Catalytic Entropy Principles
根据热力学第二定律，熵在热统计学中具有不可避免的无序化趋势。这为具有冯诺伊曼熵的量子热统计学和具有特殊Tsallis熵的非广延量子热统计学提供了一个最小熵原理。我们在这项工作中的目标是提供一般熵测度的操作特征。我们提出的第一个统一的原则，符合第二热力学定律的广义量子熵的量子热统计和非广延量子热统计。这进一步揭示了不可逆测量过程中交叉熵最大化的热力学第二定律之外的新特征。本文的结果对于量子熵的渐近估计和不需要状态层析的普适量子源编码是有用的。它进一步应用于量子热力学中的单次态跃迁和冷却。这些结果在多体理论和长程量子信息处理中具有重要意义。
2021-04-08 quant-ph
Catalytic quantum thermodynamics beyond additivity and reduced-state monotones
Mersin University（梅尔辛大学）；Kadir Has University（卡迪尔哈斯大学）；National Center for Scientific Research “Demokritos”（德谟克利特国家科学研究中心）
本文提出基于非加性分歧的框架，揭示催化贡献并提供非平凡约束，证明减少态数据不足以描述热力学可及性，需联合态敏感描述。
2026-09-29 quant-ph
Stabilization of quantum information by combined dynamical decoupling and detected-jump error correction
随机解耦的两种可能的应用进行了讨论。到目前为止，解耦方法只被认为是量子存储器，在这里，它表明，随机解耦也是一个方便的工具，稳定量子算法。此外，提出了一个解耦方案，其中包括一个随机解耦方法兼容的检测跳跃纠错量子码。利用这种组合的纠错策略，可以以有效的方式稳定量子信息以抵抗基于量子位的量子信息处理器的自发衰变和静态缺陷。
2007-12-10 quant-ph
Catalytic quantum teleportation and beyond
我们讨论了量子隐形传态的基本限制--利用经典通信和预共享纠缠来传递量子信息的过程。我们提出了一个新的隐形传态协议，该协议基于催化性地使用辅助纠缠的思想，即不消耗辅助纠缠，然后使用该协议来表明，催化性纠缠允许无噪声的量子信道被模拟，其质量是仅使用来自共享态的纠缠永远无法实现的，即使是小尺寸的催化剂。一方面，这允许使用通用状态和固定量的消耗纠缠来更忠实地传输量子信息。另一方面，这第一次表明，纠缠催化在一般的量子信息处理任务中提供了真正的优势。最后，我们表明，类似的想法可以直接应用于研究量子催化更一般的问题，在量子力学。作为一个应用，我们表明，催化剂可以激活所谓的被动状态，一个概念，发现广泛的应用，例如在量子热力学。
2021-08-09 physics.atom-ph quant-ph
Reliability Function of Quantum Information Decoupling via the Sandwiched Rényi Divergence
本文基于夹层 Rényi 散度刻画了催化量子信息解耦的可靠性函数，给出了低成本下的精确公式及高成本下的上下界，并应用于量子态合并，同时推导了条件最小熵和最大信息平滑化的精确指数。
2024-06-27 cs.IT math-ph math.IT
Catalytic Transformations of Pure Entangled States
纯态的量子纠缠通常通过约化态的纠缠熵，即冯诺伊曼熵来量化。纠缠熵与纠缠蒸馏密切相关，纠缠蒸馏是将量子态转换为单态的过程，然后可以用于各种量子技术任务。纠缠熵和纠缠蒸馏之间的关系仅在渐近条件下才被发现，而单拷贝条件下的纠缠熵的意义至今仍是开放的。在这里，我们通过考虑纠缠催化来缩小这一差距。我们证明了纠缠熵完全表征了纠缠催化剂存在下的状态转换。我们的结果意味着，纠缠熵量化的纠缠量可用于量子信息处理的两体纯态，给渐近结果的操作意义，也在单副本设置。
2021-09-16 quant-ph
Catalytic quantum randomness
随机性是自然界中混合过程的定义元素，也是量子信息中许多协议的基本成分。在这项工作中，我们研究了将一个给定的量子态转换成另一个量子态需要多大的随机性。具体地说，我们要问的是，与量子随机性源相比，经典随机性源的功率之间是否存在差距。我们提供了一个完整的答案，这些问题，通过确定可证明的最佳协议的经典和量子源的随机性，基于一个移相建设。我们发现，为了在$d$ -维量子系统上实现任何噪声跃迁，有一个$\sqrt{d}$维的随机性量子源或一个$d$维的经典随机性量子源是必要且充分的.有趣的是，随机源中的量子态提供的相干性提供了二次优势。我们构建的过程具有稳健和催化的额外特征，即，随机性的来源可以被重复使用。在此正式框架的基础上，我们说明，这种退相建设可以作为一个有用的原始平衡和量子信息理论：我们讨论的应用程序描述最小的测量设备，捕获最小的平衡环境所允许的量子力学，或形成加密的私人量子信道的基础。我们补充的精确分析与讨论的基础上，量子扩展来自离散Weyl系统的近似协议。这就产生了尺度非常小的平衡环境。我们的研究结果突出了随机性的奇怪特征，即残差相关性和维数可以相互交易。
