Kraus representation of damped harmonic oscillator and its application
根据定义，受环境影响的谐振子的Kraus表示，被建模为振幅阻尼或相位阻尼，直接由简单的算子代数解给出。作为例子和应用，我们首先给出了一个单量子比特的Kraus表示，其计算基态定义为玻色子真空态和单粒子数态。我们进一步讨论了以玻色子奇、偶相干态为计算基态的量子比特的环境效应。比较了环境对两种不同计算基定义的纠缠量子比特的影响。
2004-10-15 quant-ph
The operator sum-difference representation for quantum maps: application to the two-qubit amplitude damping channel
由于五次和更高阶多项式的代数解的Abel-Galois no-go定理，通过Choi-Jamiolkowski方法的$d$维的一般噪声动力学的特征值问题和相关特征方程通常不能通过根式求解。我们提供了一种方法，围绕这一僵局分解成更简单的，不一定是积极的，厄米特运营商是对角化通过自由基，产生一组“积极的”和“消极的”克劳斯运营商。付出的代价是足够数量的Kraus运算符是$d^4$而不是$d^2$，在Kraus表示中就足够了。我们考虑了形式主义的各种应用：2-qubit振幅阻尼通道的Kraus表示，2-qubit系统与真空浴耗散相互作用产生的噪声;在新表示中定义通道的最大退相和纯退相分量，并研究它们的纠缠破坏和广播特性。
2012-12-12 quant-ph
Visualizing Kraus operators for dephasing noise during application of the $\sqrt{\mathrm{\mathrm{SWAP}}}$ quantum gate
我们考虑$\sqrt{\mathrm{SWAP}}$量子门及其优化的纠缠作用的情况下，通过连续的动力学解耦，在存在失相噪声。我们在仅控制双量子位操作并且描述中不包括单量子位操作的特定情况下说明该过程。为了将存在噪声的优化动态与理想情况进行比较，我们使用标准保真度度量。然后讨论了在量子运算概率论中使用优化门的重要性。由于其重要性的明确建设的完全积极的地图代表的操作，我们得到优化克劳斯运营商在这种特定的情况下，专注于纠缠操作。然后，我们将展示如何可视化的时间演变的每个克劳斯运营商作为一个曲线在三维欧氏空间。最后，我们通过描述一组可能的测量来获得克劳斯算子，从而将这种形式主义与量子力学的操作框架联系起来。
2021-03-18 quant-ph
Optimal decomposition of incoherent qubit channel
我们证明了任何非相干量子比特信道都可以分解为四个非相干Kraus算子。证明包括通过分解相应的Choi-Jamiotenkowski-Sudarshan矩阵来显示四个不相干Kraus算子的存在性。我们提到一些应用程序的最佳分解。我们还证明了即使对于量子比特信道，Kraus秩和非相干秩也是不同的。
2018-07-04 math-ph math.MP quant-ph
The reduction of the number of incoherent Kraus operations for qutrit systems
量子相干性是任何量子系统都可能出现的基本性质。用Kraus分解定义的非相干操作在状态变换中起着重要的作用。非相干Kraus算子的最大数目已在[A. Streltsov，S. Rana，P. Boes，J. J. Mesert，Phys. Rev. Lett. 119. 140402（2017）]。在这项工作中，我们表明，非相干Kraus运营商的数量可以减少到4个通过构造一个适当的酉矩阵的单个量子比特从5。对于qutrit系统，我们进一步得到了32个非相干Kraus算子，而Sterltsov研究的上界给出了39个Kraus算子.此外，我们减少了严格不相干的克劳斯运营商的数量从超过15到13。并且我们考虑了单四进制系统中这两种类型操作的状态转换问题。
2020-05-03 quant-ph
Comment on: Local Unitary Equivalence of Multipartite Pure Qubits States
对B的信的评论Kraus { \it Phys. Rev. Lett.} { \bf 104}，020504（2010）。
2014-07-25 quant-ph
Kraus representation for maps and master equation in spin star model with layered environment
量子操作通常定义为量子态上的完全正的（CP）、保迹（TP）映射，可以用算符和或Kraus表示来表示。在本文中，我们计算了分层环境中单比特开放系统的精确可解动力学的算符和表示和主方程。另一方面，我们得到了精确的Nakajima-Zwanzig（NZ）和无时间卷积（TCL）主方程。最后，我们研究了一个简单的例子来考虑CP映射和初始量子关联之间的关系，并证明了初始量子关联的消失对于CP映射是不必要的。
