Quantum Metrology: Extended Convexity of Quantum Fisher Information
本文证明了混合态的量子费舍尔信息在给定凸分解下的一个推广凸性。这个凸性引入了一个有两部分的界:i.与对分解有贡献的状态的概率分布的Fisher信息相关联的经典部分,以及ii.由该分解中的状态的平均量子费舍尔信息给出的量子部分。接下来,我们使用对称对数导数的非Hermitian扩展,以获得另一个上界的量子费舍尔信息,这使得能够导出一个封闭的形式,一个相当普遍的一类系统动力学的动力学半群。我们结合我们的两个上限一起在一个通用的(开放系统)计量框架,其中的动态描述的量子信道,并推导出最终的精度限制量子精密测量。我们通过两个例子来说明我们的结果及其应用,在那里我们还演示了扩展凸性如何允许跟踪量子和经典行为之间的过渡,以获得估计精度。
2014-11-13 quant-ph
Quantum Parameter Estimation in the Unruh-DeWitt detector model
研究了相对论效应对二能级原子等粒子探测器量子精密测量精度的影响。利用量子费舍尔信息估计原子在非惯性运动或引力场中的相位灵敏度。Unruh-DeWitt模型适用于研究匀加速原子与无质量标量真空场弱耦合的动力学。当测量装置与原子处于相同的相对论运动时,得到了量子费舍尔信息随Rindler固有时间变化的动力学行为。发现相对论量子估计的动力学特性是相位灵敏度的单调下降。为了改进相对论量子精密测量,我们合理地考虑了两个相互垂直的反射面边界。
2015-10-22 quant-ph
Memory effects in quantum metrology
量子精密测量涉及从量子信道的多次相同使用来估计参数。我们扩展了量子精密测量的标准设置,并考虑估计的物理过程与量子存储器,在这里被称为参数化量子梳。我们提出了一个理论框架的量子梳计量,并推导出一般的上限的梳量子费舍尔信息。该界限可以在操作上解释为无记忆量子信道的量子费舍尔信息乘以维度因子。然后,我们展示了一个例子,在那里的界限可以达到四个因素。通过例子和边界,我们表明量子传感器中的存储器在估计梳中比在量子精密测量的标准设置中起着更重要的作用。
2019-09-11 quant-ph
Noisy Metrology: A saturable lower bound on quantum Fisher information
为了保证精度,更准确地判断Cramér-Rao界的真值及其标度行为,引入了一个估计精度的上界(相当于量子费舍尔信息的下界).不同于以前在文献中介绍的界限,上限是饱和的,并产生一个实际的指导,估计参数,通过准备最佳的初始状态和最佳的测量。该界是基于底层动力学和它的计算是简单的,只需要负责编码参数的量子映射的矩阵表示。这使我们能够将该约束应用于开放量子系统,其动力学由半群或非半群映射描述。通过三个主要算例验证了该方法的可靠性和有效性。
2017-04-18 quant-ph
Achieving Heisenberg scaling with maximally entangled states: an analytic upper bound for the attainable root mean square error
在本文中,我们探讨了在没有任何先验的情况下,仅利用最大纠缠态对相位进行海森堡有限量子精密测量的可能性。从Higgins等人在New J.Phys.11,073023(2009)中介绍的估计器开始,本文的主要结果是产生相关均方误差的分析上界,其作为过程中使用的量子探针的数量的平方的函数单调递减。所分析的协议是非自适应的,并且原则上(对于可区分的探针)仅需要可分离的测量。我们还探讨了计量存在的限制纠缠的大小和存在的损失。
2020-09-25 quant-ph
Relativistic Quantum Metrology in Open System Dynamics
量子精密测量研究如果利用量子策略,则在估计物理量时的精确度的极限。利用主方程方法研究了开放量子系统中作为探测器的二能级原子与无质量标量场相互作用系统的演化。我们采用局部量子估计理论来估计Unruh温度时,探测均匀加速探测器在闵可夫斯基真空。特别是,我们评估的Fisher信息(FI)的人口测量,最大限度地提高其价值在所有可能的检测器的准备和演变时间,并比较其行为与量子费舍尔信息(QFI)。我们发现,当检测器进化足够长的时间时,估计的最佳精度达到。此外,我们发现,在这种情况下,人口测量的FI是独立的检测器的初始准备,是完全等于QFI,这意味着人口测量是最佳的。这一结果表明,达到量子力学所规定的极限精度是可能的。最后,我们注意到,同样的配置也可用于QFI本身的最大值。
2015-01-27 gr-qc hep-th quant-ph
