非正交态和纠缠态不受振幅阻尼噪声的影响。我们的方案具有显著的保护量子态免受强振幅阻尼噪声的优点，并且能够以几乎确定性的方式完美地保护某些特定的非正交态，这在当前的量子通信技术中可能会有一些应用。最重要的是，我们的方案在实验上是可用的。

2014-03-11quant-ph

用最优控制进行混合状态判别

Mixed state discrimination using optimal control

我们目前的理论和实验的任务，区分两个非正交状态，给出多个副本。我们实现了几个本地测量方案，在纯态和状态混合的去极化噪声。我们发现，没有噪声的最佳（或具有最佳缩放）方案在噪声下的表现比简单地重复最佳单拷贝测量更差。应用最优控制理论，我们推导出全局最优的本地测量策略，它优于所有其他本地计划，并实验实现它的各种水平的噪声。

2009-12-04quant-ph

鉴别量子位振幅阻尼通道

Discriminating qubit amplitude damping channels

我们通过探索几种策略来解决双量子比特振幅阻尼通道之间的歧视问题。对于单次激发，我们发现激发态并不总是提供最佳的输入，而侧纠缠辅助的益处有限。相反，来自环境的反馈帮助更有益。对于双射，我们证明了纠缠输入的无用性。然后，专注于个人（本地）的测量，我们找到最佳的自适应策略。

2021-03-12quant-ph

实验最小误差的高维量子态分辨

Experimental minimum-error quantum-state discrimination in high dimensions

量子力学禁止通过Single Shot测量来完全区分非正交状态。为了优化这项任务，设计了许多策略，后来成为量子信息处理的基本工具。在这里，我们解决了开创性的最小误差（ME）测量，并给出了第一个实验证明其应用于区分非正交状态在高维。我们的计划的目的是区分对称的纯态编码的光场的横向空间模式，最佳的测量是通过这些模式的傅里叶变换基础上的投影。对D = 2 ~ D = 21的近14000个态进行测试，实验结果与理论值的偏差在0.3%~ 3.6%之间（绝大多数在2%以下），显示了我们方案的优良性能。这种ME测量是许多量子通信协议的高维实现的构建块，包括概率状态歧视，非最大纠缠的密集编码和加密方案。

2017-03-08physics.opticsquant-ph

基于最小平均拷贝数的量子态鉴别

Quantum State Discrimination Using the Minimum Average Number of Copies

在从多个副本中区分非正交量子态的任务中，关键参数是错误概率和所使用的资源（副本数量）。以前的研究已经考虑了固定资源的平均错误概率最小化的任务。在这里，我们介绍了一个新的状态判别任务：最小化的平均资源，一个固定的可接受的错误概率。我们表明，这个新的任务是不是最佳执行先前已知的策略，并推导和实验测试的检测方案，表现更好。

2017-02-20physics.opticsquant-ph

实现任意一组laser光脉冲的最小误差鉴别

Achieving minimum-error discrimination of an arbitrary set of laser-light pulses

激光被广泛用于通信和传感应用，因此相干态（激光器发出的光的量子态）的最佳鉴别具有巨大的实际意义。然而，量子力学对区分不同相干态的程度施加了基本限制，即使使用完美的检测器，也将这种区分限制为具有有限的最小错误概率。虽然传统的光接收器导致的错误率远高于这个基本限制，Dolinar发现了一个明确的接收器设计，包括光反馈和光子计数，可以实现最小的错误概率来区分任何两个给定的相干态。将这种构造推广到更大的相干态集合已被证明是具有挑战性的，证明基于线性光学的自适应测量策略可能存在固有的限制。在这封信中，我们展示了如何使用资源高效的量子计算机来实现对任何相干态集的最佳区分。我们的构造利用了最近关于区分多拷贝量子假设（arXiv：1201.6625）和相干态性质的结果。此外，我们的建设是可重用的，可组合的，并适用于设计量子有限的相干态信号的处理，以优化任何度量的选择。作为说明性的例子，我们分析了性能的判别一个三进制字母表，并显示如何量子线路的接收器设计来区分一个二进制字母表可以重用在判别多模假设。最后，我们表明，我们的结果可以用来实现量子限制的经典信息传输的速率在一个有损的光信道，这是已知的超过香农率的所有传统的光接收机。

2012-08-29quant-ph

用于相移键控信号的鲁棒量子接收机

A robust quantum receiver for phase shift keyed signals

完全区分非正交量子态的不可能性对量子和经典通信方案都产生了深远的影响。我们提出并数值分析了一个优化的量子接收机的相位编码信号的歧视。我们的方案优于标准量子极限，并接近任何信号功率的Helstrom界。在光子计数检测器之前，通过优化的反馈介导的位移来执行区分。我们提供了一个详细的分析，过量的噪音和技术缺陷的平均错误概率的影响。结果表明，接收机的鲁棒性，并表明它可以优于任何经典的接收机在很宽的范围内的现实参数。