2013-04-22 quant-ph
Adaptive recurrence quantum entanglement distillation for two-Kraus-operator channels
量子纠缠是许多重要量子操作的宝贵资源。通过首先在一个代理处制备最大纠缠量子比特对，然后通过量子信道将量子比特中的一个发送到另一个代理，可以在两个代理之间共享一对纠缠量子比特。在这个过程中，纠缠的恶化是不可避免的，因为信道中固有的噪声污染了量子比特。为了解决这一问题，人们开发了各种量子纠缠蒸馏（QED）算法。其中，递归算法在可实现性和鲁棒性方面具有优势。然而，递归QED算法的效率还没有得到彻底的研究在文献中。本文提出了两种适用于量子信道的递推QED算法来解决效率问题。所提出的算法保证了具有两个Kraus算子的量子信道的收敛性，其中包括相位阻尼和振幅阻尼信道。分析结果表明，这些算法的收敛速度从线性提高到二次，其中一个算法达到了最优速度。数值结果表明，所提出的算法显着提高QED的效率。
2017-06-22 math.QA quant-ph
A tutorial introduction to quantum stochastic master equations based on the qubit/photon system
从由具有共振或色散相互作用的二能级系统（量子比特）和谐振子（光子）组成的关键复合量子系统，当测量量子比特或光子时，可以导出相应的量子随机主方程（SME）。从一个基本的离散时间公式的基础上明确的公式的相互作用传播，显示了如何包括测量缺陷和退相干。这个量子比特/光子量子系统说明了一般离散时间SME的Kraus映射结构，该结构支配受环境诱导的测量反作用和退相干的开放量子系统的动力学。然后，在量子比特/光子系统上，人们解释了到连续时间数学模型的过渡，其中测量信号是连续的实值信号（通常是零差或外差信号）或从计数器获得的不连续和整数值信号。在此推导过程中，克劳斯映射公式以无穷小的方式保留。这样的推导也提供了一个等价的克劳斯映射制定的连续时间SME通常表示为随机微分方程驱动的维纳或泊松过程。从这样的克劳斯映射公式，简单的线性数值积分计划，保持积极性和跟踪的密度算子，即量子态。
2022-09-09 math.OC quant-ph
Purification of Single Qubits and reconstruction from Post-Measurement State
量子力学中混合态的提纯，即到纯态的转换，在Kraus等人的意义下被看作是一个{ \it运算}，并为两个不同的提纯方案构造了显式的{ \it Kraus运算符} \cite{kra1,kra2,kra3}.第一个是基于{ \it概率保持}的，最初是由薛定谔\cite{sch}提出的，随后由Sudarshan等人\cite{sudar}详细阐述。我们在这里基于{ \it优化性能}构建了第二个协议。两种纯化方案都已经在单个量子位上实现，以试图提高量子位的纯化后测量状态与初始纯状态的保真度。我们已经考虑了{ \it完全}和{ \it部分}测量，并建立了各种精度的界限和不等式。我们表明，我们的纯化协议导致更好的状态重建，最明确的是，当部分测量。
2004-06-23 quant-ph
Natural Parameterization of Two-Qubit States
任何纯双量子比特态都可以用六个实角表示，并通过二分结构表示自然的参数化。在第一次明确识别所有这些角度后，发现这些参数总是可以完全分离成两个“动态局部”旋量分量。具体地说，给定两个量子比特位置处的局域哈密顿量，每个旋量上的幺正动力学可以单独实现，而不会丢失完整状态中的任何纠缠信息。这样的结论也来自施密特分解的相位固定版本。
2016-01-15 quant-ph
Robustness and fragility of Markovian dynamics in a qubit dephasing channel
在随机幺正动力学方案中研究了量子比特的马尔可夫动力学，其中Kraus算符被一个额外的噪声所改变。在扰动的情况下，马尔可夫性的行为进行了探讨。我们提供了一个新的算法检查CP整除（马尔可夫）的动态映射。
2017-02-13 quant-ph
Guaranteed emergence of genuine entanglement in 3-qubit evolving systems
多方纠缠已被证明是特别相关的更好地理解和利用的动力学和多方系统中的纠缠流。这就要求进行分析，以确定适当的过程，保证出现的多方纠缠在广泛的场景。在这里，我们进行这样的分析，考虑一个系统的两个初始纠缠的量子比特，其中之一是让第三个量子比特相互作用，根据一个任意的幺正演化。我们建立必要和充分条件，相应的克劳斯运营商，以辨别是否属于任何一类的3-qubit纯态，表现出某种纠缠，即biparable，W-和GHZ-真正的纠缠类。我们的研究结果提供了一个分类的克劳斯运营商根据他们的能力产生3量子比特纠缠，并铺平了道路，扩展分析到更大的系统，并确定必须实施的特定的相互作用，以创建，增强和分发纠缠在一个特定的方式。