Shortcut-to-adiabaticity-like techniques for parameter estimation in quantum metrology
量子精密测量利用量子力学来提高精确测量和测量灵敏度。它通常是为时间无关的哈密顿量而制定的,但时间相关的哈密顿量可以提供优势,例如Fisher信息的$T^4$时间相关性,这是时间无关的哈密顿量无法达到的。在具有时间相关哈密顿量的量子精密测量的最佳自适应控制(Nature Communications 8,2017)中,Shengshi Pang和Andrew N. Jordan提出了一种类似Shortcut-to-adiabaticity(STA)的方法,即在原哈密顿量上增加一个控制项,以达到Fisher信息的上界。我们从STA的角度重新审视这项工作,以确定STA类方法在计量和普通STA之间的联系和区别。该分析为其他STA类技术在参数估计中的应用铺平了道路。特别是,我们探索使用物理酉变换,提出替代的时间依赖的哈密顿量,这可能更容易在实验室中实现。
2020-11-04 quant-ph
Classical Fisher Information in Quantum Metrology -- Interplay of Probe, Dynamics and Measurement
我们引入了一个积极的埃尔米特算子,费舍尔算子,并用它来检查测量过程中,将酉动力学和完整的测量。我们开发的信息补充的想法,最小化的最佳精度为一个固定的输入。证明了在一般情况下,经典Fisher信息具有Hamilton半范数的上界。这可以通过量子位探针和仅投影测量来实现,并且与估计参数的真实值无关。在干涉测量的背景下,我们表明,一个最佳的测量方案,可以从线性光学和光子计数,没有求助于广义测量或奇异的SU(2)以外的幺正。
2009-02-18 quant-ph
Combining Squeezing and Transition Sensitivity Resources for Quantum Metrology by Asymmetric Non-Linear Rabi model
该研究通过可实现的非对称非线性量子拉比模型结合压缩与跃迁临界性两大量子计量敏感性资源,利用量子费希尔信息证明其可大幅提升测量精度且不受探针态制备时间发散问题影响。
2024-11-16 quant-ph
Ultimate limits to quantum metrology and the meaning of the Heisenberg limit
在过去的20年里,量子精密测量的基本能力是什么的问题在整个科学界引发了激烈的辩论。通常,量子精密测量中的极限与海森堡极限的概念相关联,海森堡极限是根据测量过程中使用的物理资源来表达的。多年来,各种不同的物理资源被引入,导致对海森堡极限的含义的混淆。在这里,我们回顾了相关资源的主流定义,并介绍了通用资源计数,即我们希望估计的参数中的翻译生成器(高于其基态)的期望值,适用于所有测量策略。这导致了海森堡极限的最终制定的量子精密测量。我们证明了新的限制持有的上限谱的翻译的生成元。
2012-04-19 quant-ph
Maximal Quantum Fisher Information for Mixed States
我们研究了么正动力学的量子精密测量。给出了从任意混合态出发的最优幺正态制备和相应的最优测量精度的解析解。这是一个严格的推广已知的最佳初始状态和测量精度上界的结果,只能饱和,如果纯状态。特别是,我们提供了一个概括的混合状态的测量精度的上限随时间变化的哈密顿量,可以饱和的最佳哈密顿控制。这些结果揭示了混合态在量子精密测量中的全部潜力。
2019-12-27 quant-ph
Quantum metrology beyond the Quantum Cramér-Rao theorem
量子估计中的一个常见假设是,未知参数标记了系统的可能状态,而它既不影响结果的样本空间,也不影响旨在提取参数本身信息的测量。这个假设对于证明量子克拉美-拉奥定理和引入量子费舍尔信息作为任何可能测量的费歇尔信息的上界是至关重要的。然而,存在相关的估计问题,其中该假设不成立,并且应当开发替代方法来找到量子测量的精确度的真正最终界限。我们调查的物理情况下,有一个内在的依赖性的测量策略的参数,并发现量子增强测量可能比以前认为的更精确。
2017-01-17 quant-ph
Multiparameter quantum estimation and entanglement in top--antitop quark production
Mohammed V University in Rabat(拉巴特穆罕默德五世大学);Ibnou Zohr University(伊本·佐赫尔大学)
通过胶子聚变通道研究顶-反顶夸克对产生中量子关联与多参数量子估计的相互作用,利用自旋密度矩阵构建有效两量子比特态,推导量子Fisher信息矩阵分析同时估计相对论速度参数和产生角的量子精度界限,揭示纠缠结构与多参数估计灵敏度的强关联。
