Quantum optical signal processing in diamond
控制单光子的性质对于跨越量子传感、量子计算和量子通信的一系列新兴光量子技术是必不可少的。这些技术的基本组件包括单光子源、量子存储器、波导和探测器。这些组件的理想光谱操作参数（波长和带宽）很少相似;因此，频率转换和光谱控制是组件混合的关键步骤。在这里，我们通过修改后的量子存储器相干操纵单光子的光谱来执行单光子的信号处理。我们存储723.5 nm的光子，4.1 nm的带宽，在室温下的金刚石晶体;检索后，我们证明中心频率可调谐性超过4.2倍的输入带宽，和0.5至1.9倍的输入带宽之间的带宽调制。我们的研究结果表明，金刚石和拉曼存储器的潜力，是一个集成的平台，光子存储和光谱转换。
2015-09-18 physics.optics quant-ph
Quantum Information processing by NMR: Implementation of Inversion-on-equality gate, Parity gate and Fanout gate
虽然通过具有少量量子比特的核磁共振（NMR）进行的量子信息处理已被很好地建立，但由于退相干/弛豫，冗长计算的实现已被证明是困难的。在这种情况下，浅电路（使用并行计算的电路）可能被证明是现实的。奇偶校验门和扇出门对于创建浅电路是必不可少的。在这篇文章中，我们实现了在3量子比特系统中的反转平等门，其次是奇偶门和扇出门的NMR，使用间接交换耦合哈密顿量下的演化。
2004-04-06 quant-ph
Synchronization of optical photons for quantum information processing
光子量子比特量子信息处理的一个基本要素是两个光子通过HOM效应聚束在一起时的非经典量子干涉。最终，许多这样的纯光子必须在复杂的干涉测量网络中进行处理，为此，必须同步飞行光子的到达时间，以保持其纯度。在这里，我们第一次证明了HOM干涉的两个预示，纯光子同步通过两个独立的量子存储器。控制存储时间高达1.8微秒，每秒约90个事件，实现了纯度足够高的负维格纳函数与零差测量确认。
2015-09-15 quant-ph
Classical wave-optics analogy of quantum information processing
基于经典波动光学，讨论了一个用于量子信息处理的模拟模型系统。模型系统被应用到三个例子，涉及三个量子比特：（{ \em i}）三粒子Greenberger-Horne-Zeilinger纠缠，（{ \em ii}）量子隐形传态，和（{ \em iii}）一个简单的量子纠错网络。结果表明，该模型系统能够成功地模拟出纠缠态的大部分特性，但不能模拟出量子非局域性。对经典模拟能被推进多远的研究表明，{ \em量子非定域性}是量子计算机的基本组成部分，甚至比纠缠更重要。量子计算机的经典模拟所需的指数资源的众所周知的问题，也与纠缠的非局域性质有关，而不是与状态向量的不可因式分解有关。
2001-01-12 quant-ph
Information processing at the speed of light
本文综述了光子量子计算的核心技术、器件组件、量子通信与互联网实现，并探讨了可扩展容错光子量子计算机的发展路径、应用前景与挑战。
2024-10-01 physics.optics quant-ph
Photonic entanglement as a resource in quantum computation and quantum communication
纠缠态是当前量子信息处理实验中不可缺少的资源。我们回顾了一类利用光子纠缠的实验，从单向量子计算量子通信复杂性到长距离量子通信。然后，我们提出了一套可行的实验，将强调光子纠缠的优势，量子信息处理。
2008-03-31 quant-ph
Quantum Signal Processing, Phase Extraction, and Proportional Sampling
量子信号处理（QSP）是一种可用于实现应用于酉$U$的本征值的多项式变换$P(x)$的技术，只要$P$满足一些容易满足的条件，则基本上实现操作$P(U)$。一个丰富的类以前已知的量子算法被证明是派生或减少到这种技术或其扩展之一。在这项工作中，我们表明，QSP可以用来解决一个新的问题，我们称之为相位提取，这可以用来提供量子加速比例采样，感兴趣的问题，在机器学习应用和量子态准备。我们表明，对于某些采样分布，我们的算法提供了一个几乎二次的速度超过经典的采样程序。然后，我们通过构建一系列算法来扩展结果，这些算法逐渐放松对元素空间的依赖。
