Teleportation implementation of non-deterministic quantum logic operations by using linear optical elements
我们提出了一个可行的方案，利用隐形传态协议实现Knill，Laflamme和Milburn（Nature，409，46-52（2001））的非确定性量子逻辑运算，该方案只需要单光子源、线性光学元件和光子探测器。
2002-04-13 quant-ph
Entanglement Concentration of Individual Photon Pairs via Linear Optical Logic
提出了一种方案，用于集中单个光子对的非最大纯混合偏振纠缠态。该方案仅使用简单的线性光学元件，并且在当前的光学技术内是可行的。
2004-06-08 quant-ph
High-fidelity quantum logic operations using linear optical elements
Knill、Laflamme和Milburn [Nature 409，46（2001）]已经表明，可以使用线性光学元件和附加的辅助光子来执行量子逻辑运算。他们的方法是概率性的，因为逻辑器件无法产生故障率为1/n的输出，其中n是辅助设备的数量。在这里，我们提出了另一种方法，在这种方法中，逻辑器件总是产生一个固有错误率为1/n^2的输出，这在量子计算应用中可能有几个优点。
2002-02-26 quant-ph
Demonstration of Non-Deterministic Quantum Logic Operations using Linear Optical Elements
Knill，Laflamme和Milburn最近表明，可以使用线性光学元件，额外的光子（辅助）和基于单光子探测器输出的后选择来执行非确定性量子逻辑运算[Nature 409，46（2001）]。在这里，我们报告的这种逻辑器件，一个破坏性的控制非（CNOT）门和量子奇偶校验的实验演示。这两个设备可以与一对纠缠光子组合，以实现传统的（非破坏性的）CNOT，其成功概率为1/4。
2001-11-02 quant-ph
Quantum Logic Gates in Optical Lattices
我们提出了一种实现量子逻辑门的新系统：囚禁在一个非常远离共振的光晶格中的中性原子。通过改变囚禁激光的偏振态，使原子对占据同一个阱，然后用辅助激光诱导出近共振电偶极子。受控非可以通过将目标原子共振条件化在由控制原子引起的可分辨能级移动上来实现。原子仅在逻辑运算期间相互作用，从而抑制退相干。
1998-12-12 quant-ph
Design and optimisation of quantum logic circuits for a three-qubit Deutsch-Jozsa algorithm implemented with optically-controlled, solid-state quantum logic gates
我们分析了量子逻辑电路的设计和优化，适用于基于光控固态量子逻辑门的三量子比特量子计算原型的实验演示。在这些门中，由供体的电子自旋携带的两个量子比特之间的相互作用由放置在它们附近的控制粒子的光激发介导。首先，我们用几何方法分析这些量子门的纠缠特性。然后，使用遗传编程算法，我们开发电路的改进Deutsch-Jozsa算法调查不同的策略，以获得短的总计算时间。我们测试了两种不同的方法，基于使用不同的纠缠门与最短的门计算时间，然而，不引入泄漏的量子信息的控制粒子。第一组利用控制相位门的快速近似作为纠缠门，而另一个任意纠缠门与第一组相比具有更短的门计算时间。我们已经确定了电路，始终较短的总计算时间时，使用受控相位门。
2009-10-09 quant-ph
Operational Theories as Structural Realism
我们对量子基础中运算理论研究的认识意义进行了重建。我们认为，操作理论的空间类似于模态逻辑的可能世界语义学中使用的可能世界空间，因此这类研究可以理解为探索模态结构。因此，我们认为，操作公理化的量子力学可以解释为一种新形式的结构实在论，我们讨论的后果，这种解释的哲学结构实在论和未来的操作理论。
2022-01-23 physics.hist-ph quant-ph
Optical Simulation of Quantum Logic
提出了一种利用线性光学器件模拟小尺度量子线路的系统方法。它依赖于用单个光子表示几个量子比特，以及使用简单的光学元件（分束器、移相器等）实现通用量子门。这表明，考虑到量子光学的现有技术，小量子网络的光学实现是合理的，并且可能是测试简单量子算法或纠错方案的有用技术。最后给出了实现量子隐形传态的光路。
1997-06-12 quant-ph
Analysis of a quantum logic device based on dipole-dipole interactions of optically trapped Rydberg atoms