2026-05-29 quant-ph
Outperforming classical estimation of Post-Newtonian parameters of Earth's gravitational field using quantum metrology
Hong-Ou-Mandel(HOM)效应是在一个改进的马赫-曾德尔装置中对光子进行分析的,该装置中的两个粒子经历不同的引力势,随后使用分束器重新组合。结果表明,HOM效应直接依赖于臂间的相对论时间膨胀。这种时间膨胀可用于估计参数化后牛顿形式体系的$γ$和$β$参数。参数$γ$和$β$的不确定性的量级为$ 10^{-8}-10^{-12}$,取决于所采用的量子态。
2021-01-28 gr-qc quant-ph
Tight Cramér-Rao type bounds for multiparameter quantum metrology through conic programming
针对多参数量子计量中最优不相关测量策略难寻的问题,提出统一的锥规划框架可计算紧的精度界,并开发高效算法算出极限精度界的上下界,数值验证了与已有界的差距。
2023-08-22 quant-ph
QMetro++ -- Python optimization package for large scale quantum metrology with customized strategy structures
Centre for Quantum Optical Technologies, Centre of New Technologies, University of Warsaw(华沙大学新技术中心量子光学技术研究中心);Faculty of Physics, University of Warsaw(华沙大学物理学院)
QMetro++ 是一个用于大规模量子计量的Python优化工具,通过定制化策略结构实现高效优化和QFI上界计算。
2026-01-28 quant-ph
Quantum Fisher Information as a Predictor of Decoherence in the Preparation of Spin-Cat States for Quantum Metrology
在最简单的形式中,当一个量子态与另一个量子态纠缠时,就会发生退相干,但对第二个量子态的测量结果是不可访问的。由于第二态有效地“测量”了第一态,本文认为量子费舍尔信息是预测和量化这种退相干的相关度量。量子费舍尔信息通常用于确定一个状态测量的上限,以精确地估计一个经典参数,因此它是一个重要的资源。量子增强计量学的目标是创建具有大量子费舍尔信息的非经典态,并将其用于精确测量。在这样做的过程中,状态有可能经历退相干,例如用于创建原子状态的相干叠加的原子-光相互作用可能导致原子-光纠缠。高度非经典的状态,如自旋猫态(薛定谔猫态由集体自旋的叠加构成)被证明是非常容易受到这种退相干的影响。我们还调查了所需的第二个状态的字段占用,这样,这种退相干是可以忽略不计的。
2017-04-28 quant-ph
Orbital angular momentum of entangled photons as a probe for relativistic effects
本文利用纠缠光子轨道角动量对洛伦兹因子的敏感性,通过测量联合谱展宽,实验模拟至0.99c速度,提出相对论条件下新型测量技术。
2025-10-16 physics.optics quant-ph
Upgrading Quantum Metrology by Combined Sensitivity Resources in Mixed Linear-Nonlinear Light-Matter Interactions with Bias Field
本研究提出在偏置场中结合线性与非线性光-物质相互作用的多种量子资源,以突破传统限制并大幅提升量子计量精度上限。
2025-02-06 quant-ph
Relativistic effects for spin splitting of neutral particles: Upper bound and motional narrowing
研究了具有电、磁偶极矩的中性粒子在电磁场中传播时的自旋分裂特性。发现自旋分裂和伴随的拉莫尔进动的两个显著特征,这是狭义相对论的结果。首先,我们报告的自旋分裂的上限等于两倍的粒子的静止能量的存在,和相应的上限的拉莫尔进动频率。其次,我们预言了自旋分裂和相应的拉莫尔频率随洛伦兹增强的不变性,这与经典的多普勒效应相似。
2012-09-14 quant-ph
Heisenberg-limited continuous-variable distributed quantum metrology with arbitrary weights
