Reversible quantum operations and their application to teleportation
量子操作提供了量子力学所允许的状态变化的一般描述。本文导出了理想量子操作可被幺正操作可逆的简单充要条件。这些结果概括了马渊和Zoller最近关于可逆测量的工作[Phys. Rev. Lett. { \bf 76},3108(1996)]。量子隐形传态可以理解为量子操作反转问题的一种特殊情况。我们完全刻画了Bennett { \it et al.} [Phys. Rev. Lett. { \bf 70},1895(1993)]。
1996-08-01 quant-ph
Twenty-one characterizations of reversible quantum channels
State Key Laboratory of Mathematical Sciences, Academy of Mathematics and Systems Science, Chinese Academy of Sciences(中国科学院数学与系统科学研究院数学科学重点实验室);School of Mathematical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学数学科学学院);School of Mathematics and Statistics, Shaanxi Normal University(陕西师范大学数学与统计学院)
本研究针对有限维希尔伯特空间上不同输入输出维度的可逆量子信道,从多视角给出二十一种等价刻画,推导Choi态的三种等价表示,为相关应用提供综合框架。
2026-08-04 quant-ph
Scalable Quantum Reversible BCD Adder Architectures with Enhanced Speed and Reduced Quantum Cost for Next-Generation Computing
University of Isfahan(伊斯法罕大学);Polytechnic University of Catalonia(加泰罗尼亚理工大学)
本文提出两种优化延迟和量子成本的可逆BCD加法器设计,通过进位跳过技术提升性能,适用于下一代量子计算系统。
2025-12-12 quant-ph
Phase-selective reversible quantum decoherence in cavity QED experiment
提出了一种新的可行的腔QED实验来分析量子互补和纠缠导致的可逆量子退相干。利用与环境的相位选择性操纵,它是演示如何互补特别是诱导可见性的保存,而量子退相干是更进步的,由于系统和环境之间的显着纠缠。这种效应可以直接观察到使用建议的腔QED测量。
2001-08-27 quant-ph
Reversible Projective Measurement in Quantum Ensembles
我们提出的实验NMR演示方案的可逆投影测量,它允许提取信息的结果和概率的投影测量在一个非破坏性的方式,与最小的净效应的量子态的合奏。该方案使用可逆动力学和中间态的弱测量。实验系统是在液晶基质中的133 Cs(S = 7/2)核的系综。
2010-04-24 quant-ph
Comment on "Revisiting dynamics of quantum causal structures --when can causal order evolve?''
在过去的几年里,人们对具有不确定因果顺序的量子过程的兴趣越来越大。过程矩阵是研究这类过程的一个方便的框架。文献[1]定义了从过程矩阵到过程矩阵的高阶变换,并证明了任何连续的可逆变换都不能改变过程矩阵的因果顺序。参考文献[2]基于一组例子论证说,在某些情况下,一个过程可以随时间改变其因果顺序。参考文献[2]声称高阶变换的形式主义不足以概括它的例子。在这里,我们证明这种说法是不正确的。此外,文[2]中的一个重要例子已在文[1]中得到了明确的考虑,并证明与文[2]的结果是一致的。
2020-09-21 quant-ph
Revisiting dynamics of quantum causal structures -- when can causal order evolve?
