Potential output purity of completely positive maps
作为正则化输出纯度的推广，引入了完全正映射的潜在输出纯度的概念。上限推导出这个数量，并为几类地图（包括CQ，QC和Hadamard通道），它表明，潜在的纯度不超过标准输出纯度。作为一个应用，利用势纯度来确定去极化通道半群乘积的对数Sobolev常数。
2017-09-21 quant-ph
NISQ-Compatible Error Correction of Quantum Data Using Modified Dissipative Quantum Neural Networks
本研究提出一种改进的耗散量子神经网络，通过减少学习参数和修改解码器，在NISQ时代高效降噪含噪GHZ态，并利用隐藏层连接实现跨噪声分布的泛化降噪。
2023-11-17 quant-ph
Dynamical Response Theory for Driven-Dissipative Quantum Systems
讨论了由产生映射半群的马尔可夫主方程描述的受驱耗散量子系统的动力学响应理论。在这种设置中，热平衡状态被非平衡稳态所取代，并且除了哈密顿量之外还考虑了耗散扰动。我们推导出显式表达式的线性动力学响应函数的广义退相通道和戴维斯热化发电机。我们引入了最大谐波响应的概念，并精确计算了单个量子比特通道的最大谐波响应。最后，我们分析了准自由开放量子系统在动力学相变附近的线性响应。结果表明，动态相变的影响在动态响应函数虚部的谱边缘处出现一个峰值。
2015-12-24 quant-ph
Dissipative Many-body Quantum Optics in Rydberg Media
我们发展了一个理论框架，在相互作用的光介质中的电磁感应透明（EIT）条件下的量子化光的耗散传播。该理论使我们能够确定两个互补的基于Rydberg-EIT的光处理模块的输出的特殊时空结构：最近演示的单光子滤波器和最近提出的单光子滤波器，它们分别让单个光子通过和吸收单个光子。除了对这些和其他光量子器件的应用至关重要之外，该理论还为研究非线性非局域介质中强相互作用光子的奇异耗散多体动力学打开了大门。
2012-11-29 quant-ph
The classical skeleton of open quantum chaotic maps
我们研究了两个不同混沌系统（面包师映射和猫映射）中一般扩散噪声的两个互补消相干测度纯度和保真度。对于这两个量，我们已经发现了量子力学中的经典结构--疤痕函数--在受到环境扰动时特别稳定。我们证明了这些基于经典不变量的量子态是一般耗散映射中最稳健的重要量子分布。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dissipative quantum light field engineering
提出了一种强关联光子态的耗散制备方案。我们的方法是基于一个双光子损失机制，实现了通过一个单一的四能级原子内的双峰光学腔。每个基本双光子发射事件从两种模式中的每一种模式中移除一个光子。这种损失机制的暗态由NOON态及其任意叠加给出。我们发现两个腔模的稳态存在纠缠，并且在一定的参数下，会产生两个相干纠缠态的混合。我们讨论了如何测量腔模和输出场的量子关联。
2012-02-17 quant-ph
Quantum simulation of open-system dynamical maps with trapped ions
动态映射描述了物理系统状态的一般变换，它们的迭代可以被解释为产生离散时间演化。最好的例子包括经典的非线性系统经历的过渡到混沌。量子力学的对应物显示了有趣的现象，如单粒子水平上的动力学局域化。在这里，我们扩展到一个开放的系统，多粒子背景下的动态映射的概念：我们实验探索频闪动力学的复杂的多体自旋模型通过一个通用的量子模拟器，使用多达五个离子。特别是，我们产生的纯耗散量子映射的迭代的自旋的长程相位相干。我们还展示了联合相干和耗散非平衡演化之间的竞争的特点。这为研究多粒子非平衡物理和相关的动态相变打开了大门，而在平衡态凝聚态系统中没有直接的对应物。作为这个方向的第一步，开发了一个错误检测和减少工具箱，便于更大系统的忠实量子模拟。
2012-12-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Simulation of Dissipative Dynamics Without Interferometers
本文提出一种基于最优求和Kraus算符的方法，仅用一个自由度即可实现任意单量子比特信道，并利用纠缠偏振光子对和后处理实验构建了Kraus映射，验证了幺正与投影操作。
