Another Comment on ``Quantum Entanglement and Nonexistence of Superluminal Signals''
我们认为quant-ph/9801014中的声明在修订版中仍然站不住脚。证明中的谬误是对不克隆和隐形传态定理的误解，它们不涉及时间和参考系。
1998-03-12 quant-ph
Superluminal telecommunication: an observable contradiction between quantum entanglement and relativistic causality
我提出了一个基于偏振纠缠光子对的超光速通信系统的方案。如果真的能产生纠缠光子对的话，在这个系统中可以超光速传输二进制信号。在这个通信系统中，偏振纠缠光子对的存在与相对论因果性是直接矛盾的。这种矛盾意味着不可能产生纠缠光子对。
2005-05-31 quant-ph
Impossibility of superluminal signalling rules out causal loops in conical spacetimes
Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Inria（法国国家数字与信息系统研究所）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔理工学院）；Institut Néel（内尔研究所）；Institute for Theoretical Physics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院理论物理研究所）
本文证明在d>1维的锥形时空中，无超光速信号原则排除了所有操作可检测的因果环，揭示了相对论原则之间的几何依赖性。
2026-06-19 gr-qc quant-ph
Asymptotic quantum cloning is state estimation
完美克隆的不可能性和状态估计是量子力学的两个基本结果。在克隆数趋于无穷大的渐近情形下，量子克隆等价于状态估计。我们利用量子信息理论的两个已知结果：量子关联的单偶性和纠缠破缺通道的性质证明了这个猜想。
2006-03-09 quant-ph
Quantum nonlocality based on finite-speed causal influences leads to superluminal signaling
利用类空分离测量对贝尔不等式的实验破坏排除了通过以亚光速传播的因果影响来解释量子相关性。然而，只要v足够大，任何这样的实验违背原则上都可以通过基于以有限速度v>c传播的隐藏影响的模型来解释。在这里，我们表明，对于任何有限的速度v，c<v<无穷大，这样的模型预测的相关性，可以利用超光速通信。这种超光速通信不需要接触任何隐藏的物理量，而只需要在我们今天描述的量子实验水平上操纵测量设备。因此，假设不可能使用非定域关联进行超光速通信，我们排除了量子关联的任何可能的解释，即以任何有限速度传播的影响。我们的结果揭示了一个新的方面的复杂关系多体量子非局域性和不可能的信号。
2013-06-05 quant-ph
Dual entanglement measures based on no local cloning and no local deleting
不可克隆性和不可删除性是量子世界中信息处理的重要限制。另一方面，已知的量子态总是可以被克隆或删除。但是，如果我们限制允许的操作类别，则会对克隆和删除机器的能力产生限制。我们已经证明，克隆和删除已知的状态一般是不可能的本地操作。这种不可能性暗示了状态中的量子相关性。基于不可局域克隆和不可局域删除的双重限制，提出了量子关联的双重测度。这些度量是（通常不可能的）完美局部克隆或局部删除过程中的期望状态与通过不完美局部克隆或删除机器实际获得的最佳近似状态的相对熵距离。与纠缠代价和可消除纠缠的双重度量一样，所提出的度量也是基于量子信息中的重要过程。我们讨论他们的财产。对于纯态的情况，还提供了这两个度量的估计。有趣的是，两个二能级系统的最大纠缠态的克隆纠缠不是统一的。
2004-12-08 quant-ph
Optimal asymmetric cloning machine on a great circle using no-signalling condition
在不存在超光速信号的条件下，我们得到了所有作用于Bloch矢量位于一个大圆周上的量子比特的非对称$ 1\to 2$克隆机的质量上界。然后我们构建了一个$ 1\to 2$克隆机，它不对称地克隆对应于这个大圆圈的所有量子位，这个机器与这个上限相匹配，因此这是最优的。
2002-11-26 quant-ph
On a proposal of superluminal communication
最近，各种新的建议，超光速传输的信息已经出现在文献中。由于他们系统地求助于量子力学最近的形式和实践改进，证明这种性能不可能的旧定理必须适应新的情况。在本文中，我们考虑了一些最具挑战性的建议，这种，我们展示了为什么他们不能工作。
2012-05-07 quant-ph
"Superluminal" tunnelling, quantum measurements and the speed of information transfer
