Un-symmetric photon subtraction: a method for generating high photon number states and their relevance to loss estimation at ultimate quantum limit
研究了非对称多光子相减孪生光束态的理论，通过Wigner分布函数证明了一种随着相减光子数的增加而产生类似于高光子数态的方法，该方法可以通过零差测量在实验上重建。一个关键点是，当双光束态的每模平均光子数较低时，通过光子相减可以获得高的非经典性。我们计算了光子统计的相空间分布函数，并发现在相同的低平均光子制度的亚泊松行为。此外，我们已经测试了这种状态的实用性，包括实际的吸收测量的检测损失，通过计算量子费舍尔信息从测量的维格纳函数后，相互作用的样品。我们已经比较了这些状态的性能相对于相干和演示的量子优势是如何与非经典增强。我们给出了三光子相减的结果，这些结果显示出明显的量子优势，超过了初始热态和相干态，在损耗估计上达到了量子极限。
2021-10-03 quant-ph
Improvement of two-way continuous-variable quantum key distribution with virtual photon subtraction
提出了一种利用虚光子减法来提高双向连续变量量子密钥分发协议性能的方法。通过非高斯后选择实现虚光子相减，不仅增强了双模压缩真空态的纠缠度，而且具有简化物理操作、提高效率的优点。在双向协议中，虚拟光子相减可以独立地应用于两个源。数值模拟结果表明，改进的双向协议的最佳性能与光子减法只使用爱丽丝。采用适当参数的虚光子减法，提高了传输距离和可容忍的过量噪声。此外，随着传输距离的增加，可容忍的过量噪声保持在一个较高的值，从而显著提高了双向连续变量量子密钥分发系统的鲁棒性，特别是在长传输距离下。
2017-07-21 quant-ph
Multi-step two-copy distillation of squeezed states via two photon subtraction
光的压缩态一直在提高引力波观测站的灵敏度，并且是量子密码学和设想的光子量子计算机的非经典资源。压缩因子越大，量子优势越大。几乎所有压缩光的应用都需要多路光学干涉，其不可避免的缺陷引入光学损耗，降低压缩因子以及量子优势。在这里，我们第一次从实验上证明了高斯压缩态的蒸馏，遭受高斯光子损失。我们的演示已经包括两个蒸馏步骤。第一步通过减去两个光子将压缩因子从2.4 dB提高到2.8 dB。第二步通过高斯化协议将值从2.8 dB提高到3.4 dB。它是通过8端口平衡零差检测器和数据后处理在不同时间测量的数据实现的。蒸馏步骤的数量可以通过更长的数据采样时间来增加，而无需额外的硬件。我们提出并讨论了它在量子密码学和光子量子计算机中的应用。
2022-04-22 quant-ph
Quantum Communications via Satellite with Photon Subtraction
非高斯连续变量量子态是许多量子信息协议的关键资源。这种状态的产生可以通过光子减法过程在通过信道发送状态之前在发射机侧发生，或者在接收到已经穿过信道的状态时在接收机侧发生。在通过往返于低地球轨道（LEO）卫星的通信信道实现的量子协议的背景下，尚不清楚什么样的光子减法设置将提供最佳性能。在这项工作中，我们表明，对于一个流行的版本的连续变量量子密钥分发之间的地面站和LEO卫星，光子减法在发射机侧是首选的设置。这样的结果与基于光纤的实现相反。我们的研究结果对未来所有寻求利用非高斯量子态提供的机会的天基任务都有影响。
2018-11-21 quant-ph
Quantum-over-classical Advantage in Solving Multiplayer Games
我们研究了量子算法在计算博弈论中的适用性，并推广了与减法博弈（有时被称为单堆Nim博弈）相关的一些结果。在量子博弈论中，减法博弈的一个子集成为第一个明确定义的零和组合博弈类，并证明了解决它们的量子和经典复杂性之间的分离。对于减法游戏的较窄子集，已知精确量子次线性算法，其优于用于以概率$1$找到解的所有确定性算法。通常，Nim和Subtraction游戏都只为两个玩家定义。我们将一些已知的结果推广到三个或更多玩家的游戏，同时保持相同的经典和量子复杂性：$Θ\left(n^2\right)$和$\tilde{O}\left(n^{1.5}\right)$分别。
2020-06-12 cs.CC cs.GT quant-ph
A theoretical framework for photon-subtraction with non-mode selective resources