2019-02-06 quant-ph
Quantum Information Decoupling Beyond Finite Dimensions
The University of Tokyo（东京大学）
本文建立了适用于任意可分系统的量子信息解耦框架，推导了相关误差界，构造了无限维度解耦协议及量子态合并协议，证明了熵量操作解释的普适性。
2026-07-30 quant-ph
Catalytic and asymptotic equivalence for quantum entanglement
本文研究量子纠缠的催化与渐近操作，证明两者对所有可蒸馏态完全等价，并发现使用纠缠催化剂无法提升渐近单态蒸馏率，突出了多拷贝相关性的关键作用。
2024-12-22 quant-ph
Exact Results on Dynamical Decoupling by $π$-Pulses in Quantum Information Processes
动态解耦的目的在于通过对量子寄存器进行适当的相干控制来抑制退相干。有效地减少了与环境的相互作用。特别地，考虑$π$脉冲的序列。在这里，我们提出了精确的结果上的耦合的量子比特的抑制其环境的优化序列的$π$脉冲。研究了环境谱密度的各种截止值的影响。结果表明，截止越硬，优化脉冲序列的处理效果越好，对于既不完全硬也不很软的截止，我们提倡迭代优化序列。
2008-08-18 quant-ph
Catalytic majorization and $\ell_p$ norms
量子信息理论中的一个重要问题是量子催化现象的数学描述：在LOCC（局域操作和经典通信）下，什么时候可以使用周围的纠缠来执行联合持有的量子态的转换？在数学上，这个问题相当于描述，对于一个固定的向量$y$，向量$x$的集合$T(y)$，使得我们对于某个$z$有$x \otimes z \prec y \otimes z$，其中$\prec$表示标准优化关系。我们的主要结果是$T(y)$在$\ell_1$范数下的闭包可以完全由$\ell_p$范数上的不等式描述：对于所有$p \geq 1$，都有$\|x\|_p \leq \|y\|_p$。这是完整描述$T(y)$本身的第一步。它也可以看作是关于酉不变范数的Ky Fan优势定理的$\ell_p$ -范数模拟。证明利用了与另一种量子现象的联系：多拷贝转换的可能性（对于给定的$n$，为$x^{\otimes n} \prec y^{\otimes n}$）。主要的新工具是一个变种的Cramér$定理的大偏差的总和i.i.d.随机变量
2007-06-18 quant-ph
Thermal operations from informational equilibrium
Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)（蔚山科学技术院）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本文从信息平衡角度研究热操作，揭示催化通道在量子热力学中的作用及与双单位ary量子电路的关系。
2025-07-22 quant-ph
Preserving multi-level quantum coherence by dynamical decoupling
多能级系统（qudits）的量子信息处理提供了比两能级系统更多的特征和应用。然而，量子点更容易失相，量子点的动力学解耦从未被实验证明。在这里，作为一个证明的原理演示，我们实验应用动态去耦，以保护叠加与三个层次的捕获$^9\rm{Be}^+$离子从环境噪声磁场，延长相干高达约一个数量级。我们的演示，直接可扩展到更多的水平，可能会开辟一条通往长相干量子存储器，计量学和量子信息处理的道路。
2022-03-02 quant-ph
Selective dynamical decoupling for quantum state transfer
离散量子网络间的态转移是量子信息处理的基本任务之一。其目的是将信息忠实地放置在网络中的特定位置。然而，所有的物理系统都有缺陷，这会严重限制传输保真度。我们提出了选择性动态解耦方案，能够稳定弯曲线性量子比特链模型上的不完美量子态传输协议。数值模拟结果验证了该方法的有效性。仿真结果表明，这些选择性动态解耦方案能够有效地抑制量子态传输协议中的错误。
2014-12-26 quant-ph
Efficient methods for one-shot quantum communication
