Quantum Gravity as a Dissipative Deterministic System
有人认为,所谓的全息原理将阻碍试图产生物理现实的模型,统一的广义相对论与量子力学,除非决定论在后者被恢复。广义相对论中的时间概念与基本粒子物理学中通常的时间概念是如此不同,以至于我们相信某些版本的隐变量理论可以--而且必须--被复兴。一个完全自然的过程中,信息的耗散起着至关重要的作用。与早期的尝试不同,它允许我们使用严格连续和可微的经典场论作为起点(虽然离散变量,导致费米子自由度,也是受欢迎的),我们展示了如何一个有效的希尔伯特空间的量子态自然出现时,试图描述的解决方案统计。我们的理论消除了全息原理的某些奥秘;显然,当世界的量子自由度投射到低维黑洞视界上时,非定域特征是可以预期的。各种例子和模型说明了我们希望提出的观点,特别是一个模型表明,无质量,无相互作用的中微子是决定性的。
1999-04-01 gr-qc hep-th quant-ph
Realistic experiments for measuring the wave function of a single particle
我们建议散射实验,实现“保护措施”的概念,允许测量的完整波函数,即使只有一个量子系统(而不是合奏)是可用的。这样的散射实验需要质量大、速度慢的抛射体,其动能低于所讨论的系统的第一次激发。这些实验的结果可以有一个(概率)分布(当玻恩近似的散射是有效的情况下)或确定性(在半经典极限)。
1996-11-14 quant-ph
Quantum phase communication channels assisted by non-deterministic noiseless amplifiers
我们解决量子$M$ -ary相移键控(PSK)通信信道中存在的相位扩散,并分析使用概率无噪声线性放大器(NLA),以提高性能的相干信号。我们考虑静态和动态相位扩散和评估的信道性能的理想和现实的相位接收机。我们的研究结果表明,在信号准备阶段使用的NLA是一个有用的资源,特别是在弱信号的政权。我们还讨论了NLA的使用之间的相互作用,和动态噪声发生的记忆效应,在确定信道的容量。
2019-09-16 quant-ph
Analytical evaluation of the effect of deterministic control error on isolated quantum system
该研究针对量子控制中模拟误差导致性能偏离理想值的问题,推导了存在确定性控制误差的孤立量子系统与无误差系统间重叠度的下界,并据此解析估计了任意控制误差下获得目标态的概率。
2024-03-10 quant-ph
Time-bin entanglement in the deterministic generation of linear photonic cluster states
本文理论研究了利用Λ型电子系统描述的单个量子发射器确定性生成时间-频率纠缠光子序列的策略,通过数值模拟展示了线性簇态的生成,并提出稳定器生成器期望值作为评估量子特性的更优指标。
2024-07-10 quant-ph
Deterministic nonlinear gates with oscillators mediated by a qubit
谐振子系统的量子非线性操作在模拟量子模拟器和计算机的发展中起着关键作用。由于现有的物理系统中不存在各种强非线性操作,因此通常采用条件测量诱导方法来近似它们。条件方法有几个缺点,其中最严重的是强和复杂的非线性运算的成功率呈指数下降。我们表明,通过使用一个合适的两个层次的系统顺序与振荡器相互作用,有可能解决这些问题,并实现一个非线性操作都接近确定性和接近完美。我们明确地证明了这种方法,通过构建自克尔和交叉克尔耦合在一个现实的情况下,这需要一个可行的色散耦合之间的两个能级系统和振荡器。
2017-06-27 quant-ph
Towards a Deterministic Interpretation of Quantum Mechanics: Insights from Dynamical Systems
本文提出一个具有局域相互作用的确定性动力系统,在自由空间运动、双缝衍射和超光速势垒穿越三个典型例子中重现类量子行为,并展示向经典极限的分岔,为量子力学提供确定性替代解释。
2024-04-23 math.DS physics.class-ph quant-ph
Quantum Repeaters based on Deterministic Storage of a Single Photon in distant Atomic Ensembles
量子中继器有望防止通信信道中的光子损失。最近,认真的努力已经应用于实现长距离纠缠的可扩展分布。然而,纠缠产生的概率性质和现实的量子存储器存储时间使量子中继器的实现成为一个突出的实验挑战。我们提出了一个量子中继器协议的基础上确定性存储的单光子在原子系综局限在遥远的高精腔,并表明,该系统是能够分布在长距离的纠缠与更高的速率相比,以前的协议,从而减轻了几个数量级的量子存储器寿命的限制。我们的方案对于量子信道中的相位起伏是鲁棒的,而在纠缠交换的每一步中,保真度缺陷是固定的并且可以忽略不计。
