Intrinsic Indistinguishability of Identical Particles and How Particle Labels Affect It
Centro de Ciências Naturais e Humanas, Universidade Federal do ABC（自然与人文科学中心，圣安德雷联邦大学）
研究全同玻色子和费米子在可见自由度演化中的不可区分性，推导了投影不可区分性度量的等价表达式，并揭示了引入额外粒子标签态可增加多粒子不可区分性的反直觉效应。
2026-06-28 math-ph math.MP quant-ph
Quasi-set theory for bosons and fermions: quantum distributions
准集合论为处理不可区分的基本粒子的集合提供了数学背景。在本文中，我们展示了如何获得量子统计的准集合论的范围内，并讨论了氦原子，它代表了最简单的例子，其中不可逆性起着重要的作用。还简要讨论了不可扩展性和干扰以及其他相关工作。我们的方法的优点之一是，量子理论的最基本的原则之一，即，不可逆性假设，甚至不需要在量子力学的公理基础中隐含地假设。
1998-03-26 quant-ph
Measuring Multiparticle Indistinguishability with the Generalized Bunching Probability
本研究通过广义聚束概率的单调性，揭示了多粒子不可区分性与可见状态的关系，并应用于冷原子系统的热力学测量。
2025-12-09 quant-ph
A unified framework for anomalous boson bunching
Université libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术国际实验室）
研究反常玻色子聚束现象，提出其受总不可区分性而非仅内部不可区分性支配的观点，通过重新表述保留相关联系并阐明机制，还揭示该现象多方面情况，展示添加可区分性源对聚束概率的影响。
2026-07-23 quant-ph
Optimal photonic indistinguishability tests in multimode networks
粒子不变性是量子统计学的核心，量子统计学调节着固体的电子能带结构、玻色-爱因斯坦凝聚和超导等基本现象。此外，在实际应用中，如线性光量子计算和模拟，特别是玻色子采样设备是必要的。因此，至关重要的是开发工具来证明多个源之间的真正多光子干涉。在这里，我们表明，所谓的西尔维斯特干涉仪是接近最佳的任务，区分可区分和不可区分的光子的行为。我们报告的第一个实现的集成西尔维斯特干涉仪与4和8模式的高效，可扩展和可靠的三维架构。我们进行双光子干涉实验，能够识别不可区分的光子行为与贝叶斯方法，使用非常小的数据集。此外，我们采用实验这种新的设备进行评估散射玻色子采样。这些结果开辟了道路西尔维斯特干涉仪的应用程序的多光子干涉实验的最佳评估。
2017-10-11 quant-ph
Characterization of Noninteracting Bosons, with Applications
本文开发了表征工具以解释在 JILA 使用原子进行的玻色子采样实验，测量了原子不可区分性，提出弱广义聚束猜想，并利用极冷原子优化实验设计以推断单粒子酉变换。
2024-10-14 quant-ph
Efficient classical algorithm for simulating boson sampling with heterogeneous partial distinguishability
本文扩展了玻色采样的经典模拟理论，提出一种高效算法来处理不同光子对之间不可分辨度各异的异构部分可分辨性情况。
2025-03-06 physics.optics quant-ph
Generation of genuine multipartite entangled states via indistinguishability of identical particles
本文提出在sLOCC框架下利用全同粒子的不可区分性，从N量子比特纯乘积态生成W、Dicke、GHZ和团簇态等多体纠缠态的通用可控方案，并用图论方法优化生成效率。
2024-12-17 quant-ph
Experimental validation of boson sampling using detector binning
本文提出并实验验证了一种基于探测器分箱的玻色采样测试策略，在三光子四模式光子芯片上证明其能有效诊断光子部分可区分性和芯片控制缺陷，并解析证明了分箱分布方差与不可区分性参数平方均值成正比。
2025-02-07 physics.optics quant-ph
12-photon entanglement and scalable scattershot boson sampling with optimal entangled-photon pairs from parametric down-conversion