这项工作建立了一个通用的理论框架，明确描述了单光子减法从多模量子光的背景下，非高斯态的产生和操纵。治疗的重点是易于实施的配置，其中没有模式选择操作是可用的，并评估功能和优点的计划，只有简单的过滤阶段采用的实验。这种结构大大降低了实验开销，使单光子相减实验更容易实现。得到的理论框架允许检索，给定的多模输入状态，所需的最佳条件，预示，然后检测非高斯状态，提供了一个实用的和强大的工具箱的实验设计。从频率多模压缩态开始的薛定谔小猫准备的案例研究所提出的方法的应用说明了所推导的理论工具的影响。
2022-01-31 quant-ph
Entanglement-enabled advantage for learning a bosonic random displacement channel
针对玻色子随机位移信道学习任务，论文证明无纠缠策略需指数于模式数的样本，而纠缠辅助方案在足够压缩下样本数与模式数无关，并在光子损失下仍保持显著优势。
2024-10-16 quant-ph
Sub-shot-noise sensitivity via superpositions of two deformed kitten states
本文研究光子增加与减去操作顺序对两个变形小猫态叠加相空间中亚普朗克结构的影响，发现多光子操作可改善结构各向同性并提高位移灵敏度，使其超过标准量子极限。
2025-03-09 quant-ph
Single phase and correlated phase estimation with multi-photon annihilated squeezed vacuum states: An energy balancing scenario
在过去的几年里，一些工作已经证明了光子减去高斯态的各种量子光学和信息协议的优势。在这些工作中，大多数没有清楚地研究与光子减法有关的量子态的优势与通常增加的能量之间的关系。本文研究了多光子湮灭压缩真空态与相干态混合注入干涉仪中的单光子和关联相位估计性能。对于单相估计，尽管与经典策略相比，在每模式低平均光子下使用多光子湮灭压缩真空态提供了优势，但当总输入能量保持固定时，由于光子减法的优势完全丧失。然而，对于类似场景中的相关情况，一些优势似乎来自能量上升和光子统计的改善。特别是量子增强的灵敏度与光子减去状态出现更强大的损失，显示出约30%的优势，相对于压缩真空状态的情况下，检测效率的现实值。
2021-03-01 quant-ph
Microwave quantum illumination with correlation-to-displacement conversion
本文扩展微波量子照明的关联-位移转换模块以容纳实验缺陷，提出返回信号放大，并结合 Kennedy 接收器与光子数分辨检测分析理想及噪声条件下的量子检测优势。
2023-03-31 quant-ph
Efficient representation of Gaussian states for multi-mode non-Gaussian quantum state engineering via subtraction of arbitrary number of photons
我们介绍了一个完整的描述多模玻色子量子态的相干态的基础上（在这项工作中表示为"$K$"功能），这-到一个阶段-是著名的胡西米"$Q$"表示的平方根。我们将任意$N$模高斯态的$K$函数表示为协方差矩阵和位移矢量的函数，并将一般连续变量团簇态的$K$函数表示为团簇的模压缩和图形拓扑的函数.这种形式主义让我们表征的非高斯状态遗留下来的，当一个测量的高斯状态的模式的子集使用光子数分辨检测，所获得的非高斯状态的保真度与任何目标状态，以及相关的预示概率，所有分析。我们表明，这种概率可以表示为一个哈夫尼，重新解释电路的输出状态声称证明量子霸权称为高斯玻色子采样。作为一个例子，我们的形式主义的应用，我们提出了一种方法来准备一个双模相干猫基础贝尔态的保真度接近统一和成功的概率，从根本上高于一个众所周知的计划，分裂近似单模猫态-通过光子数减法压缩真空模式-平衡分束器。这种形式主义可以使探索有效地产生猫基纠缠态，这是已知的是有用的量子纠错对光子损失。
2019-04-22 quant-ph
Extended analysis of distillation and purification of squeezed states of light
本文扩展分析压缩态光的蒸馏与纯化，提出光子减法结合弱相干位移的通用方案增强任意输入压缩度，还提出福克态滤波器克服损耗局限，且发现其与GKP态生成方法相关。
2025-02-01 quant-ph
Alternating Squeezing and Photon Subtraction for Optical Cat-State Generation