本文指出过程矩阵框架关于连续可逆变换必保持因果序的结论存在局限,并在标准量子力学框架下证明因果序可以演化,进而解释矛盾根源并给出调和方案。
2024-08-02 quant-ph
Quantum memory for non-stationary light fields based on controlled reversible inhomogeneous broadening
我们提出了一种新的方法来有效地存储和调用非平稳光场,例如单光子时间仓量子比特,在光学致密的原子系综。我们的量子存储方法是基于可控的,可逆的,非均匀的加宽。我们简要讨论我们的建议的实验实现。
2005-02-28 quant-ph
Lower bound on the number of Toffoli gates in a classical reversible circuit through quantum information concepts
在一个经典的可逆电路中找到一个下界的Toffoli门的数量的问题得到解决。提出了一种基于量子信息概念的方法。该方法仅涉及量子信息的概念-不需要实际的物理量子计算机。以经典Shannon数据压缩为例说明了该方法。
2005-03-28 quant-ph
Reversible quantum optical data storage based on resonant Raman optical field excited spin coherence
提出了一种利用共振拉曼场激发的自旋相干性实现可逆量子光存储的方法,其中自旋相干性存储在非均匀加宽的自旋系综中。与光子回波方法不同,本技术使用2 π拉曼光学再定相脉冲,并且可以利用多模(并行)光学信道,其中多模访问对全光和量子信息处理都有很大的益处。
2008-07-02 quant-ph
Ultralong quantum optical storage using reversible inhomogeneous spin ensembles with an optical locking method
提出了一种新的多比特量子光数据存储方法,在连续共振拉曼光数据脉冲激励下的自旋非均匀可逆系统中,存储时间可以远远超过自旋相位衰减时间。超长存储时间是通过改进的重相过程的光学布居锁定机制获得的。这为利用量子存储器进行长距离量子通信的量子中继器提供了潜力,其中超长存储时间起着重要作用。
2008-04-23 quant-ph
Causal influence versus signalling for interacting quantum channels
本文研究相互作用量子信道中因果影响与信号传递的关系,通过Cnot门计算证明两者不匹配,并给出酉信道的连续性定理:小因果影响等价于小信号传递。
2024-02-20 quant-ph
Synthesis of Reversible Functions Beyond Gate Count and Quantum Cost
迄今为止,已经提出了许多可逆逻辑和量子逻辑的综合方法。然而,它们中的大多数生成电路相对于简单的度量,即门计数或量子成本。另一方面,为了物理实现可逆和量子硬件,存在额外的约束。在本文中,我们描述了在为各自的目标技术合成可逆和量子逻辑时应该考虑的超出门数和量子成本的成本度量。我们表明,一个综合方法的评价可能会有所不同,如果额外的成本。此外,一个新的成本度量,即最近邻成本(NNC),这是由现实的物理量子体系结构,被详细考虑。我们讨论如何现有的合成流程可以扩展到生成最佳电路相对于NNC,同时仍然保持量子成本小。
2010-04-26 quant-ph
Optical quantum memory with generalized time-reversible atom-light interactions
本文提出一种基于可控退相干的量子存储方案,将光与原子系综的时间可逆相互作用从弱场线性情形推广到强场非线性情形,并建立统一框架以涵盖受控可逆非均匀展宽和原子频率梳等不同实现方式。
2009-09-04 quant-ph
The basic principles to construct a generalized state-locking pulse field and simulate efficiently the reversible and unitary halting protocol of a universal quantum computer
它已被证明(Arxiv:Quant-PH/0507236),而基于状态锁定脉冲场的可逆幺正停机协议是构造高效量子搜索过程的关键部件,而状态锁定脉冲场是产生可逆幺正停机协议的关键部件。本文对可逆幺正停止协议和广义锁态脉冲场进行了深入的理论研究。详细研究了构造锁态脉冲场和设计可逆酉停止协议的基本原理。广义锁态脉冲场一般依赖于时间和空间变量。它可以是一系列依赖于时间和空间的电磁脉冲场,也可以包含依赖于时间和空间的势场。因此,可逆的和幺正的停止协议建立了状态锁定脉冲场一般由一系列的时间和空间相关的幺正演化过程。它示出了如何构建量子控制过程,以有效地模拟可逆和单一的停机协议。提出了一种改进的基于可逆幺正停止协议的子空间约简量子程序和电路,作为进一步构造高效量子搜索过程的关键部分。提出了一个简单的原子物理系统,即双势阱中的原子离子或中性原子,来说明如何产生锁态脉冲场以及如何实现可逆的幺正停止协议。