本文阐明双非真空输入线性连续变量DQM网络结构,给出任意权重线性组合及全局函数估计的严格灵敏度界、所需非经典态条件、最优探测方案与两种增强机制。
2025-03-18 quant-ph
Quantum-metrology estimation of spacetime parameters of the Earth outperforming classical precision
我们考虑量子通信方案,其中量子光信号在地球上的源和卫星之间交换。背景弯曲时空影响传播光子的量子态。我们采用量子精密测量技术,以获得最佳界限的量子测量的精度编码在最终状态的相关物理参数。我们专注于在低地球轨道的卫星,我们发现,我们的计划提高了以前的研究中获得的史瓦西半径的测量精度。因此,我们的技术可以为新的发展提供理论工具,这些新的发展可以潜在地优于通过经典手段获得的最先进的技术。我们还回顾了相对论效应对卫星方案中的简单量子密钥分发协议的影响,并发现如果不适当地考虑这些影响,这些影响可能会造成很大的破坏。
2019-04-01 gr-qc physics.space-ph quant-ph
Quantum metrology for a general Hamiltonian parameter
量子精密测量利用量子力学的独特资源,如纠缠,提高了参数估计的灵敏度。它已被证明,估计的整体乘法因子的哈密顿量的精度可以增加到超过经典的限制,但鲜为人知的是,估计一般的哈密顿参数。在本文中,我们详细研究了这个问题。我们发现,缩放的估计精度与系统的数量总是可以优化到海森堡极限,而时间的缩放可以是完全不同的,从估计一个整体的乘法因子。我们在哈密顿量的幺正演化算符上导出了局部参数平移的生成元,并利用它来评估参数的估计精度,建立了量子费舍尔信息的一般上界.结果表明,量子费舍尔信息一般可分为两部分:一部分是随时间平方的,另一部分是随时间振荡的。当哈密顿量的本征值不依赖于参数时,二次项为零,此时量子费舍尔信息将是有界的。为了说明结果,我们给出了一个通过测量自旋$\frac{1}{2}$粒子来估计磁场参数的例子,并比较了估计磁场的幅度和方向的结果。
2016-05-29 quant-ph
Precision limits for time-dependent quantum metrology under Markovian noise
Università di Bologna(博洛尼亚大学);Università di Milano(米兰大学);Università di Parma(帕尔马大学);INFN—Sezione di Milano-Bicocca(意大利国家核物理研究所米兰-比科卡分部)
本文研究了在马尔可夫噪声下估计时间依赖哈密顿量参数的极限精度,通过扩展净化最小化框架到时间变化连续信道,推导了量子鱼尔信息的微分上界,并证明了参数无关噪声下的长期尺度定律,展示了驱动量子传感器在退相位和自发辐射下的T^4和T^3尺度行为。
2026-05-18 quant-ph
Fisher Information of a Black Hole Spacetime
本研究以耦合无质量标量场的Unruh-DeWitt探测器为探针,通过相对论量子计量学分析(2+1)维反德西特时空与BTZ黑洞时空的热参数,计算费舍尔信息并分析其影响因素,提出最大化估计精度的策略。
2023-03-09 gr-qc hep-th quant-ph
Fundamental Limits of Quantum Metrology Beyond Fixed Causal Order
School of Physics, Sun Yat-sen University(中山大学物理学院);Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学合肥国家实验室)
该研究证明不定因果序(ICO)无法为量子信道估计带来渐近计量优势,其最优性能与并行策略相当,明确了不定因果性的计量资源作用。
2026-09-07 quant-ph
Relativistic Effects on Entangled Single-Electron Traps
本文研究两个谐振俘获电子系统中后库仑 Darwin 修正对静态与动力学量子纠缠的影响,并确定相关频率、距离和压缩参数。
2024-06-25 quant-ph
Operational Resource Theory of Nonclassicality via Quantum Metrology