纠缠光子源同时具有近1的预示效率和不可扩展性是可扩展的光子量子技术的基本要素。设计并实现了一个超快脉冲激光泵浦自发参量下转换（SPDC）简并纠缠光子源，该源同时表现出~97%的前向效率和~96%的独立单光子间的不可分辨性。这种高效率和频率不相关的SPDC源允许产生第一个12光子真正的纠缠，状态保真度为0.572（24）。我们进一步展示了一个蓝图，可扩展的散射玻色子采样使用12个SPDC源和12*12模式干涉仪的三，四，五玻色子采样，产生计数率超过四个数量级高于所有以前的SPDC实验。我们的工作立即实现了多路复用、散射玻色子采样的高效实现，并预示着远程纠缠光子的产生，为可扩展的光子量子技术开辟了一条有前途的道路。
2018-10-11 physics.optics quant-ph
Gaussian boson sampling with partial distinguishability
高斯玻色子采样（GBS）允许一种方法来证明量子霸权与压缩光源，线性光学和光子探测相对温和的实验资源。在现实的实验环境中，许多效应可以修改采样的复杂性，特别是光子的损失、部分可重复性以及使用阈值探测器而不是光子计数探测器。在本文中，我们研究了GBS的部分可重构使用的方法的基础上的虚拟模式和不可重构效率。我们开发了一个模型，使用这些概念，并推导出测量一个特定的输出模式的概率从部分可区分和有损GBS的两种类型的检测器。在阈值检测器的情况下，由Torontonian计算的概率是我们框架下的特殊情况。通过分析这些概率的表达式，我们提出了一个有效的辅助经典模拟算法，可以用来计算的概率。我们的模型和辅助算法提供的概率计算和模拟算法的近似方法的基础，不仅兼容现有的最先进的理想GBS的模拟算法，但也降低了其复杂性指数依赖于不可分割性。使用近似方法和模拟算法，我们展示了如何在GBS的量子霸权的边界可以进一步推动部分可扩展性。
2022-03-08 quant-ph
Efficient algorithm for boson sampling with partially distinguishable photons
我们演示了如何玻色子采样与光子的部分可分辨性可以表示在较少的光子的干扰。我们利用这一观察，提出了一个经典的算法来模拟玻色子采样器的输出与光子的部分可分辨性。我们发现该算法是有效的条件，这给了一个下限所需的不变性，以证明一个量子优势。在这些条件下，增加更多的光子只是多项式地增加了模拟玻色子采样实验的计算成本。
2017-07-10 quant-ph
Probing Correlations, Indistinguishability and Entanglement in Microwave Two-Photon Interference
分束器的干涉揭示了电磁辐射的经典和量子性质。当两个不可区分的单光子撞击分束器的两个输入端时，它们合并成一对光子，出现在分束器的两个输出端中的任何一个。这种效应是由于光子的玻色子性质，并首先由Hong，Ou和Mandel（HOM）实验观察到[1]。在这里，我们提出的HOM效应的观察与两个独立的单光子源在微波频域。我们探测单光子的不可分辨性，创建一个可控的延迟，在时间分辨的二阶交叉和自动关联函数测量。使用正交幅度检测，我们能够解决不同的光子数和检测输出臂之间的相干性。这种测量方案使我们能够观察HOM效应，此外，充分表征空间分离的分束器输出模式的双模纠缠。我们的实验是在微波频率下使用双光子干涉进行量子通信和信息处理的第一步，例如用于量子网络节点之间的纠缠分配[2，3]和线性光学量子计算[4，5]。
2013-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Partial indistinguishability theory for multi-photon experiments in multiport devices
我们推广的方法描述多端口酉线性光学器件的多光子实验，在\textit{Phys. Rev. A \textbf{89}, 022333 (2014)}的情况下，单光子在混合光谱状态，任意（多光子）输入和任意光子探测器。我们给出了一个非负定的厄米矩阵，给出输出概率的二次型矩阵，作为部分不可约矩阵的物理解释。我们表明，输出概率\textit{always}给出的Hadamard乘积的网络矩阵和矩阵依赖于光谱状态的光子和光谱灵敏度的探测器的矩阵积。此外，在每个模式具有多达一个光子的输入的情况下，输出概率由总和（或积分）给出，其中每个项是这样的矩阵永久的绝对值的平方。我们推测，对于任意多光子输入，零输出概率的输出配置是\textit{always}完全不可区分的光子（所有输入光子的子集）的量子跃迁振幅的精确抵消的结果，此外，\textit{does not depend}之间的相干性只有部分不可区分的光子。这一猜想得到了实例的支持。进一步，我们提出了光子部分不可约性的度量，推广了Mandel的观测，并找到了在实际玻色子取样装置中，随着光子总数和/或其“经典性参数”的增加，量子相干性退化的规律。