2019-10-29 quant-ph
Quantum hardware noise learning via differentiable Kraus representation on tensor networks
JIJ Inc.（JIJ公司）
本文提出通过可微Kraus算符学习量子硬件噪声，利用矩阵乘积密度算符模型模拟电路，并在IBM Fez处理器上验证了方法的有效性，展示了其在不同电路中的泛化能力。
2026-04-22 quant-ph
Some Applications for an Euler Angle Parameterization of SU(N) and U(N)
在这里，我们应用我们的SU（N）和U（N）参数化的两个量子比特和量子比特/量子系统的纠缠的问题。特别地，将给出纠缠两个量子比特纯态的群操作，以及操作参数化的相应流形。我们也给出了这个流形的体积，以及所有纠缠的两个量子比特的纯态和混合态的集合的假设体积。这项工作的扩展到量子位/qutrit系统也将给出。
2003-01-28 quant-ph
Simulation of Dissipative Dynamics Without Interferometers
本文提出一种基于最优求和Kraus算符的方法，仅用一个自由度即可实现任意单量子比特信道，并利用纠缠偏振光子对和后处理实验构建了Kraus映射，验证了幺正与投影操作。
2024-02-23 quant-ph
Quantum discord of certain two-qubit states
量子不和谐是Olliver和Zurek提出的量子关联的有效度量。我们分析了一个大家庭的非X-状态的量子不和谐。在非X态的四参数空间中，得到了量子不协调的精确解。在Kraus算符的作用下，量子不和谐的动力学行为也被探讨。
2020-04-24 quant-ph
Measurement-based quantum state transfer and restoring via spin-1/2 chain interacting with environment
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）
研究基于环境相互作用的多量子比特固定激发态在自旋链中的传输，通过Kraus算子和辅助测量实现态恢复，展示任意多量子比特单激发态传输的鲁棒性。
2026-05-13 quant-ph
Tensor of coherences parameterization of multiqubit density operators for entanglement characterization
对于多量子比特密度，相干性张量（或斯托克斯张量）是通过每个量子比特的仿射布洛赫向量并置获得的实参数化。虽然它保持了底层空间的张量结构，但它突出了子系统之间的经典和量子相关模式，并且由于仿射参数化，它包含了所有阶数的所有约化密度。我们使用这种形式主义的主要目的是处理纠缠。例如，二分纠缠的检测是直接的，因为它是在期望的量子位之间具有正部分转置的密度的合成。此外，对于少数量子比特对称密度，找到可分离态族的显式混合物成为一个可行的问题（我们计算它为维尔纳态），更重要的是，它提供了一些关于这种密度纠缠可能起源的见解。
2003-08-04 quant-ph
Gradient-descent quantum process tomography by learning Kraus operators
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）
本文提出GD-QPT方法，通过在Stiefel流形上约束梯度下降学习少量Kraus算符，实现低秩量子过程层析，兼具压缩感知的测量高效性和投影最小二乘的可扩展性，可处理至少五量子比特系统。
2022-08-01 cs.LG physics.data-an quant-ph
Decoherence modes of entangled qubits within neutron interferometry
利用刘维尔-冯·诺依曼主方程研究了纠缠量子比特的两种不同的退相干模式.模式A由投影算子到哈密顿量的本征态上确定，模式B由投影算子到旋转态上确定。我们提出了一般和贝尔对角态的解决方案，并计算了后者的混合度和纠缠的纠缠度。我们提出了一种通过施加起伏磁场实现中子干涉测量中的退相干模式。克劳斯算子分解描述系统的演变为每个模式的实验测试。
2005-12-13 quant-ph
Measurement outcomes that do not occur and their role in entanglement transformations