量子态的非经典性质由于其在未来技术中的潜在应用而引起人们极大的兴趣。最近人们意识到,“资源理论”的概念是量化和理解非古典性的一种强有力的方法。为了实现这种方法的潜力,首先必须找到资源理论的措施,是“操作”的非经典性,这意味着他们也量化的能力,量子态提供增强的性能,为特定的任务,如精密传感。在这里,我们实现了一个重要的里程碑,在这方面的努力,提出了第一个这样的业务资源理论措施。除了满足资源测度的要求外,它还与测量相空间位移的非经典态所提供的量子增强有着最密切的关系:对于纯态,它等于这种增强,对于混合态,它是一个严格的上限。我们还表明,这个措施的下限可以通过实验获得一个简单的马赫-曾德尔干涉仪。
2020-05-12 physics.optics quant-ph
Universal Sensitivity Bound for Thermal Quantum Dynamic Sensing
Zhejiang Sci-Tech University(浙江理工大学);Zhejiang University(浙江大学)
本文提出热量子动态传感的通用灵敏度界限,通过非对易性分析和低温极限下的半范数方法,推导出探测态的量子 Fisher 信息上界。
2025-12-02 quant-ph
Fisher Glasses: Tail-Certified Quantum Metrology in Quenched Environments
School of Engineering, Institute of Science Tokyo(东京科学大学工程学院)
针对淬火传感器中慢环境变量导致的认证失效问题,提出尾认证信息方法,通过逆上尾损失定义淬火尾认证信息,并揭示Fisher零可积性转变,在浅NV中心实验中实现近三个数量级的认证信息提升。
2026-07-02 quant-ph
Channel Simulation in Quantum Metrology
在这篇综述中,我们讨论了如何使用信道模拟来简化量子参数估计的最一般的协议,其中可以采用无限纠缠和自适应联合操作。当编码在量子信道中的未知参数在模拟信道的环境程序状态下完全传输时,最优自适应估计不能超过标准量子极限。在这种情况下,我们阐明了量子隐形传态作为一个原始的操作,它允许一个完全减少自适应协议在合适的隐形传态协变信道,并获得匹配的参数估计的上限和下限的关键作用。对于这些通道,我们可以直接用它们的Choi矩阵表示量子CramérRao界。我们的评论认为,离散和连续变量系统,也提出了一些新的结果玻色子高斯信道使用另一种次优模拟。如何设计能达到海森堡极限的量子信道的模拟是一个开放性的问题。
2018-04-17 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Optimal Dose-Limited Phase Estimation without Entanglement
本文针对有损介质中的相位估计问题,提出一种无需纠缠即可达到每粒子信息量上限的测量方案,突破了此前只有纠缠增强测量才能饱和该上限的限制。
2024-11-22 quant-ph
Upper limit on the critical strength of central potentials in relativistic quantum mechanics
在相对论性量子力学的背景下,薛定谔方程被无自旋的Salpeter方程所取代,我们展示了如何构建一个大类的上限的临界值,$g_{\rm{c}}^{(\ell)}$的耦合常数,$g$的中心势,$V(r)=-g v(r)$。该临界值是出现第一个$\ell$波束缚态的$g$的值。
2004-12-14 math-ph math.MP quant-ph
Optimal multiparameter quantum estimation in accelerating Unruh-DeWitt detectors
Mohammed V University in Rabat(拉巴特穆罕默德五世大学);Ibnou Zohr University(伊本·佐哈尔大学);Princess Nourah bint Abdulrahman University(公主努拉·宾特·阿卜杜勒拉赫曼大学);University of Bisha(比沙大学)
研究加速Unruh-DeWitt探测器的多参数量子估计极限,分析环境效应和噪声对精度的影响,提出鲁棒的估计框架。
2026-03-08 quant-ph
Dynamical phase transitions as a resource for quantum enhanced metrology
本文研究了开放量子系统未知控制参数的估计问题。我们建立了系统和环境的演化与参数估计精度之间的直接关系。我们证明了当开放量子系统经历一阶动力学相变时,给出系统和环境的任何测量的可达到精度的上限的量子费舍尔信息(QFI)在观测时间上变成二次的(参见图1)。Heisenberg scaling)。事实上,QFI是相同的动态可观测的变化,其特征的阶段,共存的过渡,和增强的标度是一个结果的分歧,这个可观测的变化在过渡点。该识别允许建立QFI的有限时间缩放。在过渡附近,QFI在时间上是二次的,时间短于动态的相关时间。在增强缩放的制度中,其精度由QFI给出的最佳测量包括测量系统和输出。作为一个特定的实现这些想法,我们描述了一个理论方案,用于量子增强相位估计使用的光子发射从量子系统附近的共存的动态相位与不同的光子发射率。