我们解决了量子协议的有效实现问题，具有小的通信和纠缠，以及用于编码或解码的短深度电路。我们介绍了两种新的方法来实现这一点，第一种方法涉及两个新版本的凸分裂引理，使用少量的额外资源（与以前的版本相比）和第二种方法的灵感来自于计算机科学中的经典相关采样技术。这些导致了一系列新的后果，如下所述。首先，我们考虑量子解耦的任务，其目的是在n量子位寄存器上应用操作，以便使其独立于不可访问的量子系统。许多以前的作品实现解耦的帮助下，一个随机酉。已知随机幺正可以用大小为O（n \log n）和深度为poly（\log n）的随机电路或基于类似大小和深度的Clifford电路的幺正2-设计来代替。我们表明，给定任何选择的基础，如计算基础，解耦可以实现由一个单一的基向量的基向量。因此，电路以“经典”方式起作用，并且另外使用O（n）个处于最大混合量子态的催化量子位。我们的酉执行加法和乘法模素数，因此实现了O（n \log n）和对数深度的电路大小。这表明，整数乘法（模素数）的电路复杂度是由去耦的最佳电路复杂度下界。接下来，我们构建了一个新的一次性纠缠辅助协议的量子信道编码，实现了近最佳的通信通过一个给定的信道。预共享纠缠的量子比特数比以前的协议中的近最优通信的量子比特数呈指数减小。对于单次量子态再分布，我们也得到了类似的结果。
2019-06-06 quant-ph
Concatenating dynamical decoupling with decoherence-free subspaces for quantum computation
提出了一种实现量子计算机的方案，该方案受退相干和不可调的量子比特-量子比特相互作用的控制。通过将bang-bang（BB）脉冲的动力学解耦与无退相干子空间（DFS）编码相结合，保护量子计算机免受环境诱导的退相干的影响，从而避免量子信息耗散到环境中。对于量子系统中固有的量子位-量子位相互作用的不可调谐性，BB控制加DFS编码可以消除其对量子位中量子信息的破坏作用。我们展示了如何使用这个量子系统来实现通用量子计算。
2004-05-11 quant-ph
Catalytic Enhancement of Coherence in Noisy Quantum Channels and Characterization of Strictly Incoherent Operations
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Sukumar Sengupta Mahavidyalaya（苏库马尔森格普塔学院）；University of Calcutta（加尔各答大学）
本文研究了在噪声量子通道中通过预处理输入态来增强输出态相干分数的可能性，并提出了严格不可约操作的必要且充分条件，为相干性操控提供了新的结构理解。
2026-05-17 quant-ph
On Quantum Control via Encoded Dynamical Decoupling
我重新审视的思想基础动态解耦方法的框架内的量子信息处理，并检查其潜在的直接实现的编码，而不是物理自由度。编码解耦计划作为一种工具，工程封闭和开放系统的编码进化的有用性进行了研究的基础上简单的例子。
2001-11-30 quant-ph
Private quantum decoupling and secure disposal of information
给定一个二分系统，其子系统之间的相关性可以被理解为每个子系统携带的信息。为了给出安全信息处理的模型无关描述，我们提出了私有量子解耦的范式，对应于在给定的二分量子态中局部减少相关性而不将它们转移到环境中。在这个框架中，私有局部随机性的概念自然地作为一种资源出现，总相关性被分为可消除的和不可消除的。我们证明了上限和下限的量存在于一个任意的二分态的不可消除的相关性，并表明，在三方纯态，不可消除的相关性满足一夫一妻制的约束，使其明显的量子性质。与纠缠理论的关系提供了显示，不可消除的相关性构成的纠缠参数。在所提供的初始状态的无限多个副本的限制下，我们计算了由相干信息测量的正则化的不可消除的相关性，从而配备了新的操作解释。特别是，我们的研究结果意味着，两个子系统可以私下解耦，如果他们的联合状态是可分离的。
2009-12-03 quant-ph
Finite-size catalysis in quantum resource theories
University of Geneva（日内瓦大学）；Jagiellonian University（雅盖隆大学）
本文研究了有限尺寸催化剂在量子资源理论中的应用，提出有限尺寸催化条件及与多份转换的联系，揭示了催化共振现象，通过纠缠和热力学资源理论示例验证了结果。
2026-03-24 physics.atom-ph quant-ph
One-shot decoupling
