两个耦合的量子比特以2^（1/2）/24的精确Bures概率经典相关
Two Coupled Qubits are Classically Correlated with an Exact Bures Probability of 2^(1/2)/24
摘要：
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两个量子比特经典相关的精确Bures概率
Exact Bures Probabilities that Two Quantum Bits are Classically Correlated
在以前的研究中，我们已经探讨了量子系统上的Bures度量的体积元素可能作为先验分布的假设，类似于Fisher信息度量的体积元素（“Jeffreys先验”）的（经典）贝叶斯作用。继续这项工作，我们得到确切的Bures概率，某些低维子集的15维凸集的4 × 4密度矩阵的成员是可分离的或经典相关的。采用的主要分析工具是符号积分和公式Dittmann（quant-ph/9908044）的Bures度量张量。本研究补充了早期的一项研究（quant-ph/9810026），其中使用数值（随机化）--而不是积分-方法来估计不受限制的4 x 4或6 x 6密度矩阵的Bures可分性概率。这里引用的量子比特对（qubit）的精确值通常远远超过那里的估计（.1），但这种差异可能是由于我们关注特殊的低维子集。非常值得注意的是，对于q = 1和q = 1/2的状态，使用最大非加性（Tsallis）熵原理推断，可分性概率都等于2^{1/2} - 1。对于Werner qubit-qutrit和qutrit-qutrit状态，概率非常小，而在qubit-qubit的情况下，它是1/4。
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用经典关联源和量子成像模拟纠缠源
Simulating entangled sources by classically correlated sources and quantum imaging
我们讨论的问题，当一组测量上的纠缠源可以模拟与经典相关的源。这是一般性的讨论，并给出一些例子。量子成像的哪些方面可以模拟经典相关源的问题进行了研究。
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非经典相关位串的压缩
On compression of non-classically correlated bit strings
在这个简短的说明中，我们提出了一种新的方法，非经典的相关性，是基于压缩率的位串产生的爱丽丝和鲍勃。我们使用正规化的压缩距离Cilibrasi和Vitanyi推出的信息理论的不等式，必须遵守的经典相关的位串和违反PR盒。我们推测量子力学关联违反了我们的不等式。
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在带记忆的噪声量子信道中从经典关联态中提取功
Work Extraction from Classically Correlated States in Noisy Quantum Channels with Memory
本研究利用daemonic ergotropy框架，证明带记忆的局部非幺正噪声（如振幅阻尼信道）能诱导量子关联并显著放大可提取功，将非幺正噪声转化为量子协议中的热力学资源。
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用经典相关探测器和测量对位置和动量共轭位移的最佳估计
Optimal estimation of conjugate shifts in position and momentum by classically correlated probes and measurements
由于位置和动量的同时和非平凡的小变化，多参数估计是必要的力传感。因此，设计允许同时估计所有参数的量子探针是一项重要的任务。量子谐振子位置和动量共轭变化的最佳估计方法是利用纠缠态或量子非高斯态的探针。我们表明，同样的结果可以得到一个更可行的方式，采用独立的不同压缩高斯状态的经典相关的位置或动量测量。该结果表明，探针状态和直接适用于力感测的测量值之间的经典相关性具有未经探索的力量
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经典关联态的量子关联
Quantum correlations from classically correlated states
考虑一个二分量子系统，它的两个组成部分中至少有一个本身是一个复合系统。通过追踪这两个子系统中的一个（或两个）的一部分，即使整个系统的原始状态仅具有经典相关性，也可以获得表现出量子相关性的简化（可分离）状态。Li和Luo在2008年首次指出的这种效应非常有趣，因为越来越多的证据表明，非纠缠混合态中的量子关联可能构成实现非平凡信息相关任务的有用资源。在这里，我们对低维量子系统（三量子比特态）的特定状态族进行了上述效应的系统探索。为了评估的非经典的相关性的减少状态，我们使用的量子相关性的指标的基础上产生的状态扰动的测量本地可观的。我们表明，对于一个三量子比特的系统，存在着一个关系之间的经典互信息的原始经典相关态和最大量子相关所表现出的约化状态。