我们利用隧穿跨越势垒和Aharonov的弱测量之间的类比来解决长期存在的悖论之间的不可能性，以超过光速和看似'超光速'行为的隧道粒子在障碍。我们证明，“超光速”发生时的持续时间$τ$花费在屏障的值是不确定的，而当$τ$是已知的准确，没有“超光速”的行为观察。在所有情况下，只有亚光速持续时间有助于传输，这排除了比光更快的信息传输，如最近的实验所示。
2004-06-20 quant-ph
Probabilistic cloning and signalling
我们给出了一个量子比特的任意三个不同状态的概率精确$1\to 2$克隆的不可能性的证明。证明的简单性是由于使用了一个令人惊讶的结果远程状态准备[M.- Yong Ye，Y.张胜和G.- Can Guo，quant-ph/0307027（2003）]。将结果推广到高维特殊态系综的情形。
2003-12-23 quant-ph
Probabilistic exact cloning and probabilistic no-signalling
我们表明，非本地资源不能用于概率信号，即使可以产生精确的克隆的帮助下的概率量子克隆机（PQCM）。我们表明，PQCM不能帮助区分两个统计混合物在一个遥远的位置。因此，量子理论排除了发送超光速信号的可能性，不仅是确定性的，而且是概率性的。我们给出了在纠缠系统中产生多个克隆的成功概率的一个界。
1999-08-17 quant-ph
Weak cloning of an unknown quantum state
克隆未知量子态的不可能性是理解量子力学本质的一个强有力的原则，特别是在量子计算和量子信息的背景下。这一原则已被推广到定量的陈述，在多大程度上不完美的克隆是可能的。我们描绘了一个方面的边界之间的可能性和不可能的关于量子克隆，提出了一个纠缠辅助计划，模拟完美的克隆在弱测量的背景下。这种现象我们称之为未知量子态的弱克隆。
2006-05-22 quant-ph
Twelve years before the quantum no-cloning theorem
著名的量子不可克隆定理证明了不可能完美复制一个未知的量子态。这一重要定理在量子信息领域的发现，目前可追溯到1982年。我在这里展示的是1970年发表的一篇文章[J. L。Park，Foundations of Physics，1，23-33（1970）]包含了克隆量子态的不可能性的明确数学证明。我分析公园的示范光发表的解释有关的起源更知名的论文不克隆。
2018-02-22 physics.hist-ph quant-ph
Quantum cloning
不可能完美复制（或克隆）任意量子态是量子系统物理学的基本规则之一。执行最佳近似克隆的过程已经在许多情况下被发现。这些“量子克隆机”是研究各种任务的重要工具，例如状态估计和窃听量子密码学。本文提供了一个全面的审查量子克隆机（包括离散维和连续变量量子系统），此外，它提出了克隆在量子密码学中的作用，最佳克隆和光放大之间的联系，通过受激发射，和最佳量子克隆的实验演示。
2005-11-09 quant-ph
Cloning a real d-dimensional quantum state on the edge of the no-signaling condition
我们研究了一类新的量子克隆机，它可以在任意维的希尔伯特空间中平等地复制所有的实态。通过使用无信号条件，即克隆不能使超光速通信成为可能，我们推导出这类量子克隆机的保真度的上限。然后，对于每个维度d，我们构造一个最佳对称克隆器，其保真度饱和该界限。也可以执行类似的计算，以便恢复d维中的最佳通用克隆器的保真度。
2003-02-22 quant-ph
No-signaling bounds for quantum cloning and metrology
超光速通信的不可能性是物理学的一个基本原理。在这里，我们表明，这一原则的基础性能的几个基本任务，在量子信息处理和量子精密测量。特别是，我们推导出严格的概率克隆和超复制，符合相应的最佳可实现的并行性和速率的无信号范围。在量子精密测量的背景下，我们推导出海森堡极限从无信号原理的某些情况下，包括参考系对齐和极大似然状态估计。我们阐述了渐近相位协变克隆和相位估计的等价性，为不同的品质因数。
2015-05-05 quant-ph
Experimentally Generated Randomness Certified by the Impossibility of Superluminal Signals
从骰子到现代复杂的电路，已经有许多尝试来构建越来越好的设备来生成随机数。今天，随机性是安全和密码系统的基础，也是保护隐私的基础。随机数生成器的一个关键挑战是，很难确保它们的输出是不可预测的。对于一个基于物理过程的随机数发生器，比如一个有噪声的经典系统或一个基本的量子测量，需要一个描述底层物理的详细模型来断言不可预测性。这种模型必须做出许多可能无效的假设，从而损害设备的完整性。然而，可以利用量子非定域性现象和无漏洞的贝尔测试来构建一个随机数发生器，该发生器可以产生对任何仅受一般物理原理限制的对手不可预测的输出。随着最近的技术发展，现在可以进行这种无漏洞的贝尔测试。在这里，我们提出了认证的随机性从光子贝尔实验和提取均匀的$10^{-12}$内的1024随机位。在任何禁止超光速信号并允许人们做出独立测量选择的物理理论中，这些随机比特都无法预测。为了验证和量化的随机性，我们描述了一个新的协议，其特征在于由一个低的每次审判违反贝尔不等式的设备进行了优化。因此，我们招募了一个实验结果，从根本上挑战了决定论的概念，建立了一个系统，可以增加对随机来源的信任。在未来，基于无漏洞Bell测试的随机数生成器可能会在提高我们的加密系统和基础设施的安全性和信任度方面发挥作用。