本文详细分析和设计了一种基于光阱中原子间里德伯态偶极-偶极耦合相互作用的中性原子量子逻辑器件。列举了导致退相干和保真度损失的主要物理机制。我们的研究结果支持在MHz速率下执行单和双量子比特门的可行性，对于每个操作，退相干概率和保真度误差在$10^{-3}$的水平。目前的局限性和可能的方法，以进一步改善设备进行了讨论。
2005-02-13 quant-ph
All-optical reversible logic gate via adiabatic population transfer
Toffoli门是一个基本的逻辑元件，它允许实现一个可逆的处理器。它对经典逻辑和量子逻辑都有意义。我们提出并从理论上研究了应用绝热布居转移技术实现三位和四位Toffoli门的全光方案。对于三位Toffoli门，我们使用受激拉曼绝热通道（STIRAP）过程中的一个$Λ$型的水平计划，由两个激光脉冲在足够大的失谐驱动的变体。为了实现四比特Toffoli门，我们在五能级量子系统中应用可逆绝热布居转移，与三个激光脉冲相互作用。我们证明了正确的全光实现的真值表的三位和四位Toffoli门。此外，我们推导出绝热演化的人口动态和强大的操作的门的条件。
2013-06-10 quant-ph
Operational entanglement-based quantum key distribution over 50 km of real-field optical fibres
研究提出基于能量-时间纠缠的真实场域50公里量子密钥分发链路，结合纠缠光子对源、主动稳定分析器及无专用信道时钟同步方法，实现40 kbps原始密钥率，建成首个完全运行的城域纠缠量子网络。
2022-08-02 quant-ph
Linear optical logical Bell state measurements with optimal loss-tolerance threshold
本文通过对抗性框架推导了线性光学量子信息处理中损耗容忍阈值的紧致上限，证明线性光学逻辑Bell态测量能达到no-cloning定理的基本损耗阈值，并为非自适应测量给出了更严格的界限。
2023-05-22 quant-ph
Quantum-Logic Gate between Two Optical Photons with an Average Efficiency above 40%
光学量子比特独特地将光纤中的信息传输与良好的处理能力相结合，因此是量子技术的有吸引力的工具。然而，一个巨大的挑战是克服两量子位逻辑门的低效率。在2003年，光学控制非门（CNOT）的实验效率达到了大约11%，此后没有增加。在这里，我们报告了一个旨在超越这一长期记录的新平台。新方案避免了固有的概率协议，而是结合了两个已建立的量子非线性系统：原子腔系统和里德伯电磁诱导透明。我们证明了在两个可见光子之间的CNOT门的平均效率为41.7（5）%，后选择过程保真度为81（2）%。此外，我们将该方案扩展到具有多个目标量子比特的CNOT门，并产生目前多达五个光子的纠缠态。所有这些成果都是有希望的，并有可能推进光学量子信息处理，其中几乎所有的高级协议都将受益于高效逻辑门。
2022-05-12 quant-ph
Entangling Dipole-Dipole Interactions and Quantum Logic in Optical Lattices
研究了在三维光晶格中利用偶极-偶极相互作用产生中性原子多粒子纠缠的方法。对于紧束缚的原子，偶极相互作用能可以远大于光子散射率，并且在退相干发生之前可以实现两原子态的相干演化。偶极的激发可以根据原子的状态而定，从而允许确定性地产生纠缠。我们推导出选择规则和偶极-偶极相互作用矩阵元的品质因数，碱金属原子具有超精细结构，并被困在局域化的质心状态。提出了用于实现双量子位量子逻辑门（诸如受控相位门和交换门）的不同协议。我们分析了我们的门设计的保真度，不完美的，由于从合作自发发射和相干耦合的逻辑基础之外的退相干。轮廓扩展我们的模型，包括完整的分子相互作用潜力进行了讨论。
1999-10-07 quant-ph
Optimizing Optical Quantum Logic Gates using Genetic Algorithms
我们介绍的方法，使用退火遗传算法的数值复杂的问题，寻找量子逻辑门，同时具有最高的保真度和最高的成功概率。首先以线性光量子非线性符号（NS）门为例说明了该方法的有效性。我们表明，通过适当地选择退火参数，我们可以达到理论上的最大成功概率（1/4 NS）的每次尝试。然后，我们研究控制z（CZ）门作为第一个新的问题要解决。我们的结果，同意最高的已知的最大成功概率为CZ门（2/27），同时保持保真度为0.9997。由于我们的算法的目的是优化量子变换的酉矩阵，它可以很容易地应用到其他感兴趣的领域，如量子光学和量子传感器。
2007-09-04 quant-ph
Quantum information processing and quantum logic: toward mutual illumination