经典通信辅助下的局域操作（LOCC）对纠缠纯态之间的变换的刻画是量子信息理论中的一个重要问题。由于LOCC具有高度复杂的结构，有时考虑较大的可分离（SEP）映射集，其在数学上具有更简单的描述。在文献中，主要SEP地图组成的可逆克劳斯运营商已被考虑。在本文中，我们表明，考虑这些地图是不够的，当决定是否可以通过一般SEP变换映射到另一个状态。这是通过提供纯3-和5-量子比特状态之间的转换的明确示例来完成的，这通过包含奇异Kraus算子的SEP映射是可行的，但是，通过仅包含常规Kraus算子的SEP映射是不可能的。允许构造SEP映射的关键点是引入在输入状态上以概率零发生的投影测量。事实上，它是不够的，以考虑SEP地图组成的定期克劳斯运营商，即使在纯状态转换的情况下，也影响了纯状态之间的LOCC转换的结果。然而，我们发现，不可逆的克劳斯运营商没有帮助下的状态转换LOCC与许多轮的经典通信，即SEP转换与可逆克劳斯运营商的必要和充分条件仍然是一个必要条件下的有限轮LOCC的可转换性。此外，我们还证明了M. Hebenstreit角Spee，和B. Kraus，Phys. Rev. A 93，012339（2016）不受影响。
2019-10-31 quant-ph
Hyperspherical Parameterization of Unitary Matrices
幺正算符是量子力学的基础，然而对于大于量子比特的离散系统，很难用一种自包含的方式来表达它们。本报告正是这样一个描述，提供了一个紧凑，有用的参数化，与物理应用的例子。
2013-03-24 quant-ph
Atemporal diagrams for quantum circuits
引入一个图表系统，它允许以不涉及时间的形式（因此是“非时间的”）表示量子线路的各种元素，包括测量。它可以用来将量子动力学性质与纠缠态（映射态对偶）联系起来，并提出了有用的类比，例如纠缠态的逆。图中阐明了通道基元、跃迁算子、动力学算子（矩阵）和Kraus秩在噪声量子信道中的作用。正（半定）算子用具有对称性的图表示，这有助于理解它们与完全正映射的关系。这些图用于分析标准的隐形传态和密集编码，并用于仔细研究明确的（结论性的）隐形传态。一个简单的图解论证表明，对于使用混合状态下的单量子位环境建模的单量子位通道，Kraus秩为3是不可能的。
2005-08-23 quant-ph
Compressed quantum simulation of the Ising model
在[R.约扎湾Kraus，A. Miyake，J. Watrous，Proc. R. Soc. A { \bf 466}，809-830（2010）]，已经示出了在n个量子位上运行的匹配门电路可以被压缩为在\log（n）+3个量子位上的通用量子计算。在这里，我们展示了如何使用这种压缩来模拟由n个量子比特组成的1D链的伊辛相互作用，使用在log（n）量子比特上运行的通用量子计算机。我们演示了如何绝热演化可以实现这个指数较小的系统，以及如何磁化，这表明量子相变，可以测量。
2011-09-12 quant-ph
On almost randomizing channels with a short Kraus decomposition
对于大d，我们研究了在酉群U（d）上按照概率测度μ随机选取N个独立的Kraus算符得到的C^d上的量子信道.当μ是哈尔测度时，我们证明了对于N>d/ε ^2 $, such a channel is epsilon-randomizing with high probability, which means that it maps every state within distance epsilon/d (in operator norm) of the maximally mixed state. This slightly improves on a result by Hayden, Leung, Shor and Winter by optimizing their discretization argument. Moreover, for general mu, we obtain a epsilon-randomizing channel provided N > d (\log d)^6/epsilon^2$。对于d=2^k（k量子比特），这包括通过张量k个随机泡利矩阵获得的克劳斯算子。证明使用最近的经验过程在巴拿赫空间的结果。
2008-06-12 math.FA math.PR quant-ph
Classical Capacity and Entanglement Cost of the Amplitude Damping Channel
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））；QudeLeap Research（量子跃迁研究）
本文针对具有纯输出的量子比特到量子比特信道，消除了经典容量与纠缠代价的正则化，证明振幅阻尼信道的经典容量等于单次Holevo信息，纠缠代价为$h_2((1+\sqrt p)/2)$，并给出支撑准则与有限块亏缺结果。
2026-09-25 quant-ph