2018-02-22 quant-ph
Impossibility of deleting an unknown quantum state
处于任意偏振态的光子不能被完美地克隆。但是假设我们有一个未知光子的几个副本。是否有可能通过物理过程删除一个或多个光子的信息内容？具体地说，如果两个光子处于相同的初始偏振态，是否存在一种机制，使一个光子处于相同的初始态，另一个处于某种标准偏振态。如果可以做到这一点，那么人们将创建一个标准的空白状态，可以通过确定性克隆或精确地通过概率克隆将未知状态复制到该空白状态上。这在量子计算中可能很有用，在量子计算中，人们可以通过删除旧信息来在已经计算过的状态中存储一些新信息。在这里，我们表明量子理论的线性不允许我们完美地删除任意量子态的副本。虽然在经典计算机中，信息可以从副本中删除，但量子信息却无法完成同样的任务。
2000-07-31 quant-ph
Impossibility of superluminal signalling in Minkowski space-time does not rule out causal loops
本研究通过理论框架与数学推导证明，仅禁止超光速信号不足以排除闵可夫斯基时空中的因果回路，且排除因果回路的条件与时空维度相关，三维空间中这类回路的可能性仍待研究。
2022-09-07 gr-qc math.ST quant-ph
Characterizing quantum theory in terms of information-theoretic constraints
我们表明，三个基本的信息理论的限制-两个物理系统之间的超光速信息传输的不可能性，通过对其中之一进行测量，不可能广播的信息包含在一个未知的物理状态，和不可能的无条件安全的比特承诺-足以使物理理论的可观测量和状态空间是量子力学的。我们证明了逆推导的一部分，并考虑替代答案的影响，剩余的开放问题非局部性和位承诺。
2003-02-19 quant-ph
Cloning of Quantum Entanglement
量子不可克隆性是量子力学定律的一个基本限制，它是量子密钥分发物理安全的基础。然而，量子物理确实允许近似克隆，其状态保真度和/或概率成功都不完美。尽管以前已经测试了单粒子态的近似量子克隆，但量子纠缠（一种高度非经典的相关性）的实验克隆仍然没有探索。基于多光子线性光学平台，我们首次实现了双光子纠缠态的量子克隆。结果表明，一个最大纠缠光子对可以传播成两个纠缠光子对，且两个纠缠光子对的态密度都在50%以上.我们的结果是克隆复杂量子系统的关键一步，并可能为量子纠缠提供新的见解。
2020-10-05 quant-ph
Economical quantum cloning in any dimension
探讨了在没有辅助系统的情况下克隆d维量子系统的可能性，扩展了在[Phys. Rev. A { \bf 60}，2764（1999）]中发现的用于量子比特的经济的相位协变克隆机。我们证明了不可能构建一个经济版本的最佳通用克隆机在任何维度。我们还表明，使用的anadministration上的通用形式的克隆机，d维相位协变克隆，最佳克隆所有均匀的叠加，可以实现经济上只有在D=2的尺寸。所使用的anterior支持的数字证据高达d=7。一个经济的相位协变克隆器仍然可以构建为d>2，虽然具有较低的保真度比需要辅助的最佳克隆器。最后，再次使用克隆机上的一个ananimals，我们表明，一个经济的版本的傅立叶协变克隆，最佳克隆的计算基础和傅立叶变换，也是可能的，只有在维度d=2。
2004-12-26 quant-ph
Quantum information cannot be split into complementary parts
证明了量子信息的一个新的不可能性（不分裂定理）：一个未知的量子比特（qubit）不能被分裂成两个互补的量子比特。这种不可能性，加上不可克隆定理，证明了一个未知的量子比特状态是一个单一的实体，它不能被克隆或分裂。这为量子计算和量子信息提供了新的思路。
2006-07-03 quant-ph
Conditions for Lorentz-invariant superluminal information transfer without signaling
我们理解突现量子力学的意义是，量子力学描述了物理突现的过程，将假设的亚量子物理与宏观边界条件联系起来。除了通常的自下而上的情景之外，后者还可以被证明需要自上而下的因果关系。通过这个例子，可以证明文学中对“现实主义”的定义过于严格。在量子力学中，定义实在论的一种流行方式是独立于测量的预定论。我们的反例实际上在涌现或自组织系统中无处不在，我们主张没有预先决定的现实主义。我们参考了我们小组的早期结果，这些结果显示了德布罗意-玻姆解释的指导方程是如何从一个只有经典成分的理论中推导出来的。本质上，这对应于普通三维空间中的“没有波函数的量子力学“，尽管具有非局域相关性。这就引出了一个中心问题，即如何在相对论环境中处理非定域性问题。我们在这里表明，一个基本的论点讨论所谓的悖论事件的EPR型双粒子实验的时间顺序没有考虑到上下文的实验设置。因此，我们然后讨论在何种情况下（即物理前提）超光速信息传输（但不是信令）可能是兼容的洛伦兹不变理论。最后，我们认为，超光速信号的不可能性-尽管存在超光速信息传输-是不是某种阴谋的结果（一个香格里拉“自然喜欢隐藏”），但不可能准确地复制在重复的实验运行状态的准备，或无克隆定理，分别的后果。