如果一个最初与另一个系统E相关的量子系统A经历了与E分离的演化，那么与E的相关性通常会降低。在这里，我们研究相关性（几乎）完全消失的条件，导致A与E解耦。我们给出了一个解耦的标准，在两个光滑熵，一个量化的数量A和E之间的初始相关性，和其他特征的映射，描述了A的演变。该准则适用于一般单次设置中的任意映射。此外，该准则对于满足一定自然条件的映射是紧的。解耦在物理学和信息论中都有许多应用，例如，作为量子信息处理协议的构建块。作为一个例子，我们给出了一个一次性的状态合并协议，并表明它是本质上最优的纠缠消耗/生产。
2014-05-13 quant-ph
Randomized Dynamical Decoupling Techniques for Coherent Quantum Control
在量子控制和量子信息处理中，对能够精确操纵量子动力学的策略的需求是普遍存在的。我们研究了两种情况下，随机动态解耦技术变得更加有利，相对于标准的确定性方法在关闭不必要的动态演化在一个封闭的量子系统：当处理解耦周期，涉及大量的控制动作和/或当寻求长时间的量子信息存储。高效的混合解耦方案，结合确定性和随机性的功能进行了讨论，以及依次实施级联的方法，在短时间内应用的好处，其次是一个混合协议，在较长的时间。一个量子寄存器组成的自旋1/2粒子链通过海森堡相互作用的相互作用被用作整个分析的模型。
2006-10-13 quant-ph
A decoupling approach to classical data transmission over quantum channels
量子香农理论中的大多数编码定理都可以使用解耦技术来证明：要通过信道发送数据，必须保证环境没有关于它的信息;乌尔曼定理则确保接收器必须能够解码。虽然很多问题都可以用这种方法解决，但最基本的编码问题之一仍然无法直接应用这种方法：通过量子信道发送经典信息。我们将证明，这个问题实际上可以使用解耦思想来解决，特别是通过证明一个“去量化”定理，它确保环境只与发送的数据经典相关。我们的技术自然地将Holevo-Schumacher-Westmoreland定理推广到一次性场景，其中量子信道只能应用一次。
2012-06-30 quant-ph
Adiabatic Dynamical-Decoupling Based Control of Nuclear Spin Registers
使用围绕电子自旋量子比特的核自旋作为量子寄存器和长寿命存储器，为量子信息和生物传感的新应用开辟了道路。因此，需要对核登记册实行通用和强有力的控制。尽管绝热门广泛应用于量子信息中，但它们可能变得太慢而无法超过退相干。在这里，我们介绍一种技术，通过该技术，绝热门由同时扩展相干性的动态去耦协议产生。我们说明了这种基于脉冲的绝热控制核自旋周围的NV中心的钻石。我们从Landau-Zener理论得到了一个封闭形式的表达式，并表明它可靠地描述了动力学。通过识别强大的Floquet状态，我们表明，该技术使核自旋的极化，一次性翻转和状态存储。这些结果介绍了一种新的控制范式，结合动态解耦与绝热演化。
2021-07-05 quant-ph
Decoupling Theorems
解耦定理在量子信息理论领域的各种应用中已被证明是有用的。本论文建立在Frédéric Dupuis [arXiv：1012.6044v1]的工作基础上，在那里得到了一个一般的解耦定理，并研究了它对量子编码理论的影响。首先，我们推广这个定理的情况下，平均采取的近似酉2-设计。该项目的第二部分解决了是否有可能用经典操作去相关CQ状态的问题。我们得到类似的关键剩余哈希引理的结果。最后，我们分析了在一个完全量子的背景下，置换算子的解耦能力，并显示了一个一般的程序，产生解耦定理与置换。
2012-07-17 quant-ph
Optimal State Merging Without Decoupling
我们通过采用最近发现的最佳纠缠蒸馏协议[Renes和Boileau，Phys.Rev.A. 73，032335（2008）]。最优性的证明仅依赖于直接在Alice和Bob之间建立足够的“幅度”和“相位”相关性，而不是将Alice与环境解耦的常用技术。这加强了量子纠错的直觉，即这两个相关性是两方量子信息处理中真正重要的。
2009-05-08 quant-ph
Dynamical Decoupling in Optical Fibers: Preserving Polarization Qubits from Birefringent Dephasing
量子计算中的主要挑战之一是保持量子系统的相干性以对抗环境的退相效应。例如，存储在光子偏振中的信息由于这种失相而迅速丢失，并且当试图通过通信信道传输在光子中编码的量子信息时，保留输入状态是至关重要的。我们提出了一个动态解耦序列，以保护光子量子比特从失相集成波片到光纤在指定的位置。我们模拟随机双折射噪声沿实际长度的光纤和研究保存的偏振量子比特，通过这种光纤增强Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）动态去耦。这种技术可以保持光子量子比特的相干性在高保真度，朝着实现可扩展的和有用的量子通信与光子量子比特的一步。