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可分态上的局部PT-对称演化与无信号破坏
Local PT-symmetric evolutions on separable states and violation of no-signaling
我们发现，局部PT对称演化可以导致违反无信号原理的可分离，甚至经典相关的二分共享量子态。对于经典关联态，从一组零体积中特别选择的PT对称运算也可以保持该原理。用CPT内积代替传统的内积可以消除违规。
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相关光子成像中的奇数级像差抵消
Odd-Order Aberration-Cancellation in Correlated-Photon Imaging
我们讨论的相关双光子成像装置，是能够产生的图像是免费的光学系统引入的奇数阶像差的影响。我们表明，量子纠缠和经典相关光源都能够产生所需的空间像差抵消。
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关联量子态的几率回流
Probability backflow for correlated quantum states
在其最初的表述中，量子回流（QB）是一种干涉效应，表现为自由粒子态的负概率转移，自由粒子态由只有正动量的平面波组成。量子再入（QR）是另一种干涉效应，其中从其初始约束的空间区域扩展的波包在没有任何外力的情况下部分返回到该区域。在这里，我们表明，QB和QR是一个更一般的经典禁止的概率流的特殊情况下，量子态具有一定的位置-动量关联。我们进一步证明，它是可能的，以构建相关的量子态的数量的概率转移在“错误”（经典不可能的）的方向超过最小上限的QB和QR问题中的相应的概率转移，被称为Bracken-Melloy常数。
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兴趣贝叶斯博弈的强量子解
Strong Quantum Solutions in Conflicting Interest Bayesian Games
量子纠缠最近已经被证明是两个参与者Alice和Bob之间的不完全信息的冲突利益游戏中的有用资源[Pappa等人，物理修订版信函114，020401（2015）]。这类游戏的一般设置是相关策略，其中竞争参与者之间的相关性是通过一个可信任的共同顾问建立的;然而，参与者不需要向顾问透露他们的输入。到目前为止，这种博弈中的量子优势已经在有限的意义上被揭示出来。给定一个量子相关均衡策略，其中一个参与者仍然可以通过一些经典相关均衡策略获得高于量子平均的收益。在这项工作中，通过考虑一类非对称贝叶斯博弈，我们证明了存在的游戏与量子相关的均衡，其中两个球员的平均收益超过各自的个人最大值，每个球员在所有经典相关的均衡。
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本质上所有的高斯两方量子态都是先验非经典但经典关联的
Essentially All Gaussian Two-Party Quantum States are a priori Nonclassical but Classically Correlated
Duan，Giedke，Cirac和Zoller（quant-ph/9908056）以及Simon（quant-ph/9909044）最近分别找到了高斯两方（连续变量）态可分性（经典相关）的充分必要条件。Duan等人指出，他们的准则是基于一对Einstein-Podolsky-Rosen型算子的总方差的“更强的界”，而不是简单地由不确定关系所要求的。在这里，我们试图在经典和量子理论框架中形式化和测试这个特定的断言。我们首先附加到这些国家的经典先验概率（杰弗里斯的先验），成比例的体积元素的Fisher信息度量的黎曼流形上的高斯（四元正态）概率分布。然后，数值证据表明，事实上，超过99%的高斯两方状态确实满足更严格的可分性标准。我们附带注意到，经典态（即具有正的格劳伯-苏达山P-表象的经典态）的先验概率小于千分之一。然后，我们试图将相关（量子理论）Bures（最小单调）度量的体积元素作为高斯两方态的度量。因此，我们的几次广泛分析持续地得出可分性和经典性的概率，它们分别达到非常高的精确度，即1和0，所以这两种明显不同的（经典和量子理论）分析形式在它们的发现中相当惊人地一致。
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复合量子态的关联容量
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我们刻画了纠缠态、可分态和经典关联态的最佳关联容量。在优控制理论中引入下确界和上确界的概念，构造了与一组边缘相容的最小无序可分态。多量子位纯态边缘所支持的最大可分离相关信息被证明是LOCC单调的。对于上述类别，发现一对量子比特的最小无序组合，经典相关状态定义为边际基乘积中的对角。
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量子成像能被经典模拟吗？
Can quantum imaging be classically simulated?