Structure of the resource theory of quantum coherence
量子相干性是量子力学的一个基本特征，它决定了经典世界与量子世界的分离。最近建立的量子相干性的资源理论研究了量子相干性的可能的量子技术应用，以及如果缺乏建立叠加的能力所产生的限制。在这种情况下，一个重要的开放问题是一个简单的表征不连贯的操作，由所有可能的转换内的一致性资源理论允许。在这项工作中，我们有助于这样一个特征证明几个上界的最大数量的不相干克劳斯运营商在一般的不相干操作。对于单个量子比特，我们证明了非相干Kraus算子的数量不超过5，如果这个数量可以减少到4，这仍然是一个悬而未决的问题。所提出的结果也是相关的量子热力学，因为我们证明了通过引入类吉布斯保持严格不相干操作，并解决相应的混合状态转换问题的一个单一的量子位。
2017-09-06 quant-ph
Conditional Phase Shift for Quantum CCNOT Operation
提出了在QED腔中实现量子相位门的描述方法的改进。量子比特被编码成两个最低的Fock态。三个量子比特的相变是由里德伯原子与腔场的三种模式相互作用产生的。用Kraus Transformers描述了原子测量后出现的条件场态的演化。其中一个算子对于相位门的实现是非常方便的。我们表明，它对应于条件演化没有量子跳跃。我们还描述了从初始解纠缠态产生EPR对的腔基方法。
2011-02-11 quant-ph
From Kraus Operators to the Stinespring Form of Quantum Maps: An Alternative Construction for Infinite Dimensions
本文提出了一种构造性证明，利用 Sz.-Nagy 膨胀定理为无限维量子映射建立 Stinespring 形式，其辅助环境维度为 Kraus 秩加一个量子比特，改进了 Hellwig & Kraus 的原始构造。
2023-07-31 math-ph math.MP math.OA
Qubit Lattice Algorithms based on the Schrodinger-Dirac representation of Maxwell Equations and their Extensions
针对非均匀介质下麦克斯韦方程薛定谔-狄拉克表示的难题，研究补充非幺正势算符改进量子比特格点算法，验证了折射率导数陡度对二维散射的影响，并将算法扩展到含耗散的开放量子系统，给出了量子实现的门数估计。
2023-07-25 quant-ph
The structure of degradable quantum channels
可降解的量子信道是唯一已知其量子和私有经典容量的信道之一。因此，确定这些通道的结构是量子信息理论中一个紧迫的开放问题。我们给出了一个全面的审查是什么，目前已知的可降解量子信道的结构，包括一些新的结果，以及一些已知结果的替代证明。在量子比特的情况下，我们给出了所有二维输出的可降解通道的完整刻画，给出了具有两个Kraus算子的量子比特通道是可降解的或不可降解的新证明，并给出了不可降解的单位量子比特通道的完整描述和新证明.对于更高的输出维度，我们探索可降解通道的输出和环境维度（分别为$d_B$和$d_E$）之间的关系。对于几个广泛的类别的渠道，我们表明，他们可以建模的环境是“小”的意义上$d_E \leq d_B$。也许令人惊讶的是，我们还提出了“大”环境的可降解通道的例子，在这个意义上，最小尺寸$d_E > d_B$。实际上，可以有$d_E > \tfrac{1}{4} d_B^2$。在对角Kraus算子通道的情况下，我们描述的子类是纠缠破坏通道的补充。我们也得到了一些结果的渠道在凸壳共轭广义泡利矩阵。然而，一些悬而未决的问题仍然存在这些渠道和更普遍的情况下，随机酉信道。
2008-02-16 quant-ph
Petz recovery maps of single-qubit decoherence channels in an ion trap quantum processor
本文提出在离子阱中实现单量子比特退相干通道的精确状态特定 Petz 恢复映射，设计了仅需少量辅助比特和 CNOT 门的电路，并在现实噪声下模拟验证了其性能与先验知识要求。
2025-07-28 quant-ph
Maximally genuine multipartite entangled mixed X-states of N-qubits
对于$2^N$维密度算符的每一个可能的谱，我们构造了一个具有相同谱和最大真多部（GM-）并发的$N$ -量子比特X-态，从而表征了一个全局酉变换，该变换-约束到输出X-态-最大化$N$量子比特的任意输入混合态的GM-并发。我们还采用半定规划方法获得$N$ -量子位X-状态与最大GM-并发给定的纯度，并提供一个替代的证明最近提出的一组密度矩阵的作用，所谓的X-MEMS的最优性。此外，我们引入了一种数值策略来定制量子操作，该量子操作使用相对较少的Kraus算子在任何两个给定的密度矩阵之间进行转换。我们应用我们的策略来设计短的运营商和表示之间的任何给定的$N$ -量子比特混合状态和相应的X-MEMS的相同纯度的转换。