Friedrich-Schiller-University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Institute of Applied Physics, Abbe Center of Photonics, Friedrich-Schiller-University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学应用物理研究所阿贝光子学中心）；Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所IOF）；Institute of Condensed Matter Theory and Optics, Friedrich-Schiller-University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学凝聚态理论与光学研究所）
针对光学猫态生成中高振幅下保真度与预示概率难以兼顾的问题，提出交替压缩与光子减法的多分支优化方案，推导相关解析表达式并确定适配不同资源预算的最优架构。
2026-10-16 quant-ph
Optimization of state parameters in displacement assisted photon subtracted measurement-device-independent quantum key distribution
本文通过推导维格纳特征函数并优化状态参数，系统评估了光子减除双模压缩相干态在CV-MDI-QKD中的性能，发现其密钥率低于TMSV态，表明光子减除与位移操作在此场景下不可取。
2024-06-06 quant-ph
Phase estimation via delocalized photon subtraction operation inside the SU(1,1) interferometer
该研究在 SU(1,1) 干涉仪内引入 D-PSO，证明其相较 L-PSO 可提升相位测量精度、接近量子 Cramér-Rao 界并增强抗内部光子损耗能力。
2025-06-09 quant-ph
Explicitly Quantum-parallel Computation by Displacements
Quantum Computing Inc (QCi)（量子计算公司）
本文提出利用不同光学模式的相对位移或光子数编码信息，通过位移协议生成高保真度的压缩态叠加态，优于传统猫态制备，并讨论了基于差分光子数编码的光学量子退火机实现关键问题。
2026-02-19 quant-ph
Quantum phase properties of photon added and subtracted displaced Fock states
从多个角度研究了加光子和减光子位移Fock态（以及作为这些态的极限情况得到的一组量子态）的量子相位特性，结果表明量子相位特性依赖于所进行的量子态工程操作.具体地说，得到了量子相位分布和角$Q$分布的解析表达式以及量子相位涨落和相位色散的度量。观察到初始Fock态的均匀相位分布被幺正操作（即，位移算子）转换成非高斯形状，除了初始真空状态。据观察，相位分布相对于位移参数的相位是对称的，并且随着其振幅的增加而逐渐变窄。非幺正（光子加/减）操作使它甚至比Fock参数更窄，这导致了宽度。与光子加法相比，光子减法被观察到是更强大的量子态工程工具。此外，量子相位起伏参数之一被发现，以揭示存在的反聚束在这两个工程量子态考虑。最后，讨论了工程量子态在量子相位估计中的相关性，指出光子加位移Fock态是较好的方法。
2019-04-02 quant-ph
Enhancing Phase Estimation in a Hybrid Interferometer via Kerr Nonlinearity and Photon Subtraction
Jiangxi Normal University（江西师范大学）；Department of Physics, Jiangxi Normal University Science and Technology College（江西师范大学科学技术学院物理系）；School of Electronic and Information Engineering, Nanchang Institute of Technology（南昌工学院电子与信息工程学院）
本文提出了一种高精度相位估计方案，通过结合Kerr非线性相位移器和多光子子traction操作，实现了超越标准量子极限和常规海森堡标度的相位灵敏度，接近超海森堡标度。
2026-05-20 quant-ph
Extracting joint weak values from two-dimensional spatial displacements
联合弱值是一个与量子关联和量子动力学有关的反事实量，可以通过弱测量来检索，如Aharonov及其同事所发起的。在这个快速通信，我们提供了一个完整的分析扩展的方法描述的普恩特斯等人。109，040401（2012）]，对于方位角指数|l| >1的情况，从Laguerre-Gauss探测态的二维空间位移中提取单粒子算符的联合弱值。该方法具有优于先前方法的统计优势，因为关于共轭可观测的信息，即，不需要探针的动量位移。此外，我们证明了在一定条件下，联合弱值可以直接从空间位移提取，而无需任何额外的数据处理。
