Perfect pure quantum state transfer via state restoring and ancilla measurement
Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry RAS(俄罗斯科学院化学物理和药物化学问题联邦研究中心);Zhejiang University(浙江大学)
该研究提出在自旋-1/2链上实现任意纯量子态完美转移的协议,通过局部变换恢复发送者状态,利用辅助量子比特标记并去除垃圾,经编码、转移、恢复、解码等步骤完成任意纯态的完美转移算法。
2026-07-08 quant-ph
Classical interventions in quantum systems. I. The measuring process
测量过程是对量子系统动力学的外部干预。它涉及该系统与测量设备的单一相互作用,两者与未知环境的进一步相互作用引起退相干,然后删除子系统。这种测量过程的描述是量子测量理论中现有模型的实质性推广。特别是,不需要任何附属机构。最终结果由量子态$ρ$的完全正映射表示(可能具有$ρ$的维度的改变)。上述过程的连续极限导致量子动力学半群的Lindblad方程。
2000-02-07 quant-ph
Nonlocal Generalized Quantum Measurements of Spin Products Without Maximal Entanglement
在类空分离的量子系统上测量非定域可观测量是一项资源匮乏且具有实验挑战性的任务。已经提出了几种理论测量方案,以增加其可行性,使用共享的最大纠缠辅助。我们提出了一种新的方法来解决这个问题,使用广义量子测量的语言,以表明它实际上是可能的,而不一定需要一个最大纠缠的辅助测量可观察的非局部自旋产品。这种方法打开了大门,更经济的任意强度的非局部测量,从非局部弱值的应用范围可能新的测试贝尔不等式。明确了测量强度和所需辅助纠缠量之间的关系,为将量子非定域性、纠缠和信息传输联系在一起的联系带来了新的视角。
2019-12-15 quant-ph
Quantum universal detectors
我们解决的问题,<O>通过一个通用的测量设备,是独立的O,并为不同的运营商的期望值,通过改变数据处理获得的任意运营商O的期望值估计。"通用检测器“对系统和适当准备的辅助设备进行联合测量。我们的特点,这样的通用检测器,并显示它们可以通过贝尔测量或通过本地测量和经典的系统和附属之间的通信。
2003-06-04 quant-ph
State Preparation on Quantum Computers via Quantum Steering
提出一种基于测量诱导导引的量子状态制备方法,通过辅助量子比特的纠缠、测量与主动重置,将系统量子比特导引至目标状态,并验证了其在NISQ及未来纠错码中的关键价值。
2023-10-09 quant-ph
Measuring a photonic qubit without destroying it
测量单个光子的偏振通常会导致其破坏。我们提出,演示,并完全实现一个\emph{quantum non-demolition}(QND)计划实现这样的测量非破坏性。该方案仅使用线性光学和辅助模式的光电检测来在单光子水平上非确定性地诱导强非线性。我们不断地将这种QND测量改变到弱状态,并使用它来执行量子力学中互补性的非破坏性测试。我们的方案实现了量子比特的最先进的一般测量:它是非破坏性的,可以在任何基础上进行,并且具有任意强度。
2003-12-05 quant-ph
Quantum algorithm for measuring the energy of n qubits with unknown pair-interactions
众所周知的量子相位估计算法要求所考虑的么正可用作取决于辅助寄存器的量子态的条件变换。我们提出了一种算法,将未知的n比特对相互作用哈密顿量转换为条件哈密顿量,使得标准相位估计可以应用于测量能量。我们的基本假设是,所考虑的系统可以与量子计算机进行交互。对于较大的n,该算法仍然适用于估计能态密度,因此可能有助于寻找固态能隙。
2001-08-10 quant-ph
Measuring Entanglement in a Photonic Embedding Quantum Simulator
测量纠缠是一项要求很高的任务,通常需要对量子系统进行全面的断层扫描,涉及到随着参与方数量呈指数级增长的大量可观测量。最近,有人提出,增加一个辅助量子比特将允许有效测量并发,实际上任何与反线性操作相关的纠缠单调。在这里,我们报告这样一个设备的实验实现-嵌入量子模拟器-在光子学,编码的纠缠动力学的二分系统成三方之一。我们表明,二分并发可以有效地提取测量的两个观测值,而不是15,没有完整的断层信息。
