Holistic type extension for classical propositional logic in quantum computation
在混合态量子计算框架下,对经典命题逻辑进行了整体扩展。重言式和矛盾的概念进行了研究,在这个扩展。研究了一类特殊的量子态,作为“整体”矛盾的特殊情况。
2019-04-09 quant-ph
Holistic logical arguments in quantum computation
量子计算逻辑表示量子计算中电路理论的逻辑抽象。在这些逻辑中,公式应该表示量子信息(量子比特、四元寄存器或四元寄存器的混合),而逻辑连接符对应于以可逆方式转换量子信息的(量子逻辑)门。量子理论形式主义的整体特征(在纠缠现象中起着至关重要的作用)可以用来开发量子计算语义的整体版本。与大多数标准语义方法的组合特征相比,公式的含义在这里被处理为全局抽象对象,其确定公式的组件(从整体到部分)的上下文含义。我们提出了一个调查的最重要的逻辑参数是有效的,或可能违反这个语义的框架。有些逻辑特征表面上看起来很奇怪,但实际上却很好地反映了我们目前在理性活动中所使用的非正式论证。
2016-02-13 quant-ph
Application-Motivated, Holistic Benchmarking of a Full Quantum Computing Stack
量子计算系统需要根据预期的实际任务进行基准测试。在这里,我们提出了3个“应用驱动的”电路类用于基准测试:深(与变分量子本征求解器算法中的状态准备相关),浅(受可能对近期量子机器学习有用的IQP型电路的启发)和方(受量子体积基准测试的启发)。我们量化的性能的量子计算系统运行电路从这些类使用几个数字的优点,所有这些都需要指数经典计算资源和多项式数量的经典样本(位串)的系统。我们研究了性能如何随所使用的编译策略和电路运行的设备而变化。使用IBM Quantum提供的系统,我们研究了它们的性能,表明噪声感知编译策略可能是有益的,并且根据我们的基准测试,设备连接和噪声水平在系统性能中起着至关重要的作用。
2021-03-16 quant-ph
Quantum physics, digital computers, and life from a holistic perspective
本文从整体视角探究线性的量子物理何以支撑生命、数字计算机等复杂系统,提出这类系统是模块化层级结构,具备局域波函数、语境化量子坍缩、下向因果、逻辑层级支撑及开放系统热浴作用等特征。
2024-03-10 quant-ph
Parts and Wholes. An Inquiry into Quantum and Classical Correlations
** 本论文的主要主题是研究特定物理理论,即准经典物理框架下的广义概率论和非相对论性量子理论所描述的部分与整体之间的关系。** 本论文的很大一部分致力于理解四种不同类型的相关性的不同方面:本地,部分本地,无信号和量子力学相关性。这些相关性的新特性已被用来研究它们是如何相关的,以及如何通过贝尔型不等式来识别它们,贝尔型不等式给出了相关性强度的非平凡界限。** 量子相关性的研究也促使我们研究a)多体量子比特状态空间的纠缠和可分性特征,以及b)可分离和纠缠量子比特状态中相关性的不同强度。结果包括一个新的分类多部(部分)可分性和纠缠,强约束的一夫一妻制的纠缠和非本地相关性,和许多新的纠缠检测标准,直接实验访问。[2]由于研究的普遍性,这些结果对于作为一个整体的不同种类的物理学理论也有很强的基础性和哲学上的反响;特别是对于量子力学的隐变量理论的可行性,对于做实验形而上学的可能性,对于物理学理论中的整体论问题,以及对于经典与量子二分法。
2009-04-23 quant-ph
How to account for quantum non-locality: ontic structural realism and the primitive ontology of quantum physics
该文件有两个目的:(1)它表明在本体结构实在论(OSR)的框架内寻求对量子非定域性的解释是有充分动机的,该框架整合了自20世纪80年代以来用于实现这种解释的整体论和不可分离性的概念。然而,最近的研究表明,OSR本身不能提供这样的帐户。在此背景下,本文认为,通过将OSR应用于量子物理的原始本体论理论,可以完成这一任务。特别是,Bohmian力学为这样做提供了最好的前景。(2)总的来说,本文试图把OSR和量子物理学的原始本体论理论结合在一起:一方面,为了适用于量子力学,OSR必须考虑分布在时空中的物质的量子本体论是什么。另一方面,对于原始的本体论理论,OSR为这些理论提供了概念工具来回答波函数的本体地位是什么的问题。
2014-08-28 physics.hist-ph quant-ph
Symmetry-induced failures of tomographic locality: Constructing foil theories by twirling