2012-11-06 quant-ph
High-dimensional quantum encoding via photon-subtracted squeezed states
我们介绍了一种基于多模压缩态相干模相关单光子相减的高维量子编码。这种编码可以看作是对标准单光子多轨编码的非零压缩情况的推广。其优点在于，压缩的存在使得能够在连续变量量子处理中使用常见的工具，这反过来又允许表明，通过简单地调谐选通光子减法方案的经典场，可以生成和检测任意$d$级量子态。因此，该方案适用于映射任意量子力学形式的经典数据。无论数据集字母表的维度如何，映射的条件是仅减去单个光子，使其几乎是无条件的。我们证明了这种编码可以用于计算向量距离，这是各种量子机器学习算法中的关键原语。
2019-03-03 quant-ph
Tomography of a Mode-Tunable Coherent Single-Photon Subtractor
单光子减法在连续变量量子信息中具有非高斯特性，在光学量子信息处理中具有重要作用。虽然基于低反射率分束器实现单光子减法的常规方式对于单模量子态适当地工作，但是它不适合多模量子态，因为从所有多模中减去单个光子而不保持它们的模式相干性。在这里，我们实验实现和表征模式可调谐相干单光子晶体和频产生的基础上。它可以从光的一个期望的时频模式或从多个时频模式的相干叠加中专门减去单个光子。为了充分表征所实现的单光子减法，我们采用基于相干态的量子过程层析成像。模式可调谐的相干单光子晶体将是实现非高斯量子网络的基本元件，而非高斯量子网络是在信息处理中获得量子优势所必需的。
2017-02-07 quant-ph
Remote generation of Wigner-negativity through Einstein-Podolsky-Rosen steering
维格纳函数的负性被认为是实现连续变量系统量子计算优势的关键资源。然而，这些系统虽然允许确定性地产生大纠缠态，但需要额外的元素，例如光子减法来获得这种负性。已知光子减法会影响光子被减去的模式之外的模式，这种效应由状态的相关性决定。在这份手稿中，我们建立在这种效应的基础上，远程准备状态与维格纳负。更具体地说，我们表明，光子减法可以诱导魏格纳负相关模式，当且仅当相关模式可以执行爱因斯坦-波多尔斯基-罗森转向减法模式。
2020-04-16 physics.optics quant-ph
When amplification with weak values fails to suppress technical noise
后选择应用于弱量子测量会导致弱值现象。以测量强度的单位表示，量子相干测量设备的位移通常由所测量的可观察量的本征谱限定。后选择可以实现干涉效应，使平均位移远远超出此范围，在某些情况下带来实际好处。采用费舍尔信息度量，我们认为，放大位移提供没有根本的优势，由于成功的概率必然降低。我们的理解是一个较低的不确定性估计的未知参数与大量的试验的可能性。我们分析的情况下，检测器是像素化的有限分辨率，并在其中检测器是受随机位移：不完善的参数估计的基本限制降低。令人惊讶的是，对他们来说，弱值放大并不比不利用最终后选择测量所带来的放大效应的技术更稳健。
2014-01-21 quant-ph
Quantum computational displacement sensing
Cornell University（康奈尔大学）；NTT Research, Inc.（日本电报电话研究院）；HRL Laboratories（HRL实验室）；Yale University（耶鲁大学）
本文提出利用量子计算进行位移传感，通过超导电路中的量子比特与振荡器耦合，实现二分类任务的位移预测，实验表明量子计算可提升分类精度。
2026-08-19 quant-ph
Quantum illumination via frequency-mode-based correlation-to-displacement conversion
针对量子照明中关联到位移转换因模式数量庞大而难以实现的问题，提出频率模式纠缠源、跨模式外差探测与腔增强量子脉冲门的集成框架。
2025-02-28 physics.optics quant-ph
Revisiting quantum walk advantages: A mean hitting time perspective
Institute of Theoretical Physics and Astrophysics, University of Gdańsk（格但斯克大学理论与天体物理研究所）
本文从平均击中时间角度探讨量子行走优势，指出其与经典行走的比较可能因非高斯分布特性而不同，并通过分析显示量子行走在随机重置下具有更优性能。
2026-03-19 quant-ph
Quantum computation mediated by ancillary qudits and spin coherent states