2024-02-23 quant-ph
Autonomous dissipative Maxwell's demon in a diamond spin qutrit
工程动力学地图相结合的相干和耗散变换的量子态与量子测量，已经证明了一些技术应用，并有望成为一个重要的工具，在量子热力学过程。在这里，我们利用NV中心的有效开自旋quutrit动力学的控制，实验上实现了一个自主反馈过程（麦克斯韦妖）与可调耗散强度。反馈是由随机测量事件，条件下的quutrit随后的耗散演化。自治麦克斯韦恶魔的功效是量化的实验特征的波动的能量交换系统与环境的广义佐川上田崎关系耗散动力学。这为实现一类新的麦克斯韦恶魔开辟了道路，这可能对量子传感和量子热力学设备有用。
2022-04-11 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Dissipative quantum bifurcation machine: Quantum heating of coupled nonlinear oscillators
最近提出了一种无耗散非线性振子驱动网络，用于求解通过其分岔点的量子绝热演化的组合优化问题。在这里，我们研究的行为的量子分岔机的存在耗散。我们的数值研究表明，耗散量子分岔机的输出概率分布是玻尔兹曼型的，其中玻尔兹曼分布中的能量对应于优化问题的成本函数。我们解释玻尔兹曼分布的量子加热的概念，在一个单一的振荡器的情况下，多个耦合振荡器。目前的结果还表明，这种驱动耗散非线性振荡器网络可以应用于玻尔兹曼采样，这是使用，例如，人工智能领域的玻尔兹曼机器学习。
2017-07-11 quant-ph
Trainability of Dissipative Perceptron-Based Quantum Neural Networks
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Louisiana State University（路易斯安那州立大学）
已经提出了几种量子神经网络（QNN）的架构，其目标是在量子数据上有效地执行机器学习任务。对于特定的QNN结构，迫切需要严格的缩放结果，以了解哪些（如果有的话）将在大规模上可训练。在这里，我们分析了最近提出的一种称为耗散QNN（DQNN）的架构的梯度缩放（以及可训练性），其中每层的输入量子比特在层的输出处被丢弃。我们发现，DQNN可以表现出贫瘠的高原，即，量子位数呈指数级递减的梯度此外，我们在不同的条件下，如不同的成本函数和电路深度，DQNN的梯度的缩放提供定量界限，并表明可训练性并不总是得到保证。
2022-06-10 cs.LG quant-ph
Fault-Resilience of Dissipative Processes for Quantum Computing
University College London（伦敦大学学院）；Phasecraft Ltd.（Phasecraft有限公司）
本研究证明了耗散量子本征求解器在特定噪声下的容错能力，而耗散量子计算在噪声鲁棒性上不优于标准量子电路模型。
2026-03-05 quant-ph
Experimental simulation of decoherence in photonics qudits
我们在实验上进行了单量子系统的开放量子动力学模拟。使用空间光调制器作为耗散光学器件，我们实现耗散动力学映射到量子比特编码的自发参量下转换光子对的横向动量。我们展示了一种控制良好的技术来制备纠缠量子态以及实施耗散局部测量;后者实现了两个特定的动力学：退相和振幅阻尼。我们的工作代表了一个新的模拟开放量子系统的模拟动力学实验。
2015-11-07 quant-ph
Non-Markovianity through entropy-based quantum thermodynamics
我们引入了一种广义的方法来表征量子动力学映射的非马尔可夫性通过破坏的单调性的热力学函数。通过采用基于熵的量子热力学公式，我们利用热量和熵之间的关系，提出了一种基于单量子比特量子演化热流的非马尔科夫性度量。这种测度可以应用于不反转内能符号的么正动力学映射。在一定条件下，它也可以推广到其他热力学函数，如内能和功流。在这种情况下，热和量子相干性之间的自然联系可以被确定为既有单位又不相干的动力学映射。作为应用，我们探讨耗散和非耗散量子动力学过程，说明我们的热力学量词和良好建立的措施通过量子相干性定义之间的兼容性。
2023-03-27 quant-ph
Dissociation and annihilation of multipartite entanglement structure in dissipative quantum dynamics
