Floating-Point Calculations on a Quantum Annealer: Division and Matrix Inversion
线性方程组几乎普遍应用于各种学科，从物理和工程到生物学，化学和统计学。传统的求解方法，如高斯消元法，对于大型矩阵变得非常耗时，需要更有效的计算方法。在摩尔定律的黄昏中，量子计算也许是走出黑暗的最直接途径。量子计算有两种互补的范例，即门控系统和量子退火器。在本文中，我们表示浮点运算，如除法和矩阵求逆的二次无约束二进制优化（QUBO）问题，制定是理想的量子退火。我们首先解决浮点除法，然后转移到矩阵求逆。我们提供了一个通用的算法，为任何数量的维度，但我们提供的结果，从D波量子anneler的$2\times 2$和$3 \times 3$一般矩阵。我们的算法规模非常大的线性方程组。我们还应该提到，我们的算法提供了矩阵问题的完整解决方案，而HHL只提供了一个期望值。
2019-01-19 quant-ph
A Coherent Quantum Annealer with Rydberg Atoms
在不同的物理平台上实现量子退火有着重要的持续努力。挑战在于实现具有相干绝热量子动力学的完全可编程量子器件。在这里，我们表明，结合成熟的里德伯原子的量子模拟工具箱与最近提出的Lechner-Hauke-Zoller~（LHZ）架构允许建立一个原型的相干绝热量子计算机与所有的伊辛相互作用，因此，一个新的平台，量子退火。在LHZ中，将无限程自旋玻璃映射到自旋为1/2的格点规范模型的低能子空间上。这种自旋模型可以用一种自然的方式来模拟，铷和铯原子在一个二分光晶格中，涉及激光修饰的里德伯-里德伯相互作用，这比相关的退相干率大几个数量级。这使得相干量子增强优化协议的探索与最先进的原子物理学实验。
2016-11-08 cond-mat.other quant-ph
An Advantage Using Feature Selection with a Quantum Annealer
Deloitte Consulting, LLP（德勤咨询有限责任合伙公司）
本文研究利用量子退火进行特征选择，在最大化预测能力的同时最小化特征冗余，并通过开源数据集实验证明其优于经典特征选择方法。
2023-06-01 cond-mat.mtrl-sci cs.LG quant-ph
Classical Criticality via Quantum Annealing
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；D-Wave Quantum Inc.（D-Wave量子公司）
本研究通过量子退火器首次实现了对热相变临界指数的有限尺寸标度分析，展示了其在模拟经典临界现象中的优势。
2025-05-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Inter-generational comparison of quantum annealers in solving hard scheduling problems
我们比较了四个量子退火机的性能，D-Wave 2，2X，2000 Q和优势，在解决一个参数化的调度问题的家庭的相同的合奏。这些问题是NP完全的，实际上等价于顶点着色问题。他们也有实际的动机，并与人工智能的规划问题密切相关。我们研究的因素有助于性能差异，同时分离的贡献，从硬件升级，支持更短的退火时间，并可能优化铁磁耦合。虽然较短的退火时间可以改善任何给定问题大小的解决时间（TTS），但TTS相对于问题大小的缩放需要较短的退火时间。相比之下，优化铁磁耦合改善了绝对TTS和缩放。即使在相同的退火时间和铁磁耦合下运行，D-Wave Two和2X以及所有老一代退火炉到Advantage之间的性能在统计上也有显著改善。然而，从2X到2000 Q的性能改进需要优化退火时间和铁磁耦合。总体而言，由于这些跨代硬件改进和优化，缩放指数从Two上的$1.01 \pm 0.01$降低到Advantage上的$0.173 \pm 0.009$。
2021-12-01 quant-ph
Temporal information processing on a 4,500-qubit quantum annealer
Institute for Cross-Disciplinary Physics and Complex Systems (IFISC) UIB-CSIC（跨学科物理与复杂系统研究所（IFISC） UIB-CSIC）；Theoretical Division, Los Alamos National Laboratory（理论部，洛斯阿拉莫斯国家实验室）；USRA Research Institute for Advanced Computer Science (RIACS)（美国大学空间研究协会先进计算机科学研究院（RIACS））；NEST, Scuola Normale Superiore（NEST，比萨高等师范学院）；D-Wave Quantum（D-Wave量子）；New Mexico Consortium（新墨西哥联盟）
该研究在4,500量子比特的量子退火器上实现大规模量子机器学习模型，利用反向退火产生的多体动力学处理时间数据，证明相互作用不可或缺，并成功预测混沌时间序列。
2026-09-18 quant-ph
Prediction and compression of lattice QCD data using machine learning algorithms on quantum annealer