本文通过提出旋转世界方案,系统生成违反层析定域性的理论,证明其失效普遍存在且不蕴含本体论整体论,并强调公理化量子理论需正视超选择规则的根本地位。
2025-10-11 quant-ph
QuCloud+: A Holistic Qubit Mapping Scheme for Single/Multi-programming on 2D/3D NISQ Quantum Computers
量子比特映射对于量子计算的保真度和量子计算机的资源利用率至关重要。然而,现有的量子比特映射方案遇到了一些挑战(例如,串扰、SWAP开销、不同的设备拓扑等),导致量子位资源利用不足、高出错率和计算结果的低保真度。本文介绍了QuCloud+,一种能够应对这些挑战的新量子比特映射方案。QuCloud+有几个新的设计。(1)QuCloud+在具有2D/3D拓扑的量子芯片上实现多编程量子计算。(2)该算法利用串扰感知社区发现技术对并发量子程序的物理量子位进行划分,并根据量子位的度进一步分配量子位,提高了保真度和资源利用率。(3)QuCloud+包含X-SWAP机制,可避免具有高串扰错误的SWAP,并支持程序间SWAP以减少SWAP开销。(4)QuCloud+基于最佳实践的估计保真度来调度要映射和执行的并发量子程序。QuCloud+在保真度上比之前在各种设备上的多编程工作高出6.84%,并在映射转换期间节省了40.9%的额外门。
2022-07-29 cs.AR quant-ph
Orthogonal vector computations
量子计算是将可能的整体功能属性适当地正交编码到状态向量中,然后进行投影测量。
2016-05-09 quant-ph
Quantum-Enhanced Conformal Methods for Multi-Output Uncertainty: A Holistic Exploration and Experimental Analysis
该研究提出结合多输出回归模型与分布共形预测的统一方法,在两类量子实验范式下验证其覆盖率与区间性能,证实经典共形预测可为量子过程输出提供覆盖率保证,助力量子-经典混合框架发展。
2025-01-07 cs.ET quant-ph
A Holistic Approach to Quantum Ethics Education
本文梳理量子伦理研究与教育现状,介绍 Quantum Ethics Project 及其量子技术伦理与社会影响完整课程的设计理念、内容和教学方法,并指出局限与未来评估实施方向。
2023-07-27 physics.ed-ph physics.soc-ph quant-ph
Squeezed coherent states as thermal-like ones (on the problem of incorporating thermodynamics into quantum theory)
在我们的论文[1]中,我们提出了一种将随机热力学引入量子理论的新方法。它是基于一致包含的整体随机环境影响的任意Bogoliubov真空建模的概念。在我们的研究中,我们实现了一种基于波函数描述“物体+任意真空”系统状态的可能性。在热涨落和量子涨落同时发生的情况下,需要量子语言的事实变得特别明显。这允许分析不同类型的量子态并估计它们对热效应描述的适用程度。我们的研究的主要结果归结为这样一个事实,即压缩相干态(SCS)不能用来一致地解释量子热效应的条件下的物体平衡与随机环境在任何温度下。
2012-11-13 quant-ph
Quantum to classical transition induced by gravitational time dilation
本文研究了薛定谔猫态由于时间膨胀而引起的量子度损失。通过比较Wigner函数干涉条纹、Wigner函数的负性、非经典深度、Vogel判据和Klyshko判据等几种非经典性指标的动力学性质,我们对量子到经典的跃迁有了一个整体的认识.我们的研究结果表明,只有两个这些指标严重依赖于猫的大小,即如何宏观叠加。最后,我们将引力诱导的退相干时间与典型的退相干时间进行了比较,典型的退相干时间是由于系统特征参数中不可避免的统计波动引起的经典噪声[21]。我们表明,由于时间膨胀的退相干的实验观察施加严重的限制,在实验中的经典噪声的允许水平。
2017-06-22 quant-ph
Better-than-classical Grover search via quantum error detection and suppression