我们研究了经历耗散演化的多体系统纠缠结构的动力学。我们的特征的过程导致一个特定形式的输出系统纠缠，并提供了一个配方，通过级联的特定线性映射与纠缠打破操作识别。我们说明我们的方法的适用性，考虑本地和全球的去极化噪声一般多量子比特状态。观察到受到这些噪音的系统的典型纠缠行为的差异：在局部噪音的情况下，最初真正的纠缠通过一个接一个地分裂粒子而解离，而在全局噪音的情况下，存在纠缠聚集的中间阶段。我们还分析了最终的演化阶段时，湮灭的纠缠化合物最终发生。
2013-12-26 math-ph math.MP quant-ph
Dissipative Encoding of Quantum Information
该研究形式化了耗散量子编码问题，探究马尔可夫演化制备量子编码的优势，证明稳定子量子编码可构造有限时间耗散编码器，且其对初始化误差的鲁棒性优于纯幺正编码，并用包括Kitaev环面码在内的示例验证了结果。
2021-02-08 quant-ph
Classical and quantum dissipative dynamics in Josephson junctions: an Arnold problem, bifurcation and capture into resonance
我们从理论上研究了约瑟夫森结中的相位动力学，它映射为搓衣板势中点状粒子的振荡运动。在适当的驱动和阻尼条件下，约瑟夫森相在准能区的鞍点附近经历了有趣的非线性动力学过程。分岔机制在超导量子线路中起着至关重要的作用，与非破坏性测量（如量子比特状态的高保真度读出）相关。我们解决的问题是什么是捕获到任何盆地的吸引力的概率'，并回答它有关经典和量子动力学。因此，我们推导出阿诺德概率和数值分析其实施的各种非平衡条件下的两个定态之间的受控动态切换。
2019-02-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Dissipative quantum generative adversarial networks
有噪声的中尺度量子（NISQ）设备构建了第一代量子计算机。量子神经网络（QNN）作为在这些NISQ设备上运行的少数几个合适的量子算法之一获得了很高的兴趣。大多数的QNN利用监督训练算法与量子态的形式对学习他们的底层关系。然而，尽管量子数据不成对出现的有趣应用，但对无监督训练算法的关注很少。在这里，我们提出了一种无监督学习和再现任何给定的量子态集的特性的方法。我们使用两个耗散量子神经网络（DQNN）建立了一个生成对抗模型，从而得到耗散量子生成对抗网络（DQGAN）。生成器DQNN的目标是产生与训练数据相似的量子态，而训练器DQNN的目标是将生成器的输出与训练数据区分开。我们发现，以竞争的方式训练这两个部分会导致一个训练有素的生成DQNN。我们将我们的贡献视为使用DQGAN学习和扩展未标记训练集的概念证明。
2021-12-11 quant-ph
Bit flips are erasures in dissipative cat qubits
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Alice & Bob
通过量子轨迹证明，耗散稳定猫量子比特的比特翻转伴随强光子爆发，可被探测为擦除，从而降低容错开销。
2026-07-03 quant-ph
Quantum spin chain dissipative mean-field dynamics
我们研究了具有成团而非时不变态的量子自旋链的平均场耗散动力学的无限体积极限所导致的涌现动力学。我们主要讨论了三种自旋算子代数：平均场算子的交换代数，微观局部算子的准局部代数和涨落算子的集体代数。在无限体积极限下，平均场算子表现为时间依赖的、可交换的标量宏观平均，而准局部算子尽管具有耗散的基本动力学，但以典型的非马尔可夫方式酉演化。相反，集体波动的代数，这是玻色子类型与时间相关的规范的交换关系，经历了时间演化，保留了耗散的基本微观动力学的字符，并表现出非线性特征。这些后者消失的时间演化扩展到一个更大的代数，它是由一个连续的单参数半群的完全正映射。相应的生成元不是Lindblad形式，并且表现出混合的量子经典特征，这表明在具有非时不变态的多体量子系统中，在量子涨落的水平上可能会自然出现特殊的混合系统。
2018-07-22 cond-mat.other math-ph math.MP
Digital Twin Modeling of Quantum Dynamical Systems: Dissipative Quantum Reservoir Computing