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
我们提出了利用量子退火器有效的二进制优化能力的格点量子色动力学数据的回归和压缩算法。在回归算法中，我们将输入和输出变量之间的相关性编码成稀疏编码机器学习算法。训练后的相关模式被用来预测格点量子色动力学的观察量的不可见的晶格配置从其他观察量上测量的晶格。在压缩算法中，我们定义了一个从浮点数的格点量子色动力学数据到二进制系数的映射，该二进制系数从一组基向量紧密地重构输入数据。由于重建是不精确的，映射定义了一个有损压缩，但是，一个合理的少量的二进制系数能够重建的格点量子色动力学数据的输入矢量与重建误差远小于统计波动。在这两个应用程序中，我们使用D-Wave量子退火来解决机器学习算法的NP-难二进制优化问题。
2021-12-03 cs.LG hep-lat quant-ph
Hybrid Quantum-Classical Scheduling with Problem-Aware Calibration on a Quantum Annealer
针对澳大利亚体育学院运动营房间调度的现实组合优化问题，提出结合经典启发式与量子子程序的混合量子退火方法，设计问题感知校准方案提升性能，明确当前量子退火硬件的能力局限与优化方向。
2025-09-05 quant-ph
Programmable Quantum Annealers as Noisy Gibbs Samplers
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of Maryland（马里兰大学）
从高维概率分布中提取独立样本是现代算法的主要计算瓶颈，包括强大的机器学习框架，如深度学习。对发现更大的分布族的探索，可以有效地实现采样，激发了对现有计算方法的探索，并转向利用量子计算原理的新型物理设备。量子退火体现了一个有前途的计算范式，这是密切相关的吉布斯分布中的能量景观的复杂性，它涉及到系统状态的概率，这些状态的能量。在这里，我们研究的物理实现的量子退火，这是通过超导磁通量子比特的可编程晶格实现的采样特性。对这些量子机产生的数据进行全面的统计分析表明，量子退火机的行为就像采样器一样，可以从低温噪声吉布斯分布中生成独立的配置。我们表明，输出分布的结构探测量子器件的固有物理特性，如单个量子比特的有效温度和局部量子比特噪声的大小，这导致非线性响应函数和虚假的相互作用，在硬件实现中不存在。我们预计，我们的方法将广泛用于表征未来几代量子退火机和其他新兴的模拟计算设备。
2020-12-16 cond-mat.stat-mech cs.ET cs.LG
Breaking limitation of quantum annealer in solving optimization problems under constraints
量子退火是一种使用虚拟量子涨落的优化问题的通用求解器。量子退火研究领域最具突破性的进展是其硬件实现，即，所谓的量子退火器，使用人工自旋。然而，人工自旋之间的连接是稀疏的，并且在称为嵌合体图的特殊网络上受到限制。已经提出了几种嵌入技术，但是代表要解决的优化问题的逻辑旋转的数量急剧减少。特别地，包括完全或甚至部分连接的自旋的优化问题遭受嵌合体图上的低可嵌入大小。在本研究中，我们提出了一种替代方法来解决一个大规模的优化问题的嵌合体图通过一个众所周知的方法在统计力学称为Hubbard-Stratonovich变换或其变种。该方法可用于处理全连通的伊辛模型，而无需嵌入嵌合体图，并导致非平凡的优化问题的结果。我们测试了所提出的方法与一些分区问题，涉及解决线性方程组和交通流优化问题，在日本仙台和京都的城市。
2020-02-13 cond-mat.dis-nn cs.DM quant-ph
Post-Critical Meson Dynamics of Kibble-Zurek Excitations in a 5,564-Qubit Quantum Annealer
Jagiellonian University（雅盖隆大学）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫斯特凡研究所）
研究利用量子退火研究纵向偏置量子伊辛链，通过能量尺度重标度等方法，发现缺陷密度符合预期交叉，而介子演化因临界后畴模式局域化被中断，展示大规模量子退火器可探究临界激发在缺陷计数外的命运。
2026-07-16 quant-ph
Utility of NISQ devices: optimizing experimental parameters for the fabrication of Au atomic junction using gate-based quantum computers
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）；The Institute of Medical Science, The University of Tokyo（东京大学医学科学研究所）；The University of Tokyo（东京大学）
研究利用NISQ设备通过量子计算优化制备金原子接头的实验参数，对比NISQ与量子退火器的计算精度，证明NISQ在解决大规模优化问题时具有更低的残余能量和更高的解质量。
2026-04-14 quant-ph
Quantum annealers as programmable thermal machines