2015-05-12 quant-ph
Continuous Quantum Feedback Control via Kraus-Parameterized Belief Reinforcement Learning
SRM Institute of Science and Technology（SRM科学技术学院）；Fractal AI Research（分形AI研究院）
该研究提出Kraus参数化信念强化学习方法，将量子态几何嵌入学习循环，在模拟量子比特上实现稳定反馈控制，提升了控制稳定性，为可靠量子反馈控制提供了实用归纳偏置。
2026-08-18 cs.LG quant-ph
Completely positive trace-preserving maps for higher-order unraveling of Lindblad master equations
针对连续测量记录处理中时间分辨率有限导致的数值误差问题，提出满足有效量子演化条件、Δt二阶精度匹配Lindblad主方程的Kraus算子，经量子比特测量案例验证其迹距离更小，性能优于现有方法。
2024-08-26 quant-ph
The quantum non-Markovianity for a special class of generalized Weyl channel
针对一类Kraus算符与Weyl对角矩阵成比例的广义Weyl信道，本文借助Choi矩阵、CP可分性、可区分性及HCLA与BLP测度分析并量化其非马尔可夫性。
2025-03-13 quant-ph
Quantum Discord, Decoherence and Quantum Phase Transitions
量子不和谐是比纠缠更一般的量子相关性的度量，并且已经被提出作为某些量子信息处理任务中的资源。不和谐的计算主要局限于两量子比特系统，对于这些系统，可以使用解析计算方案。在基于量子信息的应用中量子相关的利用受到退相干问题的限制，即，由于量子系统与其环境的不可避免的相互作用而导致的相干性损失。对于代表系统-环境相互作用的不同类型的量子信道，可以在Kraus算子形式中研究由于退相干引起的量子关联的动力学。在这篇综述中，我们描述了马尔可夫（无记忆）时间演化下两量子比特系统中经典和量子关联动力学的显著特征。所考虑的双量子比特态由自旋模型的基态得到的约化密度矩阵描述。考虑的模型包括横向场XY模型在一个维度，其中的一个特殊情况是横向场伊辛模型，和$XXZ$自旋链。所研究的量子信道包括振幅阻尼、位翻转、位相位翻转和相位翻转信道。克劳斯算子形式主义简要介绍和不同类型的动力学讨论的起源。人们可以识别与量子关联的动力学相关的适当的量，其提供自旋模型中的量子相变的特征。不同类型的动力学的实验观察也提到。
2013-01-15 quant-ph
Dissipative and Non-dissipative Single-Qubit Channels: Dynamics and Geometry
单量子比特信道分为两大类：振幅阻尼信道和广义去极化信道。一个规范推导的克劳斯表示前者，通过蔡同构的一般情况下，系统的相互作用与压缩热浴。这种同构也被用来表征这些通道类的几何形状和秩的差异。在同构下，根据Choi矩阵的混合性或可分性来量化退相干的程度。而后者的通道形成一个3-单纯形，前者的通道不形成一个凸集，从从头算的角度来看。此外，在广义去极化通道的秩可以是直到4的任何正整数的情况下，振幅阻尼通道的秩是2或4。利用不同的信道性能参数，给出了温度和压缩对耗散信道的不同影响。特别是，噪声范围被确定的状态的可扩展性提高，尽管由于环境压缩的退相干增加。
2012-07-27 quant-ph
Modeling and simulation of a quantum thermal noise on the qubit
量子噪声或退相干是影响量子技术性能的主要因素。在量子比特上，一个重要的量子噪声，通常在实践中相关，是热噪声或广义振幅阻尼噪声，描述了在任意温度下与热浴的相互作用。然而，量子比特热噪声不能用几个基本的泡利算子来建模或直接模拟，而是需要特定的算子。我们的主要目标是构建一个电路模型，用于模拟标准基本量子比特算子的热噪声。从一个基于Kraus算子的普通量子操作模型和一个相关的量子位环境模型出发，我们导出了一个合适的Stinesspring膨胀表示的热噪声。这个扩张的幺正模型然后被分解为简单的基本量子比特算子，并转换为基于基本量子门的电路。我们得到了针对热噪声的目标模拟器电路，该电路内置了易于控制的噪声参数。然后在IBM-Q量子处理器上物理实现并测试噪声模拟器。该模拟器是对现有量子处理器量子线路库的有益补充，它为研究必须应对热噪声的量子信号和信息处理提供了一种新的工具。
2022-12-07 quant-ph