2006-11-27 quant-ph
Reversible Mapping for Tree Structured Quantum Computation
提出了一种适用于构造NP完全问题量子计算算法的树结构计算层次间的层次化可逆映射。证明了将量子计算机的状态限制在可用希尔伯特空间的子空间中,其中状态与问题约束一致,可以在多项式时间内完成。所提出的映射,连同状态约简的方法可以潜在地用于解决NP完全问题的多项式时间。
1997-12-17 quant-ph
Dual Toffoli and Peres-reversible gates
本文介绍了双Toffoli和Peres可逆门,它们在析取控制下工作,并基于Barenco等人的量子模型展示了它们的功能。对于对照品,考虑了均匀极性和混合极性。重写规则,它提供了一个可能的减少的门的数量和量子成本的可逆(子)电路使用标准的Toffoli或Peres门。最后,示出了对偶Toffoli门和对偶Peres门的Clifford+T实现,这可以在将可逆电路映射到IBM量子计算机时使用。
2020-11-01 quant-ph
Quantum logic as reversible computing
熵与信息的关系对计算有着重要的意义。基于微观物理定律的严格可逆性,Landauer(1961),Bennett(1973),Priese(1976),Fredkin和Toffoli(1982),Feynman(1985)和其他人设想了一种可逆计算机,不允许向后计算中的任何模糊性。正是这种后向能力使得可逆计算与普通的不可逆计算截然不同。该提案旨在建立一种更高级的计算机,它将给出计算的实际输出和原始输入,而不需要最低的能量要求。因此,由于散热减少而导致的信息检索和能源效率是量子计算机技术的精致任务。
2021-11-14 quant-ph
Unobservable causal loops as a way to explain both the quantum computational speedup and quantum nonlocality
我们考虑两个一对一相关测量结果之间的可逆过程,这是问题解决和量子非定域性的基础。在前一种情况下,两个结果是问题的设置和解决方案,在后一种情况下,测量一对最大纠缠的可观测量,其子系统是空间分离的。我们认为,这些过程的量子描述数学上描述的相关性,但离开因果结构,物理上确保它的自由,也违反时间对称性所需的描述的可逆过程。因此,它是不完整的,可以通过时间对称化来完成,这是通过假设两个测量均匀地有助于选择相关的测量结果对来完成的。时间对称化使普通的量子描述保持不变,但表明它是不可观测的时间对称化实例的量子叠加,其因果结构是完全定义的。每个实例都是一个因果循环:因果关系从最初的测量结果到最终的测量结果,然后从最终的测量结果回到最初的测量结果。在加速过程中,所有的一切都好像是问题求解者提前知道了关于她将在未来产生的解决方案的一半信息,并且可以使用这些知识以更少的计算步骤产生解决方案。在非定域性中,当两个子系统在空间上还没有分离时,对任一子系统的测量会追溯和局部地改变两个子系统的状态。这局部地导致两个未来测量结果之间的相关性。
2021-09-02 quant-ph
Logically reversible measurements: Construction and application
我们表明,对于任何冯诺依曼测量,我们可以构造一个逻辑上可逆的测量,使香农熵和量子discords引起的两个测量有紧凑的连接。特别地,我们证明了逻辑可逆测量的量子不和谐永远不会小于冯诺依曼测量。
2017-11-09 quant-ph
Continuous-Variable Quantum Information Distributor: Reversible Telecloning
我们提出了一个连续变量可逆远程克隆方案,利用多体纠缠作为量子信道,将未知态的信息从发送者无损耗地广播到空间上分离的多个接收者。在该方案中,利用$2M$ % -粒子纠缠将未知态的量子信息分配到$M$最优克隆和$M-1$反克隆中.对于理想的量子信息分布即最优克隆,要求$2M$ -二体纠缠是最大二体纠缠。与Look和Braunstein提出的量子遥克隆[Phys. Rev. Lett. 87,247901(2001)],该协议产生未知量子态的反克隆(或时间反转态),从而保持未知态的所有信息。
2005-10-21 quant-ph
Reversible quantum teleportation in an optical lattice
我们提出了一个协议,基于纠缠程序最近建议[D。Jaksch等人,物理修订版信函82,1975(1999)],其允许将光晶格中的中性原子的未知状态传送到晶格的另一位置中的另一原子,而没有任何不可逆检测。