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫理工大学）；Quantumz.io Sp. z o.o.（Quantumz.io有限责任公司）；Institute of Theoretical and Applied Informatics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论与应用物理研究所）；Jülich Supercomputing Centre, Institute for Advanced Simulation, Forschungszentrum Jülich（于利希超算中心，先进模拟研究所，于利希研究中心）；University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩分校）；National Quantum Laboratory（国家量子实验室）；Quantum Science Institute（量子科学研究所）；Institut für Theoretische Physik, Universität Tübingen（蒂宾根大学理论物理研究所）
本文将D-Wave量子退火器表征为封闭热力学循环，通过分析其能量交换等热力学量，补充了仅靠解质量或运行时间无法获得的信息，连接了量子优化等多领域。
2026-08-06 quant-ph
Computational complexity of three-dimensional Ising spin glass: Lessons from D-Wave annealer
针对三维Ising自旋玻璃基态求解的NP难问题，通过D-Wave 3D退火器实验验证了其求解效率的标度规律，指出优化退火协议与降噪可进一步提升性能，为小尺度问题提供高效求解路径。
2025-07-28 cond-mat.dis-nn quant-ph
Subgradient Method using Quantum Annealing for Inequality-Constrained Binary Optimization Problems
本研究将Ohzeki方法扩展至不等式约束，通过统计力学推导松弛形式，并在二次背包问题中验证其性能。
2025-04-19 quant-ph
De Novo Design of Protein-Binding Peptides by Quantum Computing
University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）
本研究利用量子计算技术，开发多尺度框架实现蛋白质结合肽从头设计，展示量子计算在药物设计中的潜力。
2025-03-07 quant-ph
Quantum annealing correction for random Ising problems
我们证明了使用量子退火校正（QAC）可以大大提高硬随机伊辛优化问题的量子退火器的性能。我们的纠错策略是为D-Wave 2设备量身定制的。我们发现，QAC提供了一个统计上显着的增强，在一个经典的重复代码的设备的性能，提高作为一个函数的问题大小以及硬度。此外，QAC除了校正校准误差之外，还提供了一种克服设备精度限制的机制。性能是强大的，甚至丢失量子位。我们提出的证据所发挥的建设性作用，量子效应在我们的实验中，通过对比实验结果与预测的经典模型的设备。我们的工作证明了错误校正在适当确定量子退火机性能方面的重要性。
2015-04-02 quant-ph
An Analysis of Quantum Annealing Algorithms for Solving the Maximum Clique Problem
本文针对D-Wave量子退火器求解最大团问题受164节点嵌入限制的瓶颈，提出图分解与图生成算法，并统计分析了图结构参数对解质量的影响，给出提高获得近最优解概率的实用建议。
2024-06-11 cs.ET quant-ph
Optimal Control of Traffic Signals using Quantum Annealing
二次无约束二进制优化（QUBO）是一种用于描述和解决一类组合优化问题的数学形式。由于它们与统计力学中铁磁性的二维伊辛模型的天然等价性，来自QUBO类的问题可以在量子退火硬件上解决。在本文中，我们报告了一个QUBO格式的问题的最优控制的时间依赖的交通信号在人工网格结构的道路网络，以缓解交通流量，并使用D-Wave系统的量子退火来解决它。由于目前的D-Wave退火器有有限的量子位数和有限的量子位之间的连接，我们采用混合（经典/量子）的方法来解决这个问题。由于交通流是一个连续的和不断发展的现象，我们解决这个时间依赖性的问题，采用工作流周期性地生成和解决多个问题实例。
2020-11-07 quant-ph
Probing non-Abelian statistics of Majorana fermions in ultracold atomic superfluid
我们提出了一个实验，直接探测非阿贝尔统计的马约拉纳费米子编织它们在一个s波超流体的超冷原子。我们表明，不同的编织操作顺序给出正交输出状态，可以通过拉曼光谱进行区分。在s波超流体中实现Majorana束缚态需要强的自旋轨道耦合和垂直方向的可控塞曼场。我们提出了一个简单的激光配置来产生人工自旋轨道耦合和所需的塞曼场的暗态子空间。
2011-01-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Maximum-Entropy Inference with a Programmable Annealer