2016-03-01 quant-ph
Measuring measurement--disturbance relationships with weak values
使用测量精度ε和扰动(测量反作用)η的形式定义,Ozawa [Phys. Rev. A 67,042105(2003)]已经表明海森堡声称的这些量之间的关系一般是错误的。在这里,我们表明,小泽介绍的数量可以通过实验确定,使用没有先验知识的测量调查-这两个数量对应的根均方差由弱值概率分布。我们提出了一个简单的三量子比特实验,这将说明海森堡的测量-扰动关系的失败,和小泽提出的替代关系的有效性。
2010-07-19 quant-ph
Twisted graph states for ancilla-driven quantum computation
我们引入了一种新的量子计算范式,称为Ancilla驱动的量子计算(ADQC),它结合了量子线路和单向模型的各个方面,以克服构建大规模量子计算机中的挑战性问题。ADQC不是直接操纵每个量子位来执行通用量子逻辑门或测量,而是使用固定的两量子位相互作用将量子计算机的存储器寄存器耦合到辅助量子位。通过测量辅助,系统上的测量引起的反作用执行期望的逻辑运算。通过要求辅助系统量子比特相互作用应该导致单一和逐步确定性演化,并且应该可以简化计算,即在开始时应用所有全局操作,我们能够对可用于ADQC的相互作用设置条件。我们证明了只有两个这样的类的相互作用,其特征在于在非本地部分的相互作用算子。这导致了一个新的纠缠资源的定义称为扭曲的图形状态产生的非交换运营商。ADQC模型是在类似于测量演算的代数框架中形式化的。此外,我们提出了扭曲图状态的因果流的概念,基于稳定器的形式主义,来反驳决定论。最后,我们展示了ADQC与单向和电路模型之间的组合嵌入,这将使我们能够将最近开发的基于测量的量子计算的理论和工具包直接转移到ADQC中。
2009-11-24 quant-ph
Experimental Realization of Brüschweiler's exponentially fast search algorithm in a homo-nuclear system
与经典搜索算法相比,Grover量子算法[Phys. Rev. Lett.,79,325(1997)]实现了二次加速和Reichweiler混合量子算法[Phys. Rev. Lett.,85,4815(2000)]实现了指数加速。在本文中,我们报告了在一个3-qubit NMR系综系统中的实验实现。脉冲序列被用于算法和测量方法在这里使用的是改进的,使用的是由Reichweiler,即,而不是定量测量的自旋投影的辅助位,我们利用的辅助位谱的形状。通过简单地判断辅助比特谱中相应峰的向下或向上,可以读出标记状态的比特值,特别地,这种读出的几何性质可以使结果对错误更鲁棒。
2002-08-12 quant-ph
Ancilla-assisted probing of temporal quantum correlations of large spins
当在两个或更多个不同的时间测量量子自旋时,由于先前的测量而发生的测量反作用会影响后面的测量。这使得时间量子关联函数的测量具有挑战性。在本文中,我提出了一个测量协议,利用自旋选择规则来减轻测量反作用的影响。我表明,在适当的条件下,测量反作用对两个时间的量子关联的影响变得可以忽略不计时,探测系统组成的自旋与大自旋量子数$l\gg s$通过耦合到一个自旋- $s$辅助自由度。这种测量协议的潜在应用是通过光探测玻色-爱因斯坦凝聚体的阵列。
2020-08-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Quantum disentanglers
不可能将处于未知状态$|ψ>$的量子位从在特定参考状态$|0>$中制备的(N-1)个辅助量子位的集合中解开。也就是说,不可能{ \em完美}执行转换$(|ψ,0...,0\r +|0,ψ,...,0\r +...+ |0,0,...ψ\r) \to |0,...,0>\otimes |ψ>$。问题是我们能做得多好?我们考虑了许多不同的方法,从一个纠缠态中提取一个未知态,该纠缠态是由该量子比特和一组处于已知态的辅助量子比特形成的。正如预期的那样,测量整个系统是效率最低的方法。我们提出了各种量子“设备”,从辅助量子位集合中解开未知量子位。特别是,我们提出了最佳的通用解纠缠的未知量子比特的保真度,这并不依赖于量子比特的状态,和概率解纠缠,执行完美的解纠缠变换,但概率小于1。
2000-06-09 quant-ph
State complexity and phase identification in adaptive quantum circuits
本文通过引入态权重和反浅性两个量子态性质,为自适应量子电路中态制备和门实现的复杂度提供严格界限,并证明这些性质可作为识别量子相的指标。