自1995年以来，量子成像已经通过使用纠缠光子对来证明。物理学界将这些实验命名为“鬼像”、“量子密码传真”、“鬼干涉”等。最近，Bennink等人通过两个同向旋转的k矢量关联激光器模拟了“鬼”成像实验。经典模拟是否模拟了"幽灵"图像的量子方面？我们希望提供一个答案。事实上，模拟非常类似于当地现实主义的历史模型。这篇文章的目的是澄清两种实验背后的不同物理学，并解决EPR自1935年以来所关注的量子理论的基本问题。
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相关成像，量子和经典
Correlated imaging, quantum and classical
我们分析表明，它是可能的，通过使用两个光束的经典相关分裂非相干热辐射进行相干成像。这种情况下的两个经典相关光束的处理平行的配置的基础上产生的两个纠缠光束的参量下转换，并指出一个基本的类比。在一个具体的数值例子中的结果进行了比较。
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纠缠态的Maxwell Demons热力学探测
Thermodynamical Detection of Entanglement by Maxwell's Demons
量子关联或纠缠现在被认为是量子信息处理中某些任务不可或缺的物理资源，经典关联态对此没有用处。除了信息处理，还有什么物理过程可以利用纠缠？在这篇文章中，我们证明了纠缠和它在热力学中的有用性之间确实有一个更基本的关系。我们推导出一个不等式，表明我们可以通过纠缠系统比通过经典相关的热浴提取更多的工作。我们还分析了作为一个热机的过程中的工作平衡，与热力学第二定律。
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可区分费米子复合系统的可分态
On separable states for composite systems of distinguishable fermions
我们研究表征可分离（经典相关）状态的复合系统的可区分费米子表示为CAR代数。
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通过噪声过程在离子量子比特之间产生量子不和谐
Generation of quantum discord between ionic qubits via noisy processes
处于混合态的量子系统可以解除纠缠，但仍然以经典系统不可能的方式相关。这些相关性可以通过量子不和谐来量化，并可能为某些混合态量子信息处理任务提供资源。在这里，我们报告的产生不协调态的两个囚禁原子离子通过马尔可夫退相干过程。虽然在这种操作下纠缠严格不增加，但可以以各种形式产生不和谐。首先，我们表明，从两个经典相关的量子比特，它是可能产生的不和谐，通过应用消相干，只是其中之一。其次，即使从完全不相关的系统开始，我们表明，不和谐可以通过经典相关的退相干过程产生。最后，创建了Werner状态。所产生的态可以作为量子信息传输的资源态，并且可以容易地扩展到更多的离子。
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二维波导阵列中关联光子对的量子行走
Quantum walks of correlated photon pairs in two-dimensional waveguide arrays
我们演示了相关光子的量子行走在一个直接激光写入波导耦合在一个“瑞士十字”安排的二维网络。相关检测事件显示出高可见度的量子干涉和独特的复合行为：在十字架平面之间和内部，量子步行者具有强相关性和独立性。违反经典定义的不等式，在同一平面和正交平面注入的光子，揭示了非平面结构中的非经典行为。
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室温原子系综产生的非经典光子对
Nonclassical photon pairs generated from a room-temperature atomic ensemble
我们报道了在室温原子蒸气室中从集体发射产生非经典关联光子对的实验。通过观察柯西-施瓦茨不等式的违反证明了发射的非经典特征。每一对相关光子被最多2微秒的可控时间延迟分开。这个实验证明了实现Duan-Lukin-Cirac-Zoller方案的重要一步，用于可扩展的长距离量子通信。
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远距离介观约瑟夫森结中的纠缠量子流
Entangled quantum currents in distant mesoscopic Josephson junctions
考虑两个相距较远的介观SQUID环。双模非经典微波源用相关光子照射两个环。在这种情况下，约瑟夫森电流是量子力学算符，并且它们相对于微波的密度矩阵的期望值产生实验观察到的电流。经典相关（可分离）和量子力学相关（纠缠）的微波被认为是，它们的约瑟夫森电流的影响进行量化。两个不同的例子，涉及微波数态和相干态的结果。结果表明，通过两个环中的约瑟夫森结的隧道电子对的量子统计是相关的。
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Jaynes-Cummings模型中的量子纠缠超关联态
Quantum Entangled Supercorrelated States in the Jaynes-Cummings Model
在平衡态和非平衡态含时系综的精确可解Jaynes-Cummings模型的参数空间中，数值研究了Cerf和Adami最近提出的量子信息理论中描述的独立量子态、最大经典关联态和纯量子纠缠（超关联）态的区域.