1999-08-13 quant-ph
Effective error-suppression scheme for reversible quantum computer
我们利用可逆量子算法的伴随构造了一个新的错误抑制方案。对于退相干引起的去极化等误差,只要去极化误差概率小于1,我们的方案可以利用一定的周期数将最终输出的误差率指数地降低到零,并且输出态可以相干地发送到量子计算过程的另一个阶段.此外,以Grover的搜索算法为例,提出了通过光学方法的实验装置。最后对该方案的优点和局限性进行了进一步的讨论。
2006-11-28 quant-ph
Information-theoretic approach to quantum error correction and reversible measurement
量子操作提供了量子力学所允许的状态变化的一般描述。量子操作的反转对于量子纠错码、隐形传态和反转量子测量都是重要的。我们推导出信息论条件和等价的代数条件,这些条件是一般量子操作可逆的充分必要条件。我们分析了误差校正的热力学成本,并表明误差校正可以被视为一种“麦克斯韦恶魔”,其中有一个熵成本与从误差校正过程中进行的测量获得的信息。给出了一种有效纠错的方法。
1997-06-30 quant-ph
Physical Implementability for Reversible Magic State Manipulation
本研究提出奇数维魔法态可逆操控框架,证明魔法玛那是唯一度量,并引入物理可实现性表征可逆性代价,揭示资源可逆性与量子力学原理的潜在冲突。
2024-05-27 quant-ph
Analysis of a quantum memory for photons based on controlled reversible inhomogeneous broadening
我们提出了一个详细的分析光子的量子存储器的基础上可控和可逆的非均匀加宽(CRIB)。运动方程的显式解是在弱激发状态下获得的,从而可以深入了解存储效率对光学深度的依赖性,以及原子光谱分布的宽度和形状。我们还研究了一个简化的存储协议,它不需要任何光控制字段。
2007-01-30 quant-ph
Reversible optical-microwave quantum conversion assisted by optomechanical dynamically-dark modes
提出了一种在电光力学模型下实现微波光子与可见光光子可逆量子转换的动态暗模方案。结果表明,在EOM模型的动力学演化过程中,两个DDM在一定的时间出现。结果表明,DDM可以在微波场和光场之间诱导两种可逆的高效量子转换:条件量子转换(CQC)和纠缠辅助量子转换(EAQC)。CQC发生在微波场和光场之一的初态平均值为零的条件下,并且仅取决于所考虑系统的耦合比。EAQC发生在微波场与光场之间存在初始纠缠的情况下。研究发现,通过改变初始纠缠度和耦合比,可以实现对EAQC的调控。结果表明,通过控制初态参数的相位,可以实现纠缠增强(或抑制)的量子转换。我们的工作突出了DDM在微波和光子之间产生可逆和高效量子转换的能力。
2021-05-26 quant-ph
General structures of reversible and quantum gates
最一般的结构(矩阵形式)的单量子位门。随后,使用它来获得一组条件,用于测试(a)给定的2量子位门是否真正是2量子位门,即,不能分解成两个单量子位门,以及(b)给定的单量子位门是否是自逆的?在可逆和量子线路的优化,特别是量子成本的优化的背景下,在这里报告的结果的相关性进行了讨论。一个系统的程序开发的不可分解的2-量子比特门的识别。这种不可分解的2量子位门连同所有可能的单量子位门一起形成通用量子门库。最后,讨论了本工作的一些可能的应用。
2017-02-21 quant-ph
Are all reversible computations tidy?
人们早就知道,为了最小化确定性计算机在运行过程中发出的热量,有必要使计算以逻辑可逆的方式\cite{Lan61}进行。这样的逻辑可逆操作需要存储多个辅助位,从而保持计算的历史,并且这允许通过反向运行计算来重构初始状态。这些辅助比特浪费资源,并且可能需要消耗能量以使它们被重新使用。由于Bennett \cite{Ben73}的一个简单的过程允许在经典计算机上“整理”这些辅助位,而不消耗能量。所有可逆的经典计算都可以用这种方法整理。然而,这个过程依赖于一个经典的操作(“克隆”),不能推广到量子计算机\cite{WZ82}。量子计算必须是逻辑可逆的,因此在其操作期间产生辅助量子比特。我们表明,有类的量子计算贝内特的程序不能实现。对于这些计算中的一些,可能存在另一种方法,对于该方法,计算可以被“整理”。然而,我们也表明,有量子计算,没有可能的方法来整理辅助qbit。并非所有可逆量子计算都可以变得“整洁”。这代表了量子计算的基本额外能量负担。本文推广了\cite{Mar01}中的结果.
