Can closed timelike curves or nonlinear quantum mechanics improve quantum state discrimination or help solve hard problems?
我们研究了封闭类时曲线（CTC）和量子力学的其他非线性扩展在区分非正交态和加速硬计算方面的能力。如果一个CTC辅助的计算机与一个标记的混合状态进行区分-最自然的配方-我们表明，CTC是没有用的。与最近声称CTC辅助计算机可以完美区分非正交状态的明显矛盾是通过注意CTC辅助进化是非线性的来解决的，因此这样的计算机在输入的混合物上的输出不是其在混合物的纯分量上的输出的凸组合。类似地，如果计算被定义为我们推荐的那样，也不清楚CTC辅助或非线性进化是否有助于解决困难问题，即正确评估正交输入的标记混合物上的函数。
2009-10-15 gr-qc quant-ph
$\mathcal{PT}$-Symmetric Quantum State Discrimination for Attack on BB84 Quantum Key Distribution
量子密钥分发或QKD使用具有新的安全属性的量子力学/信道来提供对称密钥分发。量子密钥分配的安全性依赖于量子态鉴别问题的难度。我们发现$\mathcal{PT}$对称性的最新发展可以用来加速量子态鉴别问题，从而攻击BB84 QKD方案。我们分析了BB84方案的安全性，并表明该攻击比以前的厄米量子态鉴别方法显着提高了窃听成功率。利用$\mathcal{PT}$ -对称量子力学提供的额外自由度，设计并分析了攻击BB84 QKD协议的方法.
2021-02-20 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum-limited discrimination of laser light and thermal light
理解光学传感器的基本灵敏度极限需要对传感任务进行完整的量子力学描述。在这项工作中，我们计算的基本（量子）限制区分纯激光和热噪声在光子饥饿制度。计算了单模测量鉴别误差概率的Helstrom界以及直接检测、相干零差检测和Kennedy接收机的误差概率界。一个广义的肯尼迪（GK）接收机接近Helstrom极限。我们提出了一个实验演示这个传感任务，并证明$15.4$ dB的改善，直接检测使用GK接收机的歧视灵敏度，并改善$19.4\%$的错误概率相干检测。
2021-04-30 quant-ph
Quantum process discrimination with restricted strategies
量子过程的鉴别，包括量子态、量子信道和量子超信道，是量子信息理论中的一个基本课题。当鉴别策略被限制在量子力学允许的所有策略的给定子集时，分析可以实现的最佳性能通常是有趣的。在本文中，我们提出了一个一般的任务，寻找最大的成功概率判别量子过程作为凸优化问题的拉格朗日对偶问题显示零对偶间隙。所提出的公式可以适用于任何限制策略。我们还得到了一个最优的限制策略是最优的所有策略的集合内的必要条件和充分条件。我们提供了一个简单的例子，在这个例子中，由我们的公式给出的对偶问题比原来的问题更容易解决。我们还表明，每个限制过程歧视问题的最佳性能可以写在一定的鲁棒性措施。这一发现有可能提供更深入的了解各种限制策略的歧视性能。
2021-12-14 quant-ph
Protocol for nonlinear state discrimination in rotating condensate
本研究针对线性量子力学无法实现的量子信息处理问题，提出基于环形玻色-爱因斯坦凝聚体的量子态鉴别实验方案，利用玻色原子角动量叠加态编码量子比特，仅需读取单量子化环流态即可实现操作。
2024-06-21 quant-ph
$\mathcal{PT}$-Symmetric Quantum Discrimination of Three States
如果已知系统处于两个非正交量子态之一，$|ψ_1\rangle$或$|ψ_2\rangle$，则由于么正性约束，不可能通过单个测量来区分它们。在常规厄米量子力学中，成功鉴别可能以概率$p < 1$执行，而在$\mathcal{PT}$对称量子力学中，\textit{simulated single-measurement}量子态鉴别可以以成功率$p$执行。我们将$\mathcal{PT}$对称量子态判别方法推广到三个纯量子态$|ψ_1\rangle$、$|ψ_2\rangle$和$|ψ_3\rangle$的情形，而对这些态的几何和对称性没有任何额外的限制.我们讨论了我们的方法与最近实施的IBM量子处理器上的$\mathcal{PT}$对称性的关系。
2021-06-06 cs.CR cs.IT math.IT
Quantum Mechanical Square Root Speedup in a Structured Search Problem