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鬼成像，量子和经典方面
Ghost imaging, quantum and classical aspects
我们分析表明，它是可能的，通过使用两个光束的经典相关分裂非相干热辐射进行相干成像。一个正式的类比证明两个这样的经典相关光束和两个纠缠光束产生的参量下转换。由于这种类比，经典光束可以定性地模拟纠缠光束的所有成像特性，甚至以迄今为止人们认为不可能的方式。一个关键特征是这些经典光束在近场和远场都是空间相关的。使用现实的数值模拟的准热和参数下转换源的性能被证明是非常相似的，无论是什么关系的分辨率和统计特性。本文的结果为讨论纠缠在关联成像中的作用提供了新的思路。
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可分环境中的纠缠再激活
Entanglement Reactivation in Separable Environments
将两个纠缠破坏通道结合到相关噪声环境中，恢复了纠缠的分布。令人惊讶的是，这种重新激活可以通过从复合环境中注入可分离的相关性来诱导。在任何维度（有限或无限），我们可以构建经典相关的“旋转”环境，在单个系统的传输中是纠缠破坏的，但在两个系统传输时是纠缠保持的。在这里，纠缠仅仅通过无退相干子空间的存在而得以保持。值得注意的是，即使这样的子空间不存在，输入纠缠的一小部分仍然可以被分发。这是在可分离高斯环境中发现的，在这种环境中，尽管在任何单模传输中都会被强热噪声打破，但可分离纠缠能够在双模传输中幸存下来。在高斯设置中，纠缠恢复是一个阈值过程，只有在注入了临界量的相关性之后才发生。这些发现提出了在具有极端退相干的现实环境中分配纠缠的新观点，确定了可分离的相关性和经典记忆效应作为“打破纠缠-打破”的物理资源。
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一般双量子比特态的量子不和谐：分析进展
Quantum discord for general two--qubit states: Analytical progress
本文提出了一种计算一般双比特态量子不和谐的可靠算法，修正和扩展了最近提出的计算X-态子类量子不和谐的方法。不能获得两个量子比特的任意状态的不和谐的封闭表达式，因为条件熵的优化问题需要解状态参数中的一对超越方程。我们应用我们的算法来运行量子不和谐和一个替代的，可计算的非经典相关性，即几何不和谐之间的数值比较。在常规量子不和谐的固定值下，我们根据（归一化）几何不和谐来识别极端非经典相关的两个量子比特态。对于两个量子比特的系统，后者不能超过前者的平方根。
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基于可分离对近似的分子电子结构优化低深度量子线路
Optimized Low-Depth Quantum Circuits for Molecular Electronic Structure using a Separable Pair Approximation
我们提出了一个经典的可解模型，导致优化的低深度量子线路利用可分离对近似。所获得的电路非常适合作为新兴量子硬件的基线电路，并且从长远来看，可以为量子算法提供显着改进的初始状态。相关的波函数可以用线性存储器要求来表示，这允许电路的经典优化，并且自然地定义了量子算法的最小基准。在这项工作中，我们采用直接确定的对自然轨道内的一个基础集自由的方法。这导致了一个准确的表示弱相关系统的一个和多个机构的部分，我们明确说明了如何将该模型可以集成到变分和投影量子算法更强的相关系统。
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使用显式关联基的 H$_2$ 分子 qubit-ADAPT 实现
A qubit-ADAPT Implementation for H$_2$ Molecules using an Explicitly Correlated Basis
本文将 ADAPT-VQE 与第一量子化显式关联基结合用于 H$_2$，模拟显示短电路可在基态和激发态势能曲面上达到化学精度。
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双光子成像与量子全息
Two-photon imaging and quantum holography
有人声称，“在成像系统中使用纠缠光子可以表现出任何其他双光子源无法模仿的效果，无论两个光子之间的相关性如何”[A]。F.阿布拉迪湾E. A. Saleh，A. V. Sergienko和M. C. Teich，Phys. Rev. Lett. 87，123602（2001）]。虽然我们相信引用的陈述是正确的，但我们表明，该论文中提出的方法，其中一个光子的“桶检测”，将给出与适当准备的经典相关态相同的纠缠态结果。