2015-01-29 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Quantum Interference between Photons and Single Quanta of Stored Atomic Coherence
光子的不可逆性对于在远程独立节点上构建量子网络至关重要，人们已经通过观察Hong-Ou-Mandel干涉仪中的重合谷来广泛研究光子的不可逆性。然而，不相容性并不局限于同一类型的玻色子。在此，我们第一次观察到在原子-光分束器界面中飞行的光子和存储的原子相干性（磁振子）的单个量子之间的量子干涉。我们证明了这种界面的厄米性决定了光子和磁振子之间的量子干涉类型。因此，不仅观察到玻色子的聚束行为，而且还观察到反聚束现象。所展示的磁振子-光子量子接口的混合性质可以应用于多功能量子存储器平台，并且可以导致与玻色子采样中发生的光子分布根本不同的光子分布。
2022-02-25 physics.atom-ph quant-ph
An atomic boson sampler
本研究利用超冷原子在二维隧道耦合光学晶格中构建原子玻色采样器，通过光镊重排等技术实现近全同原子制备、低损耗传播与高保真探测，完成多达180个原子的玻色采样测试，为相互作用系统的Hubbard模型模拟提供核心能力支撑。
2024-07-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
The Multiphoton Boson Sampling Machine Doesn't Beat Early Classical Computers for Five-boson Sampling
本文提出了一种新的计算n * n矩阵积和式的算法--Store-zechin算法，它重复利用存储数据。分析表明，新算法所需的乘法和加法运算次数分别远小于著名的Ryser算法。特别是对于一个5-玻色子采样任务，Store-zechin算法在ENIAC和TRADIC上计算相应的积和式的运行时间比在多光子玻色子采样机上的运行时间要短（简称MPBSM），因此MPBSM并没有击败早期的经典计算机（尽管如此，当n变得足够大时，量子玻色子采样机可能会击败经典计算机）。在计算机上，人们可以设计一个以空间换时间的算法，而在MPBSM上，人们不能这样做，这是通用计算机与MPBSM的最大区别。这种差异正是MPBSM不能被称为（光子）量子计算机的原因。
2019-01-05 cs.CC quant-ph
Optimizing spontaneous parametric down-conversion sources for boson sampling
光子量子技术的一个重要步骤是通过玻色子采样证明量子优势。为了避免玻色子采样的经典相似性，光子需要几乎完全相同并且几乎没有损失。这两个要求通过光谱过滤连接，改善一个导致另一个的降低。产生单光子的一种经证实的方法是自发参量下转换（SPDC）。我们表明，一个最佳的权衡之间的不可压缩性和损失，总是可以找到SPDC。我们的结论是，50光子散射拍摄玻色子采样实验使用SPDC源是可能的，从计算复杂度的角度来看。为此，我们数值优化的SPDC源下的弱抽运制度和一个单一的空间模式。
2020-01-10 quant-ph
Boson-Sampling with non-interacting fermions
我们探讨了酉线性网络中的全同粒子表现为其他粒子的条件，即玻色子作为费米子和费米子作为玻色子。我们发现Aaronson & Arkhipov的玻色子取样计算机可以用于非相互作用费米子在适当纠缠态下的干涉实验。此外，提出了一个方案，它模拟散射版本的玻色子采样计算机准备，在飞行中，所需的纠缠态的费米子从一个未纠缠的。
2015-03-22 cond-mat.other cs.CC quant-ph
Vibronic Boson Sampling: Generalized Gaussian Boson Sampling for Molecular Vibronic Spectra at Finite Temperature
分子振动光谱，其中的过渡涉及非平凡的玻色相关由于杜辛斯基旋转，被强烈认为是在一个类似的复杂性类玻色采样。在有限温度下，问题被表示为一个玻色子采样实验与相关高斯输入状态。这个具有温度效应的分子问题与具有相似计算复杂度的各种玻色子采样密切相关。在这里，我们提供了一个完整的描述，这种关系的背景下，高斯玻色子采样。我们发现了一个层次结构，它说明了各种玻色子采样方案之间的关系。具体来说，我们证明了具有初始相关性的高斯玻色子采样的每个实例都可以通过没有初始相关性的高斯玻色子采样的实例来模拟，只有多项式开销。由于每个高斯态都与一个热态相关联，我们的结果意味着在任何温度下，分子振动跃迁中的每个采样问题都可以通过与真空模的乘积相关联的高斯玻色子采样来模拟。我们将这种由分子采样问题激发的广义高斯玻色子采样称为振动玻色子采样。