Grover的搜索算法是第一个展现出可证明的量子优势的量子算法之一。它构成了众多量子应用的支柱,并广泛用于基准测试工作。在这里,我们报告了迄今为止最大规模的完整Grover搜索算法的优于经典的成功概率,最多可达5个量子位,使用两个不同的IBM超导transmon量子位平台。在四个和五个量子比特的尺度上,这是通过鲁棒的动态解耦脉冲序列的误差抑制来实现的,没有它,我们观察不到比经典更好的结果。在使用测量误差缓解后出现进一步的改进,但后者本身不足以实现比经典性能更好的性能。对于两个量子比特,我们证明了通过使用[[4,2,2]]量子错误检测(QED)码的成功概率为99.5%。这构成了通过QED的量子算法盈亏平衡的演示。在此过程中,我们介绍了算法误差层析成像,这是一种独立感兴趣的方法,它提供了整个量子算法中积累的误差的整体视图,通过用于编码电路的QED代码检测到的误差进行过滤。我们证明了算法误差层析成像提供了一个严格的测试的误差模型的基础上的组合的振幅阻尼,失相,和去极化。
2022-11-08 quant-ph
Quantum Leap in Finance: Economic Advantages, Security, and Post-Quantum Readiness
本文综述量子计算在金融中的应用与安全影响,提出四步评估框架,并整合区块链、PQC与QKD以识别量子优势和后量子防护路径。
2025-08-29 quant-ph
A Survey of Quantum Transformers: Architectures, Challenges and Outlooks
College of Computing and Data Science, Nanyang Technological University(南洋理工大学计算与数据科学学院)
本文综述了量子变换器的架构、挑战与未来方向,系统分析了不同范式及关键技术挑战,并提出潜在解决方案和研究前景。
2025-11-28 quant-ph
Tomographically-nonlocal entanglement
Perimeter Institute for Theoretical Physics(Perimeter理论物理研究所);International Centre for Theory of Quantum Technologies, Uniwersytet Gdański(格但斯克大学量子技术理论国际中心);Theoretical Sciences Visiting Program, Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University(冲绳科学技术大学院大学理论科学访问项目);Basic Research Community for Physics e.V.(基础物理研究社区协会)
本文研究了体视非本地理论中纠缠的两种形式,揭示了体视局部性失败导致的纠缠特性及其实用性差异。
2026-02-18 quant-ph
Experimenters' Free Will and Quantum Certainty
物理学长期以来一直存在着一种精神分裂症,这种精神分裂症既要求被测系统具有决定性,又要求实验者心血来潮地决定要测量什么。有趣的是,实验者的这种自由意志假设挫败了许多试图对量子概率如何演变为明确测量提供满意解释的尝试。这个量子测量问题的概述没有方程,并得出的教训是,否认实验者的自由意志可能是唯一可行的解决方案。如果自由意志假设被否定,那么一扇门就打开了,它可能最终使量子力学与个体实验的确定性相调和。作为前进的方向,我们提供了一种整体观点,认为这是一个类似于爱因斯坦的自洽事件时空网络,而不是初始条件的阴谋。
2012-11-08 physics.hist-ph quant-ph
Classical Logical versus Quantum Conceptual Thought: Examples in Economics, Decision theory and Concept Theory
受概念及其析取和合取模型的量子力学形式主义的启发,本文提出了一个具体的假设。也就是说,在人类思想中,可以区分出两个重叠的层次:(1)一个层次是由一个潜在的古典确定性过程所形成的,它包含了基本上逻辑思维和由古典概率论建模的非确定性版本;(ii)在周围概念景观的整体影响下形成的层,不同的概念作为单独的实体,而不是其他概念的(逻辑)组合,具有可测量的数量,如“典型性”,“成员资格”,“代表性”,“相似性”,“适用性”,“偏好”或“效用"的影响。我们把这第二层的过程称为“量子概念思维”,它本质上是不确定的,包含整体的方面,但与逻辑思维相比,尽管非常不同,但同样有组织。“量子概念思维过程”的很大一部分可以通过量子力学概率和数学结构来建模。我们考虑三个特定领域的研究,量子概念思维的存在及其偏离经典逻辑思维的影响已经注意到和研究,即经济学,决策理论和概念理论,并为我们的假设提供实验证据。
2009-01-20 physics.soc-ph quant-ph
Resolving starlight: a quantum perspective