Effects of DM and KSEA interactions on entanglement, Fisher and Wigner-Yanase information correlations of two XYZ-Heisenberg-qubit states under a magnetic field
本研究采用纠缠负度、LQU和LQFI表征磁场及DM、KSEA相互作用下两XYZ-海森堡量子比特态的热纠缠，分析不同磁序下DM参数的影响，并结合Kraus算子发现LQFI在退相干下鲁棒性更强且存在退相位冻结现象。
2024-10-09 quant-ph
Restoration of Quantum State in Dephasing Channel
在本文中，我们提出了一个显式的计划，完全恢复多量子比特态的相位阻尼噪声。我们建立了一个理论框架和操作程序，以恢复一个未知的初始量子态的N-量子比特模型与单独的浴或一个共同的浴相互作用。我们给出了一个N-量子比特模型与公共浴相互作用的随机么正（RU）Kraus分解的显式构造。我们还演示了如何只用一个幺正反转操作来恢复具有相位阻尼噪声的任意状态。原则上，初始状态总是可以以1的成功概率恢复。有趣的是，我们发现非RU分解也可以用来恢复一些特定的纠缠态。这可以打开一条新的路径来恢复超出标准RU方案的量子态。
2013-05-22 quant-ph
Noisy Qutrit Channels
以三能级原子为例，分析了在噪声量子信道作用下的量子态的自发发射。我们选择一个具有V组态的三能级原子作为量子态。Gell-Mann矩阵和广义Bloch向量（8维）被用来描述quutrit密度算子。从原子变量的时间演化方程出发，得到了自发发射量子信道（SE信道）的Kraus表示。此外，我们考虑了两量子态的广义Werner态，并研究了它的可分性条件。对量子比特通道的自发发射也作了类似的分析。比较了自发发射对量子态和量子比特态的Werner态可分性的影响。
2006-11-23 quant-ph
A Design Space Study of Density Matrix Parameterizations for Diffusion-Based Quantum State Tomography
Department of physics,nanjing university（南京大学物理系）
该研究针对扩散QST的密度矩阵参数化开展设计空间研究，基于雅可比格拉姆矩阵建立几何框架，经2、3量子比特实验得出关键发现并提供参数化选择指南，为QST方法设计提供支撑。
2026-09-22 math-ph math.MP quant-ph
Dissipative mean-field theory of IBM utility experiment
本文用自洽退相位的耗散平均场近似分析 IBM 的受击量子伊辛模型实验，表明即使忽略纠缠也能重现可观测量随时间与磁场的总体变化。
2025-02-19 quant-ph
Efficient universal quantum channel simulation in IBM's cloud quantum computer
量子信道的研究是一个基础性的领域，具有广泛的应用前景，因为任何物理过程都可以表示为一个从初始态到最终态的量子信道。受幺正操作线性组合实现非幺正操作方法的启发，提出了一种模拟通用单量子比特信道的量子算法，该算法由对应于4个Kraus操作的“准极值”信道的凸组合描述，可扩展到任意高维.我们使用IBM云量子计算机对整个算法进行了实验验证，并研究了不同量子比特量子信道的性质。我们说明了一般量子比特量子信道的量子容量，它量化了可以保护的量子信息的量。量子容量在不同信道中的行为揭示了哪些类型的噪声过程可以支持信息传输，以及哪些类型的噪声过程破坏性太大而无法保护信息。理论预测和实验结果基本一致，有力地支持了我们的方法。通过实现任意量子比特信道，为探索量子信道的各种特性提供了一种通用的方法，为量子通信提供了新的前景。
2017-06-25 quant-ph
Hierarchies of localizable entanglement due to spatial distribution of local noise
要用纠缠的观点来完整地描述一个有噪声的多体量子态，需要充分了解态中的纠缠内容是如何受到态中噪声的空间分布的影响的。具体地说，我们发现，如果在协议中的测量基础计算可定域纠缠和基础的Kraus运营商代表本地噪声信道不交换，有关噪声的信息被保留在系统中，即使在量子比特被跟踪测量后。利用这一结果和噪声下纠缠的基本性质，我们提出了当局部噪声作用于整个系统的子部分或所有量子比特时，多量子比特态中特定子系统上的可局域化纠缠可以服从的一组层次结构.特别是，我们提出了两种类型的层次结构-一个根据噪声的未测量的量子比特的数量定制，另一个还取决于一组噪声测量的量子比特的基数，导致量子态的分类。我们报告的国家的百分比，满足提出的层次结构的情况下，随机的三个和四个量子比特系统和显示，使用分析方法和数值模拟，在几乎所有的情况下，预期的层次结构往往持有的噪声强度的变化。
2020-03-04 quant-ph