2023-03-20 quant-ph
Quantum information processing with space-division multiplexing optical fibres
光纤是我们通信基础设施的重要工具，因为它是光通信的主要传输通道。光纤技术的最新重大进展是空分复用（SDM），其中新的光纤设计和组件基于不同横向光学模式上的光传播建立多个共存的数据通道。同时，在量子信息处理（QIP）领域中已经有许多最新的发展，在诸如计算、通信和计量学的领域中具有新颖的协议和设备。在这里，我们回顾了最近的工作实现QIP协议与SDM光纤，并讨论了新的可能性操纵量子系统的基础上，这项技术。
2020-01-22 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Efficient optical quantum information processing
量子信息提供了能够执行传统信息技术（IT）无法完成的某些通信和计算任务的希望。光学量子信息处理（QIP）具有特别的吸引力，因为它提供了用相同类型的量子比特进行通信和计算的前景。线性光学技术已被证明是可扩展的，但相应的量子计算电路需要许多辅助资源。在这里，我们提出了一种替代的方法，光学QIP的基础上使用弱交叉克尔非线性和零差测量。我们展示了这种方法是如何为高效的非吸收单光子数分辨探测器，两个量子比特奇偶校验探测器，贝尔状态测量和最后接近确定性控制非（CNOT）门提供基本的构建模块。这些都是必不可少的QIP设备
2005-06-20 quant-ph
Quantum Algorithms: Entanglement Enhanced Information Processing
我们讨论的基本作用纠缠的基本非经典特征提供了计算速度在已知的量子算法。我们回顾了阿贝尔群上傅里叶变换的构造和快速傅里叶变换算法的基本原理。我们描述了在量子背景下整数模2^n群的FFT算法的实现，展示了群论形式主义如何导致标准量子网络，并确定了引起指数加速的纠缠特性（与经典FFT相比）。最后，我们概述了使用傅立叶变换提取周期性，这是它的效用在已知的量子算法的基础。
1998-03-26 quant-ph
Robust Angle Finding for Generalized Quantum Signal Processing
针对广义量子信号处理（GQSP）中相位角求解困难的问题，提出基于Prony方法的鲁棒角度求解算法，实现高精度快速求解，并在哈密顿模拟中将查询次数减半。
2024-09-20 quant-ph
Efficient Bit Sifting Scheme of Post-processing in Quantum Key Distribution
比特筛选是量子密钥分发（QKD）后处理中的一个重要步骤，其作用是筛选出未被检测到的原始密钥。比特筛选通信量对实际QKD系统的网络安全密钥速率有着至关重要的影响，随着量子信道重复频率的快速提高，比特筛选通信量面临着前所未有的挑战。在本文中，我们提出了一个有效的比特筛选方案，其核心是一个无损信源编码算法。理论分析和实验结果都表明，我们的方案的性能接近香农极限。我们的方案可以大大减少QKD系统后处理的通信量，这意味着它可以减少经典信道认证的安全密钥消耗，提高QKD系统的净安全密钥速率。同时，它可以大大缓解系统的存储压力，特别是Alice侧的设备。最后给出了将该方案应用于几个有代表性的量子密钥分配系统的建议。
2014-09-26 quant-ph
Database Manipulation on Quantum Computers
在量子计算机上操作数据库系统是一个重要的目标，可以从量子计算机在需要大量存储和处理时间的领域（如数据库）中相对于经典计算机的有前途的加速中受益。本文定义了量子数据库中操作数据的基本操作，如数据库文件的刷新、更新、刷新、选择、备份和恢复。这使得能够在量子计算机上同时执行在经典数据库系统上通常需要很长处理时间的数据处理。定义数据库系统中使用的更高级概念的量子版本，例如引用完整性和关系代数，是这项工作的正常扩展
2007-05-29 quant-ph
Quantum Image Processing