2004-03-10 quant-ph
Quantum computation is the unique reversible circuit model for which bits are balls
量子力学的计算效率可以用量子比特电路模型来定义,其特征在于几个简单的性质:每个计算门是一个连接矩阵群中的可逆变换;单线携带量子比特,即三维布洛赫球的状态;两条或多条线上的状态由局部测量统计及其相关性唯一确定。在本文中,我们问是否其他类型的计算是可能的,如果我们放松这些特征之一(并保持所有其他),即,如果我们允许线来描述d维布洛赫球,其中d是不同的3。这类理论以前曾被提出作为量子物理学的可能的推广,并且已经证实,其中一些理论允许有趣的多体可逆变换,而这些变换在量子理论中无法实现。然而,在这里,我们表明,所有这些潜在的超量子计算模型都是微不足道的:如果d不是3,那么可逆变换的集合完全由单比特门组成,甚至不可能进行经典计算。从这个意义上说,量子比特量子计算是理论空间中的一个孤岛。
2019-01-28 quant-ph
Reversible quantum measurement with arbitrary spins
我们提出了一种利用自旋j探针通过伊辛相互作用对任意自旋s系统进行物理可逆的量子测量。在自旋为1/2的系统(s=1/2)的情况下,我们明确地构建了一个反向测量和评估的保真度方面的可逆性的程度。当探针具有高自旋(j>1/2)时,测量状态的恢复是显著的,因为在可逆测量和反向测量期间保真度急剧变化。我们还证明了自旋为1/2的系统的反向测量方案可以作为实验上可行的高自旋系统(s>1/2)的近似反向测量方案。如果相互作用足够弱,反向测量几乎可以确定地恢复猫态,尽管有很大的保真度变化。
2006-05-22 quant-ph
Reversible quantum cellular automata
我们将量子元胞自动机定义为具有离散时间动力学的无限量子晶格系统,使得时间步长与晶格平移互换并且具有严格有限的传播速度。与以前的定义相比,这使我们能够给出一个明确的特征的所有本地规则生成这样的自动机。同样的局部规则也产生周期性边界条件的自动机的全局时间步长。我们的主结构定理断言任何量子元胞自动机在结构上都是可逆的,即,它可以通过在广义Margolus分割方案中应用两个分块酉运算来获得。这意味着,与经典情况相反,最近邻量子元胞自动机的逆也是最近邻自动机。我们提出了几种量子元胞自动机的构造方法,基于幺正与它们的平移交换,基于(任意)可逆经典元胞自动机的量子化,基于量子线路,以及基于Clifford变换关于有限Weyl系统描述的单细胞。此外,我们指出如何量子随机游动可以被认为是特殊情况下的元胞自动机,即通过限制量子格子气自动机与本地粒子数守恒的单粒子部门。
2004-05-28 quant-ph
Quantum Error Correction and Reversible Operations
我给肖尔的9位代码纠正任意错误的教学帐户单量子位,我审查工作,确定何时可以保持量子相干性扭转开放系统量子动力学的有害影响。审查提供了一个机会,介绍一个有效的形式主义处理超算子。我提出并证明了纠缠保真度的一些界限,这可能会被证明是有用的近似误差校正的分析。
1998-11-30 quant-ph
Efficient reversible entanglement transfer between light and quantum memories
光与物质之间的可逆纠缠转移是量子信息技术不断发展的关键。量子网络及其设想的应用,例如,除了直接传输、分布式量子计算或增强感测之外的安全通信依赖于节点之间的纠缠分布。虽然已经证明了纠缠转移,但目前的障碍是该过程的有限效率,这可能会损害多步骤架构的可扩展性。在这里,我们展示了有效的转移预示着单光子纠缠进出两个量子存储器的基础上大合奏的冷铯原子。我们实现了一个整体的存储和检索效率为85%,连同保存的抑制约10%的相干态的值的双光子分量。我们的工作是实现大规模网络和增加功能所需的重要能力。
2021-04-13 quant-ph
Fundamental energy requirement of reversible quantum operations