Simulation of Thermal Relaxation in Spin Chemistry Systems on a Quantum Computer Using Inherent Qubit Decoherence
当前和近期的量子计算机（即NISQ设备）在其计算能力方面受到限制，部分原因是量子位退相干。在这里，我们试图利用量子位退相干作为模拟真实世界量子系统行为的资源，这些系统总是受到退相干的影响，而没有额外的计算开销。作为实现这一目标的第一步，我们在量子计算机上模拟自由基离子对（RP）中量子拍频的热弛豫，作为该方法的概念证明。我们提出了三种实现热弛豫的方法，一种是明确地应用弛豫Kraus算子，一种是在经典的后处理步骤中将两个独立电路的结果结合起来，另一种是依赖于利用量子比特本身固有的退相干。我们使用我们的方法来模拟两个真实世界的系统，并找到我们的结果，实验数据和理论预测之间的良好协议。
2020-11-06 physics.chem-ph quant-ph
Robustness of the projected squeezed state protocol
本文在含退相干的非理想条件下模拟投影压缩态生成，结合 Kraus 算符与量子轨迹方法评估其 QFI 和 GHZ 保真度，证明该协议随 N 增大仍具环境鲁棒性。
2024-05-09 quant-ph
A new local invariant for quantum gates
本文研究了双量子比特门的性质。我们回顾了两个量子比特门的局部等价类的最常见的参数化和它们之间的连接。然后，我们引入了一个新的离散局部不变量，即一个门可以绑定的局部自由度的数量。这个不变量的值是解析计算的两个量子比特门的所有本地等价类。我们发现几乎所有的双量子比特门都可以绑定全部六个局部自由度，并且在这个意义上比只能绑定四个局部自由度的受控非门更有效。
2005-03-16 quant-ph
Nuclear Numerical Range and Quantum Error Correction Codes for non-unitary noise models
我们引入了核数值域的概念，它定义为一个给定的算符$A$在归一化纯态中的期望值的集合，这些期望值属于一个辅助算符$Z$的核.这一概念被证明适用于研究具有块对角结构的Kraus算符的量子噪声模型。为该模型构造合适的量子纠错码的问题可以被重述为在复平面中寻找某些集合的交点的几何问题。这种技术，在两个量子比特系统的情况下，可以推广到更大的维度。
2016-10-04 quant-ph
Separability of entangled qutrits in noisy channels
我们提出了一个分析噪声原子通道涉及qutrits。我们选取一个V型三能级原子作为量子态。Gell-Mann矩阵和广义Bloch向量（8维）被用来描述quutrit密度算子。我们引入量子准分布的qutrits提供了一个简单的描述纠缠。通过对原子变量随时间演化的研究，我们发现了自发发射量子信道（SE信道）的Kraus表象。此外，我们考虑了两量子态的广义Werner态，并研究了在自发发射噪声存在下的可分离性条件。比较了自发发射对量子态和量子比特态的Werner态可分性的影响。
2007-05-16 quant-ph
Connecting geometry and performance of two-qubit parameterized quantum circuits
参数化量子线路（PQC）是许多变分量子算法的核心组成部分，但缺乏对其参数化如何影响算法性能的理解。我们开始这个讨论，使用主丛几何特征的两个量子比特PQC。在基流形上，我们使用Mannoury-Fubini-Study度量来找到一个简单的关系Ricci标量（几何）和并发（纠缠）的方程。通过在变分量子本征求解器（VQE）优化过程中计算Ricci标量，这为我们提供了一个新的视角，如何以及为什么量子自然梯度优于标准梯度下降。我们认为，量子自然梯度的优越性能的关键是它能够找到高负曲率区域的优化过程中的早期。这些高负曲率的区域在加速优化过程中显得很重要。
2022-08-12 quant-ph
A polar decomposition for quantum channels (with applications to bounding error propagation in quantum circuits)
不可避免的是，评估量子计算机的整体性能必须依赖于表征其一些基本组成部分，并根据这些信息，对更复杂的结构进行更广泛的陈述。然而，考虑到可能的量子误差的巨大性以及它们的相干性，准确地推断合成操作的质量通常是困难的。为了在这个混乱中导航，我们引入了量子映射的非物理简化，我们称之为领先的克劳斯（LK）近似。LK近似映射的整齐的参数化自然地暗示了在任何维度上对量子信道引入么正-退相干极性因子分解。然后，我们利用这种结构二分法来约束两个最实验相关的品质因数（即平均过程保真度和酉性）的演变-随着电路的深入发展。我们证明了在过程保真度的行为的余地，基本上是考虑到物理酉操作。
2019-07-31 quant-ph