2011-10-12 quant-ph
Deterministic super-resolved estimation towards angular displacements based upon a Sagnac interferometer and parity measurement
超分辨角位移估计对于量子信息处理和光学光刻具有重要意义。在这里,我们报告和实验证明了一个协议的角位移估计的基础上包含轨道角动量的相干态。在无损情况下,通过使用奇偶测量,该协议理论上可以实现4倍的超分辨率,量子数为$\ell$,并且具有饱和量子Cramér-Rao界限的散粒噪声限制的灵敏度。考虑了几个实际因素及其影响,包括非理想态制备、光子损失和探测器缺陷。最后,在给定平均光子数$\bar N=2.297$和$\ell=1$的情况下,我们得到了角位移超分辨效应,其系数为7.88,灵敏度接近散粒噪声极限。
2018-09-13 quant-ph
Deterministic preparation of Dicke states of donor nuclear spins in silicon by cooperative pumping
对于硅中的施主核自旋,我们展示了如何确定性地制备各种对称和不对称的Dicke态,这些态跨越了多体希尔伯特空间的完整基。态的制备是通过耦合施主电子对核自旋的合作泵浦来实现的,并且所需的控制是在量子计算的原型凯恩建议的原位。该方案仅需要亚千兆赫的施主交换耦合,无需原子级精确的施主放置即可实现,因此它提供了一种利用现有技术制备硅中自旋多体纠缠的实用方法。所有期望的Dicke状态在各种泵送情况下都表现为稳态,因此制备是稳健的,并且不需要精确的时间控制。数值模拟结果表明,在存在退相干和不需要的动力学的情况下,可以制备出10-20量子比特的Dicke态。
2012-04-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Performance of Deterministic Dynamical Decoupling Schemes: Concatenated and Periodic Pulse Sequences
动态解耦可以用于保持任意量子态,尽管与环境的不期望的相互作用,使用仅影响系统的控制哈密顿量。我们提出了一个系统独立的分析的基础上领先的顺序解耦误差估计,有效的有界强度环境的动态解耦。作为一个重要的工具,重整化变换的有效系统浴耦合哈密顿量,我们描绘的可靠性域的动态去耦用于量子态保存,在一般设置为一个单一的量子比特。我们具体分析和比较两个确定性的动态解耦方案-周期性和级联-并区分两种限制情况下的快速与缓慢的环境。我们证明了级联解耦优于周期性解耦在很宽的参数范围内。这些结果都获得了“理想”(零宽度)和现实(有限宽度)脉冲。这项工作扩展和概括了我们早期的工作,物理学评论快报。95,180501(2005)。
2007-03-15 quant-ph
Beables for Quantum Electrodynamics
我们表明,它是可能的,以获得一个现实的和确定性的模型,根据以前的工作约翰·贝尔,再现的正统解释量子电动力学的实验预测。
2003-10-08 quant-ph
Deterministic generation of multidimensional photonic cluster states using time-delay feedback
团簇态在许多量子信息处理应用中是有用的。特别地,基于测量的通用量子计算(MBQC)利用2D簇状态,并且拓扑容错的MBQC需要具有三个或更高维度的簇状态。提出了一种利用单原子-腔系统和时延反馈确定性地产生多维光子团簇态的方案。团簇状态的维数随时滞反馈次数的增加而线性增加。我们首先给出了张量网络态的一个图解推导,这对于模拟由序列光子产生的矩阵乘积态和投影纠缠对态是很有价值的。我们的方法也提供了一个简单的方法来桥接和分析的实验缺陷和逻辑错误的生成状态。在这种方法中,我们在现实的实验条件下分析生成的簇状态,并解决单量子比特和双量子比特错误。通过数值模拟,我们观察到一个最佳的原子-腔的协同性所产生的状态的保真度,这是令人惊讶的普遍假设,较高的协同性系统固有的光子应用更好。
2021-07-06 quant-ph
Deterministic Teleportation and Universal Computation Without Particle Exchange
本文提出控制端与目标端间无粒子交换的通用受控相位门,借此实现确定性隐形传态、远程克隆及全套无交换量子计算,并验证其在现实比特误差下的实验可行性。
2025-04-15 quant-ph
Generalizations of Quantum Mechanics