科学和工程中的优化问题通常涉及找到关于许多变量的成本函数的基态（即最小能量配置）。如果变量被噪声破坏，则这种方法最大化找到的解决方案是正确的可能性。另一种方法是结合贝叶斯定理使用关于噪声的先验统计信息。然后，问题的最大熵解采用在代价函数的基态和激发态上的玻尔兹曼分布的形式。在这里，我们使用一个可编程的约瑟夫森结阵列的信息解码问题，我们模拟为一个随机的伊辛模型在一个领域。我们的实验表明，在有限的温度下的最大熵解码可以在某些情况下提供竞争力，甚至稍好的比特错误率比极大似然方法在零温度，确认有用的信息可以从退火设备的激发态中提取。此外，我们介绍了一个微观位的分析方法，这是不可知的具体应用，并使用它来显示，退火设备的样品从一个高度玻尔兹曼分布。因此，这种机器是用于利用最大熵推理的各种机器学习应用的候选者，包括自然语言处理和图像识别。我们进一步表明，在我们的实验中，性能的限制因素很可能是控制误差，而不是未能达到平衡。我们的工作也提供了一种方法来确定一个系统是否处于平衡状态，可以很容易地推广。我们讨论了这种方法的自旋玻璃和探测量子退火算法的性能可能的应用。
2016-03-01 physics.comp-ph quant-ph
Variational Quantum Annealing for Quantum Chemistry
本研究提出变分量子退火（VarQA）算法及digitizer参数搜索策略，可基于量子退火器制备拟设态，能处理非玻尔兹曼分布，在20自旋轨道分子的基态与激发态势能面计算中验证了有效性，可实现电子结构计算的可扩展拟设。
2025-03-19 physics.chem-ph quant-ph
Programmable Quantum Annealing Architectures with Ising Quantum Wires
量子退火的目的是通过量子力学方法制备伊辛自旋-哈密顿量的基态，从而有效地解决优化问题。建造量子退火机的先决条件是实现可编程的远程两自旋、三自旋或多自旋伊辛相互作用。我们讨论了一个架构，其中所需的自旋相互作用是通过两个端口，或在一般的多端口量子伊辛线连接感兴趣的自旋。这种由伊辛量子线连接的自旋的量子退火结构可以通过利用原子平台的三维（3D）特性来实现，所述原子平台包括光晶格中的原子和里德伯镊子阵列。实现只需要工程现场条款和最近的相邻量子比特之间的两体相互作用。三维立方晶格上的局部耦合自旋模型足以有效地产生任意的全对全耦合伊辛哈密顿量。我们举例说明了几个自旋器件的方法解决最大割和素因子分解问题，并讨论了潜在的大原子系统的缩放。
2020-11-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Schedule-dependent basin occupation and instance-specific effective scales in cycled reverse annealing on programmable quantum annealers
Tecnológico de Monterrey, Campus Santa Fe（蒙特雷理工学院，圣菲校区）
该研究探讨了在可编程量子退火机上运行混合反常12个量子比特Ising实例时，逆退火过程的晚期子系统自相关性在设备校准的有效温度下严格介于两个平衡参考过程之间，揭示了调度对盆地占据的影响以及反退火调度作为实例特定的盆地占据探测器的作用。
2026-08-14 cond-mat.dis-nn quant-ph
Reverse Quantum Annealing Approach to Portfolio Optimization Problems
研究了均值-方差投资组合优化问题的量子-经典混合求解方法。从真实的金融数据统计开始，并遵循现代投资组合理论的原则，我们生成了投资组合优化问题的参数化样本，这些问题可以与模拟D-Wave Quantum Annealer 2000 Q中可编程的二次二元优化形式相关。这些实例也可以通过行业建立的遗传算法方法来解决，我们将其用作经典基准。我们研究了几种选择来最佳地运行量子计算，最终发现，最好的结果，在预期的时间到解决方案作为最难的实例集的变量的数量的函数，通过种子的量子退火器与解决方案的候选人找到一个贪婪的本地搜索，然后执行反向退火协议。优化的反向退火协议被发现是超过100倍的速度比相应的正向量子退火平均。
2018-10-25 q-fin.CP q-fin.PM quant-ph
Coherent quantum annealing in a programmable 2000-qubit Ising chain
量子模拟已经成为展示和理解近期量子计算机能力的一个有价值的舞台。量子退火已成功地用于模拟一系列开放量子系统，包括平衡态和非平衡态。然而，在所有以前的实验中，由于环境热效应的开始，退火太慢而无法连贯地模拟封闭的量子系统。在这里，我们展示了通过量子相变在一维横向场伊辛链的范式设置的相干演化，使用高达2000超导通量量子比特在一个可编程的量子退火。在大型系统中，我们观察到量子Kibble-Zurek机制与理论预测的扭结统计，以及特征性的正扭结-扭结相关性，独立于系统温度。在小链中，激发统计验证了在最小间隙处的Landau-Zener转变的图片。在这两种情况下，结果与封闭系统量子模型的解析解定量一致。对于较慢的退火，我们观察到反Kibble-Zurek标度的交叉开放的量子制度。这些实验表明，大规模量子退火机可以相干操作，为在量子优化、机器学习和模拟任务中利用相干动力学铺平了道路。
2022-03-10 quant-ph
