Broadcasting Quantum Coherence via Cloning
量子相干性（QCh）被认为是量子资源理论的关键组成部分，并且在各种信息处理任务的设计和实现中起着关键作用。因此，如何在两个实验室之间从一个已知的相干态出发，创造出更多的相干量子态就显得尤为重要。我们将此过程称为\textbf{Broadcasting of Quantum Coherence (QCh)}。在这项工作中，我们广泛地研究QCh的广播问题。为了对广播有一个整体的看法，我们从一个最一般的表示两个量子比特的混合态的布洛赫向量。作为克隆变换，我们使用了通用的对称最优Buzek-Hillery（BH）克隆本地以及非本地。值得注意的是，我们发现，在任何一种情况下，它是不可能做QCh的最佳广播。此外，我们表明，在非最佳广播的情况下，不可能增加QCh的状态的本地和非本地克隆操作。在非最优的情况下，除了一般的结果，我们考虑的例子，如，a）Werner像状态（WLS）和b）贝尔对角状态（BDS），并获得范围内的输入状态参数的广播。
2017-09-23 quant-ph
Virtual phase-covariant quantum broadcasting for qubits
Nagoya University（名古屋大学）
本文研究了qubits的虚拟相协量子广播，证明相协性等条件可确定广播映射结构，并识别出最优映射，但其样本效率仍不足。
2025-11-25 quant-ph
Broadcasting of quantum correlations in qubit-qudit systems
量子力学性质，如纠缠，不和谐和相干性作为各种量子信息处理任务的基本资源。因此，从少数资源中产生更多资源（通常称为广播）是一项极其重要的任务。其中一种广播战略是通过应用克隆机。本文研究了量子资源在$2 \otimes 2$系统之外的广播。特别地，在$2\otimes3$维，一类状态的纠缠广播无用的特点是选择最佳的通用海森堡克隆机。给出了最大纠缠混合态（MEMS）和双参数类态（TPCS）的广播范围，并对协议进行了验证。该方案的一个重要衍生是在$3 \otimes 3$维上产生部分正转置纠缠态和在$2 \otimes 2$维上绝对可分纠缠态。超越纠缠，在$2 \otimes d$维，不可能最佳广播量子关联超越纠缠（QCsbE）（不和谐）和量子相干性（$l_{1}$ -范数）。然而，提供了一些重要的例证来强调QCsbE和相干性的非最佳广播仍然是可能的。
2019-05-02 quant-ph
The use of the output states generated by the broadcasting of entanglement in quantum teleportation
University of Bucharest, Faculty of Physics（布加勒斯特大学物理学院）；Research Institute of the University of Bucharest (ICUB)（布加勒斯特大学研究所）
本文研究了由非局域非对称广播生成的纠缠输出状态在量子 teleportation 中的应用，证明了非局域广播能提高 teleportation 的最大保真度。
2026-04-14 quant-ph
Approximate virtual quantum broadcasting
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；Institute of High Performance Computing, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局高性能计算研究所）
本文提出通过引入系统偏差来实现近似虚拟广播，提供有效SDP确定样本大小与误差阈值的关系，证明了在合理误差下，近似虚拟广播比简单分样本更高效。
2026-03-19 quant-ph
Many facets of multiparty broadcasting of known quantum information using optimal quantum resource
本研究澄清已知量子信息广播本质是多方远程态制备，证明可用最优资源以确定性或概率性方式实现多方广播，分析噪声影响与新层面，完成IBM量子计算机原理验证，探讨推广与应用方向。
2023-04-30 quant-ph
Objectivity Through State Broadcasting: The Origins Of Quantum Darwinism
量子力学是最成功的理论之一，它正确地预言了大量的物理现象。具有讽刺意味的是，尽管它取得了所有的成功，但有一个臭名昭著的问题：大自然如何建立一座从脆弱的量子到日常经验的强大客观世界的“桥梁”？目前，人们普遍认为，最有前途的方法是退相干理论，基于系统-环境范式。为了解释经典领域中观察到的信息冗余和客观性，Zurek提出将环境划分为独立的部分，并认为每个部分都携带着关于系统的几乎完整的经典信息。然而，这个量子达尔文主义模型有一些严重的缺点：i）熵信息冗余是由先验的纯经典推理所激发的; ii）没有回答这个基本问题：什么物理过程使得从量子描述到经典客观性的转变成为可能？本文证明了一个状态客观存在的充分必要条件是频谱广播过程，这一过程特别蕴涵了量子达尔文主义。我们首先展示了它的一般情况下，使用多环境范式，一个合适的定义的客观性，和玻尔的概念的非干扰，然后在退相干理论的象征性的例子：光子照明的介质球。我们还应用Perron-Frobenius定理展示了一个忠实的，“无退相干”的广播形式。我们认为，频谱广播可能是自然界的基本属性之一，它为生命过程打开了一扇“窗户”。
