Incompatibility in general probabilistic theories, generalized spectrahedra, and tensor norms
在这项工作中，我们调查测量不兼容的一般概率理论（GPT）。我们展示了相容测量的几个等价刻画。第一个是关联地图的积极性。第二个问题涉及到包含某些广义谱面体的相容性。为此，我们将自由谱面理论推广到有序向量空间。第三个特征连接的兼容性二分法测量的比例张量crossnorms的Banach空间。我们使用这些特征来研究不同GPT中存在的不相容性的量，即它们的相容性区域。对于中心对称的GPTs，我们证明了相容度是由相关Banach空间的张量积的内射和投射范数之比给出的。这使我们能够完全表征几个GPT的兼容区域，并获得最佳的通用边界的兼容度的1-求和常数的相关的Banach空间。此外，我们发现新的界限最大的不相容性存在于三个以上的量子比特测量。
2022-05-11 math-ph math.FA math.MP
Continuous spontaneous localization as the white-noise limit of spontaneous unitarity violation
本文证明自发幺正性破坏模型的白噪声极限等价于一类连续自发定域化模型，并保持能量守恒，可推广至任意初始态，且通过涨落-耗散关系确保玻恩规则统计与无超光速信号。
2025-03-21 quant-ph
Weighted Projective Line ZX Calculus: Quantized Orbifold Geometry for Quantum Compilation
Texas State University（德克萨斯州立大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本文提出加权投影线ZX演算，用于量子编译中的量化 orbifold 几何，通过优化异质相位格提升容错架构的鲁棒性。
2025-11-30 quant-ph
Quantum incompatibility of channels with general outcome operator algebras
如果一对量子信道不能被实现为单个信道的边缘，则称它们是不兼容的。本文讨论了具有固定量子输入空间和一般结果算子代数的完全正通道的不相容性的一般结构。我们定义了一个兼容性关系，这样的渠道确定的复合结果空间的最大（投影）$C^\ast$ -张量积的结果代数。我们证明了定理，这种兼容性关系的级联和共轭的渠道，推广最近的结果与量子结果空间的渠道。这些结果被应用到正算子值的措施（POVMs），通过识别它们中的每一个与相应的量子经典（QC）通道。我们还给出了一个POVM的极大性的特征，相对于后处理前序的共轭通道的QC通道。我们考虑另一种定义的兼容性正常通道确定复合结果空间的正常张量积的结果冯诺依曼代数。我们证明了，对于一个给定的正常通道类正常兼容的渠道是上界的一类特殊的渠道称为张量共轭渠道。我们显示的不等价性的$C^\ast$ -和正常的兼容性关系的QC通道，这源于从可能性和不可能性的复制操作交换冯诺依曼代数在$C^\ast$ -和正常的兼容性关系，分别。
2018-04-11 math.OA quant-ph
Probabilistic logic of quantum observations
一个概率命题逻辑，赋予认知组件断言（非）相容性的可对角化和有界的可观的，提出并说明了推理的随机结果的投影测量上一个给定的量子态。假设同时测量意味着潜在的可观测量是兼容的。借助于实封闭的序域的可判定一阶理论，给出了一个可靠的弱完备公理化。所提出的逻辑被证明是经典命题逻辑的保守扩展。
2018-03-19 math.LO quant-ph
High-fidelity projective readout of a solid-state spin quantum register
耦合量子系统的读出和重构是实现量子算法的重要组成部分。如果多量子位寄存器的状态可以在Single Shot中读出，则这使得能够实现进一步的关键资源，例如量子纠错和确定性量子隐形传态，以及量子相关性（纠缠）的直接研究。虽然固体中的自旋是可扩展的量子信息处理的有吸引力的候选者，但到目前为止，仅针对孤立的量子比特实现了单次检测。在这里，我们演示了多自旋量子寄存器的制备和测量，通过实施最初在原子物理学中开发的共振光激发技术。我们在低温下实现了与金刚石中单个氮空位（NV）中心相关的电子自旋的高保真度读出，并利用此读出将多达三个附近的核自旋量子比特投射到定义明确的状态上。相反，我们可以通过将核自旋映射到电子自旋上并随后测量电子自旋来区分Single Shot中核自旋的状态。最后，我们展示了与量子位控制的兼容性，通过演示初始化，相干操作，并在一个单一的实验中的单次读出两个量子位寄存器，使用适合扩展到更大的寄存器的技术。这些结果为Bell不等式在固体自旋上的首次检验和基于测量的量子信息协议的实现铺平了道路。
2013-01-03 cond-mat.other quant-ph
Most incompatible measurements for robust steering tests
我们解决了在限制性测量场景下表征量子态的可操纵性的问题，即，确定量子态在经受$k$结果的$N$测量时是否可以证明转向的问题。我们考虑一般正算子值测度（POVM）或特定类型的测度（例如，投射或对称）。我们提出了计算$d$维量子态在不同测量情况下的白噪声鲁棒性的上、下界的一般方法，这些方法也适用于研究未知量子测量不相容性的噪声鲁棒性.我们发现，一些相互无偏的基础，对称的信息完整的测量，和其他对称的测量选择是不是最佳的转向各向同性状态，并提供候选人在每种情况下最不兼容的测量集。最后，我们提供了数值证据表明，非投射POVM不改善投射的这项任务。