Trap environment effects over quantum statistics and atom-photon correlations in the collective atomic-recoil laser
本文研究了在集体原子反冲激光器中，陷阱环境对原子和光量子统计特性以及原子-光子关联的影响。原子和光学统计特性以及原子-光子关联依赖于光场的强度和相位。特别是，取决于光场强度和相位的值，场统计从相干到超混沌变化。
2003-03-05 cond-mat.soft quant-ph
Thermal counting statistics in an atomic two-mode squeezed vacuum state
我们测量了光晶格中四波混频产生的原子孪生光束中的粒子数分布。虽然产生的双模压缩真空态是纯的，但每个单独的模式被描述为统计混合。我们确认的预测，粒子数遵循指数分布时，只有一个时空模式被选中。我们还表明，这种分布占原子洪-欧-曼德尔实验的对比。这些实验构成了一个重要的验证，我们的双光束源鉴于未来的测试的贝尔不等式。
2019-06-17 quant-ph
Quantum statistics of the collective excitations of an atomic ensemble inside a cavity
研究了高精细度腔中原子系综集体激发的量子统计特性。在大失谐量下，虚光子交换可以引起原子间的长程相互作用，从而产生关联激发。特别地，当平均光子数取一定值时，诱导的长程相互作用有效地抑制了双原子激发，使两个最近的能级发生简并，从而产生原子阻塞现象。当平均光子数达到几个临界点时，间接相互作用的原子系综发生了量子相变。从这个意义上说，集体激发的量子统计性质对平均光子数的变化非常敏感。我们的模型表现出量子相变类似的Lipkin-Meshkov-Glick模型。我们的建议可以在各种系统中实现，包括腔量子电动力学（QED），玻色-爱因斯坦凝聚体，和电路QED。
2012-02-08 quant-ph
Photon statistics of the light transmitted and reflected by a two-dimensional atomic array
本文研究了光在二维相互作用原子阵列中透射和反射的光子统计特性。反射光束的特征在于光子反聚束。另一方面，在透射光束中，驱动激光光子与原子再发射光子之间的不相容性导致光子聚束。通过原子阵列的合作光学响应，增强了驱动场和散射场之间的重叠。在本文所用的例子中，高达25%的透射光子成对分组。使用量子轨迹的随机方法进行模拟。
2021-11-22 quant-ph
A comprehensive benchmark of an Ising machine on the Max-Cut problem
Hamburg University of Technology（汉堡工业大学）；Fujitsu Germany GmbH（富士通德国有限公司）；Institute for Quantum Inspired and Quantum Optimization, Hamburg University of Technology（量子启发与量子优化研究所，汉堡工业大学）
本文通过对比不同算法在53000变量图上的求解时间，评估了Fujitsu数字退火器在Max-Cut问题中的性能，展示了大规模QUBO问题的启发式求解能力。
2026-10-26 cs.ET quant-ph
Direct measurement of atomic entanglement via cavity photon statistics
提出了一个测量两个二能级原子纠缠的实验方案。我们的方案要求两个纠缠原子中的一个与腔场色散相互作用，并且我们证明了通过测量腔场的零时延二阶相干函数，可以测量任意Bell类原子两量子比特态的纠缠度.由于我们的方案只需要一个原子与被测腔相互作用，纠缠量化变得与另一个原子的位置无关。因此，我们的方案可以有重要的影响，在分布式量子系统中的纠缠量化。
2022-04-08 quant-ph
Measurement of frequency sensitivity coefficient and evaluation of type-B uncertainty for atomic frequency standard based on statistical correlation of noise
精确测量某些物理效应的频率灵敏度系数是原子频标B类不确定度评定中的一项重要工作。提出了一种基于噪声统计相关的原子频标FSC测量方法，给出了FSC的完整统计表达式：KI = COVA（y，xi）/（sigma（xi））^2，其中y和xi分别为原子频标的分数频率和第i个物理效应的噪声自变量。文中还讨论了置信度和时间间隔的影响。除理论推导外，还通过数值模拟和演示实验对该方法进行了验证。与标准方法相比，噪声统计相关法将uB评定与A类不确定度（uA）相结合，不通过专门的实验，而是根据装置运行时的监测数据进行测量。它不仅为标准方法的检验提供了一个标准，而且可以在装置运行的同时对多种效果进行评价。该方法可推广到其它精密测量领域，有助于理解最小二乘法的物理有效性。
2019-09-10 quant-ph
Collective effects in the photon statistics of thermal atomic ensembles