对N中的一个项的非结构化搜索可以在N的阶平方根的时间内量子力学地执行，而经典地这需要N阶步骤。这就提出了一个问题，即平方根加速是否在结构更复杂的问题中持续存在。在这篇文章中，我们专注于一个结构化问题的例子，并找到一个量子算法，它需要的时间为经典时间的平方根。
1997-11-18 quant-ph
Experimental quantum phase discrimination enhanced by controllable indistinguishability-based coherence
量子相干性是量子力学的一个基本特征，是量子信息处理的重要资源。相干对于非全同粒子和全同粒子来说，是以一种根本不同的方式出现的，因为对后者来说，存在着一种独特的贡献，这种贡献与非全同粒子不可能出现的不相容性有关。我们通过光学装置实验证明了这种对量子相干性的额外贡献，表明其量直接取决于不可分辨性的程度，并利用它来运行量子相位鉴别协议。此外，所设计的设置允许用光子模拟费米子粒子，从而评估粒子统计（玻色子或费米子）在相干生成和利用中的作用。我们的实验证明，独立不可分辨粒子可以为量子精密测量提供一个可控的相干源。
2021-03-27 quant-ph
Quantum advantage for noisy channel discrimination
许多量子力学实验可以看作是已知量子线路和未知量子过程之间的多轮交互协议。已知与仅允许非相干访问时相比，对未知过程的完全量子“相干”访问在许多辨别任务中提供优势，但不清楚当过程有噪声时这种优势是否持续。在这里，我们表明，一个量子优势可以保持区分两个嘈杂的单量子比特旋转通道时。数值和分析计算揭示了完全相干和完全不相干的协议作为噪声强度的函数的最佳性能之间的一个明显的过渡。此外，相干量子优势的区域的大小在信道使用的数量上逆多项式地收缩，并且在中间状态下，改进的策略是完全相干和完全不相干子例程的混合。完全相干协议是基于量子信号处理，提出了一个可推广的算法框架，在现实的噪声存在下的量子优势的研究。
2021-05-18 quant-ph
Discrimination against or in favor of qubits in quantum theory
在量子逻辑的背景下，可以将无色散概率分配给与量子比特有关的实验命题。这使得量子比特不同于其余的量子系统，因为后者不允许概率只有0和1。本文表明，擦除量子位歧视导致一个模型的计算，允许执行许多原始的操作在一个大规模的并行方式。在本文中，它表明，这样的模型（可以被称为量子并行随机存取机，QPRAM）是量子力学合理的。
2020-04-09 math-ph math.MP quant-ph
Carnot Meets Quantum Information: A Thermal Machine Driven by Non-orthogonal State Discrimination
Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）
该研究提出由概率非正交态区分驱动的双热源量子机器，揭示其在η_C-μ参数空间的功能相变，明确量子力学与热力学共同约束信息到能量的转换。
2026-10-07 quant-ph
Discriminating single-photon states unambiguously in high dimensions
唯一识别量子态的能力是量子科学不可或缺的一部分，但对于非正交态，量子力学排除了确定性、无误差的区分。然而，使用非确定性协议的明确的状态歧视（USD），使错误的状态区分，在一个较低的成功频率的成本。我们区分实验非正交，高维状态编码在单光子，我们的结果范围从尺寸$d=2$到$d=14$。我们量化我们的方法的性能，通过比较总的测量误差率预测的最小误差状态歧视的理论速率。对于选定的状态，我们发现一个更低的错误率超过一个标准差的尺寸高达$d=12$。这种方法将立即应用于量子信息协议的高维实现，如量子密码学。
2014-03-15 quant-ph
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。
2012-08-29 quant-ph
Resources needed for non-unitary quantum operations
由有效的非厄米哈密顿量产生的非幺正操作可以用来产生在厄米量子力学中不可能的量子态操纵。这些操作包括状态准备（或冷却）和非正交状态鉴别。在这项工作中，我们提出了一个下界的资源所需的建设一些给定的非酉进化。无源系统进行了详细研究，并得出了这样一个系统的一般特征。在解释我们的结果使用奇异值分解，几个例子进行了研究分析。特别是，我们提出了一个下界的非厄米态制备和非正交态歧视所需的资源。
2012-12-19 quant-ph
PT-symmetric quantum state discrimination