我们回顾现实的模型,再现量子理论在一定的限制,并产生潜在的新的物理以外的限制。特别是,我们认为确定性的隐变量理论(如驾驶波模型)和它们的扩展到“量子非平衡”,我们认为连续自发局域化模型的波函数崩溃。其他模型进行了简要讨论。
2005-10-14 gr-qc hep-th quant-ph
Deterministic loading of a single strontium ion into a surface electrode trap using pulsed laser ablation
几十年来,囚禁离子量子技术已经发展到精密测量、量子通信和量子计算等应用领域。离子阱中离子振荡运动的相干控制对于离子进行量子信息处理具有重要意义,然而,由波动的电场环境引起的不希望的退相干经常阻碍稳定和高保真的操作。避免这种情况的一种方法是采用脉冲激光烧蚀进行离子加载,这是一种显著减少污染和产热的加载方法。尽管烧蚀负载的有用性,例如与低温环境的兼容性,但是在实际应用中,负载离子的数量的随机性仍然是有问题的,在实际应用中,优选地以高概率负载确定数量的离子。在本文中,我们展示了一个有效的装载单个锶离子到表面电极陷阱产生的激光烧蚀和连续的光电离。单离子加载到表面电极阱中的概率被测量为82%,并且这种确定性的单离子加载允许将离子一个接一个地加载到阱中。我们的结果开辟了一条途径,以开发更多的功能离子阱量子器件的清洁,稳定,和确定性的离子加载。
2021-09-10 physics.optics quant-ph
Estimating the photon-number distribution of photonic channels with realistic devices and applications in photonic quantum information processing
在量子信息处理的许多应用中,表征未知光量子信道的输入-输出光子数分布是一项重要的任务。理想情况下,这将需要确定性光子数源和光子数分辨探测器,但这些技术仍在进行中。在这项工作中,我们提出了一个通用的方法来严格约束的输入输出光子数分布的一个未知的光通道使用标准的光学设备,如相干光源和非光子数分辨探测器/零差探测器。为了证明我们的方法的广泛实用性,我们考虑的安全性分析的实际量子密钥分发系统的基础上校准的单光子探测器和实验建议,实现时间相关的单光子计数技术,使用零差探测器,而不是单光子探测器。
2021-09-11 quant-ph
Quantum state transfer between a frequency-encoded photonic qubit and a quantum dot spin in a nanophotonic waveguide
我们提出了一个确定性的,但完全被动的计划,从一个频率编码的光子的量子态的量子点的自旋介导的纳米光子波导。我们通过研究所有相关实验缺陷对状态转移保真度的影响来评估状态转移的质量。我们表明,超过95%的传输保真度是可以实现的实验现实的参数。我们的工作为定制频率编码光子量子比特的确定性固态量子网络奠定了基础。
2022-03-07 quant-ph
Efficient and deterministic high-dimensional controlled-swap gates on hybrid linear optical systems with high fidelity
University of Science and Technology Beijing(北京科技大学);Beijing Institute of Technology(北京理工大学)
本文提出利用混合线性光系统高效实现高维受控交换门,通过优化光学元件减少数量并提高保真度。
2026-02-10 quant-ph
Temporal trapping: a route to strong coupling and deterministic optical quantum computation
确定性光子-光子门的实现是光量子计算和工程的核心目标。一个长期存在的挑战是,由于现有光子结构中的关键损耗限制权衡,可扩展的室温材料平台中的光学非线性太弱,无法实现所需的强耦合。在这项工作中,我们介绍了一种新的限制方法,色散工程的时间捕获,以规避权衡,铺平了道路,全光强耦合。时间限制由辅助陷阱脉冲通过交叉相位调制施加,其与波导的空间限制相结合,产生“飞行腔”,其将非线性相互作用强度增强至少一个数量级。数值模拟证实,时间捕获限制多模非线性动力学的单模子空间,使高保真确定性量子门操作。通过实际的色散工程和损耗数据,我们证明了时间俘获的超短脉冲可以在短期非线性纳米光子平台上实现强耦合。我们的研究结果突出了超快非线性光学成为第一个实现强耦合的可扩展,高带宽和室温平台的潜力,为量子计算,模拟和光源开辟了一条新的道路。
2022-12-01 physics.optics quant-ph
Frequency-Time Multiplexing for Near-Deterministic Generation of n-Photon Frequency-Bin States