2017-08-09 quant-ph
Reconstructing quantum theory from its possibilistic operational formalism
我们从操作的角度发展了一个量子现象的可能性语义形式主义。这个语义系统是基于准备过程和是/否测试之间的楚二元性，目标空间是一个三值集配备了信息解释。一组基本的公理介绍了空间的状态。这组基本公理足以将状态空间约束为投射域。然后，在这个域结构内的纯态的子集的特征。在指定的属性和测量的概念，我们探讨测量和最小干扰测量之间的兼容性的概念。我们实现的域结构的表征的状态空间上的要求存在一个计划的区别是/否测试，必要条件的建设的正交关系的状态空间。关于状态空间的最后一个要求限制了相应的投射域是正交可补的。在状态空间上定义了一种正交关系，并研究了它的性质。具有这种关系，纯态的邻闭子集的邻偏序集自然继承了希尔伯特格的结构。最后，系统的对称性被刻画为Chu态射的一般子类。我们证明了这些Chu对称性保持了最小扰动测量类和状态间的正交关系。这些对称性自然地导致定义在纯态的正交闭子集集合上的希尔伯特格的正交态射。
2021-12-06 quant-ph
Generalising the Horodecki criterion to nonprojective qubit measurements
Horodecki准则提供了一个两量子比特态能够通过违反Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）不等式来表现Bell非定域性的充分必要条件。然而，它需要假设可以在每个量子比特上进行适当的投影测量，并且对于噪声或弱测量是期望的或不可避免的场景是不够的。通过在强度，偏置和方向参数方面表征二值量子比特可观测量，我们通过为每个观察者具有固定强度和相对角度的任意量子比特测量提供必要和充分条件来解决这种情况。特别是，我们找到了可实现的最大值的CHSH参数的无偏测量任意状态，或者，任意测量状态与最大混合边缘，并确定在某些情况下的最佳角度。我们还表明，对于一定范围的测量强度，它是唯一可能违反CHSH不等式通过偏置测量。最后，我们利用CHSH不等式得到了两个量子比特观测量相容的一个简单的必要条件。
2022-01-07 quant-ph
Joint measurability, steering and entropic uncertainty
在量子理论中，测量不相容的概念与相应的经典观点形成鲜明对比，在经典观点中，所有的物理可观测量都是联合可测量的。研究量子场景中两个或多个测量的结果是否可以从经典的角度来感知，或者它们仍然表现出非经典的特征，是很有意义的。显然，可交换的可观测量可以联合使用投影测量和他们的统计结果可以辨别经典。然而，这种简单的思想协会的兼容性的测量与交换性原来是有限的扩展框架，其中通常的概念，尖锐的投影值测量的自伴观测得到扩大，包括非尖锐的测量构成正算子值的措施（POVM）的广义观测。最近有一个研究活动的浪潮，通过非尖锐的可观测量的联合可测性来获得新的物理见解。在这里，我们探索了当鲍勃的纠缠量子存储器仅限于记录联合可测量的POVMs的结果时（爱丽丝系统的）一对离散可观测量的熵不确定性关系。在联合可测性制度，与爱丽丝的测量结果相关联的熵的总和-条件的结果登记在鲍勃的结束-受到约束，以服从一个熵转向不等式。在这种情况下，鲍勃的不可操纵性反映了他无法以更好的精度预测爱丽丝的一对非对易观测值的结果，即使它们共享纠缠态。作为进一步的结果，量子优势设想的安全证明在密钥分发的建设失去了，当鲍勃的测量被限制到联合可测性制度。
2014-12-02 quant-ph
MQTE: A Measurement-Based Quantum Algorithm for Robust Energy Spectrum Estimation in the NISQ Era
Hubei University（湖北大学）；Sichuan University（四川大学）；The Institute of Technological Sciences, Wuhan University（武汉大学技术科学学院）
本文提出MQTE算法，通过实时演化参考态并测量时间分辨概率，实现能量谱估计，具有抗噪声和采样误差的能力，已在Heisenberg模型和Tianyan-176-II处理器上验证。
2026-03-18 quant-ph
Locking Local Oscillator Phase to the Atomic Phase via Weak Measurement
我们提出了一种新的方法，以减少本振子（LO）的频率噪声的白相位噪声的水平，通过保持（不破坏投影测量）的相干性的系综赝自旋的原子在许多测量周期。该方案利用Ramsey方法中的弱测量来监测相位，在不初始化相位的情况下重复周期，本文称之为“原子锁相”。只要空载时间内积累的噪声和退相干小于测量噪声，APL就可以实现白相位噪声。数值模拟证实，使用APL时，Allan偏差以最大速率向下平均，该速率与总测量时间τ ^-1的倒数成比例。相比之下，目前使用投影测量的原子钟只能将噪声抑制到白频率的水平，在这种情况下，阿伦偏差的比例为τ ^-1/2。法拉第旋转是实现APL弱测量的可能途径之一。我们评估了171 Yb+离子在线性射频阱中的法拉第旋转强度，并讨论了APL的性能。退相干的主要来源是由法拉第旋转测量的探测光束引起的自发发射。可以重复法拉第旋转测量，直到退相干变得与测量的SNR相当。对于实际的实验参数，我们估计循环次数约为100次。