2025-09-21 quant-ph
Discriminating between Lüders and von Neumann measuring devices: An NMR investigation
量子系统上的可观测量的测量涉及量子态的概率坍缩和相应的测量结果。Lüders和von Neumann状态更新规则试图描述上述现象学观察。这些规则对于非退化的可观测量是相同的,但是对于退化的可观测量是不同的。虽然吕德斯规则在相应的退化观测量的测量下保留了退化子空间内的叠加,但冯诺依曼规则没有。最近,Hegerfeldt和Mayato [Phys.Rev.A,85,032116(2012)]制定了一个方案来区分两种类型的测量设备。在这里,我们已经重新制定了这个协议的量子寄存器包括系统和辅助量子位。然后,我们利用核磁共振技术,用核自旋系统对该方案进行了实验研究,发现Lüders规则是有利的。
2016-08-05 quant-ph
Discrete-variable assisted error correction of continuous-variable quantum information
Simon Fraser University(西蒙菲莎大学)
本文提出一种利用广泛可用的离散变量辅助资源进行连续变量量子纠错的新方案,通过单个量子比特辅助态抑制超过20%的连续变量退相干,并在混合连续-离散系统中展现鲁棒性。
2026-04-08 quant-ph
Transcendental properties of entropy-constrained sets
Technical University of Munich(慕尼黑工业大学);Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)(慕尼黑量子科学与技术中心)
本文探讨熵约束集是否为半代数集的问题,通过分析延续Gauss映射来证明其超越性,排除了有限辅助系统下的代数单次描述可能。
2021-12-19 math-ph math.MP quant-ph
An Ancilla Based Quantum Simulation Framework for Non-Unitary Matrices
基于辅助电路的成功概率通常随辅助电路中所包含的量子位的数量呈指数下降。虽然可以通过幅度放大处理来放大概率,但是幅度放大的输入依赖性使得难以顺序地组合两个或更多个基于辅助的电路。振幅放大的新版本称为不经意振幅放大,它独立于系统寄存器的输入运行。这允许我们顺序地组合两个或更多个基于辅助电路的电路。然而,这种类型的放大仅在所考虑的系统是酉或非酉但在某种程度上接近酉时才起作用。在本文中,我们提出了一个通用的框架来模拟非酉矩阵的辅助量子线路,其中的成功概率最大化,通过使用不经意的振幅放大。特别是,我们展示了如何扩展一个非酉矩阵几乎酉矩阵。然后,我们模拟的扩展矩阵,使用辅助电路设计以及不经意的幅度放大。通过测量产生矩阵到最近的酉酉矩阵的距离,给出了由不经意振幅放大过程得到的最终态保真度的下界。对不同大小的随机矩阵的数值模拟表明,与系统大小无关,最终放大概率一般在0.75左右,最终状态的保真度大多很高,在0.95左右。此外,我们讨论了复杂性分析,并表明,结合两个这样的辅助电路,矩阵产品可以实现。这可能会导致我们在量子计算机上有效地实现表示为无限矩阵乘积的矩阵函数。
2016-12-10 cs.CC quant-ph
Quantum coherence leveraged agnostic phase estimation
该研究针对旋转轴未知时量子比特旋转角度估计精度下降的问题,提出基于辅助比特初始量子相干性的协议,无需纠缠资源即可实现与轴参数无关的最优费希尔信息,提供了资源高效的不可知相位传感方案。
2025-07-29 quant-ph
Gradients of parameterized quantum gates using the parameter-shift rule and gate decomposition
参数移位规则是一种测量量子线路相对于其参数的梯度的方法,其不需要辅助量子比特或受控操作。在这里,我将讨论将这种方法应用于更广泛的参数化量子门,方法是将量子门分解为标准门的乘积,每个标准门都是参数移位规则可微的。
2019-05-30 quant-ph
Robust measurements of $n$-point correlation functions of driven-dissipative quantum systems on a digital quantum computer
本文提出一种统一的分层方法,通过辅助量子比特受控操作和即时测量来鲁棒地测量驱动-耗散等开放量子系统的 n 点关联函数,并在量子计算机上成功测量了驱动-耗散费米子系统的单粒子格林函数。