图像处理在我们的日常生活中很受欢迎，因为需要从我们的3D世界中提取重要信息，包括生物医学，经济学，娱乐和工业等广泛分离领域的各种应用。视觉信息的本质、算法的复杂性以及三维场景在二维空间中的表示都是热门的研究课题。特别是，快速增加的图像数据量以及日益具有挑战性的计算任务已经成为进一步提高图像处理和分析效率的重要驱动力。自1982年费曼提出量子计算的概念以来，许多成果表明，量子计算极大地提高了计算效率[1]。量子信息处理利用量子力学特性，如量子叠加、纠缠和并行，并有效地加速许多经典问题，如大数分解、搜索未排序的数据库、玻色子采样、量子模拟、求解线性方程组和机器学习。这些独特的量子特性也可以用来加速信号和数据处理。在量子图像处理中，量子图像表示起着关键的作用，它实质上决定了处理任务的种类和性能。
2022-03-01 eess.IV quant-ph
Temporal limitations and digital data processing in continuous variable measurements of non-Gaussian states
Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Institut de Physique de Nice（尼斯物理研究所）；European Laboratory for Non-linear Spectroscopy (LENS)（欧洲非线性光谱学实验室）；University of Florence（佛罗伦萨大学）；Istituto Nazionale di Ottica (CNR-INO)（意大利国家光学研究所）
本文研究了连续变量非高斯态测量中，检测链的时间性能和数字数据处理对态重建质量的影响。
2026-03-10 quant-ph
Comment on "Multivariable quantum signal processing (M-QSP): prophecies of the two-headed oracle"
针对多变量量子信号处理（M-QSP）相关论文中核心定理与证明的不一致问题，结合已发表的猜想反例，提出修正后的M-QSP必要条件，并指出需补充额外条件才能得到完整的M-QSP定理。
2024-10-22 quant-ph
Information processing in convex operational theories
为了理解量子系统的超经典信息处理能力的来源和程度，人们希望将经典力学和量子力学都描述为更广阔的可能理论空间中的点。由Abramsky和Coecke开创的一种方法是抽象经典和量子力学的基本分类特征，这些特征支持各种信息理论约束和可能性，例如，后者不可能克隆，而两者都可能传送。另一种方法，由作者和各种合作者追求，是从一个非常保守的，在某种意义上非常具体的，经典概率论的推广-这仍然足以涵盖量子理论-并询问哪些“量子”信息现象可以在这个更宽松的设置中重现。在本文中，我们回顾了迄今为止在这第二个方案的进展，并提供了一些建议，如何将其与阿布拉姆斯基和Coecke开发的量子过程的范畴语义。
2009-08-17 quant-ph
Adaptively measuring the temporal shape of ultrashort single photons for higher-dimensional quantum information processing
光子是电磁场的特定时空模式的单次激发。因此，模式结构的精确知识对于其处理和检测以及将通用量子光态应用于新技术至关重要。在这里，我们展示了一个自适应方案重建任意振幅和相位的超短单光子脉冲的频谱时间轮廓。该方法结合了超快相干控制和量子光学领域的技术，将脆弱的量子态的模式映射到强相干场的模式上。此外，我们表明，产生和检测量子态在多个光谱时间模式的可能性，可以作为编码量子位（和qudits）到单个，宽带，超短，光子的基础。该方案提供了对更大的希尔伯特空间的访问，可以提高当前量子信息协议的容量。
2011-11-30 physics.optics quant-ph
Signal processing techniques for efficient compilation of controlled rotations in trapped ions
具有许多控制量子位的量子逻辑门在许多量子算法中是必不可少的，但在当前的实验中仍然具有挑战性。囚禁离子量子计算机本身具有不同类型的纠缠操作，即莫尔默-索伦森（MS）门，它有效地将伊辛相互作用同时应用于所有量子位。我们考虑一个序列的平等的所有对所有MS操作，交错与单量子位门，只作用于一个特殊的量子位。结合量子信号处理技术，我们发现当且仅当所有其他量子比特都处于这种状态时，对特定量子比特进行任意SU（2）旋转是可能的|1>。这种具有N-I个控制量子位的受控旋转门需要MS门的2N个应用，并且可以通过将单个量子位降级到辅助来映射到传统的Toffoli门。
2020-05-07 physics.atom-ph quant-ph