量子信息和计算可以作为量子逻辑/量子结构项目的有用公理和思想的来源，该项目对物理理论的类型进行表征和分类，包括量子力学和经典力学。量子结构的公理化方法可能有助于区分量子力学的哪些方面负责其比经典更快的信息处理能力的哪些方面，以及更一般的物理理论是否可以逃脱经典和量子理论的一些共同限制。此外，通过帮助我们理解现有的量子算法是如何工作的，量子结构分析可能会建议利用量子力学的一般特征的新量子协议。我强调的重要性，对于这些问题，理解开放和封闭系统的动力学，和结构的复合系统的一般框架的操作理论，如效果代数，凸集，和相关的结构。
2002-05-20 quant-ph
Multiphoton resonances for all-optical quantum logic with multiple cavities
我们发展了一个多能级原子与多模腔相互作用产生腔增强多光子共振的理论。共振的位置预测从使用有效的两个和三个级别的哈密顿。作为一个应用，我们表明，量子门可以实现时，光子量子比特编码的腔模式的安排，其中辅助原子过境的腔。通过对原子的条件测量和使用选定的双轨希尔伯特空间，增加了操作的保真度。提出了一套通用的门，包括Fredkin门和iSWAP操作，该系统似乎有希望的可扩展性。
2014-07-01 quant-ph
Quantum logic between atoms inside a high Q optical cavity
我们提出了一个高Q光腔中两个四态原子之间的条件量子逻辑协议。本文中详细介绍的过程利用了直接的4光子2原子共振过程，并具有额外的优势，共同解决的两个原子时，他们在高Q光学腔。
2002-09-16 physics.atom-ph quant-ph
Hyperpolarizability and operational magic wavelength in an optical lattice clock
光学时钟受益于严格的原子约束，从而能够延长询问时间以及无多普勒和无反冲操作。然而，这些好处是以频移为代价的，如果不适当控制，可能会降低时钟精度。许多理论研究已经预测了光晶格时钟频率偏移，其与陷阱深度成非线性比例。为了在实验上观察和约束这些位移的$^{171}$ Yb光晶格时钟，我们构建了一个晶格增强腔，夸大了光的位移。我们观察到的原子温度是成比例的光学陷阱的深度，从根本上改变的陷阱引起的光位移的缩放和简化其参数化。我们确定了一个“操作”魔术波长的频率偏移是不敏感的陷阱深度的变化。这些测量和定标分析构成了$10^{-18}$级及以上时钟操作的基本系统表征。
2017-10-25 physics.atom-ph quant-ph
Towards higher precision and operational use of optical homodyne tomograms
我们提出了一个操作使用的实验测量的光学断层图像的结果，以确定状态特性（纯度），避免任何重建的quasiprobbabilities。我们还开发了一种自然的方法来估计误差（包括统计和系统的）通过分析实验数据本身。可以通过后选择具有最小（系统）误差的数据来提高实验的精度。我们证明了这些技术通过考虑相干和光子增加相干态测量通过时域改进零差检测。数据的操作使用和精度使我们能够第一次检查纯度相关的不确定性关系和香农和雷尼熵的不确定性关系。
2012-06-03 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Functoriality of Quantum Resource Theory and Variable-Domain Modal Logic
量子资源理论是一种前沿工具，用于研究在现实操作约束下量子力学原理的实际实现。它通过将量子系统建模为可能或允许的实验操作的受限类别来做到这一点。模态逻辑为研究可能性提供了一种形式化的工具，而不可能性则是一种完全一般的逻辑背景。在这里，我表明，量子资源理论可以被功能性地翻译成模型的可变域S4模态逻辑的方式，提供了一类新的形式化技术，探索量子资源理论的问题。然后，我扩展这个函子关系到一个内射的结构，这些逻辑模型，以反映在底层资源理论的资源的可转换前序。最后，我将讨论如何具体地运用这一观点。
2020-08-04 math.LO quant-ph
Nonlinear interferometry approach to photonic sequential logic
受快速推进光学材料的广泛纳米级图案化能力的启发，我提出了一种实现光子顺序逻辑的方法，该方法利用电路级相位相干性来有效实现基本组件，如NAND门与扇出和NAND锁存器。克尔非线性光学谐振器与干涉效应相结合来驱动二进制逻辑。量子光学输入-输出模型的特点是数值上使用的设计参数，产生阿焦耳尺度的能量分离的锁存状态。
2011-08-08 physics.optics quant-ph
An Invertible All-optical Logic Gate on Chip
本文提出一种基于量子芝诺封锁的芯片可逆全光逻辑门，通过调节脉冲相对到达时间切换控制与信号角色，在1 mW和2 mW峰值功率下分别实现2.4和3.9的功率消光比。
2024-04-30 physics.optics quant-ph