2016-03-07 quant-ph
Impossibility of creating a superposition of unknown quantum states
叠加原理是量子理论的基础。然而，最近的一个不可行定理证明，量子理论禁止未知量子态的叠加，即使概率非零。然而，这一结果的含义迄今为止仍然知之甚少。在本文中，我们表明，存在一个协议，叠加两个未知的纯状态与非零概率（允许不同的输入状态）导致违反其他不去定理。特别是，这样的协议可以用来执行某些状态歧视和克隆任务，不仅在量子理论，但在无信号理论以及禁止。
2020-11-24 quant-ph
Quantum spatial superpositions and the possibility of superluminal signaling
本文分析涉及空间量子叠加与场相互作用的超光速信号思想实验，从纠缠传播角度阐明其不可能性的量子根源，并给出更一般的证明。
2023-09-29 gr-qc physics.hist-ph quant-ph
Asymmetric quantum cloning machines in any dimension
介绍了一族$N$维量子态的非对称克隆机。这些机器产生两个不完美的副本，从两个不同的海森堡通道出现的一个单一的状态。这些副本的质量之间的权衡是由于类似于海森堡不确定原理的互补性。一个无克隆不等式推导出各向同性克隆：如果$π_a$和$π_b$是去极化分数与两个副本，域在$(\sqrt{π_a},\sqrt{π_b})$ -空间位于一个特定的椭圆代表接近完美的克隆是禁止的。更一般地说，一个不可克隆的不确定性关系进行了讨论，量化的不可能复制施加的量子力学。最后，一个非对称泡利克隆机的定义，使两个近似副本的量子比特，而输入到输出操作的基础上的每个副本是一个（不同的）泡利通道。对称泡利克隆机的类示出提供概率$p_x$，$p_y$和$p_z$的泡利通道的量子容量的上限。
1998-08-31 quant-ph
Summoning, No-Signaling and Relativistic Bit Commitments
召唤是两方之间的任务，爱丽丝和鲍勃，在时空中的代理分布式网络。鲍勃给了爱丽丝一个随机的量子态，在某个时刻，他知道，但她不知道。她需要在稍后的某个时间点返回状态，属于由在其他时间点从Bob接收到的通信定义的子集。许多关于召唤的结果，包括不受限制的召唤任务的不可能性和特定类型的召唤任务成为可能的必要条件，直接来自量子不可克隆定理和相对论性非超光速信号原理。克隆设备的不可能性可以从超光速信号的不可能性和投影假设以及关于设备独立于位置的功能的假设中推导出来。在这个限定的意义上，已知的召唤结果来自时空的因果结构和量子测量的性质。近似克隆的保真度的界限可以类似地导出。比特承诺协议和其他基于无召唤定理的密码协议因此可以被证明对某些类的后量子但非信令对手是安全的。
2019-05-24 cs.CR quant-ph
Relating quantum incoherence, entanglement and superluminal signalling
在此，我们检查两部分纠缠使用思想实验，将非相干混合状态的属性的不可能性的超光速（FTL）信令。我们表明，如果出现了一种方法来区分由相同的密度矩阵描述的粒子系综，但使用不同的纯态产生的纠缠特性（即，非经典相关性）可以用来创建一个FTL信号装置。我们并不声称超光速信号是可能的，相反，我们建立了当前物理理论的上述属性之间的逻辑联系，这到目前为止还不明显。
2020-01-24 physics.atom-ph quant-ph
Wave Function Collapse and the No-Superluminal-Signaling Principle
假设波函数坍缩是真实发生的，有非常有趣的结果--无论是实验上还是理论上。除了预测线性演化的可观测偏差外，它还意味着这些偏差必须起源于基本水平的非确定性效应，以防止超光速信号，正如吉辛所证明的那样。这种确定性的缺乏意味着信息不能在孤立的微系统中以可复制的形式实例化（如不可克隆定理所示）。通过规定信息是物理系统的一种可再现和可参考的属性，人们可以用严格的物理术语将无信号原理表述为禁止获取有关空间分离事件的信息。这个公式为相对论和时空结构之间的关系提供了一个新的视角，它对坍缩效应的诱导方式施加了严格的约束。这些限制表明，波函数崩溃的结果（大概是小的）非确定性偏离与非局部纠缠相互作用的线性演化。这一假设可以形式化为一个随机倒塌方程，并用于评估倒塌效应测试的可行性。
2019-04-03 quant-ph
How unconditionally secure quantum bit commitment is possible