我们研究了温度在350 ~ 450 K范围内的热碱金属蒸气的相干光的集体散射，对应于$0.7 λ$和$0.1 λ$之间的平均原子间距。我们建立了一个理论模型，将原子系综视为相干的、相互作用的、辐射的偶极子。我们证明了热系综的两次二阶关联函数可以用随机原子对的平均值来描述。我们的模型说明了良好的协议与实验结果。此外，我们展示了如何微调的实验参数可能使它有可能探索几个光子统计制度。
2021-07-12 physics.atom-ph quant-ph
Rate-equation approach to atomic-laser light statistics
我们考虑三能级和四能级原子激光器，无论是非相干（单向）或相干（双向）泵浦，单模腔与激光跃迁共振。根据速率方程计算了腔内Fano因子和光电流谱密度。根据这种方法，波动是由活跃和检测原子的跳跃引起的。该代数比量子光学处理所需的代数简单得多。只要能进行比较，所得到的表达式就一致。详细考虑了输出光呈现亚泊松统计的条件。分析结果，线性化的基础上，验证了比较与蒙特卡罗模拟。人们对三能级和四能级原子激光器产生亚泊松光进行了基本上详尽的研究。此前只报道了特殊形式。
2002-03-06 quant-ph
Effects of cavity-field statistics on atomic entanglement in the Jaynes-Cummings model
研究了一对二能级原子先后通过腔场时的纠缠特性。两个相继进入腔的原子的初始联合态是未纠缠的。在腔场的作用下，最终的两原子态为混合纠缠态。我们考虑的Fock态场的场统计，和热场，分别在腔内。计算了这两种情况下形成联合两原子态的纠缠度随拉比角$gt$的变化。本文比较研究了两原子在低平均光子数和高平均光子数情况下的纠缠度。
2006-05-19 quant-ph
Storage and conversion of quantum-statistical properties of light in the resonant quantum memory on tripod atomic configuration
从理论上分析了基于共振三脚架型原子组态的宽带量子存储的可行性。在这种情况下，信号场的写入同时执行到两个通道中，并且其特征在于原子系综的两个自旋波的激发。从两个通道同时读出的原始信号的量子特性映射到检索脉冲上，不比基于λ型原子配置的存储器的情况差。同时，为操纵与信号脉冲的顺序读出（和/或顺序写入）相关联的量子态开辟了新的可能性。例如，压缩态的脉冲被转换成两个部分纠缠的部分压缩正交脉冲。或者，两个具有正交压缩正交的独立信号脉冲可以被转换成两个纠缠脉冲。
2016-02-07 quant-ph
Generation of ideal thermal light in warm atomic vapor
我们提出了实验产生的光与直接观察到的接近理想的热统计特性。热光态是利用热原子蒸气中的自发拉曼辐射制备的。通过对二阶关联函数的测量和对相应光子数分布的详细分析，对光子数统计进行了评价，验证了自然物理机制产生的玻色-爱因斯坦统计的质量。我们进一步证明了所产生的光的光谱带宽扩展到数百MHz域，同时保持理想的热统计，这表明所提出的源在广泛的应用中的直接适用性，包括光学计量，量子通信协议的鲁棒性测试，或量子热力学。
2018-10-16 quant-ph
Optimal Photon blockade on the maximal atomic coherence
通常没有明显的证据表明光子阻塞和原子相干性之间有任何直接的关系。在这里，而不是只说明光子统计，我们显示了一个有趣的关系之间的稳态光子封锁和原子的相干性，通过设计一个弱驱动的腔QED系统与一个两能级原子捕获。首次证明了最大原子相干性与最佳光子阻塞之间的完美对应。讨论了强耗散对光子统计、原子相干性及其对应性的负面影响。数值模拟也支持我们的所有结果。
2017-04-14 quant-ph
Stroboscopic theory of atomic statistics in the micromaser
我们研究的原子出现在一个动态的，离散时间的“频闪”的描述，其中考虑到测量，在一般情况下，与不完美的效率，对即将到来的原子的状态，从腔的微脉塞的统计。倒置原子进入随机，在一般情况下，在离散时间的二项分布，但我们也考虑连续时间的限制，这是泊松输入统计。我们设想了两种可供选择的实验程序：其中一种是考虑将固定数量N的原子抽入腔中，随后离开腔进行状态检测;另一种是考虑在固定时间t内输入激发原子及其随后的检测和收集。我们考虑，特别是，在两个极限，N ->无穷大和t ->无穷大，以及接近这两个极限的稳态行为。虽然这些极限对于腔场的状态是相同的，但一般来说，对于可观察到的输出原子统计，它们是不相同的。我们评估，特别是，曼德尔的Q参数$Q_{e}$ $(Q_{g})$检测出的原子在其激发态（基态），对于N ->无穷大和t ->无穷大，作为$N_{ex} = RT_{c}$的函数：R是进入的原子的平均速率和$T_c$是腔阻尼时间。这些原子的Q参数的行为进行了比较与腔场的参数。
1999-10-25 quant-ph
Cavity QED determination of atomic number statistics in optical lattices
本文研究了光晶格中处于莫特绝缘体态和超流态的超冷原子对光场在环形谐振腔中两个反向传播模的反射。我们得到了精确的数值结果，一个简单的两井模型，并进行统计计算适合于全晶格的情况下。我们发现，反射光的动力学强烈地依赖于晶格间距和物质波场的状态。依赖于晶格间距，光场对原子的各种密度-密度关联函数敏感。如果原子处于超流态，光场和原子会发生强烈的纠缠，在这种情况下，光子统计通常表现出复杂的多峰结构。