朗道原理认为,任何计算都有不可避免的能量消耗,这种消耗与其逻辑不可逆程度成比例地增长。但是,即使是逻辑上可逆的操作,当在不同能级的物理处理器上运行时,也需要能量。在这里,我们量化了这种能量需求,提供了一个恒定的因素一致的上限和下限。我们从一个一般的量子资源理论的论点,这意味着,在一个错误~ $ε$内实现一个酉操作的初始资源需求的增长像$1/\sqrt ε$倍的操作产生的资源量。将这些结果应用于量子线路,我们发现,通过适当的设计,它们的能量需求可以与它们的时间复杂度无关。
2021-05-28 quant-ph
The structure of reversible computation determines the self-duality of quantum theory
物理理论中测量结果的预测通常通过结合两个不同的概念来计算:描述物理系统的状态和描述所执行测量的可观测量。然而,在量子理论中,这两个概念在某种意义上是相同的:结果概率是由两个态向量之间的重叠给出的--量子理论是自对偶的。在本文中,我们表明,这个概念的自对偶性可以理解从动力学的角度来看。我们证明了自对偶性来自一个称为位对称的计算原语:每个逻辑位都可以通过可逆变换映射到任何其他逻辑位。具体地说,我们认为概率理论比量子理论更一般,并证明了每一个比特对称理论必须是自对偶的。我们还表明,位对称性产生更强的限制所允许的二分态的集合比单独的无信号原理,这表明可逆的时间演化作为一个可能的原因,非局部性的限制。
2012-03-27 quant-ph
Reversible Quantum Interface for Tunable Single-sideband Modulation
利用铯蒸气中的电磁感应透明(EIT),我们从实验上证明了光束的量子态可以映射到原子基态的长寿命塞曼相干态。光携带的两个非对易变量同时存储并精确读出,没有噪声。我们比较的情况下,其中一个可调的单边带存储独立于其他的两个对称的边带存储使用相同的EIT透明窗口的情况。
2008-08-12 quant-ph
Emergence and Collapse of Quantum Mechanical Superposition: Orthogonality of Reversible Dynamics and Irreversible Diffusion
基于量子系统的建模与(经典)非平衡态热力学的帮助下,叠加原理的出现和崩溃都在同一个框架内理解。两者都取决于在关键的方式上是否保持平均正交性之间的可逆薛定谔动力学和不可逆的扩散过程。此外,当处理单个自由高斯波包时,所述正交性已经完全发挥作用。在一个应用中,量子力学的“衰减的波包“被证明是简单地从亚量子扩散与特定的扩散率随时间变化,由于粒子的热环境的变化。因此,高斯波包的精确量子力学轨迹分布和速度场,以及玻恩定则,都是完全从经典物理学推导出来的。
2010-04-26 quant-ph
Benchmark for the quantum-enhanced control of reversible dynamics
控制量子系统对于量子计算和各种新的量子技术至关重要。控制通常通过将目标动态分解成一系列基本门来实现,其描述可以存储在经典计算机的存储器中。在这里,我们探索了一种不同的方法,由Nielsen和Chuang发起,其中目标动力学被编码在量子系统的状态中,被视为“量子程序”。我们表明,量子策略的基础上的量子程序和目标系统之间的相干相互作用提供了一个优势,所有经典的策略,测量程序和有条件地操作系统。为了证明这一优势,我们提供了一个基准,保证在现实实验中成功演示量子增强编程。
2021-09-25 quant-ph
Comparison of the Cost Metrics for Reversible and Quantum Logic Synthesis
提出了一种确定由量子非门、量子控制非门、量子控制V门和量子控制V+门组成的最佳三线电路的宽度优先搜索方法。结果是简单的门计数和技术驱动的成本指标。最佳的NCV电路也比较NCV电路从最佳的非,CNOT和Toffoli(NCT)门电路。这里提出的工作提供了基本的结果和动机继续研究的直接综合的NCV电路,并建立在不同的电路成本指标的功能实现之间的关系。
2006-02-04 quant-ph
Reversible state transfer between light and a single trapped atom
本文研究了平均光子数n巴~= 1.1的相干态与囚禁在高精细度光腔模中的原子的超精细态之间的可逆映射。基本过程的相干性是通过将原子态映射回场态来验证的,这种映射依赖于原始相干态的相位。我们的实验代表了实现基于腔QED的量子网络的重要一步,其中量子态的相干传输使得量子信息能够在网络中分布。