Tulane University（杜兰大学）；Dongduk Women’s University（同德女子大学）；SSJDWSSSS Government Post Graduate College（SSJDWSSSS政府研究生学院）
本文提出耗散量子储备计算（DQRC）框架，利用固定单量子比特储备池从数据学习输入-输出映射，构建量子动力系统的数字孪生，在HHG基准上匹配或超越现有模型，并展现跨驱动泛化能力。
2026-09-30 cs.AI quant-ph
Quantum light propagation in a uniformly moving dissipative slab
在唯象量子化方案的框架内，我们提出了在平行于其界面的方向上以均匀速度移动的吸收和色散磁介质板（MDS）的存在下的电磁场的量子化。我们导出了量子态垂直于运动的MDS传播的量子输入输出关系，深入研究了运动的MDS的运动对入射态量子特性的影响。为了说明这一点，我们用Lorentz模型在其静止坐标系中模拟了平板的色散和耗散效应，计算了当左右两侧入射光分别为相干态和量子真空态时，透射态的正交压缩和Mandel参数.结果表明，入射态的量子特性是如何退化时，它通过移动的MDS传输。
2019-11-27 physics.optics quant-ph
Limit Cycle Phase and Goldstone Mode in Driven Dissipative Systems
本文从理论上研究了具有Hubbard相互作用的三模腔的一阶和二阶量子耗散相变。在这两种类型中，都存在一个平均场极限环相，在这个平均场极限环相中，Liouvillian超算子的局部U（1）对称性和时间平移对称性（TTS）自发破缺（SSB）。这种单边带通过在腔输出处出现无条件和完全压缩的状态来表现自己，与众所周知的戈德斯通模式相连接。因此，通过采用维格纳函数形式主义，适当地包括量子噪声，我们表明，远离热力学极限和量子制度内，波动显着限制的相干时间的戈德斯通模式由于相位扩散。我们的理论预测表明，相互作用的多模光子系统是丰富的，多功能的测试平台，用于调查平均场图像和量子相变之间的交叉。一个可以在各种平台上研究的问题，包括超导电路，半导体微腔，原子里德伯极化激元和赤铜矿激子。
2020-07-21 quant-ph
Nonlinear quantum evolution of a dissipative superconducting qubit
Washington University（华盛顿大学）；Indiana University Indianapolis（印第安纳大学印第安纳波利斯分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究针对后选择引发的非厄米量子动力学中叠加原理失效的问题，在超导transmon电路中通过实验结合理论，观测并量化了二能级子空间的线性性违反，证实了非厄米量子演化的非线性特性。
2025-10-29 quant-ph
Quantum optics of nonlinear systems in cascade
本文研究了级联结构中驱动耗散非线性系统的量子光学性质。我们发现，泵浦一个非线性系统的状态具有非相干统计，可以改善输出状态的反聚束，从而，整个系统的非经典性。此外，我们还证明了通过耗散耦合产生纠缠的可能性。这些结果适用于一个广泛的类别的物理系统的克尔类非线性，从里德伯原子激子极化激元在微腔。
2018-05-23 quant-ph
Photon transport in a dissipative chain of nonlinear cavities
我们分析了一个耦合的非线性光学腔链驱动的相干光源的光定位在一端，并受到均匀耗散。我们通过研究作为位置的函数的人口和光子相关性来表征光子输运。当与输入输出理论互补时，这些量提供了关于光子通过系统传输的直接信息。单光子和多光子共振的位置直接反映了多体能级的结构。这表明，即使在存在耗散的情况下，沿着耦合腔阵列的传输研究也可以提供关于光的强关联（多体）态的丰富信息。通过一个数值算法的基础上的时间演变的块抽取方案，适用于混合状态，我们能够模拟阵列多达60腔。
2015-03-03 cond-mat.other quant-ph
Dissipative Dynamics of Quantum Fluctuations