2006-12-14 cond-mat.other physics.atom-ph quant-ph
Cavity enhanced light scattering in optical lattices to probe atomic quantum statistics
利用非共振集体光散射技术，可以对光晶格中原子的不同量子态进行非破坏性监测。角度分辨的光子数和方差的测量给出了关于原子数波动和对相关性的信息，而无需单站点访问。在衍射最小角的观测提供了对经典噪声不敏感的量子涨落的信息。对于横向探测，没有光子从莫特绝缘体相散射到腔中，而对于超流体，光子数与原子数成正比。
2007-02-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Sub-Poissonian statistics of Rydberg-interacting dark-state polaritons
在量子水平上连接光和物质是现代原子和光学物理学的核心，并使涉及操纵单光子和原子的新量子技术成为可能。一个典型的原子-光界面是电磁感应透明，其中量子干涉产生光子和原子的混合态，称为暗态极化激元。我们已经观察到个别的暗态极化激元，因为他们通过一个超冷原子气体涉及里德堡态传播。里德伯原子之间的强长程相互作用对暗态极化激元产生了有效的相互作用阻断，导致了较大的光学非线性和修正的极化激元数统计.观测到的统计涨落远低于量子噪声极限，表明由强相互作用修改的光子关联对里德伯原子统计有显著的反作用。
2013-05-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum statistical properties of the Jaynes-Cummings model in the presence of a classical homogeneous gravitational field
在Jaynes-Cummings模型的框架下，研究了经典均匀引力场作用下原子-辐射场相互作用系统的量子统计性质的时间演化.为了分析原子-辐射系统的动力学演化，基于一种可供选择的su（2）动力学代数结构，给出了原子内外动力学的量子处理方法。通过求解相互作用图中的薛定谔方程，得到了系统的演化态，并由此探讨了引力场对原子辐射系统动力学行为的影响。假设初始辐射场处于相干态，二能级原子处于激发态和基态的相干叠加态，研究了引力对辐射场的原子布居数反转、原子偶极压缩、原子动量扩散、光子计数统计和正交压缩等坍缩和回复的影响.
2007-03-12 quant-ph
Quantum Image Denoising: A Framework via Boltzmann Machines, QUBO, and Quantum Annealing
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；NASA Ames Research Center（美国国家航空航天局艾姆斯研究中心）；Research Institute of Advanced Computer Science, USRA（大学空间研究协会高级计算机科学研究所）；NEC Corporation（日本电气股份有限公司）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（日本产业技术综合研究所）
提出基于RBM与QUBO的二值图像去噪框架，给出惩罚参数最优选择及稳健修正，并在D-Wave Advantage和经典启发式近似上验证。
2023-08-18 cond-mat.dis-nn cs.CV eess.IV
Graded-index optical fiber emulator of an interacting three-atom system: illumination control of particle statistics and classical non-separability
我们表明，一个系统的三个被困的超冷和强相互作用的原子在一维可以模拟使用光纤的梯度折射率分布和薄金属板。虽然单量子粒子的波动性质导致了与经典光学的直接和众所周知的类比，但对于具有不受限制统计的相互作用多粒子系统，这种类比并不简单。在这里，我们通过使用离散群理论研究了光纤本征态中存在的对称性，并表明，通过空间调制入射场，可以选择原子统计，即，模拟三个玻色子、费米子或两个玻色子或费米子加上一个额外的可区分粒子的系统。我们还表明，该光学系统是能够产生类似于在类似的原子系统中发现的经典不可分性。
2019-12-02 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
One knob to tune them all: Phase-controlled photon statistics and linewidth in partially pumped atomic ensembles
The State University of New York at Buffalo（纽约州立大学布法罗分校）；ICTP South American Institute for Fundamental Research Instituto de Física Teórica, UNESP - Univ. Estadual Paulista（国际理论物理研究所南美基础科学研究院，圣保罗州立大学理论物理研究所）