Sandia National Laboratories(桑迪亚国家实验室);University of New Mexico(新墨西哥大学);Photon Queue Inc.(光子队列公司)
本文提出利用频率-时间复用技术,通过光学量子记忆和光纤布拉格光栅反射器阵列,实现近确定性生成n光子频率-bin状态,可高效产生8光子态。
2026-03-03 quant-ph
Deterministic Equations for Feedback Control of Open Quantum Systems
University of Rochester(罗切斯特大学);University of Basel(巴塞尔大学)
本文提出一个统一框架,描述所有可能的反馈方案,并引入基于最后检测到的量子跃迁通道和时间延迟的新反馈类型,实现了两能级系统与热浴的反转及量子跃迁的实时逆转。
2026-06-28 quant-ph
Transduction-Enabled Superconducting Quantum Repeater: Toward Deterministic Entanglement Distribution with High-Fidelity Gates
University of Pisa(比萨大学);Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);Northwestern University(西北大学)
针对光纤中光子损耗导致的长距离纠缠分发概率性问题,提出转导实现的超导量子中继器(TESQR),结合光子高速传输与超导高保真处理,实现确定性操作,平均分发率提升63%,纯化后20公里内保真度超0.8。
2026-09-21 quant-ph
Decoding probabilistic syndrome measurement and the role of entropy
在现实的基于稳定器的量子纠错中,真实的物理系统偏离简单的玩具误差模型的方式有很多。稳定器测量可能不总是确定性的,或者可能遭受擦除错误,使得它们不提供纠错所需的校正子结果。在本文中,我们研究了概率稳定器测量模型下的复曲面码的性能。我们发现,即使在校正子提取的完全连续模型下,与用于确定性稳定器测量的$2.93\%$的值相比,通过使用Stace和Barrett(Physical Review A 81,022317(2010))的边缘收缩方法适当地修改解码器,阈值也可以保持在$1.69\%$的相当高的值。最后,我们研究了熵因子的作用,它占退化的错误配置,以提高解码器的性能。我们发现,在完全连续的稳定器测量的限制下,这些因素进一步提供的任何优势变得可以忽略不计,与确定性测量的情况相反。
2023-02-22 quant-ph
Heralded Noiseless Amplification of a Photon Polarization Qubit
单模的非确定性无噪声放大可以规避放大量子信号的独特挑战,例如不可克隆定理和确定性量子态放大的最小噪声成本。然而,现有设备不适合放大基本光学量子信息载体,即跨两个光学模式相干编码的量子比特。在这里,我们构建了一个相干双模放大器,以展示第一个预示着无噪声线性放大的量子比特编码在一个光子的偏振态。在这样做的过程中,我们将现实量子比特信道的传输保真度提高了五倍。量子比特放大器有望扩展安全量子通信和其他量子信息科学技术协议的范围。
2012-08-29 quant-ph
Secure communication with single-photon two-qubit states
我们提出了一种确定性的加密方案:爱丽丝向鲍勃发送单个光子,检测到的每个光子都提供一个密钥位--没有光子被浪费。这与其他方案形成鲜明对比,在其他方案中,随机过程决定发送的下一个光子是否有助于密钥。决定论是通过准备两个量子比特状态的光子来实现的,而不是传统方案中使用的一个量子比特状态。特别是,我们考虑的现实情况,其中一个量子比特是光子偏振,其他的空间替代。此外,我们展示了如何利用直接安全通信的确定性,即:不需要首先建立一个共享密钥。
2002-07-23 quant-ph
Heralded quasi-deterministic entanglement sources based on spontaneous parametric down-conversion
NASA Glenn Research Center(NASA格伦研究中心);University of Maryland, College Park(马里兰大学帕克分校)
本文提出双 heralding 技术,通过减少模式和模式排序元件实现高效产生 heralded 非定域纠缠光子对,为光子集成电路实现提供了框架。
2026-03-19 quant-ph
When is randomization advantageous in quantum simulation?