2014-11-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Critical quantum metrology in the output of an optical parametric oscillator
McGill University(麦吉尔大学)
本文计算光学参量振荡器输出场的频率分辨量子Fisher信息,揭示未监测损耗下临界增强仅线性增长,并给出最优工作点与零差读出策略,为耗散参量传感器提供设计指导。
2026-09-15 physics.optics quant-ph
Even Odd Splitting of the Gaussian Quantum Fisher Information: From Symplectic Geometry to Metrology
Center for Macroscopic Quantum States (bigQ), Department of Physics, Technical University of Denmark(丹麦技术大学物理系宏观量子态中心);QMill Oy(QMill公司);Institute for Theoretical Physics, Leibniz Institute of Hannover(汉诺威莱布尼茨理论物理研究所);Institute for Physics and Astronomy, TU Berlin(柏林工业大学物理与天文学研究所);School of Physics, Korea Institute for Advanced Study(韩国高等研究院物理学院);Department of Chemical and Biological Physics, Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所化学与生物物理系)
本文提出高斯量子鱼尔信息的奇偶分裂方法,揭示纯高斯计量学的几何基础,并提供连续变量传感器的设计规则。
2026-01-10 math-ph math.MP quant-ph
Precision in estimating Unruh temperature
量子精密测量的目标是在参数估计的基本任务中利用量子资源,如纠缠或量子相干性。在这里,我们考虑的问题,估计的Unruh温度的情况下,相对论量子精密测量。具体来说,我们研究了两个不同的案例。首先,一个单一的Unruh-DeWitt检测器与标量量子场相互作用,在有限的适当时间内经历均匀加速,并分析了相干性在估计过程中的作用。之后,我们考虑两个最初纠缠的探测器,其中一个是惯性的,而另一个经历加速度。我们的研究结果表明,Fisher信息的最大值,从而表征根据Crammér-Rao界的最大可能的精度,只发生在小加速度,而当加速度增加时,它迅速下降。此外,初始相干性(在单探测器情况下)或纠缠(在双探测器情况下)的作用是减少Fisher信息。因此,在所考虑的协议下,内部相干性(或纠缠)不是用于估计Unruh温度的资源。这些意想不到的结果表明,检测Unruh效应可能比以前想象的更具挑战性。最后,通过考虑Unruh效应和霍金辐射之间的联系,我们讨论了如何在霍金温度估计的背景下理解我们的结果。
2020-01-24 quant-ph
Enhancing sensitivity in quantum metrology by Hamiltonian extensions
在量子参数估计理论中,当待估计的参数通过形式为$θG$的哈密顿量印记在初始状态上时,出现了一个被充分研究的场景。对于这样的“相移哈密顿量”,已经表明,不能通过添加辅助物并让系统与它们相互作用来改善通道量子费舍尔信息。在这里,我们调查的一般情况下,其中的哈密顿量不一定是一个相移,并表明,在这种情况下,在一般情况下,它\emph{is}可能增加的量子信道的信息,并达到一个上限。这可以通过增加一个与哈密顿量的导数成比例的项,或者通过从原始哈密顿量中减去一个项来完成。这两种方法都没有使用任何辅助系统,因此表明,对于具有任意参数依赖的哈密顿量的量子信道估计,与辅助系统的纠缠对于达到最佳可能的灵敏度是不必要的。通过在哈密顿量中加入一个算符,我们还可以修改信道量子费舍尔信息的时间标度。我们说明我们的技术与NV中心的磁力和估计的方向的磁场在一个给定的平面上使用一个单一的自旋1作为探针。
2017-03-22 cs.IT math.IT quant-ph
Relativistic tunneling through opaque barriers