比特承诺涉及从一方向另一方提交证据，使得证据可以被第一方用来确认稍后揭示的比特值，而第二方不能仅从证据确定比特值。人们普遍认为，由于量子纠缠欺骗，无条件安全的量子比特承诺是不可能的。本文分析了这种一般不可能性证明的适用范围，指出了存在的不足，并提出了利用匿名量子态和诱骗态的比特承诺方案的两种变体。在第一种变体中，精确的验证测量与提交的比特值无关，因此第二方可以在第一方打开之前进行，使得基于非克隆的无条件安全证明成为可能。在第二种变体中，不可能性证明失败，因为混合态的量子纠缠纯化不会使协议确定。不可能性是否在这个或类似的协议中成立是一个悬而未决的问题，尽管初步结果已经表明不可能性证明不能像现在这样工作。
2001-11-20 quant-ph
Nonlinearity without Superluminality
量子理论与狭义相对论是相容的。特别是，虽然纠缠系统的测量是相关的，不能通过本地隐变量再现，它们不能用于超光速信号。正如Czachor，Gisin和Polchinski指出的，这对于薛定谔方程的一般非线性修正是不正确的。因此，排除超光速信号被用来排除大多数非线性版本的量子理论。无超光速信号约束也被用于不完美量子克隆和其他操作所能达到的最佳量子数的替代推导。这些结果适用于理论满足的规则，他们的预测广泛分离和缓慢移动的纠缠系统可以近似的非相对论运动方程相对于一个首选的时间坐标。本文描述了一种自然的方式，在这种情况下，这条规则可能无法成立。特别是，它表明，量子读出设备显示本地化的纯状态的值不需要允许超光速信号，只要设备显示的纠缠子系统的状态的值定义在一个非标准的，但自然的方式。由此可见，任何局部定义的纯态非线性演化都可以与闵可夫斯基因果关系相一致。
2005-05-11 gr-qc quant-ph
Universal super-replication of unitary gates
量子态服从渐近无克隆定理，即没有确定性机器可以可靠地复制相同准备的纯态的通用序列。与此形成鲜明对比的是，我们表明，通用序列的酉门可以确定性地复制在近二次率，除了一个指数小部分的错误消失在大多数输入。这个结果与不可克隆定理并不矛盾，因为不可能确定性地将纯态转化为幺正门，从而阻止了门复制协议在态上的应用。除了门复制，我们表明，$N$并行使用一个完全未知的幺正门可以压缩成一个单一的门作用于$O(\log N)$量子位，导致量子通信量的指数减少需要远程实现门。
2015-02-20 quant-ph
Quantum Formalism with State-Collapse and Superluminal Communication
考虑到量子测量的坍缩假设（CH），EPR型关联与超光速通信（ISC）不可能性的假设一起具有全球化量子形式主义的总体特征的效果，使它们普遍为真。特别地，这些假设意味着密度矩阵的状态变换必须是线性的，并且保持状态纯度的演化也必须是线性的。格丹肯实验表明，洛伦兹协方差与热力学第二定律意味着一个非熵版本的ISC。使用量子逻辑的部分结果表明，给定ISC和CH的一个版本，洛伦兹协方差和覆盖律之间的连接。这些结果表明，标准量子力学是结构不稳定的，并建议可行的相对论性的替代品必须质疑CH。人们也可以推测，量子力学的希尔伯特空间模型的某些功能有其起源的时空结构。
1997-09-24 gr-qc hep-th quant-ph
Distinguishing two preparations for same pure state leads to signalling
本文证明无法区分同一量子纯态的两种制备过程，否则将导致信号传递，该结论有别于无扰动不可测量和不可克隆定理，并可扩展至混合态。
2019-03-12 physics.gen-ph quant-ph
Quantum voting and its physical interpretation
投票是一个有着不去定理的游戏。基于量子信息理论，给出了Arrow不可能定理的新证明.我们表明，阿罗维独裁者是相当于完美的克隆电路。我们提出了投票的\textit{Gedankenexperiment}和投票的Bell型不等式。我们用Landauer原理对表决进行了热力学解释。
2019-12-09 cs.GT quant-ph
A Note on Copy-Protection from Random Oracles
量子复制保护，由Aaronson（CCC'09）引入，使用量子力学的不可克隆原理来保护软件不被非法分发。构造拷贝保护一直是量子密码学中的一个重要问题。由于复制保护被证明是不可能实现的平原模型，我们调查的问题，构建复制保护的任意类的不可学习的功能在随机预言机模型。在假设量子全同态加密和带错误学习的量子硬度存在的条件下，给出了一个不可能性结果，排除了随机预言模型中的一类拷贝保护方案.途中，我们证明了不可能近似正确的复制保护在平原模型。
2022-08-26 cs.CR quant-ph
Cloning is as Hard as Learning for Stabilizer States
Department of Computer Science, University of Warwick（沃里克大学计算机科学系）；Department of Computer Science, Yale University（耶鲁大学计算机科学系）
研究探讨了在结构化状态类中克隆与学习的样本复杂度关系，证明对于n-量子比特稳定子状态，克隆的最优样本复杂度为Θ(n)，表明克隆与学习难度相当。