2017-07-07 math-ph math.MP physics.comp-ph
$N$ identical particles and one particle to entangle them all
在量子信息中，W态是一类中心的多体纠缠态，因为它们对噪声的鲁棒性和在许多量子过程中的使用。然而，它们的产生仍然是一项艰巨的任务，其难度随着粒子的数量而增加。我们报道了一个简单的可扩展的概念方案，其中一个辅助模式的单个粒子作为W态的纠缠催化剂，用于其他$N$分离的相同粒子。该方案的一个关键的新颖方面是它的普适性，它基本上利用了空间的不可分割性，适用于玻色子和费米子，而不需要进行本质的改变。我们的建议代表了一个新的范例内的实验准备的多粒子纠缠的基础上的量子不可逆性。
2017-08-22 quant-ph
Simulability of Imperfect Gaussian and Superposition Boson Sampling
研究了在光子可分辨性非零的情况下经典模拟高斯玻色子采样的困难性。我们发现，类似于常规玻色子采样，可重复性导致高斯玻色子采样中的多光子干涉项的指数衰减。除了在矩阵持久性理论中的一个公开问题，这导致了一个有效的经典算法来模拟高斯玻色子采样的存在下的可扩展性。我们还研究了一种新的形式的玻色子采样的光子数叠加态的基础上，我们也表明噪声敏感性。这种叠加玻色子采样在零可测性下用我们的方法是不可模拟的，这一事实是这个问题的计算难度的第一个证据。
2019-11-22 quant-ph
Boson-Sampling in the light of sample complexity
玻色子采样是一个经典的计算困难的问题，可以-在原则上-有效地解决量子线性光网络。最近，一股实验活动的热潮已经点燃，目的是开发这种设备作为量子模拟器的可行实例。如果描述光网络的幺正矩阵是由Haar测度得到的，那么即使是近似的玻色子采样也被认为是困难的。在这项工作中，我们表明，在这种设置中，概率指数接近1的玻色子的数量，没有对称算法可以区分玻色子采样分布从均匀的一个比指数多的样本。这意味着这两个分布在没有详细的先验知识的情况下在操作上是不可区分的。我们仔细讨论的前景，有效地利用知识的实施酉设计非对称算法，可能会改善这一点。我们的结论是，由于玻色子采样被认为是困难的，有效的经典认证的玻色子采样设备似乎是遥不可及的事实。
2020-05-14 cs.CC quant-ph
Speedup in Classical Simulation of Gaussian Boson Sampling
高斯玻色子采样是一个很有前途的模型，用于证明量子计算的优越性，这减轻了标准玻色子采样建议的实验挑战。本文通过分析高斯玻色子采样的经典模拟的计算代价，建立了一类高斯玻色子采样问题的量子计算优势的下界，其中压缩态被注入到每个输入模中.具体来说，我们提出了一种方法，简化了高斯玻色子采样的跃迁概率的蛮力计算，从而显着降低了模拟成本。特别是，我们的数值结果表明，我们可以模拟18个光子高斯玻色子采样在输出子空间上的正常笔记本电脑，20个光子的商业工作站与256个核心，并建议约30个光子的超级计算机。这些数字明显小于标准玻色子采样中的数字，这表明高斯玻色子采样可能更适用于证明量子计算的优越性。
2019-08-27 quant-ph
Boson Sampling for Generalized Bosons
我们引入了“广义玻色子”的概念，其交换统计类似于玻色子，但本地玻色子交换子$[a_i,a_i^\dagger]=1$被替换为一个任意的单模运营商，是对角的广义Fock基础。广义玻色子的例子包括玻色子对和自旋。我们考虑这些粒子的玻色子采样任务的模拟，并观察到它的输出概率仍然由永久量给出，因此关于采样硬度的结果直接延续。最后，我们提出了广义玻色子采样电路QED和离子阱平台的实现。
2022-05-02 quant-ph
Noise in BosonSampling and the threshold of efficient classical simulatability
通过分析不可避免的噪声对$N$ -玻色子干涉的影响，研究了玻色子采样中的量子到经典跃迁。我们采用Kalai和Kindler的高斯噪声模型进行玻色子采样，并表明它出现在一些现实的实验缺陷。我们揭示了玻色子采样中的噪声与玻色子的部分可模拟性之间的联系，这使我们能够证明具有有限噪声幅度$ε$的噪声无碰撞玻色子采样的有效经典可模拟性，即，$ε= Ω(1)$作为$N\to \infty$。另一方面，使用网络噪声的等效表示作为由检测器的随机（暗）计数补偿的玻色子损失，证明了对于噪声幅度与玻色子总数成反比，即，$ε=O(1/N)$，噪声无碰撞玻色子采样是很难模拟经典的无噪声的情况下。此外，对于任意小的噪声幅度，“噪声点击”（由暗计数补偿的丢失玻色子）与玻色子总数$N$的比率为$N\to \infty$，即，$ε= o(1)$作为$N\to \infty$，因此，我们推测，这样的噪声玻色子采样也很难模拟经典。这一结果大大放宽了经典玻色子取样困难的网络元件（如双模分束器）中噪声的充分条件。