光的波粒二象性为成像引入了两个基本问题,即衍射极限和光子散粒噪声。量子信息理论可以用一种整体的形式来处理这两种问题:把光建模为量子物体,考虑任何量子测量,然后选择一个给出最佳统计数据的量子测量。虽然Helstrom在半个世纪前开创了这一理论,并首次将其应用于非相干成像,但直到最近,该方法才通过预测一类新的高级成像方法,为这个古老的话题提供了真正的惊喜。对于两个亚瑞利源的分辨率,理论和实验表明,新方法优于直接成像和接近真正的量子极限。最近的努力推广理论的任意数量的来源表明,尽管存在苛刻的量子限制,量子启发的方法仍然可以提供显着的改进直接成像的subdiffraction对象,可能有利于许多应用在天文学以及荧光显微镜。
2020-02-25 astro-ph.IM physics.optics quant-ph
Towards Robust Benchmarking of Quantum Optimization Algorithms
本文针对量子优化算法与经典方法比较中投入不对等的问题,提出覆盖算法选择、数据、指标和超参数训练的公平基准测试指南,并通过 MC 与 TSP 场景验证。
2024-05-13 cs.ET quant-ph
A Hardware-Aware Gate Cutting Framework for Practical Quantum Circuit Knitting
本文提出硬件感知量子电路编织框架,在切割时联合优化门切割与 SWAP 插入,并利用量子比特交互和芯片布局的图相似性指导路由,显著降低子电路深度并提升保真度。
2024-09-05 cs.AR quant-ph
Towards Explainable Quantum AI: Informing the Encoder Selection of Quantum Neural Networks via Visualization
Singapore Management University(新加坡国立大学);Nanyang Technological University(南洋理工大学);KTH Royal Institute of Technology(皇家理工学院);Kent State University(肯特州立大学)
本文提出XQAI-Eyes可视化工具,通过比较经典数据与量子态帮助选择量子神经网络编码器,提升编码器设计的透明性和有效性。
2025-12-16 cs.AI cs.HC quant-ph
Beyond the Quantum Promise: A Security Analysis of Classical Control in Quantum Key Distribution
University of Massachusetts Amherst(马萨诸塞大学阿默斯特分校)
本文针对QKD协议的经典控制安全性,基于ETSI和ITU-T规范构建混合模型,用Tamarin发现三类漏洞并提出测量承诺等改进,验证后已提交给标准化组织。
2026-08-11 cs.CR cs.SC quant-ph
How to Win Friends and Influence Functionals: Deducing Stochasticity From Deterministic Dynamics
随机行为如何从确定性哈密顿动力学中产生这一长期存在的问题非常重要,任何真正的整体理论都必须能够描述这种转变。在这篇综述中,我们介绍了量子和经典制度的影响泛函形式主义。使用这种技术,我们展示了如何不可逆的行为产生一般从减少微观动力学的系统环境汞合金。的影响功能,然后严格推导出随机运动方程从微观哈密顿。在这种方法中,随机项不被识别为显式的,而是从一个精确的映射只在路径积分形式主义。从映射所产生的个人随机轨迹的可解释性也进行了讨论。作为这些结果的结果,我们也能够表明,适当的经典极限的随机量子动力学对应于非平凡的广义朗之万方程与经典的影响功能。这提供了开放量子系统和它们的经典等价物之间的进一步统一联系,突出了影响泛函的效用及其作为基础和应用研究工具的潜力。
2020-12-01 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Entangled Threats: A Unified Kill Chain Model for Quantum Machine Learning Security
Fraunhofer Institute for Applied and Integrated Security (AISEC)(弗劳恩霍夫应用与集成安全研究所);d-fine GmbH(d-fine公司);Alpine Quantum Technologies (AQT) GmbH(阿尔卑斯量子技术公司);Federal Office for Information Security (BSI)(联邦信息安全办公室)
针对量子机器学习(QML)威胁被孤立分析的问题,提出受MITRE ATLAS启发的量子感知杀伤链框架,系统映射多阶段攻击向量及其相互依赖关系,为QML的威胁建模和深度安全设计奠定基础。
2025-07-11 cs.CR cs.LG quant-ph