2024-02-28 quant-ph
Multi-state Swap Test Algorithm
估计两个状态之间的重叠是一项重要的任务,在量子信息中有几个应用。然而,典型的交换测试电路一次只能测量唯一的一对量子态。在这项研究中,我们设计了一个递归的量子线路来测量多个量子态$|ϕ_1...ϕ_n\rangle$的重叠同时与$O(n\log n)$控制交换(CSWAP)门和$O(\log n)$辅助量子比特。该电路使我们能够得到输入量子态$|\langleϕ_i|ϕ_j\rangle|^2$之间的所有成对重叠。与现有的多量子态重叠测量方案相比,该方案具有更高的测量精度和更少的辅助量子比特消耗。在IBM量子云平台上进行了仿真实验,验证了该方案的优越性。
2022-05-15 quant-ph
Demonstrating NISQ Era Challenges in Algorithm Design on IBM's 20 Qubit Quantum Computer
随着超导量子比特技术的不断进步,量子算法从理论抽象到物理实现的实现需要量子线路构造以及硬件限制的知识。在这项研究中,我们展示了在IBM的20量子位“Poughkeepsie”架构上运行的实验结果,目的是展示设计量子算法时出现的各种量子位质量和挑战。这些包括实验测量$T_1$和$T_2$相干时间,门的重复性,顺序CNOT门,用于处理辅助量子位的技术,以及最后在几种不同量子位几何上实现的CCNOT和QFT $^{\dagger}$电路。我们的研究结果表明,通过使用SWAP门或额外的辅助量子位,可以改善量子线路,这必须补偿有限的连通性。
2020-08-31 quant-ph
Measuring Small Longitudinal Phase Shifts via Weak Measurement Amplification
弱测量放大被认为是精密测量中一种很有前途的方案,已被应用于各种小物理量的估计。由于许多量可以转换为相位信号,因此考虑使用弱测量来测量超小的纵向相移是有趣且重要的。在这里,我们提出并实验证明了一种新的基于弱测量放大的超小纵向相位估计,这是适用于偏振干涉测量。实现了对液晶可变延迟器直接引入的小相位信号的一个数量级放大测量,并证明了其对有限可见度干扰的鲁棒性。我们的研究结果可能会在高精度测量中找到重要的应用,例如引力波探测。
2022-04-25 quant-ph
Entanglement Detection for Two-Qubit and Three-Qubit Pure States via Unitary Transformations and Ancilla State Measurements
School of Science, Zhejiang University of Science and Technology(浙江科技大学理学院);School of Mathematical Science, Capital Normal University(首都师范大学数学科学学院)
本文针对量子纠缠检测问题,基于酉变换和辅助测量提出量子电路方案,可直接测量两体并发度和三体3 - 缠结纠缠度量,无需全量子态层析成像,为纠缠特性实验表征及多体纠缠资源应用奠定基础。
2026-07-17 quant-ph
Universal quantum operations and ancilla-based readout for tweezer clocks
本文在光镊钟平台上演示了中性原子光钟量子比特的通用量子操作和基于辅助比特的读出,实现了高保真纠缠门、近最优GHZ探针态制备及量子逻辑光谱学,为混合处理器-时钟器件奠定基础。
2024-10-17 quant-ph
Methods for measuring noise, purity changes, and entanglement entropy in quantum devices and systems
我们目前的方法来评估量子演化过程中由于耦合到环境(耗散下文)的数量的变化率。该协议基于重复给定的量子线路(或量子操作)两次、三次等,并且在每次重复之后测量期望值。我们首先应用这种方法来测量量子线路中的纯度变化率。这提供了关于电路质量的直接信息。此外,所提出的方案能够提取耗散的贡献,如能量和相干性的量的变化。特别地,这可以应用于特定量子位的局部哈密顿。因此,我们的方法可以用来定位“热点”的耗散发生。这种方法的一个变体可以用来测量量子线路中的纠缠积累。这些方法是可扩展的,因为它们只涉及一些在NISQ设备中相对容易测量的可观测量。
2021-12-01 quant-ph
Ancilla-assisted measurement of quantum work