2013-07-19 quant-ph
A finite sufficient set of conditions for catalytic majorization
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；RWTH Aachen（亚琛工业大学）；University of Oxford（牛津大学）
本文推导了一组有限不等式，用于判定催化支配变换的可行性，并扩展至热力学中的催化态变换。
2025-02-27 cs.IT math.IT quant-ph
One-Shot Randomized and Nonrandomized Partial Decoupling
我们介绍了一个任务，我们称之为部分解耦，其中一个二分量子态是由一个幺正操作的两个子系统之一，然后是受量子信道的行动。我们假设子系统被分解为直和积形式，这经常出现在量子信息理论的背景下。酉是从分解下具有简单形式的酉集合中随机选择的。任务的目标是使最终状态，对于酉的典型选择，接近于酉的平均最终状态。我们考虑一个一次性的情况下，并推导出两个状态之间的平均距离的上限和下限。边界简单地表示为涉及初始状态，通道和分解的量子态的光滑条件熵。因此，我们提供了推广的一次性解耦定理。所得结果将为进一步发展量子信息理论和基础物理中的解耦方法提供理论依据。
2021-10-19 quant-ph
Phase-adaptive dynamical decoupling methods for robust spin-spin dynamics in trapped ions
基于捕获离子的量子平台是构建量子硬件的主要候选者，其计算能力大大超过经典设备。在这些设置中的可用控制技术中，脉冲动态解耦（脉冲DD）显示为处理离子寄存器中编码的信息的有用方法，同时最小化它们上的环境噪声。在这项工作中，我们采用了脉冲DD技术，使用随机脉冲相位，或相关的脉冲相位，显着提高纠缠自旋自旋动力学在被困离子的鲁棒性。这个过程最初设想的背景下，核磁共振核自旋检测的目的，在这里，我们证明了同样的原则适用于强大的量子信息处理中的陷阱离子设置。
2021-03-23 quant-ph
Enhanced Convergence and Robust Performance of Randomized Dynamical Decoupling
我们证明了随机化在相干量子动力学控制中的优势。对于系统是随时间变化的或需要解耦周期涉及大量的操作，我们发现，简单的随机协议提供优越的收敛性和稳定性相比，确定性的同行。此外，我们展示了如何随机化总是允许在很长一段时间内超越纯确定性方案，包括组合和级联方法。确定性和随机设计之间的最佳插值的一般标准，提出并说明在显式解耦方案相关的量子信息存储。
2006-10-13 quant-ph
Comment on "Conditional Decoupling of Quantum Information"
Berta等人[Phys.Rev.Lett.，121，040504（2018）]声称他们的结果为量子信息理论的解耦方法提供了概念上的新扩展。我们提供了一个替代的证明，使用普通的解耦方法来证明他们的主要结果的可实现率，因此，他们的主张是没有根据的，并且当与主张结合使用时，标题可能会产生误导。
2019-03-27 cs.IT math.IT quant-ph
Robust dynamical decoupling
量子计算机处理量子力学系统中编码的信息，有可能解决一些最困难的计算问题。量子计算机进一步发展的一个实质性障碍是量子信息的寿命通常太短而不允许实际计算。一种很有前途的增加寿命的方法，称为动态解耦，包括对量子比特施加一系列周期性的反转脉冲。在本综述中，我们给出了这种技术的概述，并比较了不同的脉冲序列提出了较早。我们发现，脉冲的不完善，这是总是存在于实验实现，限制了动态解耦的性能。由于脉冲误差的积累而导致的相干性损失甚至可能超过来自环境的扰动。这种影响可以通过脉冲和序列的明智设计而在很大程度上消除。相应的序列在很大程度上不受脉冲缺陷的影响，并使系统的相干时间增加了几个数量级。
2011-10-28 quant-ph
Quantifying resource in catalytic resource theory