2007-02-27 quant-ph
Quantum reversibility and a new model of quantum automaton
这篇文章试图概括可逆计算的经典理论,主要由Bennet [IBM J.Res.Develop.,17(1973)]和Fredkin和Toffoli [Internat.理论物理学杂志,21(1982)],量子的情况。这是构建量子计算机的基本步骤,因为时间有效的量子计算是一个可逆的物理过程。本文的结构如下。第一部分回顾了可逆计算的经典理论。在第二部分中,它表明,在经典的框架中使用的设计,以减少空间的消耗不能推广到量子的情况下,它也表明,量子计算通常是更苛刻的空间比经典计算。在最后一节中,我们提出了一个新的全量子可逆自动机模型。这种自动机的计算能力至少等于经典自动机。最后一节得出了一些结论。
2001-02-21 quant-ph
Boolean Matching Reversible Circuits: Algorithm and Complexity
本文首次研究可逆电路的布尔匹配问题,证明在输入取反与置换下的等价性可量子多项式时间求解,实现设计自动化的量子指数加速,并给出输入输出同时取反下的不可能性结果。
2024-04-18 quant-ph
Reversible state transfer between superconducting qubits and atomic ensembles
我们研究了固态超导量子比特和超冷原子系综之间相干、可逆信息传递的可能性。这些系统之间的强耦合是由微波传输线谐振器介导的,该谐振器通过原子的光激发里德堡态与原子近共振地相互作用。固态量子比特可以用于实现快速量子逻辑门,而原子的集体亚稳态可以用于长期存储和量子信息的光学读出。
2009-02-05 quant-ph
Quantum Mechanics as a Reversible Diffusion Theory
本文通过时间对称随机动力学和非经典概率论,将波函数及其复共轭解释为复扩散方程中的复概率分布,提出量子力学的一种新诠释,并基于纯概率论推导叠加原理,解释经典与量子行为的差异。
2026-10-28 quant-ph
Quantum mechanical Carnot engine
如果循环热力学热机是可逆的,那么它的运行效率最高。卡诺构造了这样一个可逆的热机结合绝热和等温过程的系统包含一个理想气体。在这里,我们提出了一个例子的循环引擎的基础上,一个单一的量子力学粒子局限于一个势阱。由于量子动力学是可逆的,因此该发动机的效率等于卡诺效率。量子热机的循环由绝热和等温量子过程组成,它们与相应的经典过程非常相似。
2000-07-03 quant-ph
From Rotations to Unitaries: Reversible Quantum Processes and the Emergence of the $SU(2)-SO(3)$ Homomorphism
本文通过量子态制备和演化的物理描述,重建了SU(2)与SO(3)之间的二一同态关系,揭示了可逆量子过程如何自然地从物理约束中涌现。
2025-12-01 quant-ph
Optimal processing of reversible quantum channels
我们考虑的一般问题的最佳变换的N个使用(可能不同的)单一使用的另一个单一的信道在任何有限的维度的酉信道。我们展示了如何最佳的转换可以完全并行化,包括在预处理通道,然后由所有的N个酉和最终的后处理通道的并行动作。我们的技术允许实现指数减少的自由参数的优化问题,使其服从一个有效的数值处理的数量。最后,我们应用我们的一般结果,找到感兴趣的特殊情况下,如克隆的量子位相位门的解析解。
2013-08-14 quant-ph
Ancilla-Input and Garbage-Output Optimized Design of a Reversible Quantum Integer Multiplier