本文研究了在不相干驱动下，仅对原子子集施加不相干驱动的最小集体光发射模型，展示了线宽和光子统计可以在单一框架内被控制。通过引入泵浦部分和未泵浦部分之间的相位差并调节泵浦速率，证明了发射光的性质可以在广范围内变化。特别是，线宽可以独立于系统规模或与之成比例扩展，而光子统计可以从抗 bunch 或量子变为 bunch。此外，相对相位在控制干涉中的作用可以由相干相互作用代替。通过调节相互作用强度和泵浦速率，可以访问与仅耗散模型相同的区域。此外，相干相互作用稳定了具有窄线宽的相干发射，类似于超辐射激光。
2026-05-19 quant-ph
Experimental characterization of the Gaussian state of squeezed light obtained via single-passage through an atomic vapor
我们表明，在高斯统计的假设相结合的斯托克斯算子的光的描述结果在一个戏剧性的简化的实验研究中的波动通过原子蒸气传输的光：没有本地振荡器是必需的，检测到的正交很容易选择的波片角度和完整的噪声椭圆重建通过矩阵对角化。我们提供了经验支持的假设高斯统计准共振光传输通过$^{87}$ Rb蒸汽细胞，我们说明了建议的方法，通过研究的波动椭圆的演变作为激光失谐的函数。将该方法应用于压缩光在分束器中分离得到的两束光，测量了纠缠和量子不协调。
2015-05-06 quant-ph
Quantum Theory for Generation of Nonclassical Photon Pairs by a Medium with Coherent Atomic Memory
我们提出了一个完整的量子力学处理最近的实验集体量子记忆和生成的非经典相关的光子对从一个原子系综通过协议的Duan等。[自然{ \bf 414，} 413（2001）]。通过求解原子自旋波激发的运动方程，得到了光子数、光子统计以及Stokes场和反Stokes场之间的互相关随时间的演化关系。我们考虑一个低精细腔模型与集体增强的信噪比，这仍然是相当大的自由空间的限制。我们的结果解析地描述了量子关联对自旋退相干时间和读写激光之间的时间延迟的依赖关系，并很好地再现了观测数据，包括产生的脉冲形状、对Cauchy-Schwarz不等式的强烈违反以及反Stokes单光子脉冲的条件产生。该理论为量子信息的存储和提取提供了一种基本的量子描述方法，特别是在研究非经典脉冲的统计特性时。
2005-03-23 quant-ph
Optical scattering angles and Bose-stimulated motion in cold atomic gas
玻色统计意味着在小角度的光散射冷，玻色气体的实质性增强。在玻色-爱因斯坦温度下，增强显著增加。这种现象可以用来消除几乎完全由弱探测光束加热的气体。
1996-01-11 quant-ph
Anyonic interferometry and protected memories in atomic spin lattices
强关联量子系统可以表现出奇异的行为，称为拓扑序，其特征在于依赖于系统拓扑的非局域关联。这样的系统可以表现出显着的现象，如准粒子与任意统计，并已被提出作为自然容错量子计算的候选人。尽管有这些显著的性质，任意子从来没有在自然界中被直接观察到过。在这里，我们描述了如何明确地检测和表征这种状态在最近提出的自旋晶格实现使用超冷原子或分子被困在一个光晶格。我们提出了一种实验上可行的技术，通过对由光学腔模式介导的被困自旋进行全局操作来访问非局部自由度。我们展示了如何使用原子或光子量子比特可靠地读取和写入拓扑保护的量子存储器。此外，我们的技术可以用来探测统计和动力学的任意子激发。
2007-11-08 quant-ph
Atomic nonclassicality quasiprobabilities
虽然非经典量子态在概念上和作为量子技术的资源都很重要，但通常很难测试给定的量子系统是否表现出非经典性。介绍了一种简单的方法来证明非经典性，基于容易获得的集体原子正交测量，而不需要全状态层析成像。统计分析超出基态噪声水平，通过直接采样的正则化原子正交准概率。2x10^5铯原子压缩系综的非经典性得到了证明，其显著性高达23个标准差。
2012-10-08 quant-ph
Quantum Coherence and Correlations of optical radiation by atomic ensembles interacting with a two-level atom in microwave cavity
我们研究了经典驱动的原子系综通过微波光子交换与二能级原子同时耦合时所发射的可见光子的量子统计特性。通过计算二阶相干度、冯诺伊曼熵、多粒子纠缠态的自旋压缩以及稳态和非平衡态的真实双模和三模纠缠参数，分析了量子统计和关联.讨论了辐射模之间布居数的相干转移以及二能级原子与光模之间的量子态映射。讨论了在含有氮空位色心金刚石晶体和超导人工二能级原子的超导共面波导谐振腔中实现理论结果的可能性。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scattering of polarized laser light by an atomic gas in free space: a QSDE approach
本文提出了一个基于量子随机微分方程的模型来描述原子气体对偏振激光的散射。量子力学中的规范项解释了激光直接散射到不同的场通道中。一旦模型已经设置，我们可以严格推导出量子滤波方程的平衡偏振和零差检测实验，研究输出过程的统计和调查强驱动，弱耦合限制。
2007-01-30 quant-ph