通用量子计算的模型，其中寄存器（计算）量子比特之间所需的相互作用是由一些辅助系统介导的，与量子计算机的实验实现高度相关。我们引入这样一个通用的模型，采用了$d$维辅助qudit。辅助寄存器相互作用采取受控位移算子的形式，其中位移算子定义在量子点的周期性和离散晶格相空间上。我们表明，这些相互作用可以实现控制相位门寄存器上利用几何相位时，创建闭环遍历在这个相空间。辅助电路的额外自由度可以用来减少某些门序列所需的运算次数。特别是，我们看到量子总线（qubus）架构的计算优势，它采用了场模式辅助，也适用于这个模型。然后，我们探索了另一种辅助介导的模型，该模型采用自旋系综作为辅助系统，并且再次与寄存器量子位的相互作用是通过受控的位移算子，位移算子定义在系综的自旋相干态的布洛赫球相空间上。我们讨论了这种模型的计算优势及其与qubus架构的关系。
2014-12-09 quant-ph
Sub-Planck structures and sensitivity of the superposed photon-added or photon-subtracted squeezed-vacuum states
本文提出由两个压缩真空态叠加后经光子增加或减除构造的类罗盘态，证明其维格纳函数可产生远小于普朗克尺度的结构，且灵敏度超过标准量子极限，光子增加情形因平均光子数更高而具有更小子普朗克结构和更高位移灵敏度，适用于量子传感。
2023-05-30 quant-ph
Quantum learning advantage on a scalable photonic platform
该研究在可扩展光子平台上实现连续变量量子增强学习协议，利用约5 dB不完美EPR纠缠学习100模玻色子位移过程，样本需求较传统方案减少11.8个数量级。
2025-02-16 quant-ph
Advantage of probabilistic non-Gaussian operations in the distillation of single mode squeezed vacuum state
本文研究了使用光子减除、光子增加和光子催化三种概率非高斯操作对单模压缩真空态进行压缩蒸馏，推导了Wigner特征函数，发现PS和PC操作可有效蒸馏压缩而PA不能，并确定了最佳参数。
2023-12-06 quant-ph
Quantum Metrology with Indefinite Causal Order
我们解决的量子精密测量的研究增强不确定的因果顺序，展示了二次的优势，在连续变量系统中的两个平均位移的产品的估计。我们证明，没有设置的位移探测在一个固定的顺序可以有均方根误差消失速度比海森堡限制1/N，其中N是位移的平均值。与此形成鲜明对比的是，我们证明了一种探测两个交替阶叠加位移的装置，其均方根误差随着超海森堡标度1/N^2而消失。这一结果开辟了新的测量设置的研究，量子过程中探测在一个不确定的顺序，并建议加强测试的正则对易关系，与潜在的应用量子引力。
2020-05-06 quant-ph
Coherence assisted non-Gaussian measurement device independent quantum key distribution
在连续变量测量设备无关的量子密钥分发（CV-MDI-QKD）协议中，双模压缩真空态（TMSV）的非高斯操作可以有效地增加总传输距离.本文证明了在双模压缩相干态（PSTMSC）上进行光子相减可以进一步显著提高传输距离。为此，我们还提供了一个广义的协方差矩阵对应的PSTMSC，这还没有尝试过。我们表明，相干性，定义为真空状态的位移量，随着非高斯性可以帮助提高流行的CV-MDI-QKD协议的性能。此外，由于我们使用真实的参数，我们的技术在实验上是可行的，可以很容易地实现
2019-07-01 quant-ph
Advances in quantum metrology: Continuous variables in phase space
这篇论文作为一个一般性的介绍维格纳函数，相空间，和量子精密测量，但也努力成为有用的指导那些谁希望深入到使用连续变量的领域，描述光和光学干涉的量子态。我们讨论了维格纳函数的优点和它们用来描述光的许多量子态。在我们的计量学讨论中，我们还将讨论各种量子极限，并使用量子费舍尔信息来显示最佳界限。在适用的情况下，我们还讨论了量子高斯信息的使用，以及它如何与我们的维格纳函数处理。我们讨论的其余部分集中在调查光子添加和减少各种状态的光的影响，并分析这个过程的不确定性。我们使用$m$光子添加到相干态的例子，以及讨论的$m$光子减去热态的属性。我们还提供了一个论点，这个过程必须始终是一个非确定性的，或违反量子限制的能力变得明显。我们表明，使用相位测量作为一个度量是更严格的，这限制了光子加法和减法的有用性。然而，当我们考虑SNR时，我们以增加的测量时间为代价显示出改进的SNR统计。在这种SNR的情况下，我们还量化了光子加法和减法过程的效率。