2026-11-13 cs.LG math.ST quant-ph
In defense of the epistemic view of quantum states: a toy theory
我们提出了一个玩具理论，它是基于一个简单的原则：回答的系统的物理状态的问题的数量必须始终等于在最大知识状态下未回答的数量。在这个玩具理论中，发现了各种各样的量子现象。这些现象包括：测量的不可交换性，干扰，混合态的凸分解的多重性，区分非正交态的不可能性，通用状态反转器的不可能性，二分和三分纠缠之间的区别，纯纠缠的一夫一妻制，没有克隆，没有广播，远程操纵，隐形传态，密集编码，相互无偏基，以及许多其他问题。这些类比的多样性和质量被认为是量子态是不完整知识的状态而不是现实状态的证据。玩具理论未能再现的现象，特别是违反贝尔不等式和存在的Kochen-Specker定理的考虑，提供了如何进行这项研究计划的线索。
2005-10-07 quant-ph
The Foundations of Quantum Information and Feasible Experiments
本文共分四个部分。在第一部分中，它表明，最佳的普遍克隆的光子可以实现的帮助下，受激发射。详细分析了基于三能级系统和参量下转换的可能方案。第二部分说明量子物理的动力学规律可以从其静态性质和超光速通信被禁止的条件导出。在第三部分，一个非常简单的形式的Kochen-Specker定理，这导致了一个简单的实验测试的非上下文隐变量的建议。第四部分展示了隐变量定理如何以完全可操作的方式导出。特别是一个Kochen-Specker定理推导出适用于实验有限精度。
2001-03-12 quant-ph
General impossible operations in quantum information
我们证明了量子信息中的一个普遍的限制，它统一了不克隆和反克隆等不可能性原则。此外，我们表明，对于一个未知的量子比特，不能设计一个通用的阿达玛门创建相等的叠加的原始和它的补充状态。令人惊讶的是，我们发现，阿达玛变换存在一个未知的量子比特选择无论是从极或赤道大圆。此外，我们表明，对于一个未知的量子比特，不能设计一个通用的幺正门创建的原始和它的补充状态的不相等的叠加。我们讨论了为什么不可能为两个未知的量子位设计一个受控非门，并讨论了这些限制的含义。
2002-09-17 quant-ph
Uncloneable Cryptography
不可克隆定理断言，与经典信息不同，量子信息不能被复制。这种看似不受欢迎的现象在量子密码学中得到了利用。不可复制密码学研究的是不可能复制的环境，并实现了经典上无法实现的安全形式。第一个发现和分析的例子是在现金的背景下。一方面，我们希望用户持有现金;另一方面，现金应该难以伪造。量子货币使用不可克隆定理的变体，使伪造成为不可能。在过去的十年里，这个领域在各个方向上发展：几种量子货币，如经典可验证的，局部可验证的，半量子的，量子硬币和量子闪电。引入了新的不可克隆原语，如不可克隆签名、经典软件的量子拷贝保护、伪随机态和几种不可克隆的加密形式。这项工作是对这些主题的温和介绍。
2022-10-25 cs.CR quant-ph
Quantum Theory and Beyond: Is Entanglement Special?
量子理论做出了最准确的经验预测，但它缺乏简单、可理解的物理原理，而这些物理原理可以唯一地导出量子理论。存在着一个广泛的概率理论，它们都与量子理论有一些共同的特征，例如对个体结果的概率预测（不确定性），信息传输不可能超过光速（无信号）或不可能复制未知状态（无克隆）。绝大多数试图寻找量子理论背后的物理原理的尝试，要么不能从原理中唯一地推导出理论，要么是基于抽象的数学假设，这些假设需要更确凿的物理动机。在这里，我们证明了经典概率论和量子理论可以从三个合理的公理中重建：（1）（信息容量）所有信息承载能力为一位的系统都是等效的。(2)（局部性）复合系统的状态完全由子系统的测量决定。(3)（可逆性）在任何两个纯态之间存在可逆变换。如果要求从最后一个公理的变换是连续的，那么就把量子理论从经典概率论中分离出来。从我们的重建中得出的一个显著结果是，除了量子理论之外，没有任何概率理论可以在不违背一个或多个公理的情况下展示纠缠。
2009-11-03 quant-ph
Quantum mechanical probabilities and general probabilistic constraints for Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm experiments
相对论的因果关系，也就是说，不可能以超光速发出信号，限制了复合物理系统不同部分之间可能发生的相关性。在这里，我们建立了基本的限制，相对论因果性强加在联合概率涉及的实验的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森玻姆类型。另一方面，量子力学在因果性和一致性等一般考虑所要求的限制之外设置了更多的限制。我们说明了这一事实，考虑的相关性的总和参与CHSH不等式。在CHSH不等式的一般框架下，我们还考虑了Hardy导出的非定域性定理，讨论了相对论因果性和量子力学对它的约束，最后导出了一个简单的不等式，它可以用来检验量子力学与一般概率理论的关系.