假设已知一个系统处于两个量子态之一，$|ψ_1 > $或$|ψ_2 >$。如果这些状态不是正交的，那么在传统的量子力学中，就不可能通过一次测量来确定系统处于哪个状态。然而，因为非厄米PT对称哈密顿量确定了适合于物理状态的希尔伯特空间的内积，所以总是可以选择该内积，使得两个状态$|ψ_1 > $和$|ψ_2 > $正交。因此，量子态鉴别原则上可以用单次测量来实现。
2010-11-08 hep-th math-ph math.MP
Quantum Mechanics of Consecutive Measurements
在同一系统上进行的连续量子测量可以揭示量子理论因果结构的基本见解，并探索量子测量问题的不同方面。根据哥本哈根解释，测量会影响量子系统，使得量子叠加在测量之后崩溃，从而消除了先前状态的任何知识。我们表明，在一个崩溃的图片的测量序列是等效的量子马尔可夫链，并考虑连续与两个以上的探测器相互作用的量子波函数的幺正演化揭示了实验测量的崩溃和幺正图片之间的差异。我们报告的非马尔可夫性质的连续测量是一致的最佳量子态歧视的早期发现。
2016-02-02 quant-ph
Experimental minimum-error quantum-state discrimination in high dimensions
量子力学禁止通过Single Shot测量来完全区分非正交状态。为了优化这项任务，设计了许多策略，后来成为量子信息处理的基本工具。在这里，我们解决了开创性的最小误差（ME）测量，并给出了第一个实验证明其应用于区分非正交状态在高维。我们的计划的目的是区分对称的纯态编码的光场的横向空间模式，最佳的测量是通过这些模式的傅里叶变换基础上的投影。对D = 2 ~ D = 21的近14000个态进行测试，实验结果与理论值的偏差在0.3%~ 3.6%之间（绝大多数在2%以下），显示了我们方案的优良性能。这种ME测量是许多量子通信协议的高维实现的构建块，包括概率状态歧视，非最大纠缠的密集编码和加密方案。
2017-03-08 physics.optics quant-ph
Optimal universal learning machines for quantum state discrimination
我们考虑的问题是正确分类一个给定的量子二能级系统（量子比特），这是已知的两个同样可能的量子态之一。我们假设这个任务应该由一个量子机器来完成，它没有对两个模板态的完整经典描述，但只能有关于它们的纯度和相互重叠程度的部分先验信息。此外，类似于经典的监督学习范式，我们假设机器可以通过在第一模板状态下准备的$n$量子比特和在第二模板状态下准备的$n$更多量子比特来训练。在这种情况下，我们感兴趣的最佳过程，正确分类的输入量子比特与量子力学允许的最大概率。该问题的研究在其充分的一般性，为一些不同的先验信息的情况下，并为任意大小的$n$的训练数据。有限尺寸的渐近极限附近的修正$n\rightarrow \infty$也来自。当状态被假定为纯的，与已知的重叠，该问题也解决了d-能级系统的情况下。
2019-03-11 quant-ph
Optimal positive-operator-valued measures for unambiguous state discrimination
在给定线性无关非正交态的情况下，对$N$进行无歧义（或无误差）区分的平均效率的优化应该以保持概率量子力学解释的方式实现。这给某个矩阵是半正定的一个条件。我们重新制定了这个条件的平均效率的条件优化问题，以找到一个无条件的最大值的一个功能定义在一个单位$N$球等概率状态和一个$N$ -椭球，如果状态是不同的概率。我们建立了，对于等概率状态，球上具有相等笛卡尔坐标值的点，我们称之为对称点，起着特殊的作用。给出了等概率状态的平均效率在对称点取最大值的向量集的充分条件。这一组，特别是，包括以前研究的对称状态。对称状态的子集，其最佳测量对应于需要一维辅助空间的POVM被构造。我们构造了一个适用于从1到$N$的辅助空间维数的POVM和Neumark推广，它与现有的方案不同之处在于，它直接适用于希望将整个空间系统+辅助空间表示为二维辅助空间和$N$维系统空间的张量积的情况。
2009-03-18 quant-ph
Generalized Uncertainty Relations and Quantum Speed Limits
Wilczek Quantum Center, School of Physics and Astronomy（物理与天文学院斐兹克量子中心）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文提出一个统一的混合量子力学框架，结合代数变形与空间非局域性，推导出插值于q-变形和分数量子力学的广义不确定性关系，并建立混合哈密顿量的量子速度限制定理，揭示变形参数、分数阶次和外部势对量子态演化速率的调节机制。
2026-04-25 quant-ph
Towards objectivity of classical reference frames in quantum mechanics
本文证明由笛卡尔参考系给出的复杂信息可在量子力学中至少部分客观化，并借助参考系的内部规范结构提出一种更一般的客观性形式，从而将量子客观性扩展至简单场景之外并与现代几何学基础建立联系。
2025-06-05 quant-ph
Single-shot Quantum State Classification via Nonlinear Quantum Amplification
Princeton University（普林斯顿大学）；Cornell University（康奈尔大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Yale University（耶鲁大学）
本文提出通过非线性量子放大实现单次量子态分类，优化测量链以提升分类性能，揭示非线性放大在量子态鉴别中的优势与局限。
2026-08-20 quant-ph
Non-Hermitian Hamiltonians and no-go theorems in quantum information
最近，非厄米量子力学（NHQM）的非物理意义在文献中得到了讨论。特别是，明显违反无信号定理，歧视非正交态，和增加量子纠缠的本地操作的报告，因此NHQM不被认为是一个基本的理论。在这里，我们表明，这些和其他不去的原则（包括不克隆和不删除定理）的传统量子力学仍然成立有限维非厄米量子系统，包括宇称时间对称和伪厄米的情况下，如果它的形式是适当的应用。我们发展了一个修正的NHQM公式的基础上的希尔伯特空间的几何，这是符合传统的量子力学厄米系统。使用这个公式的有效性，这些原则可以显示在一个简单而统一的方法。
2019-12-17 quant-ph
Operational Resource Theory of Imaginarity
波粒二象性是量子力学的基本特征之一，导致了复数在描述量子系统的状态、动力学和相互作用中的应用。自量子理论诞生以来，人们一直在争论复数是否真的是必不可少的，或者只使用实数是否可能有另一种相容的表述。在这里，我们攻击这个长期存在的问题，在理论和实验上，使用强大的工具，量子资源理论。我们证明了--在合理的假设下--如果量子态只有实元素，那么它们更容易产生和操纵。这就为资源的可持续性理论提供了可操作的意义。我们确定并回答了几个重要的问题，其中包括所有量子比特态和任何维度的所有纯态的状态转换问题，以及所有量子态的近似蒸馏。作为一个应用，我们证明了双态性对于态的区分起着至关重要的作用：存在真实的量子态，它们可以通过局域操作和经典通信完全区分，但如果其中一方没有双态性，它们就不能以任何非零概率区分.我们证实了这一现象的实验与线性光学，执行歧视不同的双光子量子态的本地投影测量。这些结果证明复数是量子力学不可缺少的一部分。
2021-03-02 quant-ph
Quantum mechanics can find a needle in a haystack every time
本文在可编程光子集成电路上实现确定性Grover算法，验证其相较原始算法更准确且对硬件缺陷更鲁棒，并在4至10元素数据库中达到99.77±0.05%的平均成功率。
2025-06-06 quant-ph
Every quantum helps: Operational advantage of quantum resources beyond convexity
该研究解决了非凸量子资源的有用性问题，通过为广义鲁棒性度量提供两种操作解释，证明在一般资源理论中任何量子资源态在信道判别任务中均具有定性和定量的优势。
2024-04-23 quant-ph
From spin squeezing to fast state discrimination
University of Georgia（佐治亚大学）
本文研究了在大N极限下自旋压缩态在量子态鉴别中的应用，探讨了非线性量子门与自旋压缩之间的联系，并提出了双组分凝聚态作为非线性量子比特的潜在平台。
2026-05-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
Phase-Flag Access and No-Go Constraints on Quotient-Space Real Quantum Mechanics
Yonsei University（延世大学）
本文分析商空间实量子力学中标志可访问性的后果，表明其与重叠可判定性及禁戒定理冲突，并指出该资源可实现概率克隆、导引信号传递和对数查询搜索，从而明确其规范表示与可访问理论的双重解读。
2026-09-18 quant-ph
Dealing with ignorance: universal discrimination, learning and quantum correlations
在许多假设状态中区分量子系统的状态的问题通常是在假设人们对系统的可能状态有完美的知识的情况下解决的。在这篇论文中，我分析了在面对这些问题的先验信息的作用，并考虑有关可能的状态的信息是不完整的情况下。在完全忽略可能状态的身份之前，我讨论了一个量子比特状态的量子“可编程”鉴别机，它使用量子编码将这些信息作为输入程序，而不是作为经典描述。这些机器的最佳性能进行了研究，一般量子比特状态时，提供了几个副本，在计划的明确，最小误差，误差容限歧视。然后，进一步采取这种类型的自动化识别任务。通过将可编程机器实现为通过量子信息训练以执行特定任务的设备，我提出了一种用于对量子比特状态进行分类的量子“学习”机器，其不需要量子存储器来存储量子比特程序，并且尽管如此，其性能与量子力学允许的一样好。因此，这种学习机器允许几种最佳用途，而不需要重新训练。一个类似的学习计划也讨论了相干态的光。我提出它的背景下，读出的经典记忆的经典相关的相干信号，当这些是由一个不完美的来源。我表明，在这种情况下，存储在存储器中的信息的检索可以更准确地进行时，使用完全通用的量子测量。最后，作为一个横向的主题，我提出了一个有效的算法的方式分解任何量子测量到凸组合的简单（极值）的测量。
2014-07-17 math-ph math.MP quant-ph
Quantum deleting and cloning in a pseudo-unitary system
在传统的量子力学中，量子不可删除和不可克隆定理表明，两个不同的和非正交的态不能分别被完全和确定地删除和克隆。本文研究了赝幺正系统中的量子删除和克隆。我们首先在两量子比特系统中提出了一个具有实本征值的伪厄米哈密顿量。利用由这个伪厄米哈密顿量生成的伪幺正算符，我们证明了删除和克隆一类两个不同的非正交态的可能性，并且可以推广到任意两个不同的非正交纯量子比特态.此外，还讨论了与量子不可克隆定理密切相关的态鉴别问题。最后，我们对传统量子力学中的赝幺正算符进行了后选择模拟，得到了模拟成功的概率。由于后选择，伪酉算子的实现效率有限。因此，在常规量子力学模拟中，删除和克隆的成功概率小于1，从而维持了量子不可删除和不可克隆定理。
2021-03-29 quant-ph
Process estimation in qubit systems: a quantum decision theory approach
我们将量子决策理论作为一个方便的框架来分析量子比特系统中的进程鉴别和估计。特别地，我们讨论了以下问题：i）如何区分给定的么正微扰是否已被施加到量子比特系统; ii）如何确定最小可检测微扰的幅度。为了解决第一个问题，我们利用所谓的贝叶斯策略，并寻找最佳的测量来区分，以最小的错误概率，是否酉变换已被应用到一个给定的信号。对于第二个问题，我们采用Neyman和Pearson的策略来确定量子力学对量子比特变换的最小可检测振幅所提出的极限。我们考虑了量子比特的纯和混合初始制备，并解决了相应的二元决策问题。我们还分析了纠缠量子比特在估计协议中的使用，并发现纠缠，在一般情况下，提高稳定性，而不是精度。最后，我们考虑到可能发生的不同类型的背景噪声，并评估相应的影响的歧视策略。
2019-05-18 quant-ph
Simple upper and lower bounds on the ultimate success probability for discriminating arbitrary finite-dimensional quantum processes
我们考虑有限维量子过程，也称为量子超映射，可以由多个时间步的歧视问题。获得鉴别量子过程的最终性能具有根本的重要性，但主要是由于必须考虑量子力学允许的所有鉴别策略，包括纠缠辅助策略和自适应策略，因此具有挑战性。在要区分的进程具有内部存储器的情况下，最终性能通常更难以分析。本文给出了判别任意量子过程的最终成功概率的一个简单上界。在多激发通道鉴别的特殊情况下，可以示出，如果通道评估的数量增加1，则最终成功概率最多增加由给定通道确定的恒定因子。我们还提出了一个下界的贝叶斯更新的基础上，它具有较低的计算成本。我们的数值实验表明，建议的界限是合理的紧。所提出的界限不明确依赖于任何量子现象，并可以很容易地扩展到一个一般的操作概率理论。
2022-02-19 quant-ph
Attainability of quantum state discrimination bounds with collective measurements on finite copies
本文研究了有限副本联合测量下量子态判别界的可达性，推导了简单 qubit 例子中任意副本的 Helstrom 界解析式，并证明在许多情形下对所有 M 副本进行联合测量是饱和该界的必要条件。
2025-04-01 quant-ph
Quantum Ensemble Classification: A Sampling-based Learning Control Approach
Nanjing University（南京大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of New South Wales at the Australian Defence Force Academy（澳大利亚国防军新南威尔士大学工程学院与信息科技学院）；Academy of Mathematics and Systems Science, Chinese Academy of Sciences（中国科学院数学与系统科学研究院）
本文提出基于采样的学习控制方法，用于解决非正交态的量子集合分类问题，通过同时引导不同类成员到目标态实现有效分类。
2013-12-25 cs.SY eess.SY quant-ph
Theoretical analysis of a nearly optimal analog quantum search
我们分析了修改原来的Farhi-Gutmann哈密顿算法的可能性，以加快产生一个适当分布的未知归一化量子力学态的过程。这种修改是可行的，只要寻求接近最佳的保真度。我们建议选择接近最佳保真度值的下界，使得它们与单位保真度的偏差小于表征两个非正交量子态之间的最佳模糊鉴别方案的最小错误概率，从而产生所选择的接近最佳保真度值。从N维复希尔伯特空间中的单位球上的目标状态的完美状态重叠和均匀分布的工作假设出发，我们确定修改后的算法确实可以优于量子搜索算法的原始模拟对应物。这种性能增强在速度方面发生，以便方便地选择修改的搜索哈密顿量的能量本征值E'和E之间的比率E'/E以及源和目标状态之间的量子力学重叠x。最后，我们简要地讨论了我们的研究可能的分析改进，以及它在实际量子工程应用中的潜在相关性。
2019-07-05 quant-ph
Robust optimal quantum learning without quantum memory
一个量子学习机的量子比特状态的二进制分类，不需要量子存储器的介绍和执行的最小错误率允许的量子力学的任何大小的训练集。这个结果被证明是鲁棒的（任意量的）噪声和（统计）下的训练集的组成的变化，只要它是足够大的。该机器可以使用任意次数，无需重新训练。它所需的经典存储器仅随训练量子比特的数量而几何地增长，而其超额风险则随该数量的倒数而下降，并且是估计和判别机器的超额风险的两倍，估计和判别机器估计训练量子比特的状态，并使用针对所获得的估计量身定制的判别协议对数据量子比特进行分类。
2012-10-08 quant-ph
Optimal receiver for binary coherent signals
量子力学最吸引人的方面之一是对非正交信号（如相干态）的确定性无误差鉴别的原理不可能性。一方面，它可以防止量子态的完美克隆，实现安全通信。另一方面，达到最终的测量精度也是一个巨大的挑战。尽管Helstrom界（Helstrom boundary）已经被提出了近50年，但还没有实际可行的方法来实现它，因此发展现实的最佳测量策略以达到Helstrom界对于高精度应用、长距离自由空间和光纤通信、引力波探测、生物和医学中的光学传感等具有至关重要的意义。在这项工作中，我们展示了一个最佳的接收器相干态，承认一个相对简单的技术实现。接收器基于信号的多通道分裂，随后是前馈信号位移和光子检测。
2014-04-20 quant-ph
Incompatible measurements in quantum information science
量子力学中的某些测量相互干扰。这一点从理论提出以来就一直困扰着物理学家，但直到最近几十年，测量的不相容性才得到了深入和详细的分析，使用了广义测量的联合可测性的概念。在这次学术讨论会上，从量子信息科学的角度回顾了联合可测性和不相容性。学术讨论会首先讨论基本定义和概念。综述了不相容性在测量不确定度关系、量子关联的表征以及量子态鉴别等信息处理任务中的应用。最后，新兴的研究方向，如资源理论的不兼容性以及其他概念，以把握测量的性质，在量子力学，进行了讨论。
2023-02-13 math-ph math.MP quant-ph
Experimental Approaches to Distinguishing Quantum Collapse from Unitary Evolution: A Weak Measurement Perspective
本文提出利用弱测量和无意识观察者概念，通过干涉图样区分量子坍缩与幺正演化解释的实验方法。
2025-05-26 quant-ph
Learned Diffractive Optics for Quantum-Optimal Inference
University of Oxford（牛津大学）
该研究利用学习型衍射光学网络，在光子受限条件下对光场进行状态判别与参数估计，无需先验最优测量知识，即可显著超越标准测量并逼近量子极限。
2026-09-09 quant-ph
Optimal Cloning of Quantum States with a Fixed Failure Rate