2016-05-04 quant-ph
Quantum illumination with noisy probes: Conditional advantages of non-Gaussianity
本文研究在热噪声和局部高斯噪声影响下，光子增加/减去非高斯态作为量子照明探针的性能层级，发现其优势依赖于Chernoff界比较条件，且高斯态整体性能最优。
2024-04-02 quant-ph
A phase-space approach for performing continuous-variable quantum teleportation with a non-Gaussian resource
J. C. Bose University of Science and Technology, YMCA（耶·C·博斯科学与技术大学）
本文通过相空间方法分析光子减除双模压缩福克态作为纠缠资源的连续变量量子隐形传态，发现其保真度仅在低压缩区对称减除配置下超过经典阈值，表明该资源不适用。
2026-09-10 quant-ph
Detecting Nonclassicality and quantum non-Gaussianity of photon subtracted displaced Fock state
本文利用多种测度定量研究了光子扣除平移Fock态的非经典性与量子非高斯性，发现Fock参数的作用强于光子扣除数，并证明Wigner负性仅能由高效率探测器揭示。
2023-06-07 quant-ph
Entanglement and Wigner function negativity of multimode non-Gaussian states
在光连续变量量子信息协议中，非高斯操作是利用量子优势的关键。我们专注于模式选择光子加法和减法实验上有前途的过程，以创建多模非高斯态。我们的方法是基于关联函数，是常见的量子统计力学和凝聚态物理，混合量子光学工具。我们制定了一个解析表达式的维格纳函数减去或添加一个单光子后，任意多个模式。它被用来证明纠缠特性的特定的非高斯态，也导致了一个实用的和优雅的条件，维格纳函数为负。最后，我们分析了实验产生的多模高斯态的光子加法和减法的潜力。
2017-11-07 math-ph math.MP physics.optics
Tunable Non-Gaussianity and Exact Higher-Order Coherences for Quantum Advantage
Texas A\&M University, College Station, TX 77843
针对连续变量量子信息处理中共同位移压缩态相干叠加缺乏完整解析处理的问题，提出位移Janus态及基于广义压缩多项式的解析框架，获任意阶统计量等闭式表达式，证明其可调非高斯性及在计量与计算中的量子优势。
2025-11-12 quant-ph
Truncated nonlinear interferometry for quantum enhanced atomic force microscopy
近年来，用非线性放大器代替马赫-曾德尔干涉仪中的分束器进行量子增强相位测量的非线性干涉仪引起了越来越多的兴趣，但基于非线性干涉测量的实用量子传感器仍然是一个突出的挑战。在这里，我们展示了第一个实际应用的非线性干涉测量的原子力显微镜微悬臂梁的位移与量子噪声降低高达3 dB以下的标准量子极限，对应于量子增强测量的光束位移的$\mathrm{1.7~fm/\sqrt{Hz}}$。此外，我们展示了如何最大限度地减少光子反作用噪声，同时利用量子噪声降低转导的悬臂梁位移信号与弱压缩状态，同时使用双零差检测与更高的功率本地振荡器。这种方法提供了一条通往量子增强宽带，高速扫描探针显微镜的道路。
2019-12-22 quant-ph
Quantum metrology of noisy spreading channels
我们提供了最佳的测量策略，一类嘈杂的信道，减少到身份信道的一个特定值的参数（扩展信道）。我们提供了一个例子，是物理相关的：在相位随机噪声的存在下的位移的绝对值的估计。令人惊讶的是，这种噪声不会影响最佳测量的有效性。结果表明，对于小位移，在平均能量相同的情况下，压缩真空探测场是最优的。挤压后光电探测是获得量子费舍尔信息的最佳探测策略，而通常使用的零差探测在小位移的限制下变得无用，由于相同的效果，在光学超分辨中给出瑞利诅咒。有一个量子优势：具有$N$平均光子的压缩态或Fock态允许以比具有相同能量的经典态更好的精度来渐进地估计参数，其中$\sqrt{N}$。
2022-11-29 quant-ph
Compound beams for direct experimental comparison of quantum operations