我们回顾了使用外部辅助检测器来测量在幺正热力学过程中在量子系统上执行或从量子系统中提取的工作的全部分布。我们首先说明两个范例计划,允许一个测量的工作分布:拉姆齐技术来测量的特征函数和正算子值的措施(POVM)计划直接测量的工作概率分布。然后,我们表明,这两个想法可以在一个统一的框架中理解,通过一个通用的量子探测器评估工作波动,并描述了两个协议,能够产生互补的信息。这也使我们能够强调量子工作如何受到系统初始状态中相干态的影响。最后,我们描述了前两个方案的物理实现和实验实现。
2018-08-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Braiding fractional quantum Hall quasiholes on a superconducting quantum processor
本研究使用小型含噪超导量子处理器,在薄圆柱体简化模型框架内模拟分数量子霍尔准空穴的直接编织,通过ancilla控制绝热演化序列并采用复合误差缓解策略测量拓扑相位,为研究分数量子霍尔态的编织统计开辟了新途径。
2023-04-18 cond-mat.str-el quant-ph
Measuring Analytic Gradients of General Quantum Evolution with the Stochastic Parameter Shift Rule
混合量子-经典优化算法是近期量子计算机最有前途的应用之一。在这些算法中,目标是使用来自在量子设备上执行的测量的反馈来优化关于一些经典参数的可观察量。在这里,我们研究的问题,估计的梯度的函数直接从量子测量优化,推广和简化文献中存在的一些方法,如所谓的参数移位规则。我们推导出一个数学上精确的公式,该公式提供了一种用于估计任何多量子比特参数量子演化的梯度的随机算法,而无需引入辅助量子比特或使用哈密顿模拟技术。当底层设备可以实现其系数取决于参数的哈密顿量的展开中的所有泡利旋转时,梯度测量是可能的。尽管进行了一些近似,但即使所有可用的量子门都有噪音,例如由于量子设备和未知环境之间的耦合,我们的算法也会继续工作。
2021-01-19 quant-ph
Entangling spins by measuring charge: a parity-gate toolbox
最近出现的奇偶校验门作为一个有前途的资源执行通用量子计算与费米子只使用线性相互作用。在这里,我们从量子网络的背景下从理论的角度分析奇偶校验门(P门)。我们提出了几种方案的纠缠产生与P门,并表明,本地网络大大简化了所需的资源,产生多量子比特纠缠,如n-GHZ状态。其他应用包括贝尔状态分析器和隐形传态。我们还表明,集群状态融合可以进行确定性的奇偶校验测量。然后,我们将这种分析扩展到包含自旋和模式量子位的混合量子网络。从一个容易准备的资源(自旋模式纠缠的单电子),我们展示了如何产生一个自旋n-GHZ状态与线性元件(分束器和本地自旋翻转)和电荷奇偶校验检测器;这种状态可以被用作自旋量子计算机中的资源或作为构建集群状态的先驱。最后,我们利用模式自由度作为辅助,构造了一种新型的自旋CZ门。
2007-03-28 quant-ph
A scattering quantum circuit for measuring Bell's time inequality: a nuclear magnetic resonance demonstration using maximally mixed states
1985年,Leggett和Garg(1985 Phys.Rev.Lett. 54 857)提出了一个Bell不等式来检验量子力学两个基本概念之间的相容性。第一个概念是“宏观实在论”,这是量子系统的物理性质的质量独立于宏观层面的观察。第二个概念是“无创可测量性”,这是在不干扰系统后续发展的情况下进行测量的可能性。测试莱格特-加格不等式或贝尔时间不等式是否违反的关键要求之一是能够对量子位状态进行非侵入性测量。在本文中,我们提出了一个量子散射电路,实现了这样的测量最大混合态。电路的操作使用氯仿中的液态核磁共振(NMR)来演示,其中在探针(辅助)量子比特状态上测量量子比特的时间相关性。结果清楚地显示了一个破坏区域,并与量子力学的预测非常一致。
2011-05-12 quant-ph
Measuring measurement
测量将量子现象的世界与经典事件的世界联系起来。它既扮演着观察量子系统的被动角色,也扮演着制备和控制量子态的主动角色。令人惊讶的是--鉴于测量在量子力学中的中心地位--设计一个测量给定可观测量的探测器并没有通用的方法。除此之外,现有探测器的特征通常基于部分校准或精心制作的模型。因此,探测器的实验规范(即层析成像)具有根本和实际的重要性。在这里,我们提出了实现量子探测器层析成像:我们确定最佳的正算子值测量描述的检测器,没有辅助假设。该结果完成了完全指定实验所需的三元组、状态、过程和探测器断层扫描。我们表征雪崩光电二极管和光子数分辨探测器能够检测多达8个光子。这创造了一套新的工具,用于精确检测和制备非经典光。