我们考虑一个一般的资源理论，允许使用免费资源作为催化剂。我们表明，在一个给定的状态中包含的“资源”的量，在渐近的情况下，等于该状态的资源的正则化的相对熵，然后产生一个简单的操作意义，这个数量。长期以来，任何资源理论都在寻找这样的答案，因为国家在信息处理任务中的有用性与国家一开始拥有的资源量直接相关。虽然我们需要在我们的资源理论框架中放置一些假设，但它仍然足够普遍，并且包括纠缠，相干性，不对称性，非均匀性，纯度，上下文，稳定剂计算的量子资源理论和随机性提取的经典资源理论作为特例。由于我们的资源理论框架包括纠缠理论，我们的结果还意味着为了擦除纠缠态中包含的所有纠缠而必须局部注入的噪声量等于纠缠的正则化相对熵，解决了[Groisman et al.，物理学修订版A。72：032317，2005]。在证明主要结果的过程中，我们还量化了在一次设置（其中只有一个状态的单个副本）中的状态中包含的资源量，根据平滑的最大相对熵。我们的一次性结果采用了最近开发的凸分裂引理技术。
2017-08-06 quant-ph
Communication with Quantum Catalysts
Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）；Southeast University（东南大学）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）
本文提出利用量子催化剂提升量子和经典信息传输效率，展示催化密集编码并探索降低催化剂维度的方法。
2024-06-20 quant-ph
Interference-based universal decoupling and swapping for multimode bosonic systems
分束器操作广泛用于处理以玻色子模式编码的信息。然而，在混合量子系统中，在两个不同的玻色子模式之间实现可靠的分束器操作可能具有挑战性。如果没有分束器，一些基本操作，如解耦模式和模式之间的交换状态可能变得非常不平凡或根本不可行。在这项工作中，我们开发了新的基于干涉的协议，用于解耦和交换多模玻色子系统的选定模式，而不需要分束器。具体而言，对于一个给定的通用耦合器的特征在于由高斯酉过程，我们展示了如何解耦一个单一的模式或交换任何一对模式与一个恒定的深度序列的操作，同时保持耦合的其余系统。这些协议只需要多次使用给定的耦合器，与单模高斯幺正操作交织，从而实现对量子信息科学至关重要的操作的有效构建，例如高保真量子转换。我们的结果直接来自玻色子系统的基本物理性质，因此广泛适用于各种现有的平台。
2020-10-19 quant-ph
Robust dynamical decoupling with concatenated continuous driving
相干性损失是实现量子信息处理的主要障碍之一。动态解耦方案的效率，这已经被引入到解决这个问题，是有限的驱动领域的波动，这本身将引入噪声本身。我们通过引入级联连续动态解耦的概念来解决这一挑战，该概念不仅可以克服外部磁噪声，还可以克服驱动场波动引起的噪声。我们从理论上表明，这种方法可以实现弛豫有限的相干时间，并通过实验证明，这一概念的最基本的实现已经产生了一个数量级的改善金刚石中的氮空位中心的电子自旋的退相干时间。所提出的方案可以应用于各种各样的其他物理系统，包括被捕获的原子和离子、量子点，并且可以与其他量子技术挑战（诸如量子传感和量子信息处理）相结合。
2012-11-20 quant-ph
Dynamical decoupling efficiency versus quantum non-Markovianity
我们研究了非马尔可夫性与纯退相量子比特动态解耦协议有效性之间的关系。我们考虑一个确切的模型，其中失相产生由于玻色子环境的欧姆类的谱密度。这是参数化的欧姆参数通过改变，我们可以模拟马尔可夫和非马尔可夫环境。有趣的是，我们发现，工程的非马尔可夫环境是有害的效率的动态解耦方案，导致更差的一致性保持。我们发现，每个动态去耦脉冲反转的量子信息流，并在此基础上，我们调查动态去耦效率和水库谱密度之间的联系。最后，在油藏工程的精神，我们研究了最佳的系统，油藏参数，以实现最大的静态凝聚力。
2015-12-16 quant-ph
Robustness of quantum data hiding against entangled catalysts and memory
Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences（波兰科学院基础技术研究所）
本文研究量子数据隐藏在催化剂和量子记忆辅助下的鲁棒性，证明可分隐藏态不受这些资源影响，而某些纠缠态可被量子记忆几乎完美区分。
2025-11-06 quant-ph
Selective recoupling and stochastic dynamical decoupling
提出了一种嵌入式选择性重耦合方法，该方法基于将Yamaguchi等人[quant-ph/0411099]最近提出的确定性选择性重耦合方案嵌入到随机动态解耦方法中的思想，例如最近提出的Pauli-random-error-correction-（PAREC）方案[Eur. J. D 32，153，quant-ph/0407262]。再耦合方案通过部分抑制不需要的相互作用使得能够在量子信息处理器中实现基本量子门。随机动力学解耦方法取消了很大一部分残余相互作用。因此，可靠的量子计算的时间尺度显着增加。数值模拟的条件两量子比特交换门和复杂的迭代量子算法。