2014-12-19quant-ph

量子信道鉴别问题的强逆指数及量子反馈辅助通信

Strong converse exponents for a quantum channel discrimination problem and quantum-feedback-assisted communication

本文研究了区分任意量子信道和丢弃其输入并用固定态代替的“非”信道的困难性。我们表明，在这种特定的设置，最一般的自适应歧视策略提供了非自适应张量功率策略没有渐近优势。这一结论如下证明了量子斯坦引理为这个通道的歧视设置，表明一个恒定的约束上的第一类错误导致第二类错误迅速下降到零指数由最大相对熵之间的通道注册的速率。引理的强逆部分指出，任何试图使II型误差以比通道相对熵更快的速率衰减到零的尝试都意味着I型误差必然收敛到1。然后，我们通过确定这项任务的最佳强逆指数来改进后一个结果。作为这些结果的结果，我们可以建立一个强逆定理的量子反馈辅助容量的信道，锐化由于鲍文的结果。此外，我们的通道歧视的结果表明，在量子照明的设置中的非自适应张量功率策略的渐近最优性，如在先前的工作中使用的主题。夹心Renyi相对熵是我们分析的关键工具。最后，通过结合我们的结果与Hayashi和Tomamichel最近的结果，我们发现了一个新的操作解释的互信息的量子信道N作为最佳的第二类错误指数时，大量的N和任意的独立的情况下，从一组的所有量子信道中选择的“最坏情况”的量子信道之间的区别。

2016-02-26cs.ITmath-phmath.IT

有耗玻色子信道上接收机采用最一般相干电光反馈控制的光通信容量

On capacity of optical communications over a lossy bosonic channel with a receiver employing the most general coherent electro-optic feedback control

我们研究了使用相干处理接收器来设计光接收器以区分多个相干态的问题-即，一种是使用任意相干反馈控制和量子噪声限制的直接检测-Dolinar证明了这一点，以实现在区分任何两个相干态时的最小错误概率。我们首先推导并重新解释Dolinar的二进制假设最小错误概率接收器作为一个优化的信息效率在每个时刻，基于递归贝叶斯更新的接收器。使用这种观点，我们提出了Dolinar的接收器设计的自然推广，以区分$M$相干状态，每个相干状态现在可以是码字，即，$N$相干状态的序列，每个相干状态从调制字母表中提取。我们分析的纯损耗光信道的信道容量与一般的相干处理接收器在低光子数制度，并将其与直接检测和Holevo限制（实现后者将需要一个量子联合检测接收器）可实现的容量进行比较。我们展示了令人信服的证据，尽管Dolinar的接收器的二进制相干状态假设检验（无论是在错误概率或互信息）的最佳性能，渐近通信速率可实现这样的相干处理接收器是一样好的直接检测。这表明，在无限长的码字限制，在接收机相干处理的所有潜在的好处可以通过设计一个好的代码和直接检测，在接收机内没有反馈。

2017-04-15cs.ITmath.ITquant-ph

量子态鉴别中的 heralded 增强

Heralded enhancement in quantum state discrimination

The University of Arizona（亚利桑那大学）

本文探讨了部分测量是否能提升两个未知非正交纯态的鉴别性能，通过局部操作与经典通信实现单轮反馈，展示在特定后选集下可降低误差概率。

2026-04-10quant-ph

量子信道鉴别的基本极限

Fundamental limits to quantum channel discrimination

在有限维希尔伯特空间中区分两个任意量子信道的最终性能是什么？在这里，我们解决这个基本问题，推导出一个普遍的和基本的下限。更确切地说，我们调查的对称歧视的两个任意量子信道的最一般的协议的基础上自适应（反馈辅助）量子操作。在这个一般的情况下，我们首先展示了如何基于端口的隐形传态可以用来简化这些自适应协议到一个更简单的非自适应形式，设计一种新型的隐形传态拉伸。然后，我们证明了影响信道鉴别的最小错误概率不能超过由信道的Choi矩阵确定的界限，建立了一个通用的，但可计算的量子假设检验公式。作为这个界限的结果，我们得到了自适应量子照明和单光子量子光学分辨率的极限和不去定理。最后，我们展示了如何也可以应用到其他任务，如量子精密测量，量子通信和密钥生成的方法。

2019-06-05cond-mat.otherphysics.opticsquant-ph