2019-07-20 cs.CC quant-ph
Decision and function problems based on boson sampling
玻色子采样是一个数学问题，被强烈认为是经典计算机难以处理的，而被动线性干涉仪可以有效地产生样本。到目前为止，这个问题仍然是一个计算好奇心，玻色子采样设备的可能用途主要限于量子霸权的证明。这项工作的目的是调查玻色子采样是否可以被用来作为一个资源的决定和功能的问题，是计算困难，因此可能有密码学的应用。设计这样的问题的一个相当一般的理论框架的定义后，我们讨论他们的解决方案，通过一个蛮力数值方法，以及通过非玻色子采样器。此外，我们估计所需的样本大小，他们的解决方案，由被动线性干涉仪，它表明，它们是独立的希尔伯特空间的大小。
2016-07-11 cs.CR quant-ph
Scalable Implementation of Boson Sampling with Trapped Ions
玻色子抽样解决了一个经典的棘手问题，从矩阵永久式给出的概率分布进行抽样。我们提出了一个可扩展的实现玻色子采样使用本地横声子模式的被困离子编码的玻色子。该方案允许确定性的准备和高效率的读出玻色子的Fock状态和通用模式混合。利用最先进的囚禁离子技术，该方案可以实现数十个玻色子的玻色子采样，其性能将超过目前最强大的经典计算机，是著名的扩展Church-Turing定理的有效反证。
2013-10-17 quant-ph
An introduction to boson-sampling
玻色子采样是量子计算的简化模型，它可能是实现第一台后经典量子计算机的关键。玻色子采样是一种非通用的量子计算机，它比迄今为止提出的任何通用量子计算机都要简单得多。本章首先介绍玻色子取样的原理，并讨论线性光学量子计算的历史。然后，我们总结玻色子采样形式主义，讨论什么是采样问题，解释为什么玻色子采样比线性光学量子计算更容易，并讨论扩展丘奇图灵论文。接下来，分析了与其他类别的量子光学状态的采样。最后，我们讨论了利用现有技术建立玻色子取样装置的可行性。
2014-06-26 quant-ph
Photonic Simulation of Localization Phenomena Using Boson Sampling
提出在室温下使用玻色采样作为紧凑合成平台模拟量子系统动力学，通过连续变量门分解映射哈密顿量时间演化，成功观察一维紧束缚系统的局域化现象及相变，结果与传统数值计算完全一致。
2025-01-30 cond-mat.dis-nn cs.IT math.IT
Efficiently simulating the work distribution of multiple identical bosons with boson sampling
Center for Quantum Technology Research and Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurements (MOE), School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院量子技术研究中心及先进光电子量子架构与测量教育部重点实验室）
本文提出利用玻色采样高效模拟多个相同玻色子的工作分布，通过计算量子活塞系统中单玻色本征态间的过渡振幅矩阵，并映射到玻色采样线性光网络，展示了利用光子和线性光学计算复杂量子工作分布的新路径。
2023-11-09 quant-ph
No imminent quantum supremacy by boson sampling
据预测，量子计算机的性能将大大超过传统计算机。然而，大规模的通用量子计算机尚未建成。玻色子采样是一种基本的量子算法，适用于线性光学中的光子平台，它作为一种快速的方式来展示这种量子霸权，引起了人们的兴趣。光子统计是由称为永久量的棘手矩阵函数控制的，这表明通过将光子注入线性光学网络获得的分布的采样可以通过光子实验比经典计算机更快地解决。任何经典采样算法所面临的明显令人敬畏的挑战与大型玻色子采样实验所需的明显近期实验资源之间的对比提高了人们的期望，即玻色子采样的量子霸权即将到来。在这里，我们提出了经典的玻色子采样算法和理论分析的前景缩放玻色子采样实验，表明近期量子霸权通过玻色子采样是不可能的。虽然迄今为止报道的最大玻色子采样实验是5个光子，但我们的经典算法基于Metropolised Independence Sampling（MIS），允许用标准计算硬件解决30个光子的玻色子采样问题。我们认为，实验光子损失的影响意味着通过玻色子采样来证明量子霸权需要技术上的一步改变。
2017-05-01 quant-ph
Toward Scalable Boson Sampling with Photon Loss