2006-02-20 quant-ph
Continuous dynamical decoupling utilizing time-dependent detuning
对噪声和退相干过程的恢复是实现量子信息处理和量子技术的重要组成部分。为此，已经提出了诸如脉冲和连续动态解耦的技术来减少噪声影响。在本文中，我们提出了一种新的方法来实现连续动态解耦技术，使用一个额外的控制参数，即，能够塑造的失谐的时间依赖性。这种方法降低了实验设置的复杂性，使得我们只剩下源自驱动场频率的噪声，这比幅度（拉比频率）噪声更鲁棒。作为一个例子，我们表明，我们的技术可以用于改善传感。
2016-09-18 quant-ph
Dynamical Decoupling of Open Quantum Systems
提出了一种新的研究开放量子系统拍频退相干和耗散的动力学方法。我们证明了过滤掉不需要的（不一定是已知的）系统-环境相互作用的影响的可能性，并表明，噪声抑制过程可以与保留控制的能力相结合的有效的动态演化的开放量子系统。对量子信息处理的影响进行了讨论。
1999-02-11 quant-ph
Optimal dynamical decoupling in the presence of colored control noise
耦合到噪声环境的量子系统的最佳动态解耦还必须考虑控制脉冲的缺陷。我们提出了一种新的形式主义，它描述了，在一个封闭的形式表达，系统的演变，包括环境和控制噪声的频谱函数。我们表明，通过测量这些谱函数，我们的表达式可以用来优化去耦脉冲序列。我们证明了这种方法与光学捕获超冷铷原子的合奏，并使用量子过程层析成像来识别环境的影响和控制噪声。我们的方法是适用的和重要的任何现实实现的量子信息处理。
2013-03-08 quant-ph
Single-bit Feedback and Quantum Dynamical Decoupling
在受到不需要的幺正或非幺正动力学影响的目标系统中合成有效的身份演化是量子控制和量子信息处理应用的基本任务。在这里，我们研究如何单比特，离散时间的反馈能力，可以利用制定或增强量子程序，有效地抑制不必要的动力学在有限维开放量子系统。给出了任意演化时间下可由单比特反馈校正的联合酉传播子的显式特征。对于一个二维目标系统，我们展示了如何通过适当地结合量子反馈与动态解耦方法，级联反馈解耦方案可以建立，它可以在放松的控制假设下运行，可以优于纯闭环和开环协议。
2006-09-21 quant-ph
Decoupling with random quantum circuits
解耦已经成为量子信息理论中的一个中心概念，其应用包括证明编码定理、随机性提取和达到热平衡的条件的研究。然而，我们对导致脱钩的动态的理解是有限的。事实上，已知导致解耦的唯一变换族是（近似）酉二设计，即，测度的前两阶矩与Haar测度的前两阶矩相似。这样的家族包括例如具有O（n^2）门的随机量子线路，其中n是所考虑的系统中的量子比特数。事实上，所有已知的去耦电路结构都使用Ω（n^2）门。在这里，我们证明了具有O（nlog^2 n）门的随机量子线路满足一个本质上最优的解耦定理。时间复杂度为O（log^3 n）。这证明了解耦可以在系统中粒子数量的多尺度时间内发生，前提是所有粒子都允许相互作用。我们的证明并没有表明，这样的电路是近似的两个设计在通常意义上，而是我们直接分析的去耦性能。
2013-07-02 quant-ph
Coherence-protected Quantum Gate by Continuous Dynamical Decoupling in Diamond
为了实现可靠的量子信息处理，必须保护量子门和量子比特不受退相干的影响。在氮空位系统中，我们用连续波动力学解耦方法，不仅使相干时间延长了约20倍，而且在控制时间内对量子门起到了保护作用。该协议既保留了延长相干时间的优点，又易于与量子逻辑任务相结合。它有望在量子控制持续时间远远超过退相时间的任务中发挥作用。
2012-05-07 quant-ph
The decoupling approach to quantum information theory
量子信息理论研究物理定律对信息处理任务（如数据压缩和噪声信道上的数据传输）的基本限制。这篇论文提出了一般的技术，使人们能够解决许多基本问题的量子信息理论在一个统一的框架。本论文的中心定理证明了一个协议的存在，该协议通过一个任意的噪声量子信道传输部分已知的量子数据。除了这个问题的内在兴趣之外，这个定理还有几个量子信息理论的中心定理作为直接推论。接下来的章节利用这个定理证明了另外两种类型的量子信道，即量子广播信道和在发送端带有边信息的量子信道的新协议的存在性。这些协议还涉及发送量子信息部分已知的接收器与一个单一的使用的信道，并作为推论纠缠辅助和无辅助渐近编码定理。在这两种情况下，纠缠辅助的渐近版本可以被认为是这些问题的经典版本的最佳编码定理的量子版本。最后一章讨论一种称为锁定的纯量子现象。我们证明，它是可能的编码成一个量子态的经典消息，这样，通过删除一个子系统的对数大小相对于其总大小，没有测量可以有显着的相关性的消息。因此，该消息被一个椭圆形大小的密钥“锁定”。本文提出了第一个锁定协议，成功的标准是消息的联合分布和测量结果之间的跟踪距离和它们的边际的乘积足够小。