我们提出了一个分析研究相对论隧道通过不透明的障碍。我们得到了一个封闭的相位时间公式。该公式与数值模拟结果吻合得很好,并修正了由固定相法得到的标准公式。当入射能量分布的上限与隧穿区的上限重合时,得到了一个重要的结果。在这种情况下,相位时间与势垒宽度成比例。
2011-03-14 hep-th quant-ph
Relative purity, speed of fluctuations, and bounds on equilibration times
我们讨论了局部平衡的封闭系统使用相对纯度,一个典型的信息理论的可扩展性措施,发现应用范围从量子精密测量量子速度限制。首先,我们得到的相对纯度的波动的平均大小上的上限:它取决于有效尺寸类似的边界与跟踪距离。其次,我们调查的相对纯度和它的变化率的动力学作为一个探针的速度波动周围的平衡。反过来,这样的速度捕获了在局域非幺正动力学下某些非平衡态接近稳态的速度有多快的概念,以某种方式给出了量子速度极限的信息。我们表明,波动的大小取决于量子相干性的初始状态相对于本征基的哈密顿量,也解决了系统和水库之间的相关性到平均速度所发挥的作用。最后,我们推导出了这些状态之间的演化时间的下界,从而获得了在局部水平上的平衡时间的估计。这些结果可能对平衡、量子速度极限和量子精密测量等学科有意义。
2021-11-27 quant-ph
Global Precision Bounds and Success-Probability Guarantees in Quantum Parameter Learning
Chicago Quantum Institute and Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago(芝加哥量子研究所和普里茨克分子工程学院,芝加哥大学)
该研究针对单次量子参数学习的两个开放问题,构造了全局精度上界与成功概率保证,通过实例验证其可排除不可达精度、便捷表征学习方案性能,突破了传统局域参数估计的局限。
2026-09-04 quant-ph
Time Operator in Relativistic Quantum Mechanics
它首先表明,在相对论框架中的狄拉克方程可以修改,允许离散时间,在最近公布的上限协议。其次,我们找到了自旋$4\times 4$粒子的一个精确的自伴相对论时间算符,得到了非相对论情况下的时间本征态,并进行了讨论。结果证实了量子力学的推测,即粒子确实可以占据负能级,其概率非常小,但不为零,这与经典物理学的普遍预期相反。因此,沃尔夫冈·泡利关于存在自伴时间算子的异议完全解决了。它表明,使用时间算子,玻色子场在这里被称为能量子可以创建,其在非相对论性动量空间中的数态表示可以明确地找到。
2017-03-07 quant-ph
Relativistic (or $2$-prover $1$-round) zero-knowledge protocol for $\mathsf{NP}$ secure against quantum adversaries
在本文中,我们证明了零知识构造的哈密顿圈仍然是安全的量子对手在相对论设置。我们的主要技术贡献是一个工具,用于研究连续测量的量子态,这反过来又给出了一些纠缠游戏的价值上界的行动。这使我们能够证明我们的协议对量子对手的安全性。我们还证明了安全界限(单轮)相对论性字符串承诺和比特承诺并行对量子对手。作为我们结果的一个附加结果,我们回答了[Unr 12]中的一个公开问题,并给出了某些$Σ$ -协议的量子知识误差的严格界。
2017-05-22 quant-ph
Quantum Probability assignment limited by relativistic causality
量子非定域性受到相对论因果性的限制,但其原因还不完全清楚。非定域关联的相对论因果条件通常被认为是对超光速信号的禁止,称为无信号条件。我们提出了另一个因果关系的条件,从观察,空间一样的独立事件应该没有因果关系。证明了对于一对二进制器件,新的条件比无信号条件更强。利用相对论因果约束,导出了决定量子非定域性程度的量子测量的标准概率分配规则,即玻恩规则。这说明因果关系是如何通过量子概率赋值来限制量子非定域性的上界的。
2015-10-14 quant-ph
Relativistic Energies and Scattering Phase Shifts for the Fermionic Particles Scattered by Hyperbolical potential with the Pseudo (Spin) Symmetry
本文研究了具有赝自旋和自旋对称性的双曲势Dirac方程的近似散射态解。在泛函分析方法的框架下,采用适当的短程近似,得到了自旋和赝自旋对称性下与自旋轨道量子数相关的散射相移.给出了两种对称的归一化常数、上下径向旋量和相对论能谱。结果表明,对称常数(C_ps和C_s)和自旋轨道量子数\k{appa}对散射相移都有显著影响.