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量子在精心设计的图形中行走，是模拟物理和拓扑现象、构造模拟量子算法、实现通用量子计算的有力工具。集成光子学技术已经成为实现各种量子信息任务的通用平台，并且是执行大规模量子行走的有希望的候选者。扩展物理维度和涉及更多粒子都将增加演化系统的复杂性和所需的量子资源。先驱工作已经证明了单粒子在二维（2D）晶格上的行走和多个行走者在一维结构上的干扰。然而，2D多粒子量子行走，真正的经典不可模拟，一直是一个空缺近十年。在这里，我们提出了一个真正的二维量子行走与相关光子的三角形光子晶格，它可以映射到一个状态空间高达37 × 37维。这突破了单粒子演化的物理限制，可以在大空间内进行信息编码，构成真正有利于量子信息处理的高维图形。芯片面和2D扇出接口之间的逐点寻址使得能够同时观察超过600个非经典干扰，违反了高达57个标准偏差的经典限制。我们的平台为大规模二维多光子量子行走提供了一个很好的前景，为实际的量子模拟和超越经典机制的量子计算铺平了道路。
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利用量子嵌入对强关联材料进行从头算量子模拟
Ab initio Quantum Simulation of Strongly Correlated Materials with Quantum Embedding
本文提出在周期密度矩阵嵌入理论基础上引入基于轨道的多片段方法，显著缩小固态材料量子模拟的问题规模，并在氢链、氮化硼和氧化镍等体系上验证了其准确性与效率，为近期量子设备模拟真实强关联材料开辟了新路径。
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平行与反平行两量子比特混合态的比较
A comparison of parallel and anti-parallel two qubit mixed states
研究了具有最大混合边缘的可分两量子比特态的相关性质。这些状态被分成两组具有相同的几何量子关联。然而，对这些状态的更仔细的检查揭示了它们的量子相关性之间的深刻差异，这些量子相关性是通过更探测的测量来测量的。虽然这两组态是通过相同类型的量子操作来制备的，这些量子操作作用于具有相等经典相关的经典相关态，但最终的量子相关量是不同的。我们调查这种差异，并追溯到隐藏的经典相关存在于他们的准备过程。我们还比较了这些国家的纠缠分布和它们对噪声的鲁棒性方面的有用性。
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重叠测量方案中的量子失谐抑制
Quantum Dissonance Is Rejected in an Overlap Measurement Scheme
重叠测量方案只需要测量一个辅助量子比特，就可以测量两个输入量子态的重叠，而不考虑两个输入态的复杂性。我们发现了一个违反直觉的现象，即即使辅助量子比特可能与两个输入态纠缠，经典相关甚至不相关，也找不到量子失谐。原则上，这提供了一个相反的，但补充的例子，显着的算法，确定性量子计算与一个量子比特，其中没有纠缠。最后，我们考虑了一个简单的重叠测量模型，通过调整一些简单的初始参数，证明了输入态从纠缠态到产物态的连续变化（包括量子不和谐的潜在突然死亡）。
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用互关联哈密顿量进行电子结构的量子模拟：在量子计算机上以更小的占用空间提高精度
Quantum simulation of electronic structure with a transcorrelated Hamiltonian: improved accuracy with a smaller footprint on the quantum computer
采用包含电子关联效应的变换哈密顿量对电子结构进行了量子模拟。在这项工作中使用的互相关哈密顿量是有效地构造经典的，在多项式的成本，通过近似相似变换与显式相关的两体酉算子。这个哈密顿量是厄米的，只包含两个粒子的相互作用，并且没有电子-电子奇点。我们研究了这种变换的哈密顿量对量子模拟的精度和计算成本的影响，重点是一种广泛使用的薛定谔方程求解器，即变分量子本征求解器方法，基于幺正耦合单双簇（q-UCCSD）Ancor。尽管如此，这里提出的形式主义直接转化为化学的其他量子算法。我们的研究结果表明，一个互相关的哈密顿量，与非常紧凑的基地配对，产生明确的相关能量可比的那些从大得多的基地。对于这里研究的化学物种，基于潜在的6- 31 G基础的明确相关能量具有cc-pVTZ质量。使用非常紧凑的互相关哈密顿量将实现cc-pVTZ质量所需的CNOT门的数量减少了两个数量级，并且量子位的数量减少了三倍。
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相关距离和互信息界限
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测量康普顿散射中纠缠的演化
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通过解析和实验研究康普顿散射中的纠缠演化，发现纠缠度量与并发度一致，态不坍缩，且行为与经典相关光子相差常数因子2，符合局部量子场论，并解释了退相干之谜。
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