2000-09-24 quant-ph
Unconditionally Secure Bit Commitment by Transmitting Measurement Outcomes
基于Minkowski因果关系和量子信息的性质，提出了一种新的无条件安全的比特承诺方案。接收方在时空的给定点向提交者发送一些随机选择的BB 84量子位。提交者根据提交的位值在两个BB84库中的一个中执行测量，并以光速安全地将结果以相反的方向传输到远程代理。这些代理通过将结果返回给接收者的相邻代理来揭开比特。安全性证明仅依赖于量子信息的简单性质和超光速信号的不可能性。
2012-04-02 cs.CR quant-ph
Communication-constrained nonlocal correlations
International Centre for Theory of Quantum Technologies, University of Gdańsk（格但斯克大学量子技术理论国际中心）；Instituto de Física Gleb Wataghin, Universidade Estadual de Campinas（坎皮纳斯州立大学格列布·瓦塔金物理研究所）；Division of Quantum Optics and Information, Institute of Theoretical Physics and Astrophysics, Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, University of Gdańsk（格但斯克大学数学、物理与信息学院理论物理与天体物理研究所量子光学与信息分部）
本文提出了一种基于通信的框架，通过信息论方法推导出新的操作约束，揭示了非局部相关性中未被发现的不合理行为。
2026-03-09 quant-ph
Quantum deletion is possible via a partial randomization procedure
引入了一种替代类型的删除/擦除操作，其不同于常用的{ \it controlled-not}（C-not）条件逻辑操作$-$，以在删除过程中将链中最后一个副本的（经典或量子）状态翻转为标准的“零”值。它是完全可逆的，在经典的情况下，拥有一个最自然的克隆操作对应。我们称这个删除过程为R-删除，因为在某种程度上，它可以被视为标准C-not运算符的“随机化”。它具有以一种简单的方式绕过Pati和Braunstein最近提出的“量子态不可能删除”原理的显着性质\cite{pbn1}。
2000-10-24 hep-ph quant-ph
Information processing in convex operational theories
为了理解量子系统的超经典信息处理能力的来源和程度，人们希望将经典力学和量子力学都描述为更广阔的可能理论空间中的点。由Abramsky和Coecke开创的一种方法是抽象经典和量子力学的基本分类特征，这些特征支持各种信息理论约束和可能性，例如，后者不可能克隆，而两者都可能传送。另一种方法，由作者和各种合作者追求，是从一个非常保守的，在某种意义上非常具体的，经典概率论的推广-这仍然足以涵盖量子理论-并询问哪些“量子”信息现象可以在这个更宽松的设置中重现。在本文中，我们回顾了迄今为止在这第二个方案的进展，并提供了一些建议，如何将其与阿布拉姆斯基和Coecke开发的量子过程的范畴语义。
2009-08-17 quant-ph
Quantum Network Coding
由于量子信息是连续的，它的处理有时比经典的对应物要困难得多。一个典型的例子是克隆;复制数字信息很简单，但对于量子信息来说却不可能。本文的问题是量子网络编码是否可能。它的经典对应物是另一个很好的例子，表明数字信息流可以比传统（比如液体）流更有效地完成。我们对这个问题的回答类似于克隆的情况，即，它表明，量子网络编码是可能的，如果近似是允许的，通过使用一个简单的网络模型称为蝴蝶。在这个网络中，有两条流路，s_1到t_1和s_2到t_2，它们共享一个容量为1的瓶颈通道。在经典的情况下，我们可以同时发送两个比特，每个路径一个，尽管有瓶颈。我们的量子网络编码结果包括：（i）我们可以发送任意量子态|psi_1>从s_1到t_1，以及|psi_2>从s_2到t_2同时具有严格大于1/2的保真度。(ii)如果其中一|psi_1>和|psi_2>是经典的，则保真度可以提高到2/3。(iii)类似的改进也是可能的，如果|psi_1>和|psi_2>仅限于有限数量的（先前已知的）状态。(iv)给出了几个不可能结果，包括保真度的一般上界。
2006-12-09 quant-ph
The Forbidden Quantum Adder