2013-06-06 quant-ph
No Practical Quantum Broadcasting: Even Virtually
本文以样本效率为实用约束证明量子信息即便借助虚拟操作也无法实用广播，并刻画规范虚拟广播映射及其与伪密度算符的对应局限。
2025-09-29 quant-ph
Limits on broadcasting non-stabilizerness through unrestricted operations
本研究证明非稳定化资源在无限制操作下无法被广播，并比较了态依赖克隆器与魔法生成酉算子的非稳定化生成能力，揭示了广播的根本限制。
2025-01-27 quant-ph
Optimal superbroadcasting of mixed qubit states
“广播”，即向许多用户分发信息，在信息是量子的情况下，原则上受到限制。这在量子信息理论中提出了一个关键问题，用于分布式处理和网络通信。对于纯态，理想广播与所谓的“量子克隆”相一致，描述了一种假设的理想设备，能够从一个状态的有限数量N个副本（从一个集合中抽取）产生相同状态的更大数量M>N个输出副本。由于这样的变换不是等距的，所以对于从非正交集合中抽取的量子态，任何物理机器都无法实现：这本质上是“不可克隆”定理的内容。对于混合态，情况完全不同，因为从每个单个用户的角度来看，局部边缘混合态与纠缠态的部分迹是不可区分的，并且存在无限多个对应于理想广播的联合输出状态。实际上，对于足够大数量的$N$输入副本，不仅非交换混合状态的理想广播是可能的，而且人们甚至可以在该过程中净化状态。这种复制数量不断增加的状态净化被称为“超级广播”。在本文中，我们将回顾最近的一些结果的量子比特的超广播，为两个不同的输入状态，对应的泛协变广播和相位协变广播的赤道状态。
2005-10-19 quant-ph
Broadcasting quantum nonlinearity in hybrid systems
Palacký University（帕尔卡大学）
该研究通过光介导相互作用在混合系统中实现非线性广播，利用非线性振子对线性系统进行量子处理。
2026-01-28 quant-ph
Joint measurements through quantum broadcasting
我们研究产生联合测量的操作上的输入量子态与广播信道的两个输出的广播信道上的本地测量。虽然，由于完美的广播或克隆是不可能的，这个计划不能产生完美的联合观测量的所有对量子观测量，我们研究了什么打算联合观测量和本地测量这一过程可以进行。对于局部锐观测量，这总是可能的，只要预期的联合观测量由局部锐观测量的张量积主导。这一结果排除了联合测量的情况下，连续的尖锐的观测与自己，我们确实表明是不可能产生的通过广播。我们还推导出广播计划的成功的必要条件和充分条件，为当地的噪声观测量和联合观测量，很容易检查时，当地的观测量是尖锐的观测量和白噪声的凸混合物。我们还研究了广播的地方模糊可观的对称性的存在。最后，我们介绍的情况下，我们可以访问广播，本地测量和后处理测量联合观测，并在此设置中最足智多谋的本地测量的特点。
2022-07-07 math-ph math.MP quant-ph
Superbroadcasting and classical information
我们通过估计其方向并根据估计的结果准备合适的输出状态来解决将通用量子比特状态的N个副本广播到M>N个副本的问题。这种半经典广播协议比一般的广播协议更具限制性，因为它需要一个提取和处理经典信息的中间步骤。然而，我们证明了一个次优的超广播，即广播与同时净化的本地输出状态的输入，是可能的。我们证明了在$M \to \infty$的渐近极限下，净化率收敛到最优值，证明了最优广播和状态估计渐近等价的猜想。我们还表明，它是可能实现的超广播与同时反转的布洛赫矢量方向（通用非）。我们证明，在这种情况下，状态估计和准备的半经典程序原来是最佳的。最后，我们分析了相位协变情况下的半经典超广播。
2006-08-20 quant-ph
Complementarity in Quantum Information Processing Tasks
互补性一直是物理系统的一个有趣的特征。本文在量子信息处理任务的框架中建立了一种新的互补关系。在纠缠广播中，我们从一个给定的纠缠态出发，通过局域和非局域的克隆操作，产生多对纠缠度较小的纠缠态。这些纠缠态可以用于各种信息处理任务，如隐形传态和超密度编码。由于这些状态是纠缠度较低的状态，因此很直观地说，这些状态不会像初始状态那样强大。在这项工作中，我们研究了这些状态在传送和超密集编码等任务中的有用性。更确切地说，我们发现了他们的能力范围内的几个互补的关系，涉及广播的保真度。原则上，我们已经考虑了一般的混合作为一个资源，也分别提供不同的例子，如a）维尔纳样态，b）贝尔对角态。在这里，我们使用了本地和非本地克隆操作作为广播手段。在我们的工作的后半部分，我们扩展了这一结果，获得的边界形式的互补关系的情况下，我们使用了$1-N$克隆转换，而不是$1-2$克隆转换。