A scheme for quantum-logic based transfer of accuracy in polarizability measurement for trapped ions using a moving optical lattice
针对囚禁离子光原子钟受黑体辐射影响产生钟跃迁频移、现有极化率测量受激光功率校准精度限制的问题，提出基于量子逻辑的极化率测量精度转移方案，无需高精度激光功率校准，还可参照类氢离子实现高精度极化率转移。
2024-01-16 physics.atom-ph quant-ph
Design of quantum optical experiments with logic artificial intelligence
University of Toronto（多伦多大学）；Barcelona Supercomputing Center（巴塞罗那超级计算中心）；Vector Institute for Artificial Intelligence（向量人工智能研究所）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Canadian Institute for Advanced Research（加拿大高等研究院）
逻辑人工智能（AI）是AI的一个子领域，其中变量可以接受两个定义的参数，True或False，并按照形式逻辑的规则排列在子句中。从物理系统到数学系统的一些问题可以编码到这些子句中，并通过检查它们的可满足性（SAT）来解决。与结果可能是近似值或局部最小值的机器学习方法相比，Logic AI为这些问题提供了正式和数学上精确的解决方案。在这项工作中，我们提出了使用逻辑AI设计光量子实验。我们展示了如何映射到SAT问题的实验准备的任意量子态，并提出了一个基于逻辑的算法，称为克劳斯，找到一个可解释的表示的光子设置，产生it.We比较的性能克劳斯与国家的最先进的算法，为此目的的基础上连续优化。我们还结合了逻辑和数字策略，发现使用逻辑AI可以显著提高这个问题的解决方案，为在量子物理实验的背景下开发更基于形式的方法铺平了道路。
2022-10-07 cs.AI cs.LO quant-ph
Quantum Logic in Intuitionistic Perspective
在他们的开创性论文伯克霍夫和冯诺依曼揭示了以下困境：“.对于逻辑学家来说，否定的正交互补性质是最经不起批判性分析的性质，而力学的研究则指出，分配恒等式是逻辑代数中最薄弱的环节。“在本文中，我们消除了这种困境，提供了一种同时保持两者的方法。通过在物理系统的性质格中引入“缺失”的析取，同时将交作为合取继承，我们得到了一个关于物理性质的完备的Heyting命题命题代数代数.特别是有一个双射之间的对应关系的性质格和命题格配备了所谓的操作决议，一个操作，暴露的性质的水平上的命题。如果属性格配备了一个正交补，那么这个双射对应可以被细化为一个配备了运算补的命题格，这样就建立了上面的主张。从形式上讲，通过物理和逻辑上的考虑，我们分别重新发现了Bruns和Lakser（1970）关于交半格的内射壳的纯数学结果的一个规范和一个改进。从我们的表示，我们可以得到一个真正直观的功能性的影响，财产格，因此面对索赔在以前的著作就此事。我们还对析取性与分配性、有限与无限合取性作了详细的分析，简要地回顾了Bruns-Lakser构造并指出了一些有待解决的问题。
2002-04-22 math-ph math.LO math.MP
Disjunctive Quantum Logic in Dynamic Perspective
在arXiv：math.LO/0011208中，我们提出了量子逻辑的{ \sl直觉或析取表示}，即，将物理系统的属性格表示为关于这些属性的逻辑命题的完全海廷代数，其中该完全海廷代数配备有附加运算，{ \sl运算归结}，其识别命题逻辑中的属性。这种表示有一个重要的应用“对动态量子逻辑”，即在描述物理系统的实际属性的时间不确定性传播。这篇论文可以被认为是“直觉主义视角下的量子逻辑”的附录，它讨论了分拆，从而提供了一个额外的动机。我们推导出一个quantaloidal语义的动态析取量子逻辑，并说明它的一个完美的（量子）测量的特定情况下。
2002-04-22 math-ph math.LO math.MP
Anyons in the Operational Formalism
量子力学的运算形式主义寻求将理论建立在物理上动机良好的公理的坚实基础上[1]。它成功地导出了一般量子系统的费曼规则[2]。其他的阐述也将同样的逻辑应用于全同粒子的问题，证实了所谓的对称化假设[3]：只有两种选择是费米子和玻色子[4，5]。然而，这似乎与二维系统的结果背道而驰，二维系统允许任意子，具有费米-狄拉克和玻色-爱因斯坦之间的统计数据的粒子（参见[6]的评论）。在这次演讲中，我们将表明，在两个维度的结果可以与操作结果兼容。也就是说，我们将证明任意子行为是二维空间拓扑的结果，而不依赖于粒子是相同的;但是，如果粒子是相同的，那么所得到的系统仍然是任意子的。
2014-10-29 math-ph math.MP physics.hist-ph