European Organization for Nuclear Research (CERN)(欧洲核子研究组织(CERN));Leiden University(莱顿大学);University of Milano Bicocca(米兰比可卡大学);INFN - Milano Bicocca(意大利国家核物理研究所-米兰比可卡分部);Google Quantum AI(谷歌量子人工智能);Department of Nuclear and Particle Physics, University of Geneva(日内瓦大学核与粒子物理系);IQM Quantum Computers(IQM量子计算机)
研究随机化在哈密顿量模拟中的优势 regime,提出基于复合随机分解的稀疏-QSVT 构造,分析随机和近似误差传播,并通过随机哈密顿量集合验证方法优势。
2026-04-08 quant-ph
Explicit construction of Local Hidden Variables for any quantum theory up to any desired accuracy
量子力学的机器完全能够描述一个单一的现实世界。在这里,我们讨论相反的情况:尽管表面上如此,而且事实上有许多相反的说法,但任何量子力学模型都可以通过完全经典的方程组来模拟,直到任何有限的精度。这一观察的一个含义是贝尔定理在所考虑的情况下不适用。这是解释仔细检查贝尔的假设有关因果关系,追溯因果关系,统计(在)的依赖性,和他的恐惧“阴谋”(没有阴谋的语言用于描述确定性模型)。贝尔/CHSH违反反直觉的最关键机制是,无论Alice和Bob选择的设置如何,系统的初始状态都应该是现实的。我们的建设在模型建设的潜在重要性进行了讨论。
2021-11-12 hep-th math-ph math.MP
Photonic Qubit Gates via 1D Scattering from an Array of Two-Level Emitters
Institute for complex quantum systems, University of Ulm(乌尔姆大学复杂量子系统研究所)
本文提出利用1D波导和二维发射体阵列实现双轨数编码光子量子位的确定性相门,并探讨双量子位操作。
2025-04-20 physics.optics quant-ph
Probabilistic quantum teleportation in the presence of noise
我们扩展了在[Phys. Rev. A 92,012338(2015)]中发起的研究计划,在那里我们将注意力限制在噪声确定性隐形传态协议上,噪声概率(条件)协议。我们现在的主要目标是研究如何通过使用概率协议来增加存在噪声的隐形传输状态的保真度。我们的工作与几种情况下,涉及最常见的类型的噪声在现实中实现的量子通信任务,并发现许多情况下,增加更多的噪声的概率协议大大提高了保真度的远程传输状态,而不会降低成功运行的协议的概率。此外,存在连接Alice和Bob的信道的纠缠导致最大保真度不是最大的情况。此外,存在概率协议的最佳保真度大于仅使用经典资源可实现的最大保真度(2/3)的情况,而在相同条件下确定性协议的最佳保真度低于此限制。这一结果清楚地表明,在某些情况下,我们只能得到一个真正的量子隐形传态,如果我们使用概率而不是确定性的协议。
2016-06-24 cond-mat.dis-nn quant-ph
Macroscopic entanglement distribution with atomic ensembles
East China Normal University(华东师范大学);Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry RAS(俄罗斯科学院化学物理与医药化学问题联邦研究中心);Lomonosov Moscow State University(莫斯科罗蒙诺索夫国立大学);New York University Shanghai(纽约大学上海分校);Department of Physics, New York University(纽约大学物理系)
本文提出改进的数值方法,验证了在现实原子团簇中,适度退相干下宏观纠缠分发协议仍具鲁棒性。
2026-03-06 quant-ph
Noise adaptive two-way secure deterministic quantum key distribution
Indian Institute of Technology Kharagpur(印度理工学院卡拉格普尔分校);Harish-Chandra Research Institute(哈里什-钱德拉研究所);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴巴国立研究所)