玻色子采样是一个定义明确的任务，被强烈认为是经典计算机难以处理的，但可以通过特定的量子模拟器有效地解决。然而，大规模实验玻色子采样的一个突出问题是可扩展性。在这里，我们报告了一个实验玻色子采样与光子损失，并证明了玻色子采样与一些光子损失可以提高采样率。我们的实验使用一个量子点微柱单光子源解复用到一个16*16模式的超低损耗光子电路的七个输入端口，我们检测到三，四和五倍的符合计数。我们实现和验证有损玻色子采样与一个和两个光子丢失，并获得187 kHz，13.6 kHz，和0.78 kHz的采样率为五，六，七光子玻色子采样与两个光子丢失，这是9.4，13.9，和18.0倍，分别比标准玻色子采样。我们的实验显示了一种方法，以显着提高采样率的多光子玻色子采样。
2018-01-25 quant-ph
Multiparticle correlations in mesoscopic scattering: boson sampling, birthday paradox, and Hong-Ou-Mandel profiles
单粒子干涉和量子不变性之间的相互作用导致了多体散射中的签名相关性。我们发现这些与非相互作用粒子系统的介观腔的传输概率的半经典计算。对于混沌腔，我们提供了传输概率的前两个时刻的随机酉矩阵的合奏，包括弱本地化和失相效应的普遍形式。如果进入的多体状态由两个宏观上被占据的波包组成，它们的时间延迟会沿着玻色子生日悖论所确定的边界驱动量子-经典跃迁。因此，玻色-爱因斯坦凝聚体的介观混沌散射是建立玻色子取样器和观察宏观Hong-Ou-Mandel效应的现实候选者。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas nlin.CD
Cryptographic One-way Function Based on Boson Sampling
寻求对量子计算机具有鲁棒性的实用密码原语对于密码学领域至关重要。在众多不同的密码原语中，单向函数作为更复杂的密码协议的基本构建块脱颖而出，并且在现代非对称密码学中发挥着核心作用。我们提出了一个数学单向函数，它依赖于粗粒度玻色子采样。在经典和量子计算机的背景下，讨论的功能的评价和反演。目前的结果表明，玻色子采样的范围和力量可能超越量子霸权的证明，并为密码学应用铺平道路。
2019-07-03 cs.CR quant-ph
Stringent and efficient assessment of Boson-Sampling devices
玻色子采样有可能在实验上证伪扩展丘奇图灵命题。然而，玻色子采样的计算难度使实验设备在其优于经典计算机的状态下产生正确结果的证明变得复杂。为了验证玻色子采样器，人们需要验证量子预测，并排除在没有真正的多玻色子干扰的情况下产生这些预测的模型。我们表明，一个半经典模型的多玻色子传播再现粗粒度的观测量，提出了玻色子采样的证人。基于傅立叶矩阵的测试证明伪造物理上合理的替代品相干多玻色子传播。
2014-07-11 quant-ph
Scalability and performance metrics for boson sampling devices
Agency for Defense Development（国防开发局）；Pohang University of Science and Technology (POSTECH)（浦项科技大学）；Yonsei University（延世大学）
本文研究实际实验条件下玻色采样系统的理论可扩展性边界，引入玻色采样分数与体积两个指标，为扩展玻色采样系统提供实用指南。
2026-10-14 quant-ph
Quantum computational advantage of noisy boson sampling with partially distinguishable photons
本文研究部分可区分光子噪声对 boson sampling 经典不可解性的影响，证明平均 O(log N) 个可区分光子仍保持理想复杂度，为含噪实验实现量子计算优越性提供理论依据。
2025-07-08 quant-ph
Boson sampling cannot be faithfully simulated by only the lower-order multi-boson interferences
为了模拟仅通过低阶多玻色子干扰（例如，通过少量的干涉玻色子和经典粒子）是非常流行的想法。我表明，从任何这样的经典模拟的输出数据可以有效地区分从他们试图模拟的量子设备，即使在后者有限的噪声。区分数据集可以是一些大概率的实验估计，提出了一个广泛的类别。这是\textit{Quantum} \textbf{5}，423（2021）的续集，在那里，我提出了更容易理解的主要结果，通过对存在噪声的高阶多玻色子干扰的贡献的额外见解来增强。
2022-04-16 cs.CC math-ph math.MP
On computational complexity and average-case hardness of shallow-depth boson sampling