2008-07-15 quant-ph
Snapshotting Quantum Dynamics at Multiple Time Points
针对测量扰动阻碍多时间点量子统计获取的问题,提出基于辅助测量与经典后处理的量子动力学快照方法,可重构多时间准概率分布并提取大量关联函数,经双物种囚禁离子实验验证其有效性。
2024-11-04 quant-ph
Distinguishing quantum dynamics via Markovianity and Non-Markovianity
本文提出通过辅助系统测量方法区分量子动力学,解析与数值研究了耦合XX自旋链的量子比特约化密度矩阵,发现离域化与局域化链分别对应马尔可夫与非马尔可夫浴,且退相干噪声特征取决于退相干强度,仅需测量量子比特即可区分三种动力学。
2025-05-29 quant-ph
Measuring the characteristic function of the work distribution
我们提出了一个干涉设置的辅助测量的特征功能的工作分布后的时间依赖的过程中经历的量子系统。我们确定如何配置的有效干涉仪是链接到所享有的哈密顿统治的过程中的对称性,并提供明确的形式的操作来实现,以完成我们的任务。最后,我们讨论了两个物理设置,基于混合光/机电设备,在我们的工作中讨论的理论建议可以找到一个实验证明。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Mid-circuit measurements on a single species neutral alkali atom quantum processor
本文通过搁置数据量子比特并非破坏性测量辅助量子比特,在中性原子阵列中实现了中途测量,结合动态解耦与微波重泵浦技术保持了高保真度,为重复量子纠错奠定了基础。
2023-10-09 physics.atom-ph quant-ph
Quantum algorithm for non-homogeneous linear partial differential equations
我们描述了一个量子算法,准备状态,编码非齐次线性偏微分方程的解决方案。该算法是矩阵求逆的连续变量版本:它有效地求逆变量及其偏导数为多项式的微分算子。输出是波函数与非齐次微分方程的特定解成比例的量子态,其可以被测量以揭示解的特征。该算法由三个阶段组成:准备固定的资源状态的辅助系统,进行哈密尔顿模拟,测量辅助系统。该算法可以使用门分解的标准方法进行,但我们在两个方面对此进行了改进。首先,我们表明,广泛的一类微分算子,它是可能的,以获得确切的分解的门采用哈密顿模拟。这避免了昂贵的换向器近似的需要,减少了数量级的门数。此外,我们采用机器学习的方法来找到准备所需资源状态的显式电路。最后,我们研究了一个例子应用的算法:解决泊松方程的静电。
2018-09-07 quant-ph
Measuring high-order photon-number correlations in multimode pulsed quantum states
我们实现了一个直接检测方案的基础上混合光电探测器的实验研究高阶相关检测光子的数量,可以通过实验访问。我们展示了它们在充分表征多模双光束状态与经典状态相比的有用性,特别是,我们引入了一个简单的线性组合的基础上的高阶关联函数的非经典标准。我们的方案是自洽的,允许直接从相同的实验数据估计所有涉及的参数(量子效率,模式数和平均能量)。结果与理论非常吻合,从而表明我们的方案在量子技术中可靠的状态表征的开发。
2011-09-02 quant-ph
Measuring Topological Order
(2+1)维拓扑相物质的拓扑序由其手征中心荷和描述其任意准粒子的普遍熔合和编织性质的幺正模张量范畴来表征。我将讨论与这些相关的拓扑不变的数量,并确定那些是有用的,用于确定拓扑秩序。我提出了各种物理实验,探测这些数量和详细的测量数据的拓扑不变量的关系。
2021-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el math-ph
Measuring Polynomial Invariants of Multi-Party Quantum States
我们提出了直接估计局域变换下多方量子态的多项式不变量的网络。这些网络的结构与不变量本身的结构密切相关,这为这些抽象的数学量提供了物理解释。具体来说,我们的网络估计局部酉(LU)变换和随机局部操作和经典通信(SLOCC)下的不变量。我们的网络可以估计多方状态的LU不变量,其中每一方可以具有任意维度的希尔伯特空间和多量子比特状态的SLOCC不变量。与基于估计状态系数和计算不变量的方法相比,我们分析了我们的网络的统计效率。