提出噪声自适应量子密钥分发协议,通过优化编码和解码操作来提升在噪声信道下的密钥率,并分析三种代表性协议在自适应与非自适应场景下的性能。
2026-05-27 quant-ph
Deterministic Creation of Large Photonic Multipartite Entangled States with Group-IV Color Centers in Diamond
本文面向第IV主族金刚石色心提出线性簇态与GHZ态的确定性光子产生方案,重点设计高速高保真拉曼自旋门和激发门,并以腔耦合锡空位色心验证其性能。
2023-12-06 quant-ph
High-fidelity, quasi-deterministic entanglement generation using phase-matched spectral islands in a zero-added-loss multiplexing architecture
本文提出一种基于零附加损耗复用架构和相位匹配光谱岛的纠缠生成方案,利用同岛与跨岛预示使速率近似按N_I^2缩放,通道数减少一个数量级,实现高保真准确定性纠缠分发。
2025-10-09 quant-ph
Complete physical simulation of the entangling-probe attack on the BB84 protocol
本研究利用确定性单光子双量子比特量子逻辑,实现了针对 BB84 协议的最强单光子攻击,物理模拟了 Eve 访问 Bob 接收模块的真实攻击,实验结果与理论预测高度一致,证明了确定性量子逻辑在量子信息处理模拟中的实用性。
2006-11-23 quant-ph
Realistic quantum fields with gauge and gravitational interaction emerge in the generic static structure
我们描述了如何组成的规范和引力相互作用的玻色子和费米子量子场的物理宇宙产生的任意静态实体的许多可量化的属性的通用离散分布。这种离散分布的平滑粗粒化(拟合)的交替呈现构成了场动力学模式的概率相关演化波函数。它们的规范模是对称变换,约束模不需要额外的材料结构。我们证明,任何起源的量子叠加原理是绝对的演化不能由特定的法律。相反,从基本离散分布中出现的局部超对称量子场则按照不变的封闭物理定律演化。突现量子演化是多世界的,但它的埃弗雷特分支,其规范减少到低于一个积极的阈值不再存在。然后,一些实验,对于标准的埃弗雷特观点似乎是安全的,而不是致命的参与者。玻恩规则在具有扩展的规则过去的涌现系统中动态地出现。它和准确定性宏观演化出现在允许宇宙膨胀的系统中,而不是在典型的随机系统中。这解决了玻尔兹曼大脑问题。我们解释了暴胀如何在普朗克尺度周围创造新的物理自由度。涌现场的量子纠缠是微不足道的,因为它们的波函数,直到它的表示,是物质的。
2018-08-16 physics.gen-ph quant-ph
Optimal design and quantum benchmarks for coherent state amplifiers
我们建立了一个未知的相干态的放大的最终量子极限,在确定性和概率的情况下,调查的现实情况下,预期的光子数是有限的。此外,我们提供了实验实现必须超越的基准,以击败所有经典放大策略,并证明真正的量子放大。我们的结果保证了一个成功的演示是在原则上可能的预期光子数的每一个有限的值。
2013-05-25 math-ph math.MP quant-ph
Deterministic Many-Resonator W Entanglement of Nearly Arbitrary Microwave States via Attractive Bose-Hubbard Simulation
大量物理上不同的线性共振器的多体纠缠是一个重要的研究课题,但迄今为止还没有可行的方案来实现它.同时,理论上已知具有吸引相互作用(ABH)的Bose-哈伯德模型具有从超流相到高度纠缠的非局域叠加态的相变,但是这种相变的观察仍然是实验所达不到的。在这项理论工作中,我们共同解决这两个问题,(1)提出了一个实验上可访问的量子模拟的ABH相变在一个阵列的可调耦合超导电路微波谐振器和(2)纳入模拟到一个高度可扩展的协议,作为输入的任何微波谐振器状态与可忽略的占用数状态|0>和|1>并将其非局部地叠加在整个谐振器阵列上。该协议产生的大规模多体纠缠是W型的,这是众所周知的,其鲁棒性。该协议利用ABH相变来产生并联的所有谐振器的多体纠缠,并且因此是确定性的,并且允许在不增加协议复杂性的情况下增加谐振器数量;谐振器的数量反而受到诸如谐振器频率紊乱和谐振器间耦合强度之类的系统特性的限制。该方案仅需要一个本地控件和两个全局控件。我们用数值方法证明了该协议与现实的系统参数,并估计,目前的实验能力可以实现协议的高保真度大于40谐振器。
2013-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph