习惯量子光学
Getting used to quantum optics
摘要:
本文介绍了如何在分束器的两个输出端测量同一个光子。
英文摘要:
The article reviews how to measure one and the same photon at both output ports of a beam splitter.
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。
Getting used to quantum optics
Gerd Leuchs
本文介绍了如何在分束器的两个输出端测量同一个光子。
The article reviews how to measure one and the same photon at both output ports of a beam splitter.
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
Getting Something Out of Nothing
我们研究了具有标准弱相干态的量子密钥分发,并且反直觉地表明,起源于真空的检测事件可以有助于安全密钥生成速率,超过现有技术的最佳结果。我们的证明是基于通信复杂性/量子存储器参数。
Getting rid of nonlocality from quantum physics
本文旨在将非定域性从量子理论中分离出来。我们证明了贝尔型不等式违反的测试是简单的统计测试的局部不相容的观测。事实上,这些都是对违反{ \it玻尔互补原理}的检验。因此,试图将贝尔型不等式的实验违反与“量子非定域性”联系起来,实际上是一种误导。这些违反在量子理论中被解释为单个量子系统的可观测量不相容的表现,例如,单个电子的自旋投影或单个光子的极化投影。当然,人们可以用隐变量模型(正如贝尔所建议的那样)超越量子理论,然后讨论它们可能的非定域特征。然而,传统的量子理论是局域的。
Getting Information on Independently Prepared Quantum States -- When Are Individual Measurements as Powerful as Joint Measurements?
给定一个复合量子系统,其中子系统的状态是独立(但不一定相同)准备的,我们从任何给定的联合测量中构造子系统的单独测量,使得前者总是给出至少与后者一样大的信息。这种结构为理解这种复合系统的测量提供了新的见解。此外,这种构造基本上证明了对子系统的单独测量足以提取关于单独准备的子系统的最大信息的直觉,从而使得联合测量不必要。此外,我们的研究结果表明,在量子密钥分发中,个体攻击在获取原始密钥信息方面与集体攻击一样强大。
Adiabatic preparation of many-body quantum states: getting the beginning and ending right
本文通过瑞利德原子量子模拟器研究了多体量子系统在量子相变附近的绝热演化,展示了通过优化调度函数可抑制端到端传输误差,并推导了不忠实度与演化时间的关系。
Getting large-scale quantum neural networks ready for quantum hardware
本文研究了受物理启发的大规模量子神经网络,通过有限的噪声损失函数测量进行训练,展示了其在量子态分类中的应用潜力,并适用于当前硬件。
Getting information via a quantum measurement: the role of decoherence
在这项工作中,我们调查之间的关系量子测量和退相干,为了正式表达的必要性,后者获得一个信息输出从前者。为此,参照理想量子测量的冯·诺依曼方案,我们首先寻找在量子测量极限之外,主系统与测量仪器之间的相互作用必须具有的最小结构,以恰当地描述该过程,然后分析由一个这样的相互作用引起的动力学演化。该分析是通过最近引入的研究开放量子系统的方法,即与环境相干态的参数表示,使我们能够确定一个必要条件,该设备的量子态必须fullfil,以提供信息的可观察测量。我们发现,这个条件严格意味着退相干的主系统,相对于厄米算子的本征态,代表测量的可观察,从而建立,不可能有信息流从量子系统到可读的分析器,除非发生退相干。动态纠缠产生的相关性被强调,和测量装置的可能的宏观结构的后果也被评论。
A possible way for getting the information out of a black hole
我们试图解决如何探测黑洞内部的问题。我们证明了在量子力学和广义相对论结合的修正量子动力学框架下,用意识作为量子测量装置,黑洞内部的信息原则上是可以得到的。
Condition on n-Qubit State For Getting Perfect Quantum Teleportation
该研究推导了任意基矢下3量子比特资源实现完美标准量子隐形传态(SQT)的更普适条件,补充了已有研究仅覆盖Acin标准形式态的局限,并构建了符合条件的新纠缠态实例。
Getting the public involved in Quantum Error Correction
Decodoku项目旨在让用户通过一系列简单的益智游戏来亲身体验尖端的量子研究。这些游戏的设计是明确的基础上的问题,解码qudit变体的表面码。这个问题是这样提出的,它可以由没有量子信息理论或任何其他高级物理或数学知识的玩家来解决。玩家设计的解决谜题的方法可以直接纳入量子计算的解码算法中。在本文中,我们简要概述了玩家设计的新颖解码方法,并为Decodoku v1.0-v4.1提供了简短的尸检。
Quantum Oracle Interrogation: Getting all information for almost half the price
考虑量子计算机与域大小为N的二进制预言机的组合。它示出了如何N/2+sqrt(N)调用的oracle是足够的猜测的整个内容的oracle(是一个N位字符串)的概率大于95%。这与传统计算机的能力形成了鲜明对比,传统计算机需要N次调用才能完成相同的任务。从这个结果可以得出,如果我们允许很小的错误概率,任何以Oracle的N位作为输入的函数都可以使用N/2+sqrt(N)查询来计算。它还表明,这个错误概率可以任意小,通过使用N/2+O(sqrt(N))Oracle查询。该条第二部分考虑了“近似讯问”。这是当仅请求N个oracle位的某一部分时。在这种情况下,量子算法也优于经典协议。给出了一个例子,其中具有N/10个查询的量子过程返回一个字符串,其中80%的位是正确的。任何经典协议都需要6 N/10个查询来建立这样的正确率。
Getting almost all the bits from a quantum random access code
本文研究了量子随机存取码(QRAC)的信息提取问题,证明对于任何QRAC,都存在一种测量方法能以高概率将完整字符串恢复至较小的汉明距离,推翻了存在高度混淆QRAC的猜想。
Getting coherent state superpositions to stay put in phase space: $Q$ functions and one dimensional integral representations of generator eigenstates
我们在李群相干态流形相空间中研究量子力学。群的生成元的本征态被构造为CS沿其轨道的一维积分叠加。我们区分出某些特殊的轨道,其中叠加是同相的。有趣的是,对于同相闭合轨道,几何相位必须量子化为$2π\mathbb{Z}$,否则叠加消失。这对应于精确的玻尔-索末菲量子化。Husimi-Kano $Q$准概率分布的最大值用于诊断发电机本征态在相空间中的位置。生成器本征态的$Q$函数沿每个轨道是恒定的。我们推测,最大值的$Q$功能对应于这些特权在相位轨道。我们利用相空间中的干涉为这一命题提供了一些直观的解释,并对与压缩有关的正则CS($H_4$振子群)、自旋CS($SU(2)$)和$SU(1,1)$ CS进行了证明.
Interpolation by Different Types of Quantum Channels Using Conic Programs
本文利用锥规划刻画量子信道插值问题,并推广到凸集内信道,证明了正交输入输出矩阵集合下纠缠破坏信道的存在性。
Universal fault tolerant quantum computation in 2D without getting tied in knots
该研究通过二维非阿贝尔拓扑相与表面码的结合,实现了容错量子计算,并建立了三维码与二维拓扑相之间的新联系。
Getting Humans to do Quantum Optimization - User Acquisition, Engagement and Early Results from the Citizen Cyberscience Game Quantum Moves
量子移动游戏旨在让人类玩家对抗计算机算法,将他们的解决方案结合到混合优化中,以控制可扩展的量子计算机。在这份中游报告中,我们打开了我们的设计过程,并描述了一系列构成构建阶段进入量子物理公民科学游戏。我们提出了我们的方法,从围绕量子模拟设计核心游戏,到将额外的游戏元素放在适当的位置,以框架,结构和激励玩家从好奇的游客到有能力的科学贡献者的艰难道路。玩家基础非常多样化-例如,两名顶级玩家是一名40岁的女会计和一名男出租车司机。在留存率和游戏内高分的统计预测因素中,我们第一年的数据表明,基于现实世界的物理兴趣和现实世界的事件招募的人,但只有中等科学教育,更有可能成为参与和熟练的贡献者。有趣的是,女性玩家往往比男性玩家表现得更好,尽管男性每天玩的游戏更多。为了理解这种关系,我们更深入地探讨了我们的顶级球员的概况。我们讨论了内在和外在动机的心理学理论中的世界和游戏中的性能因素,以及使用真实的人类通过最初简单但最终非常认知复杂的游戏进行混合优化的影响。
How to play macroscopic quantum game
量子博弈通常被认为是策略不是由标准的柯尔莫哥洛夫概率测度定义的,而是由量子物理中使用的概率幅度定义的。使用概率幅度或“量子概率测度”的原因是在具有量子微粒的物理情况下发生的非分配晶格。在本文中,我们给出了在某些特殊的宏观情形下,不使用量子微粒子而得到非分配正交模格的例子。
Getting to the Bottom of Noether's Theorem
本文采用代数方法比较经典与量子诺特定理,揭示 Alfsen 和 Shultz 提出的动力学对应第二条件表达了量子与统计力学间的关系,与“逆温度是虚时间”原理密切相关。
Measuring the spin of a spin-1/2 and getting a result of 7
本文首次实现原始弱斯特恩-盖拉赫实验,通过后选择放大弱磁动量冲击,测量到异常弱值,验证了弱值理论。
The Limits of Quantum State Transfer for Field-Free Heisenberg Chains
在一维海森堡链中,我们证明了不存在耦合强度集合使得在不添加磁场的情况下,演化在链的两端之间完美地转移量子态。为了代替完美传输,我们考虑了一系列实现高质量传输的选择,无论是在有限的时间内,还是通过“相当好”的传输,其中一个人等待很长时间,希望任意接近完美传输。在试图工程任意准确的传输,我们探索一种新的范式,有利于时间估计实现任何目标的准确性$ε$的传输。
Universality of Sequential Quantum Measurements
由量子测量引起的非均匀扰动意味着在进行某些测量之后,可实现的后续测量变得有限。人们无法通过顺序或任何其他方法规避的明显的一般限制是,实际实现的测量必须是联合可测量的。在这项工作中,我们表明,任何联合可测量的观测值对可以在一个连续的测量方案中获得,即使第二个可观测值将决定后,第一次测量。这种普遍性特征仅适用于具有特定结构的测量方案。作为补充的结果,我们提供了一个表征的所有可能的联合测量缺乏普遍性的顺序测量。
Minimal Equational Theories for Quantum Circuits
该研究提出首个量子电路的极小完备等式理论,证明其极小性,指出幺正量子电路的完备等式理论需作用于无界量子比特的规则,并简化了含辅助比特或比特丢弃的相关理论。
On the reliability and accessibility of quantum measurement apparatuses
本文提出基于可靠性与可及性的量子测量装置分类法,将其与指针态重叠的时间依赖性关联,并通过一对多量子比特相互作用模型揭示了随机耦合与均匀耦合在可及性和可靠性上的权衡。
On the possibility to detect quantum correlation regions with the variable optimal measurement angle
由量子不和谐和单向量子亏损描述的量子相关可以包含具有{ \em常数}的普通区域(即,通用的)最佳测量角度$0$或相对于$z$轴的$π/2$以及具有最佳测量的{ \em变量}(状态相关的)角度的区域。在贝尔对角态中不存在的后者区域对于量子不和谐来说非常微小,并且由于实验准备和测量步骤上的各种缺陷而无法在实验中观察到。相反,对于单向量子亏损,我们成功地得到了特殊的两量子比特X态,这似乎允许人们利用现有的量子光学技术到达量子相关的所有区域。这些态为深入研究新区域及其边界上的量子关联和相关优化问题提供了可能。在本文中,明确的理论计算适用于单向赤字的报告,连同设计的实验装置产生这样的选定的家庭的状态,此外,有提出的数值模拟表明,最不可访问的区域与中间的最佳测量角度可以解决实验。
Quantum Teleportation of Optical Quantum Gates
我们表明,一个通用的一套门的量子计算与光学可以量子隐形传态通过使用EPR纠缠态,零差检测,线性光学和压缩操作的测量结果的条件。该方案可用于任何光学方案(量子比特或连续变量)中的容错量子计算。讨论了线性光学量子计算中非确定非线性门的隐形传态。
Implementations of quantum and classical gates with linear optical devices and photon number quantum non-demolition measurement for polarization encoded qubits
针对基于光学器件的量子计算机和量子通信系统的构建,本文提出了利用线性光学器件和光子数量子非破坏测量技术实现量子和经典hocTs门的可能方案,以及一种用于产生和分布二体纠缠态的光学装置。
Quantum-mechanical machinery for rational decision-making in classical guessing game
在量子博弈论中,最有趣和最重要的问题之一是,“是否有可能在不对经典博弈进行任何修改的情况下获得量子优势?“到目前为止,这个问题的答案基本上是否定的。到目前为止,人们通常认为,为了获得量子优势,改变经典博弈的设置似乎是不可避免的。然而,我们在这里给出了肯定的答案,重点是决策过程(我们称之为“推理”),以产生最佳策略,这可能发生在内部,例如,在玩家的大脑中。为了证明这一点,我们考虑一个经典的猜谜游戏。然后,我们定义了一个球员的推理问题的背景下的决策理论,其中的机器过程被设计为模拟经典和量子推理。在这种情况下,我们提出了一个方案,一个理性的球员能够更好地利用他/她的弱偏好,由于量子推理,没有任何改变或重置的经典定义的游戏。我们还进一步分析了量子推理可能会使玩家失败,甚至使情况变得更糟,由于任何不适当的偏好。
Quantum Technologies: A Review of the Patent Landscape
量子技术是一个越来越广泛的术语。纳米技术和电子学在这个领域发挥作用。随着行业颠覆性算法的发明,如Shor算法,可以在量子计算机上破解RSA加密和量子密钥分配,理论上提供无条件的安全性,投资正在涌入。在这里,我们对2015年至今该领域的48,577项专利进行了分类和分析,并在Relecura的专利数据库中进行了全面查询。作者的学科经验,以及公司基于人工智能的工具和学术文献,被用来做出这种高度主观的分类选择。尽管大多数专利景观分析报告考虑的是单一的技术、地理位置或公司,但由于这些技术的协作性和相互交织的性质,我们试图对这些技术进行整体概述。在可能的情况下,简要解释了每种技术的物理原理及其在行业中的作用。
Exact Identification of a Quantum Change Point
变点检测是统计分析中的一项关键任务。在量子领域,它是一个新的原始,人们的目标是确定一个源,假定准备一个序列的粒子在相同的量子态开始准备一个突变的点。我们得到的最佳程序,以确定性确定的变化点-当然,在有一定的概率得到一个不确定的答案的价格。对于任意长度的粒子序列,我们得到了成功识别的最优概率的解析形式。我们发现,识别每个可能的变化点的条件成功概率显示出意想不到的振荡行为。我们还讨论了本地(在线)协议,并将其与最佳程序进行比较。
How to Calculate the Exponential of Matrices
矩阵指数的显式计算是几乎所有学科的基本问题之一。特别是在数学物理或量子光学中,许多问题都是通过使用一些近似来简化的,无论它们是否合适。然而,一般来说并不容易。本文给出了一个非常有用的公式,它既简单又便于计算机处理。
Genuine certifiable randomness from a black-box
本文提出在黑箱环境下通过量子测量生成真正随机数的方法,无需随机种子和确定性假设。
Entangling metropolitan-distance separated quantum memories
本文报告了在市区内直接物理相隔12.5 km的两个原子量子存储器间建立远程纠缠,利用频率转换实现20.5 km光纤低损耗传输,最终验证存储器间纠缠保真度达90%,为实际量子网络应用铺路。
Two faced Janus of quantum nonlocality
本文是量子物理学中摆脱非定域性的新的一步。这是一个试图构建非定域性混乱。“量子非定域性”是两面神面对的。它的一面是投影(爱因斯坦-吕德斯)非定域性和另一个贝尔非定域性。第一种是真正的量子非局域性,第二种是亚量子非局域性。最近有人指出,贝尔“非局部性”是一个简单的后果互补原则。我们现在证明了投影非定域性与物理空间无关。投影状态更新是经典推理中概率更新操作的推广。我们提升了对量子态的解释的作用。通过使用个人(物理)解释,人们可以真正得到一个幽灵般的超距作用的错觉,这是由吕德斯的状态更新造成的。统计解释与将量子形式主义视为概率更新的机制相结合被称为韦克舍解释。在这里,我们遵循概率更新的标准方案,调整到概率的量子演算。后者是基于用向量(或密度算子)表示的状态进行操作。我们提出了并行的经典和量子概率更新。从这个演示中,很明显,经典和量子的“比光更快的统计相关性变化”都发生在精神空间而不是物理空间。
The quantum black hole as a theoretical lab, a pedagogical treatment of a new approach
要正确地得到量子化黑洞的数学规则,远非易事。许多早期的论文都没有完全正确地得到它。广义相对论变换将远处的观察者(他只能探测到黑洞外的粒子)与本地观察者(他落入黑洞)的观察结果联系起来,必须以一对一的方式映射出量子态。如果一个人遵循教科书的规则,这是不正确的。这里主张要求非常严格的逻辑导致新的见解,如黑洞附近的时空拓扑的非平凡性。这样,人们可以试图弥补普朗克尺度下引力的直接实验证据的缺乏。值得注意的是,这种方法不需要像弦论或AdS/CFT理论那样的假设。我们只需要假设,只要史瓦西度规是正则的,量子场论就成立,并结合这样的要求,即只有那些将纯量子态一一映射到纯量子态的一般坐标变换才适用。
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