University of Oslo（奥斯陆大学）；Faculty of Science, Palacký University（帕拉茨基大学理学院）；Joint Laboratory of Optics of Palacký University and Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（帕拉茨基大学与捷克科学院物理研究所联合光学实验室）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
该研究提出复合光束用于模拟量子操作特性，比较多模热光束等的光子加减操作，发现光子加操作对前两类光束更优、光子减操作对多模孪生光束更优，还实现了近乎理想的实验光子加操作。
2026-10-15 quant-ph
Quantum switch as a thermodynamic resource in the context of passive states
本文探讨了量子开关能否激活被动状态以作为热力学资源，研究表明其单独无法激活，但结合外部资源时可促进功的提取。
2024-02-16 quant-ph
Quantum-enhanced sensing of displacements and electric fields with large trapped-ion crystals
将超冷原子系统的隔离和控制发展到单量子的水平已经导致了量子传感的重大进展，但是通过利用纠缠在现实世界的应用中展示量子优势仍然是一项核心任务。在这里，我们实现了一个多体量子增强传感器检测微弱的位移和电场使用大晶体的$\sim 150$捕获的离子。晶体的质心振动模式作为高Q机械振荡器，集体电子自旋作为测量装置。通过在施加位移之前纠缠振子和集体自旋，并通过多体回波控制相干动力学，我们能够利用精细的自旋运动纠缠将位移映射到自旋旋转中，从而避免量子反作用并消除有害的热噪声。我们报告量子增强的灵敏度低于标准的量子极限和灵敏度测量电场的$240\pm10~\mathrm{nV}\mathrm{m}^{-1}$在$1$秒（$240~\mathrm{nV}\mathrm{m}^{-1}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$）的$8.8 \pm 0.4~$ dB的位移。
2021-03-15 physics.atom-ph quant-ph
Dynamics of continuous-time quantum walks in restricted geometries
我们研究有限离散结构上的量子输运，并通过连续时间量子行走来模拟这个过程。基于作为时间的函数的步行者的平均位移，可以实现量子步行和经典步行之间的直接和有效的比较。实际上，可以有利地利用平均位移的快速增长来建立有效的搜索算法。通过分析和数值计算，我们发现衬底的有限性和不均匀性共同削弱了量子行走的性能。我们进一步强调量子行走动力学和底层拓扑结构之间的相互作用，通过研究的时间演化的转移概率分布和长时间平均值的下限。
2008-10-07 quant-ph
The vacuum provides quantum advantage to otherwise simulatable architectures
研究证明仅含GKP稳定子态、高斯操作与零差测量的架构可经典高效模拟，指出真空态是赋予该模型量子优势的核心资源。
2023-09-11 quant-ph
Distributed Phase-Insensitive Displacement Sensing
Palacký University（帕拉茨基大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
本研究提出一种分布式量子传感方法，通过多模式态的联合奇偶性实现相不敏感位移估计，克服标准量子极限并提升灵敏度。
2026-02-03 quant-ph
Near-optimal discrimination of displaced squeezed binary signals using displacement, inverse-squeezing, and photon-number-resolving detection
Information Support Force Engineering University（信息支援部队工程大学）；Guangxi Key Laboratory of Multimedia Communications and Network Technology, Guangxi University（广西大学）；Henan Key Laboratory of Quantum Information and Cryptography, SSF IEU（河南量子信息与密码学重点实验室）；Wuhan Maritime Communication Research Institute（武汉海事通信研究所）
本文提出反压缩Kennedy接收器，用于区分二进制相位调制位移压缩真空态，通过反压缩增强光子数对比度，实现超越标准量子限和Helstrom界，且在实际参数下保持鲁棒性。