2003-08-15 quant-ph
Measuring the heat exchange of a quantum process
最近,已经提出了干涉方法来测量在驱动量子系统上执行的工作的全部统计[Dorner等人,Phys.Rev.Lett. 110 230601(2013)]和[Mazzola等人,Phys.Rev.Lett. 110 230602(2013)]。这种方案的优点在于,它们通过对适当耦合的辅助量子比特执行相位估计来取代进行投影测量的必要性。这些建议是一个可能的途径,以有形的实验探索量子热力学,这是一个主题,这是目前的关注中心,由于目前的控制介观量子系统。在这封信中,我们证明了修改的相位估计协议可以用来测量量子过程的热分布。此外,我们演示了如何使用离子阱技术可以实现我们的计划。我们的计划应该铺平了道路的第一个实验探索的兰道尔原则,因此复杂的能量信息转换在介观量子系统。
2014-08-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Preconditioned quantum linear system algorithm
我们描述了一种量子算法,该量子算法推广了量子线性系统算法[Harrow等人,物理修订版信函103,150502(2009)]到任意问题规范。我们开发了一个状态准备例程,可以初始化通用状态,显示如何简单的辅助测量可以用来计算许多感兴趣的数量,并集成了量子兼容的预处理器,大大扩展了问题的数量,可以实现指数加速的经典线性系统求解器。为了证明该算法的适用性,我们展示了它是如何被用来计算电磁散射截面的任意目标指数速度比最好的经典算法。
2013-05-07 quant-ph
The Transfer of Entanglement Negativity at the Onset of Interactions
本文以微扰方法分析相互作用初始阶段的纠缠传递,提出负性磁化率、传递率和脆弱性来刻画哈密顿量与初始态对纠缠产生、传递及损失的影响。
2022-09-08 quant-ph
On the Hardness of Measuring Magic
Harvard University(哈佛大学);Dana-Farber Cancer Institute(达纳-法伯癌症研究所);Harvard Medical School(哈佛医学院)
本文引入泡利不稳定性作为魔幻度量,并在IBM Eagle处理器上实验测量,证明大规模魔幻测量在计算上不可行,揭示量子加速与魔幻可测性之间的根本矛盾。
2024-08-03 quant-ph
Controlling and measuring a superposition of position and momentum
本文通过狭缝、透镜和干涉仪制备光子的位置与动量叠加态,实验观测到位置与动量间的量子干涉,并验证其概率结果比经典下界低5.9%。
2022-07-15 quant-ph
How measuring a quantum field affects entanglement harvesting
我们分析了纠缠捕获如何受到量子场测量性能的影响。现场的测量被建模为粒子探测器到现场的耦合,然后在探测器上执行投影测量。在我们的分析中,我们考虑了两个探测器收集纠缠和一个辅助探测器用于执行测量的不同安排。我们发现了不同的制度如何执行测量场影响收获的纠缠,这取决于用于测量场的检测器的初始和最终状态,以及它的耦合强度。我们确定了制度,它是可能的,以测量领域的准备过程中的纠缠收获协议,而不会显着干扰纠缠收获。我们还确定在什么制度的现场测量可以降低或略有提高粒子探测器收获纠缠的能力。
2023-02-21 gr-qc hep-th quant-ph
Efficient Pauli channel estimation with logarithmic quantum memory
SEAS, Harvard University(哈佛大学塞弗里德学院);IIIS, Tsinghua University(清华大学信息国家实验室)
研究量子设备Pauli噪声信道特征值估计问题,提出仅需对数级辅助量子比特和多项式级测量的高效协议,突破了此前非级联协议需指数级测量的下界,并证明零内存协议仍需指数级测量。
2025-09-14 cs.CC cs.IT cs.LG
Parsimonious Quantum Low-Density Parity-Check Code Surgery