2016-11-01 quant-ph
Deriving photon spin from relativistic quantum equations: Nonlocality of photon spin and relativistic quantum constraint
目前在确定光子的自旋和轨道角动量的理论中所遇到的困难源于将光子的角动量分为自旋和轨道部分的方法。在这里,我们从一组两个相对论量子方程推导出光子的自旋,这组量子方程是达尔文在1932年从自由空间麦克斯韦方程组中首次提出的。许多注意力都集中在光子自旋的非定域性质上,这些性质是由相对论量子约束(所谓的达尔文方程之一)决定的。同时指出,对于描述光子量子运动的达尔文方程,波函数的上下部分不可能是达尔文所说的电场和磁场。研究了它们的非局部关系。达尔文方程的洛伦兹协方差也证明了,尽我们所知,第一次。
2020-06-08 quant-ph
Probing cosmic string spacetime through parameter estimation
量子精密测量利用量子策略研究物理量的极限精度。本文将量子精密测量技术应用于相对论框架,估计宇宙弦时空的亏损角参数。我们以一个与电磁场耦合的二能级原子为探针,将其视为一个开放量子系统,推导了它的动力学演化。我们通过计算亏损角的量子费舍尔信息(QFI)来估计亏损角参数。发现量子费舍尔信息与亏损角、演化时间、探测器初态、偏振方向及其位置有关。然后,我们确定最佳估计策略,即,通过所有相关参数最大化量子费舍尔信息,从而优化估计精度。我们的结果表明,对于不同的极化情况下,QFI有不同的行为和不同的数量级,这可能有助于宇宙弦时空的探索。
2022-08-10 gr-qc hep-th quant-ph
Limits of fractality: Zeno boxes and relativistic particles
物理分形总是有其分形结构的上限和下限。贝瑞已经证明,一个被严格限制在盒子里的粒子具有一个波函数,它在时间和空间上都是分形的,没有下限。在这篇文章中,这幅图的两个理想化软化,并得到相应的分形下界。对于通过重复测量创建的盒子(与量子芝诺效应类似),下限是$Δx\sim Δt (\hbar/{mL})$,其中$\Dt$是测量之间的间隔,$L$是盒子的大小。对于相对论性粒子,其下限是康普顿波长$\hbar/mc$。推导这两个结果的关键步骤是将传播算子写成经典路径上的和。
2001-09-28 quant-ph
Two-component Dirac equation
我们提供了一种替代方法的相对论动力学的基础上的Feshbach投影技术。我们不直接研究狄拉克方程,而是推导出上旋量的两分量方程。这种方法允许人们从不同的角度研究潜在的物理学。对于小质量的粒子,如中微子,首阶方程具有厄米有效哈密顿量,这意味着上下旋量之间没有泄漏。在弱相对论性区域,首阶对应于泡利方程的非厄米修正,它考虑了找到低旋量态的非零可能性,并提供了更精确的描述。
2016-05-20 quant-ph
Ultimate precision: Gaussian parameter estimation in flat and curved spacetime
相对论性量子精密测量提供了一个最佳的策略,在平坦和弯曲的时空量子场编码的参数估计。这些参数通常对应于感兴趣的物理量,例如适当的时间,加速度,重力场强度,以及其他时空参数。这些参数的精确估计可以在重力仪、时空探测器和引力波探测器等方面得到新的应用。以前在这个方向上的工作只考虑纯探测态。然而,在现实情况下,探测状态是混合的。在本文中,我们提供了一个框架内的量子场论的混合单模和双模高斯态的最佳精度范围的计算。这使得估计的时空参数的情况下,场状态最初是在有限的温度。
2017-05-23 quant-ph
Unified and computable approach to optimal strategies for multiparameter estimation
Shandong University(山东大学)
本文提出一种统一可计算方法,用于多参数估计的最优策略,通过整合量子测试者形式化和紧Cramér-Rao界限,实现量子力学允许的最高精度。
2026-03-06 quant-ph
Superconducting Caps for Quantum Integrated Circuits
我们报告的超导帽量子比特电路的制造和计量。作为3D量子集成电路架构的一部分,帽芯片形成外壳的上半部分,其提供隔离,增加真空参与率,并提高各个谐振元件的性能。在这里,我们证明了这种帽可以可靠地制造,放置在电路芯片上,并形成超导连接到电路。
2017-08-07 physics.app-ph quant-ph
Thermal Fisher information for a rotating BTZ black hole
本文将二能级量子探测器的 Fisher 信息分析从 2+1 维静态 BTZ 黑洞推广至旋转情形,证明该度量不仅能估计黑洞质量,也对黑洞旋转敏感。
2025-06-14 gr-qc hep-th quant-ph