NextQuantum Innovation Research Center, Department of Physics and Astronomy, Seoul National University（首尔大学物理与天文学系Next量子创新研究中心）；Department of Physics, Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院物理系）
本文研究了浅层深度玻色采样的计算复杂性和平均情况硬度，探讨了在噪声环境下通过浅层玻色采样实现量子计算优势的可行性。
2026-03-11 quant-ph
Tight bound on trace distance between a realistic device with partially indistinguishable bosons and the ideal Boson Sampling
研究了在任意混合输入状态下，只有部分不可分辨玻色子的实验幺正玻色子网络与理想玻色子网络的接近性，特别是玻色子采样的实验实现，其中两个网络的接近性度量是输出概率分布之间的迹距离.证明了到理想玻色子网络的迹距离的上界，以及输出配置的概率之间的差异的上界。此外，迹距离的上界是紧的，只要物理上透明的可并行性猜想是正确的。对于一个小的可扩展性误差，它示出了一个现实的设备与$N$玻色子是在一个恒定的跟踪距离下的$O(N^{-1})$缩放的玻色子的内部状态的失配的理想玻色子采样。
2015-05-21 cond-mat.stat-mech cs.CC quant-ph
Certification of Boson Sampling Devices with Coarse-Grained Measurements
玻色子采样装置可以有效地对多体干涉下的非相互作用玻色子输出概率分布进行采样。这个问题不仅是经典的棘手，但它的解决方案也被认为是经典的无法验证。因此，实验中的一个主要困难是确保玻色子采样装置正确执行。我们提出了一个实验友好的计划，提取有用的和强大的信息，从量子玻色子采样器的基础上粗粒度的测量。该程序可用于验证玻色子采样装置的等效性，同时排除其他欺诈装置。我们进行了数值模拟，以证明该方法的可行性，并考虑现实噪声的影响。我们的方法预计将普遍适用于其他多机构认证任务以外的玻色子采样问题。
2016-01-11 quant-ph
Classical simulation of boson sampling with sparse output
玻色子采样可以模拟经典模拟效率低下的物理问题。然而，并不是所有的问题模拟玻色子采样是经典的棘手。我们考虑的情况下，它是已知的玻色子采样的结果是稀疏的。它可以从几个经典可计算的边缘分布中确定。然而，联合分布的恢复可能具有高复杂度。我们展示了经典的有效方法的恢复假设高稀疏性的联合分布。讨论了各种扩展，包括涉及量子退火的版本。
2019-10-11 quant-ph
An Unbiased Quantum Random Number Generator Based on Boson Sampling
玻色子采样是一种很有前途的光量子计算模型，它已被成功地应用于“九章”等量子计算机的设计中。然而，玻色子采样结果的有意义的随机性，其正确性和意义是从一个特定的量子力学分布证明，尚未被利用或开发。本文充分利用玻色子采样结果的随机性，将玻色子采样方法应用于量子随机数发生器（QRNG）的设计，并利用可编程硅光子处理器构建了QRNG原型系统，该系统能够产生均匀无偏的随机序列，克服了现有离散QRNG存在的与源相关，对探测器的光子数分辨能力要求高，自探测发生器速度慢。玻色子采样作为一种随机熵源实现，对采样结果进行后处理，可以得到具有满意随机性和均匀性的随机比特串。实验结果表明，所设计的基于玻色子采样的QRNG原型系统通过了NIST SP 800-22统计测试组件的15次测试，证明了玻色子采样除了具有量子优势外，还具有很好的实际应用潜力。
2022-06-06 quant-ph
A detailed study of Gaussian Boson Sampling
自从玻色子采样的发展以来，人们一直在寻求构建更有效和实验可行的协议来测试从光子态采样的计算复杂性。在本文中，我们解释和推广的结果[物理。119，170501（2017）]。我们推导出一个表达式，该表达式将从高斯态测量特定光子输出模式的概率与\textit{hafnian}矩阵函数联系起来，并使用它来设计高斯玻色子采样协议。然后，我们讨论了该协议相对于其他光子协议的优点和高斯玻色子采样的实验要求。最后，我们将其与以前最一般的协议，散点玻色子采样[物理学评论快报。113，100502（2014）]
2018-01-23 quant-ph
Boson Sampling with Gaussian input states: toward efficient scaling and certification
本文提出结合连续变量量子信息与时间编码，利用双零差检测、时间环路和散射玻色采样技术，在单一实验装置中实现玻色采样实验的高效扩展与认证。
2024-11-13 quant-ph
Boson-sampling with photons of arbitrary spectral structure