可逆逻辑在量子计算中有应用。可逆逻辑设计需要诸如辅助和垃圾量子位之类的资源来重新配置电路功能或门功能。去除垃圾量子位和辅助量子位是设计高效量子线路的关键。在文献中,已经提出了用于可逆乘法运算的多种设计。乘法硬件对于量子算法、量子密码分析和数字信号处理(DSP)应用的电路设计是必不可少的。现有的可逆量子整数乘法器的设计遭受冗余的垃圾量子比特。在这项工作中,我们提出了一个基于可逆逻辑,无垃圾和辅助量子比特优化设计的量子整数乘法器。所提出的量子整数乘法器采用了一种新的添加和旋转的方法,是特别适合于可逆的计算范例。建议的设计方法是传统的移位和添加方法的修改版本。所提出的量子整数乘法器的设计结合了基于乘法器量子比特的加或不加操作,然后是右旋转操作。所提出的量子整数乘法器的设计产生零垃圾量子比特,并且与现有的可逆量子整数乘法器的工作相比,在辅助量子比特计数方面显示出60%至90%的改进。
2016-08-03 cs.ET quant-ph
A Space-Efficient Design for Reversible Floating Point Adder in Quantum Computing
可逆逻辑在低功率计算和量子计算中有应用。然而,现有的可逆浮点加法器的设计很少,没有一个适合量子计算。在本文中,我们提出了一个空间有效的可逆浮点加法器,适用于二进制量子计算,改进Nachtigal等人的设计。我们的工作重点是改进可逆设计的对齐单元和归一化单元,这是最昂贵的部分。通过对现有算法中的几个环节的改进,包括可逆前导零计数器和转换器的电路设计,使成本降低了约68%。我们还提出了电路的容错设计。我们容错设计的KQ几乎是32位定点加法的60倍。我们注意到,浮点表示使得就地的、真正可逆的算术是不可能的,需要我们保留两个输入,这限制了它用于量子计算的可持续性。
2013-06-17 cs.ET quant-ph
Logical Reversibility and Physical Reversibility in Quantum Measurement
一个量子测量在逻辑上是可逆的,如果被测系统的测量前密度算符可以从测量后密度算符和测量结果中计算出来。本文分析了许多量子测量在逻辑上不可逆的原因,说明了如何使它们在逻辑上可逆,并讨论了通过另一种测量(物理可逆性)使测量后状态返回到测量前状态的反向测量。从量子计算中误差修正的角度比较了反向测量和么正可逆量子操作。
1997-09-22 quant-ph
Reversible Circuit Optimization via Leaving the Boolean Domain
多年来,量子/可逆电路社区一直相信:a)添加辅助量子位有助于构建更小的量子线路; b)在可逆电路内部引入量子门可能会导致更有效的设计。本文提出了一种系统的方法来优化可逆(和量子)电路,通过引入辅助量子比特和量子门内部电路设计。这促进了我们对a)和b)可能实现的目标的理解。
2011-07-29 cs.ET quant-ph
Reversible CAM Processor Modeled After Quantum Computer Behavior
下面提出的是一种以量子系统的自然行为为模型的可逆数字计算机。使用通常为理想化量子计算机保留的方法,可逆CAM或状态向量并行(RSVP)处理器可以很容易地在非结构化数据库中找到关键字(也就是说,它可以解决大海捞针的问题)。RSVP处理器有效地解决了SAT(布尔公式的可满足性)问题,也可以帮助解决GP(真值表的全局属性)问题。RSVP处理器的功率延迟积比编程执行类似操作的标准CAM的功率延迟积呈指数级低。
2005-12-28 cs.AR quant-ph
Evolutionary Quantum Logic Synthesis of Boolean Reversible Logic Circuits Embedded in Ternary Quantum Space using Heuristics
Tohoku University(东北大学);Portland State University(波特兰州立大学)
实验证明,用高阶逻辑实现通用量子门在技术上和实践上都是可行的。我们提出了一种并行遗传算法,该算法可以综合布尔可逆电路,该电路由不同基的量子点上的各种量子门实现。为了使合成电路的中等规模的更高的基数量子空间,我们进行了实验,使用GPU加速遗传算法。使用加速GA,我们比较启发式改进的变异过程的基础上,成本最小化,自适应成本的原始和改进由于Baldwinian与拉马克GA。我们还描述了各种健身功能配方,允许各种实现众所周知的通用布尔可逆或量子概率电路。
2011-07-18 cs.AI quant-ph