2012-01-19 physics.atom-ph quant-ph
Thermodynamics and the structure of quantum theory
尽管量子理论在经验上取得了巨大的成功，但它的形式主义仍然提出了一些基本问题：为什么自然界是用复杂的希尔伯特空间来描述的，我们可以合理地期望在某些物理学领域中找到它的哪些修改？在这里，我们解决这些问题，通过研究如何与热力学相容约束结构的量子理论。我们采用了两个假设，任何具有合理热力学行为的概率理论都应该满足这两个假设。在广义概率理论的框架下，我们表明，这些假设已经暗示了量子理论的重要方面，如自对偶性和类似物的投影测量，子空间和特征值。然而，他们可能仍然承认一类超越量子力学的理论。使用冯诺依曼的思想实验，我们表明，这些理论承认一个一致的熵热力学概念，并证明第二定律适用于投影测量和混合程序。此外，我们研究了额外的熵类量的测量概率和凸分解概率的基础上，并揭示了这些数量和Sorkin的高阶干扰的概念之间的关系。
2017-04-26 hep-th math-ph math.MP
Simulability of high-dimensional quantum measurements
我们研究了量子信息相对于一组给定的$\mathcal{M}$的高维测量的压缩。这导致了一个概念的可模拟性，我们要求从$\mathcal{M}$和一个任意的量子态$ρ$获得的统计数据，通过首先将$ρ$压缩到一个较低的维度空间中，然后进行一些量子测量来精确地恢复。完全量子压缩是可能的，即，仅留下经典信息，当且仅当集合$\mathcal{M}$是联合可测量的。因此，我们的可模拟性概念可以被看作是测量不相容性在维度方面的量化。在定义了这些概念后，我们给出了一个相互无偏基的例子，并提出了一种基于半定规划的仿真模型构造方法。反过来，我们分析构建最佳的仿真模型，所有投影测量受到白噪声或损失。最后，我们讨论了我们的方法如何与其他概念的背景下引入的量子信道和量子关联。
2022-02-25 quant-ph
A Finite-Time Quantum Otto Engine subject to Control Noise and Enhancement Techniques
本文研究控制噪声对有限时间量子奥托发动机性能的影响，提出反绝热驱动和量子润滑两种增强方法，并揭示相干性在功提取中的作用。
2025-07-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Classifying Measurement Incompatibility under Classical Pre- and Post-Processing Operations
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）；Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（特里凡得琅印度科学教育与研究机构）；Indian Institute of Technology Bhubaneswar（布巴内斯瓦尔印度理工学院）；Shiv Nadar Institution of Eminence（希夫·纳达尔卓越学院）；University College London（伦敦大学学院）
本文提出了一种利用经典预处理和后处理操作来分类测量不相容性的方法，并推导了判断不相容性的分析标准，同时研究了不同层次的不相容性对白噪声的鲁棒性。
2026-01-15 quant-ph
Noise-robust proofs of quantum network nonlocality
针对量子网络非定域性证明局限于理想化情形的问题，提出基于近似刚性结果的噪声鲁棒证明方法，可处理任意噪声，示例中退相干噪声鲁棒性达80%、白噪声达0.5%，为实际实现提供前景。
2025-08-08 quant-ph
Random measurements are almost maximally incompatible
本文利用不相容见证、随机矩阵与自由概率研究随机量子测量，证明适当参数下随机二值投影测量和随机基测量接近最大不相容。
2025-07-28 math-ph math.MP math.PR
On relations between probabilities under quantum and classical measurements
我们表明，所谓的量子概率规则，通常在物理学文献中提出的量子和经典测量下的概率关系之间的本质区别的参数，是不是，因为它通常被认为是相反的规则添加不相容事件的概率。当然，后者在经典和量子物体上的所有测量情况下都是有效的。我们还讨论了类似于经典情形的量子测量情形，对应于经典的Bayes条件概率公式。我们证明了在纯经典和实验证明的直接频率参数的框架[Khrennikov（1999，2000，2001）]和在描述广义量子测量的量子随机方法的框架（Loubenets（2000）; Barndorff-Nielsen和Loubenets（2001）]中描述这种量子测量情况的兼容性。鉴于导出的结果，我们认为，即使在经典概率的经典贝叶斯公式描述了一个特定的情况下，所考虑的测量情况，这是特定的上下文无关的测量。我们在量子随机方法的框架中和在直向频率论证的框架中导出的概率变换之间的关系形式的相似性再次强调，投射（冯·诺依曼）测量仅对应于量子理论中的一种非常特殊的测量情形。
2003-04-28 math-ph math.MP quant-ph