量子信息提供了与经典信息根本不同的计算资源。我们证明了不存在一个幺正协议能够将属于不同希尔伯特空间的未知量子态相加。这是量子物理学的固有限制，其与复制任意量子态的不可能性有关，即，不可克隆定理此外，我们证明了量子加法器，在没有一个辅助系统，也禁止一个已知的正交基。这使我们能够提出一个近似的量子加法器，可以在实验室中实现。最后讨论了量子态的禁止量子加法器和密度矩阵的允许量子加法器的不同性质。
2015-05-29 physics.gen-ph quant-ph
Quantum Protocols within Spekkens' Toy Model
与经典模型相比，量子力学在信息处理任务中提供了显著的改进。这些优势包括从计算速度到安全性的提高。关键问题是这些优势从何而来。由Spekkens [R. W. Spekkens PRA 75，032110（2012）]模拟了量子力学的许多特征，例如纠缠和非克隆，尽管是局部隐藏变量理论，但在这方面被认为是重要的。在这项工作中，我们研究了Spekkens的玩具模型中的几个协议，我们看到它也可以模仿量子情况下显示的优点和局限性。我们首先提供明确的证明玩具比特承诺的不可能性和存在的玩具纠错协议和随之而来的$k-$阈值秘密共享。然后，定义了一个基于量子单向计算机的玩具计算模型，证明了盲协议和验证协议的存在性。重要的是，众所周知，这最后两个量子协议可以实现比经典更好的安全性。我们的研究结果表明，这种量子改进不需要产生任何贝尔型非局域性或上下文，而是作为一个结果的指导相关性。
2017-02-04 quant-ph
Unclonability and Quantum Cryptanalysis: From Foundations to Applications
University of Edinburgh（爱丁堡大学）
不可能创建未知量子系统的完全相同副本是量子理论中的一个基本概念，也是量子信息的主要非经典性质之一。这种由量子力学施加的限制，即著名的不可克隆定理，在量子密码学中发挥了核心作用，成为量子协议安全性的关键组成部分。在本论文中，我们在物理学和计算机科学的更广泛背景下，更具体地说，通过密码学、可学习性和硬件假设的视角来研究不可克隆性。我们引入了量子世界中不可克隆性的新概念，即量子物理不可克隆性，并研究了与密码学性质和假设（如不可伪造性和量子伪随机性）的关系。这项研究的目的是为量子密码分析领域和不可克隆性本身的概念带来新的见解。我们还讨论了这种新型的不可克隆性作为设计可证明安全的量子协议的密码资源的几个应用。在此基础上，我们提出了一种新的实用密码分析技术，该技术涉及量子态的近似克隆问题。我们设计了一个基于量子机器学习的密码分析算法，以证明量子学习工具作为攻击策略和量子不可克隆性实际研究的强大工具的能力。
2022-10-31 cs.CR cs.LG quant-ph
Relativistic limits on quantum operations
在这篇文章中，我们探讨了超光速信号的不可能性对物理上可实现的量子操作类的限制，重点是在希尔伯特空间量子理论和代数量子场论（AQFT）中，人们可以对这个问题采取的方法的差异。我们回顾了Fewster和Verch最近提出的AQFT中的一个一般协变测量方案，我们称之为FV方案;一路上，我们认为，在其原始建议中建立的框架可以大大简化，而不会失去一般性或物理动机。然后，我们讨论的问题，介绍了索尔金，天真的概念概括的操作相对论性的背景下，可以导致信号之间的类空观察员通过引入第三个观察员。我们考虑在希尔伯特空间量子理论中解决这个问题的方法，并认为这些方法有时是模糊的，因为操作的物理（不）可能性部分取决于所考虑的量子系统的特定时空体现，这超出了希尔伯特空间形式主义。在AQFT的背景下，我们审查和概括最近的结果表明，操作引起的FV测量计划不使超光速信号。我们通过引入一个具体的AQFT模型，我们称之为“混合模型”，因为它提供了一种方法来明确嵌入希尔伯特空间量子理论时空使用AQFT的形式主义，这一结果连接到希尔伯特空间。最后，我们表明，在这个模型中，在适当的充分必要条件下，相反的结果也成立：每一个操作，不使超光速信号可以在FV框架中实现。
2021-08-12 math-ph math.MP physics.hist-ph
No Signalling and Quantum Key Distribution
如果量子理论是正确的，那么标准的量子密钥分发协议是可证明安全的。理论上很有趣的是，我们是否需要假设量子理论的有效性来证明量子密钥分发的安全性，或者它的安全性是否可以基于其他物理原理。如果量子力学在某些情况下失败，这个问题也会有实际意义，因为科学和技术先进的窃听者也许可以使用后量子物理学从量子通信中提取信息，而不一定会引起现有安全证明所依赖的量子态扰动。在这里，我们描述了一个密钥分配方案可证明安全的一般攻击的后量子窃听者谁是有限的，只有超光速信号的不可能性。该方案的安全性源于对一个贝尔不等式的违反。
2005-04-29 cs.CR quant-ph