玻色子采样作为实现光学量子计算的一个子集的简化方法引起了人们极大的兴趣。玻色子采样需要不可分辨的光子，但比通用光学量子计算架构少得多。实际上，光子从来都不是不可分辨的，并且表现出丰富的光谱结构。在这里，我们考虑的操作玻色子采样与任意光谱结构的光子和相关的设备的采样统计矩阵永久。这揭示了光子的光谱特性的不同制度的计算复杂性，并提供了非常一般的结果，在存在部分可区分的光子的线性光学干涉仪的操作。我们的结果适用于光谱分辨和非光谱分辨探测器的情况。
2014-10-15 quant-ph
Quantum Supremacy through Fock State $q$ boson Sampling with Transmon Qubits
本研究提出 $q$ 玻色子 Fock 态采样方法，证明 transmon 量子比特能突破传统限制，在经典难解的采样任务中实现量子霸权，拓展了量子处理器的应用前景。
2025-06-26 quant-ph
Gaussian Boson Sampling
玻色子采样是一种探索量子计算机相对于经典计算机的优势的工具，因为它不需要对量子系统进行通用控制，这有利于当前的光子实验平台。在这里，我们介绍高斯玻色子采样，这是一个经典的难以解决的问题，使用压缩态作为非经典资源。我们涉及的概率，以测量特定的光子图案从一般高斯状态的Fock基础上的矩阵函数称为的高斯，这回答了最后剩下的问题，从高斯状态采样。在此基础上，我们设计了高斯玻色子抽样，一个P困难问题，使用压缩态。这种方法导致了一个更有效的光子玻色子采样器的产生概率和测量时间的显着优势，目前现有的协议。
2017-04-20 quant-ph
A certification scheme for the boson sampler
玻色子采样可以通过目前可行的线性光学实验提供强有力的证据，证明量子计算机的计算能力优于经典计算机。然而，如何识别一个实际的玻色子采样设备对任何经典的计算冒名顶替者是一个模糊的问题，由于计算复杂性类玻色子采样所在。基于玻色子聚束的认证协议未能排除所谓的平均场采样。我们提出了一个认证计划，以区分玻色子采样从平均场采样的任何随机散射矩阵通过哈测度选择。我们数值分析了我们的方案和非同时到达光子所造成的不完美的输入状态的影响。
2016-07-14 quant-ph
Spin models and boson sampling
在这项工作中，我们证明，玻色子采样与$N$粒子在$M$模式是等价的短期演化与$N$激发在XY模型的$2N$自旋。当玻色子聚束概率很小时，这种映射是有效的，并且可以有效地后选择错误。这种映射为使用量子模拟器或通用量子计算机进行玻色子采样打开了大门，并突出了临界自旋模型的时间演化的复杂性，即使是很短的时间。
2016-03-20 cond-mat.str-el quant-ph
Unified boson sampling
University of Florence（佛罗伦萨大学）；Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)（意大利国家光学研究所）；Paderborn University（帕德博恩大学）
本研究提出一种统一玻色采样方法，结合离散和连续变量采样，用于探索多光子和多模光的复杂性及不同光子量子信息处理平台的接口。
2025-09-15 quant-ph
The scaling of boson sampling experiments
玻色子采样是生成量子比特流的问题，其平均值是$n\times n$矩阵的不变量。比特流被创建为具有$n$输入光子的原型量子计算设备的输出。验证玻色子采样是一个根本性的挑战，并且输出计数率如何随矩阵大小$n$缩放的问题至关重要。在这里，我们应用随机矩阵理论的结果建立玻色子采样实验中的平均计数率与任意输入和损失的标度律。结果表明，即使包括损失，在大$n$值的非经典行为的验证确实是可能的。
2016-05-19 quant-ph
Classically simulating near-term partially-distinguishable and lossy boson sampling
玻色子采样是从线性光学干涉仪输出的不可分辨的单光子的相同分布中采样的问题。这是一个非通用量子计算的例子，被认为在短期内是可行的，不能在经典机器上模拟。像所有声称的“量子霸权”的演示一样，这促使优化经典模拟方案以实现问题的现实模型，在这种情况下，当实现遇到丢失或可区分的光子时，玻色子采样。虽然目前的模拟方案充分不完美玻色子采样是经典的有效性，原则上多项式运行时间可能是不切实际的大。在这项工作中，我们开发了一个方案的经典模拟玻色子采样均匀的可分辨性和损失的基础上，从分布的采样的想法，其中最多k个光子是不可区分的。我们表明，渐近此方案可以提供一个多项式的改进，在运行时相比，经典模拟理想玻色子采样。更重要的是，我们表明，在该制度认为实验相关的，我们的方法给出了一个显着的改善，在运行时间比其他经典的模拟方法。
2019-06-28 quant-ph