2010-04-09 quant-ph
Experimental realization of time-dependent phase-modulated continuous dynamical decoupling
连续动态解耦技术实现的相干时间往往受到驱动振幅波动的限制。在这项工作中，我们使用时间相关的相位调制连续驱动，以增加对这种波动在金刚石中的氮空位中心的密集系综的鲁棒性。考虑到系统中的实际实验误差，我们确定了最佳的调制强度，并证明了一个数量级的改进，在自旋保存的任意状态比传统的单连续驱动。相位调制的驱动表现出相当的结果，以前检查的幅度调制技术，并有望在具有更高的相位精度的实验系统中优于它们。所提出的技术可以打开新的途径，量子信息处理和许多身体物理，在系统中占主导地位的高频自旋浴噪声，脉冲动态去耦是不太有效的。
2017-08-19 quant-ph
Fully smooth one shot multipartite covering and decoupling of quantum states via telescoping
本文通过简化并扩展伸缩累积均值零分解技术，首次证明了量子态的全平滑单次多方覆盖与解耦结果，并由此获得了广义Slepian-Wolf问题及有限纠缠辅助量子多址信道的全平滑单次内界。
2025-04-09 quant-ph
Flexible Catalysis
University of Oxford（牛津大学）
提出灵活催化框架，允许催化剂在保持催化能力的前提下变换状态，统一了标准催化和多副本变换，并在局域酉和置换矩阵操作下实现标准催化无法达到的状态提取。
2026-06-24 quant-ph
Uniaxial dynamical decoupling for an open quantum system
动力学退耦合是抑制量子系统与环境退相干的一种积极有效的方法。与标称双轴DD相比，这项工作提出了一种单轴解耦协议，该协议需要显着减少的脉冲数和满足“魔术”条件的低得多的偏置场。我们表明这种单轴DD协议在许多实际感兴趣的模型系统中有效地工作，例如，杂散磁场中的自旋或原子玻色-爱因斯坦凝聚体（经典噪声），或者半导体量子点中的电子自旋耦合到核自旋（量子噪声）。它只需要一半数量的控制脉冲和低10-100倍的偏置场用于去耦，如在上述说明性示例中通常采用的那样，并且总体功效对于控制脉冲的旋转误差是鲁棒的。我们提出的单轴DD协议为量子计算和量子信息处理、量子精密测量和低场核磁共振中的相干控制提供了新的思路。
2018-11-27 quant-ph
Dynamical decoupling protection for three-level systems
本文针对三能级系统的退相干问题，构造物理可行的动力学解耦算符序列，并结合哈密顿量工程实现基于 qutrit 的量子门保护，从而有效提升量子门保真度。
2025-09-18 quant-ph
One-shot decoupling and Page curves from a dynamical model for black hole evaporation
单次退耦是量子信息理论中的一个强大的基本概念，并且被假设在黑洞信息悖论中扮演了一个角色。研究了由三线性哈密顿量模拟的黑洞动力学，该哈密顿量的半经典极限导致了霍金辐射。对S矩阵的离散路径积分的显式数值计算表明，在连续极限下解耦是精确的，这意味着量子信息从黑洞到辐射的传递是完美的.脱钩的一个显着后果是出现了符合佩奇预测的输出辐射熵分布。我们认为，信息传递和出现的页面曲线是一个强大的功能，任何多线性相互作用哈密顿量与有界谱。
2016-02-03 gr-qc hep-th quant-ph
Robustness of dynamical decoupling sequences
量子态的主动保护是实现量子计算的必要前提。动态解耦（DD）是一种很有前途的方法，它将控制脉冲序列应用于系统，以减少系统与环境相互作用的不利影响。由于每个硬件设备具有有限的精度，DD控制脉冲的错误本身可以破坏存储的信息，而不是保护it.We实验比较不同的DD序列的性能，在存在的环境中，选择这样的所有相关的DD序列可以同样抑制其对系统的影响。在这些条件下，在DD下量子比特的剩余衰减允许我们非常精确地比较不同DD序列相对于控制脉冲的缺陷的鲁棒性。
2013-03-26 quant-ph