Iceberg Quantum(冰山量子);Condensed Matter Theory Center and Joint Quantum Institute, Department of Physics, University of Maryland(马里兰大学凝聚态理论中心与联合量子研究所物理系);Department of Mathematics, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院数学系);Department of Physics, University of California San Diego(加州大学圣地亚哥分校物理系);School of Physics, The University of Sydney(悉尼大学物理学院)
本研究提出了一种构造qubit大小$O(W \log W)$辅助系统的 方法,用于在任意qLDPC稳定器码中测量任意逻辑Pauli算子,从而降低了量子码手术方案的渐进行耗。
2026-03-05 math-ph math.MP quant-ph
Measuring a Quantum Measure Exceeding Unity
Raman Research Institute(拉曼研究所);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理前沿研究所);Department of Physics, Syracuse University(锡拉丘兹大学物理系);School of Theoretical Physics, Dublin Institute for Advanced Studies(都柏林高等研究院理论物理学院);Department of Physics and Astronomy, University of Calgary(卡尔加里大学物理与天文学系)
本文通过光学实验展示了一种辅助粒子过滤方案,测量到量子度量μ(E)=1.172,超过了经典概率的最大值1,验证了量子度量的非经典性质。
2026-09-15 quant-ph
Measuring Quantum Entanglement from Local Information by Machine Learning
纠缠是量子技术发展和量子多体模拟研究中的一个关键性质。然而,纠缠测量通常需要量子全态层析成像(FST)。在这里,我们提出了一个神经网络辅助的协议,用于测量局域哈密顿量的平衡态和非平衡态的纠缠。代替FST,它可以从单量子比特或双量子比特的泡利测量中学习全面的纠缠量,例如雷尼熵,部分转置(PT)矩和相干性。同样令人兴奋的是,我们的神经网络能够仅使用前一次的单量子位轨迹来学习未来的纠缠动力学。此外,我们进行实验,使用核自旋量子处理器和训练自适应神经网络来研究纠缠在一个一维自旋链的基态和动力学状态。通过测量基态中的静态纠缠,揭示了量子相变(QPT),并在动力学态中精确估计了测量时间以外的纠缠动力学.这些精确的结果验证了我们的神经网络。我们的工作将在量子多体系统中有广泛的应用,从量子相变到有趣的非平衡现象,如量子热化。
2022-09-18 quant-ph
Single spin measurement using spin-orbital entanglement
单自旋测量是基于自旋的量子计算的一个主要挑战。本文提出了一种测量单电子在量子点中自旋的新方法。我们的策略是基于纠缠(使用酉门)的自旋和轨道自由度。由第二个空QD定义的{ \em轨道量子位}被用作辅助,并在已知的初始状态下制备。测量轨道量子位将揭示(未知)初始自旋量子位的状态,从而将问题简化为更容易的单电荷测量任务。由于自旋-电荷转换是以单位概率完成的,因此原则上可以实现电子自旋的单次测量。我们评估我们的方法对各种来源的错误的鲁棒性,并简要讨论可能的实现。
2005-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measuring the quadrature coherence scale on a cloud quantum computer
本文首次在云端量子计算机 Borealis 上测量了压缩光和热光态的正交相干尺度 QCS,验证了干涉仪与光子计数探测器用于认证量子性的可行性。
2023-04-18 quant-ph
Qudit Implementation of the Rodeo Algorithm for Quantum Spectral Filtering
Universidade Federal de Ouro Preto(欧罗普雷托联邦大学);Universidade Federal de Juiz de Fora(茹伊斯德福拉联邦大学)
本文提出利用多级量子态实现罗德算法,引入罗德核作为能域谱滤波器,并提出微canonical协议以单次能扫估计熵量,通过三、四、五级 ancilla qutrit 模拟一维 Ising 模型,展示多级量子系统谱分析与热力学表征的框架。
2026-10-20 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph quant-ph