2016-08-02 quant-ph
Catalytic channels are the only noise-robust catalytic processes
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Nagoya University（名古屋大学）；University of Tsukuba（筑波大学）；Aix-Marseille University（艾克斯-马赛大学）；Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)（蔚山科学技术院）
研究证明鲁棒催化在特定量子资源理论中不可行，但热力学场景中可实现最大催化优势。
2026-01-07 quant-ph
Physical limits on self-replication processes
我们利用符合一般物理原理的任何合理理论都应满足的几个非常一般的公理和最近关于量子态“广播”的一些结果证明：a）只有经典信息才能完美地自我复制，b）“父”和“子”必须是强相关的，c）“物种分离”只有在非均匀环境中才是可能的。为了说明同时具有经典和量子特征的理论方案的存在，我们提出了一个基于经典概率但具有重叠纯态和“纠缠态”的复合系统模型。
2005-08-10 quant-ph
Continuous monitoring for noisy intermediate-scale quantum processors
我们提出了一个连续监测系统的中间规模的量子处理器，允许提取估计的噪声本地门和读出测量的基础上执行的量子线路和测量结果。与用于校准和基准测试量子处理器的标准方法相比，被输入到监控系统的执行电路被假设为不受任何控制。我们提供了将我们的系统应用于从量子仿真器获得的合成生成的数据以及从可公开访问的基于云的量子处理器收集的实验数据的结果。在这两种情况下，我们证明了所开发的方法提供了宝贵的结果固有的噪声仿真器/处理器。考虑到我们的方法只使用已经实现的电路中的数据，而不需要运行额外的算法，监控系统可以补充现有的方法。我们希望我们的监测系统可以在短期内成为各种量子计算机的有用工具，包括可公开访问的基于云的平台，并减少其基准测试和校准所需的资源。
2023-01-10 quant-ph
Quantum information distribution via entanglement
我们提出了一种量子隐形传态的推广，它通过初始共享的多粒子纠缠态将量子信息从发送者的$d$级粒子分发到远程接收者持有的$N_o$粒子。这种纠缠态函数作为发送者和接收者之间的多方量子信息分发通道。分配信道的结构决定了如何处理量子信息。我们的广义隐形传态方案允许在任意位置有多个接收器，并可用于最佳量子信息广播、非对称远程克隆和量子纠错等应用。
1999-09-09 quant-ph
Categorical Quantum Mechanics I: Causal Quantum Processes
我们从过程本体论中推导出量子理论的范畴论主干。更具体地说，我们把量子理论看作是一种系统、过程及其相互作用的理论。在这三部分概述的第一部分中，我们首先介绍了图的一般理论，特别是弦图。我们讨论了为什么图表是发展科学理论的一个非常自然的起点。然后我们定义过程理论，并定义量子类型的一个非常一般的概念。我们展示了我们的过程本体论如何使我们能够断言因果关系，即量子理论和相对论的兼容性，我们证明了无信号定理。其他值得注意的贡献包括新的，优雅的推导无广播定理，unitarity的演变，和Stinespring膨胀，所有的任何'量子'类型的一般类的过程理论。
2016-05-27 math.CT quant-ph
Debugging Quantum Processes Using Monitoring Measurements
由于对量子系统的观察可能导致系统状态崩溃，因此通常很难找到一种方法来监控量子过程，这是一个不断演化的量子系统。我们提出了一个协议，可以通过监控来调试量子过程，但不会干扰系统的演化。该协议包括一个错误检测器和一个调试策略。检测器是一个投影算子，它在一系列时间点上与预期的系统状态正交，该策略用于指定这些时间点。作为一个例子，我们展示了如何调试量子搜索的计算过程中使用该协议。利用代数数论中的Skolem-Mahler-Lech定理，我们找到了一个构造所有与时间无关的量子过程的调试协议的算法。
2014-03-18 cs.SE quant-ph
Theoretical framework for real time sub-micron depth monitoring using quantum inline coherent imaging
本文针对共线相干成像轴向分辨率不足2 μm的问题，提出基于傅里叶域量子光学相干层析成像的量子共线相干成像系统，利用频率纠缠光源实现0.17微米理论分辨率，适用于亚微米实时过程监测。
2023-09-17 physics.ins-det quant-ph