如果我们允许克隆者有时完全失败，那么以任意先验概率完美克隆一组已知状态是可能的。在最佳情况下，失效概率是量子力学定律所允许的最小值。在这里，我们表明，它是可能的，以降低失败率低于完美的概率克隆，但付出的代价是，克隆是不完美的，全球保真度小于1。在一对已知状态的情况下，我们确定具有固定故障率（FFR克隆器）的克隆器的最佳保真度。最优性被证明是可达到的测量和准备协议的限制无限多克隆。最佳的协议包括歧视与一个固定的比率不确定的结果，然后准备适当的克隆。在近似无限克隆体的保真度中，收敛性显示出破缺的二级相变。
2016-09-06 quant-ph
End-to-End Quantum Algorithm for Topology Optimization in Structural Mechanics
BMW Group（宝马集团）；Theoretical Physics, Saarland University（萨尔兰州立大学理论物理系）；Institute for Quantum Computing Analytics (PGI 12), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心量子计算分析研究所（PGI 12））；Chair of Methods for Model-based Development in Computational Engineering, RWTH Aachen University（亚琛工业大学计算工程基于模型开发方法讲席）
本文提出一种端到端的容错量子算法，用于解决结构力学中的拓扑优化问题，通过将设计空间表示为指数希尔伯特空间，并利用Grover算法解决组合满足问题，实现对指数级结构的高效评估。
2025-11-17 physics.comp-ph quant-ph
Postselected quantum hypothesis testing
本文研究允许弃权（不执行）的后选择量子假设检验，给出单次与渐近情形下最优错误概率的精确刻画，并证明渐近错误指数由希尔伯特投影度量和汤普森度量给出，同时将结果推广到复合假设检验、量子信道及一般概率理论。
2023-09-09 cs.IT math-ph math.IT
Real-time calibration of coherent-state receivers: learning by trial and error
Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学）
利用现有技术实现光的相干态的最佳鉴别是经典和量子通信中的一个关键问题，其解决方案将使自由空间和光纤信道中长距离通信的有效接收器得以实现。在这篇文章中，我们证明了强化学习（RL）协议允许代理学习由无源线性光学器件，光电探测器和经典自适应控制制成的近最佳相干状态接收器。每个智能体都经过几次独立的识别实验的实时训练和测试，并且不知道状态的能量，也不知道接收器的设置，也不知道控制实验的量子力学定律。智能体完全基于观察到的光电探测器结果，自适应地在一组约3 × 10^3个可能的接收器设置中进行选择，如果猜测正确，则在每次实验结束时获得奖励。与先前RL在量子物理学中的应用不同，每次运行中收集的信息本质上是随机的，因此不足以准确评估所选接收器的性能。尽管如此，我们提出的代理家族：（i）在~3 10^2次实验后发现一个接收器击败最佳高斯接收器;（ii）在~10^3次实验后超过最佳高斯接收器的累积奖励;（iii）同时发现一个接近最佳的接收器，并在~10^5次实验后获得其累积奖励。我们的研究结果表明，RL技术适用于在线控制的量子接收机，并可以用于长距离通信在潜在的未知信道。
2020-01-28 cs.LG quant-ph
Framework for resource quantification in infinite-dimensional general probabilistic theories
资源理论为量子力学及其他领域的物理系统性质的表征提供了一个总体框架。在这里，我们介绍了一般概率理论（GPT）中的资源量化方法，特别关注与无限维状态空间相关的技术问题。我们定义了一个通用的资源量词的基础上的鲁棒性措施，并表明它承认一个直接的操作意义：在任何GPT，它量化的优势，一个给定的资源状态，使在信道歧视任务在所有resourceless状态。我们表明，鲁棒性作为一个忠实的和强单调的措施，在任何资源理论所描述的一个凸和封闭的自由状态集，并可以计算通过凸锥优化问题。专门连续变量量子力学，我们得到额外的界限和关系，允许有效的计算的措施和比较与其他单调。我们展示了应用程序的鲁棒性的物理相关的几个资源：光学非经典性，纠缠，真正的非高斯性，和相干性。特别地，我们建立了各种状态的精确表达式，包括非经典资源理论中的Fock态和压缩态，以及纠缠资源理论中的一般纯态，以及适用于一般情况的紧界。
2021-03-18 math-ph math.MP quant-ph