2026-05-12 physics.optics quant-ph
Broadband Back Action Cancellation in a Dichromatic Variational Measurement
量子反作用对大多数量子测量施加了基本的灵敏度限制。这种效应是由于测量参数不可避免地受到仪表量子噪声的污染。反作用规避测量利用了所研究的系统向仪表引入的量子相关性，并允许克服基本限制。由于系统组件的有限响应时间，测量经常受到带宽的限制。在这里，我们表明，探测一个机械振荡器与二色性领域的振荡器频率分离的频率，使独立的检测和完整的减法与量子反作用的测量噪声。
2021-05-06 quant-ph
Theory Framework of Multiplexed Photon-Number-Resolving Detectors
Ming Hsieh Department of Electrical and Computer Engineering, University of Southern California（南加州大学明海电气与计算机工程系）；Department of Electrical Engineering, Yale University（耶鲁大学电气工程系）；Chandra Department of Electrical and Computer Engineering, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校昌德拉电气与计算机工程系）；Department of Physics and Astronomy, University of Southern California（南加州大学物理与天文学系）
本研究提出多路复用光子数分辨探测器的理论框架，证明其在光子数矩估计误差与探测器数量成反比，并展示了在猫态生成中的应用优势。
2026-01-26 quant-ph
Nonclassicality as a Quantifiable Resource for Quantum Metrology
我们建立了连续变量态的非经典性作为量子精密测量的一个资源。基于多模求积函数的量子费舍尔信息，我们引入了非经典性测度-量子幂，它具有超越经典极限的位移灵敏度的具体操作意义.这种测度属于非经典性的资源理论，在线性光学元件下是不增加的。我们的信揭示了一个单一的副本，高度非经典的量子态是固有的优势，当与多个副本的量子态与中度非经典。这表明量子功率与量子宏观性的程度有关。最后，我们证明了非经典位移传感任务有用的可编程资源总是可以转换成一个有用的资源状态的相位灵敏度超过经典的限制。
2019-01-29 quant-ph
Sparse Phase Ansatzes for Resource-Efficient Qudit State Preparation via the SNAP-Displacement Protocol
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文研究了利用SNAP位移协议在玻色子量子比特系统中实现资源高效的量子态制备，提出三种逐步更一般的稀疏假设，通过标量多目标优化在保真度与相位数量或假设持续时间之间进行权衡，展示了在理想和噪声环境下稀疏假设相较于完全参数化SD协议的优势。
2026-05-20 quant-ph
Optimal entanglement-assisted electromagnetic sensing and communication in the presence of noise
针对现有宽带TMSV态接收机无法发挥全部量子优势的问题，提出含相关-位移转换器等模块的新接收机架构，可在有损有噪的传感与通信场景中实现最优量子性能。
2023-12-19 physics.optics quant-ph
Tailoring Non-Gaussian Continuous-Variable Graph States
图态是基于测量的连续变量量子计算的基础。然而，这些状态的实验实现诱导场求积的高斯测量统计，这对获得真正的量子优势构成了障碍。在这封信中，我们提出了模式选择光子加法和减法作为可行的和实验可行的途径，在这样的连续变量图形状态引入非高斯特征。特别是，我们研究了非高斯属性如何在图的顶点之间传播，这使我们能够显示在这种方法中可以实现的控制程度。
2018-11-29 physics.optics quant-ph
Investigating Parameter Trainability in the SNAP-Displacement Protocol of a Qudit system
本文分析 qudit 系统 SNAP-Displacement 协议中 SNAP 参数的训练敏感性，结合 VQA、代价函数、$t-$design 与 Haar 矩引理，给出其相较多多量子比特系统具备可训练性优势的一般条件。
2023-09-26 math-ph math.MP quant-ph