在多体量子系统中寻找复杂行为的一种方法是让自由度的数量$N$变大，并集中在集体可观察性上。按$1/N$标度的平均场量倾向于交换，因此量子水平的复杂性只能从经典水平的复杂性继承。相反，微观可观测量的涨落按$1/\sqrt{N}$标度，并表现出集体玻色子特征，典型的介观状态介于微观水平的量子状态和宏观平均水平的经典状态之间。在这里，我们认为介观行为出现从一个无限的量子自旋链经历一个微观耗散，不可逆的动力学和全球国家没有长程相关和不变的晶格平移和动力学。我们发现，从一个网站的自旋观测值的线性跨度映射到自己的动力学的波动，出现玻色子运营商服从介观耗散动力学映射高斯态到高斯态。由于退相干效应，这些映射不仅会耗尽量子相关性，还可以在集体的介观水平上产生纠缠，这种现象没有经典的类似物，它体现了微观和宏观制度之间界面上的特殊复杂行为。
2015-10-28 cond-mat.other hep-th math-ph
Efficient Information Retrieval for Sensing via Continuous Measurement
针对常规连续测量无法达到量子Cramer-Rao精度极限的问题，提出一种基于矩阵积态的时间准局域连续测量策略，通过引入量子解码器模块实现高效信息提取，为通用驱动-耗散传感器达到量子精度极限提供了通用方法。
2023-08-01 quant-ph
Error accumulation in dissipative quantum circuits
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高级理工学院）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；Jagiellonian University（雅盖隆大学）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）；OsloMet – Oslo Metropolitan University（奥斯陆都会大学）
该研究针对耗散随机量子电路，推导了平均保真度的闭式表达式，明确了耗散等参数对保真度衰减的影响，区分了耗散效应与相干噪声的可识别场景。
2026-09-03 quant-ph
On complementary channels and the additivity problem
我们探讨了量子信道（或者更一般地说，CP映射）的输出和环境之间的互补性，观察到互补CP映射的输出纯度特性是一致的。因此，一类CP映射的乘性/可加性猜想的有效性意味着它对互补映射的有效性。类CP地图互补的纠缠打破的描述，并显示包含对角CP地图作为一个适当的子类，导致一类新的CP地图（通道）的乘法/加法持有。本文简要讨论了协变和高斯信道。
2005-10-06 quant-ph
Entanglement certification from moments of positive maps
针对部分知识下的量子态纠缠认证问题，提出一种基于正但非完全正映射的判据，利用Faddeev-LeVerrier算法通过输出态矩推断负特征值，避免了特征值识别。
2025-08-13 quant-ph
Non-linear Onsager relations for Gaussian quantum maps
昂萨格的关系允许一个表达热力学第二定律的基础相关的电流。然而，这些关系通常只在接近平衡时才有效。使用量子相空间制定的第二定律，我们表明，开放的玻色子高斯系统也服从一组Onsager关系，有效的任意远离平衡。然而，这些关系，被发现是由一个更复杂的非线性函数，它减少到通常的二次型接近平衡。这种非线性意味着远离平衡，从系统到浴槽的熵流之间存在根本的不对称性，反之亦然。这在驱动耗散量子光学装置中的应用的后果也进行了讨论。
2020-01-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fast-forwarding quantum algorithms for weakly nonlinear dissipative differential equations and beyond
Peking University（北京大学）
本研究提出一种结合Carleman嵌入技术与线性化系统哈密顿量模拟算法线性组合的量子算法，可快进求解弱非线性耗散微分方程，将算法复杂度从与演化时间T相关的O~(√T)提升至显性不依赖T的O(1)，还拓展至更强非线性等场景的数值研究。
2026-08-27 cs.NA math.NA quant-ph
Signatures of dissipative quantum chaos
本论文以非厄米随机矩阵理论和对称性分类为核心，研究开放量子系统中混沌与耗散的共存，揭示其弛豫、稳态及多体普适性质。
2023-11-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech hep-th
