Why Quantum Information Processing
Hoi-Kwong Lo
在这篇简短的笔记中，我将考虑以下问题：（1）什么是QIP？(2)为什么QIP很有趣？(3)QIP能做什么？(4)QIP不能做什么？(5)QIP的主要挑战是什么？
In this brief note, I will consider the following questions: (1) What is QIP? (2) Why QIP is interesting? (3) What QIP can do? (4) What QIP cannot do? (5) What are the major challenges in QIP?
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Why Genetic Information Processing could have a Quantum Basis
活的有机体不仅仅是有机分子的随机集合。在生命分子表面上的跳动中，有连续的信息处理在进行。可以使用物理定律来搜索这种信息处理中的优化标准。量子动力学可以解释为什么生物体有4个核苷酸碱基和20个氨基酸，作为分子组装过程的最佳解决方案。实验应该能够判断进化是否真的利用了量子动力学。
Why the Tsirelson bound?
惠勒的问题“为什么量子”有两个方面：为什么世界是量子的而不是经典的，为什么它是量子的而不是超量子的，即，为什么Tsirelson束缚量子关联？我讨论了Pawlowski等人（2009）提出的一个关于这个问题的显着答案，他们从一个他们称之为“信息因果关系”的原则中提供了Tsirelson界限的信息论推导。'
Explaining the unobserved: why quantum mechanics is not only about information
Clifton、Bub和Halvorson（2003）（CBH）的一个著名定理用信息论原理描述了量子理论。根据Bub（2004，2005）的理论，该定理的哲学意义在于，量子理论应该被视为关于（量子）信息的“原理”理论，而不是关于量子系统动力学的"构造“理论。在这里，我们批评巴布的原则方法认为，如果数学形式主义的量子力学仍然完好无损，那么就没有退路解决测量问题的建设性理论。我们进一步提出了一个（维格纳型）思想实验，我们认为，量子力学的信息理论的方法是不完整的。
Why Classical Mechanics Cannot Naturally Accommodate Consciousness But Quantum Mechanics Can.
基于某些数学特征，有人认为经典力学本质上不适合容纳意识，而量子力学则适合。这些数学特征与大脑状态中所代表的信息的性质以及这些信息进入动态的方式有关。
NMR Quantum Information Processing and Entanglement
在本文中，我们讨论了量子信息问题和最近的核磁共振（NMR）实验。我们解释了为什么这些实验应该被视为量子信息处理（QIP），尽管事实上，在目前的液态NMR实验中，没有发现纠缠，我们评论这些实验如何有助于QIP的未来，包括量子计算机的电源的起源进行了简要的讨论。
Why Should we Interpret Quantum Mechanics?
量子信息理论的发展重新引起了人们的兴趣，即状态矢量并不代表量子系统的状态，而是我们可能拥有的关于该系统的知识或信息。我认为，这种认识论的观点似乎解决了量子力学的基础问题，但代价是基本上不完整。
Quantum Fisher-information limits of resonant nanophotonic sensors: why high-Q is not optimal even at the quantum limit
研究通过量子计量学框架揭示共振纳米光子传感器中高 Q 因素并非最优，指出相位生成器主导精度，为量子增强传感提供设计指导。
Why the quantum?
本文是对克利夫顿-布布-哈尔沃森定理的基本意义的评论，该定理用三个信息论约束来表征量子理论（物理学基础33，1561-1591（2003）; quant-ph/0211089）。我认为：（1）量子理论最好理解为关于信息传递的可能性和不可能性的理论，而不是关于非经典波或粒子的力学的理论，（2）给定信息理论的约束，任何量子现象的力学理论，包括对揭示这些现象的测量仪器的说明，必须在经验上等价于量子理论，（3）假设信息论的约束在我们的世界中实际上是满足的，那么任何包含测量相互作用的量子现象的力学理论都是不可接受的，那么物理学在基本层面上的适当目标就变成了信息的表示和操纵。
Why Kastner analysis does not apply to a modified Afshar experiment
在对Afshar实验的分析中，R.E. Kastner指出，这个实验中使用的选择系统随机地分离了到达探测器的光子，因此没有获得哪条路的信息。在本文中，我们提出了一个修改后的，但等效版本的Afshar实验，不包含一个选择装置。双缝被两束小角度重叠的相干激光束所取代。在光束的交叉处，可以以非微扰的方式推断出干涉图案，这证实了叠加态的存在。在远场中，光束分离而不使用透镜系统。动量守恒保证了哪种方式的信息被保存。我们还提出了一个替代序列的斯特恩-格拉赫设备，代表一个密切的模拟阿夫沙尔实验设置。
Quantum Information Theory and Applications to Quantum Cryptography
对经典信息理论和量子信息理论作了简单的解释。更具体地说，它澄清了为什么香农熵被用来作为衡量经典信息和量子力学的简要回顾后，可以证明为什么密度矩阵是量子信息理论的主要工具。然后引入了冯诺伊曼熵，并借助它指出了经典信息理论与量子信息理论的一个重要区别：量子纠缠。此外，还讨论了量子测量的信息论解释。数据压缩，纠错和噪声信道传输的经典和量子的情况下，简单地证明。最后，利用上述理论对量子密码学进行了回顾，并探讨了商业化实现的可能性。
Why and how to add direction to a quantum walk
我们使用厄米邻接矩阵形式化了有向（或手征）量子行走的处理，桥接了量子信息和谱图理论两个发展中的研究领域。我们显示的结果和模拟突出的概念之间的差异编码的方向在哈密顿或不。这导致了一种新型量子现象的构建：连接耦合网络中成对站点之间的零转移，这只在我们研究的有向模型中才可能。我们的主要结果是几个家庭的有向循环，承认零转移的描述。
Photonic Quantum Information Processing
利用光的信息处理无处不在，从通信、计量和成像到计算。当我们将光视为量子力学对象时，新的信息处理方式成为可能。在这篇综述中，我给出了如何用单光子实现量子信息处理的概述，以及在实践中实现各种应用仍然需要克服的障碍。我将特别强调光的量子力学性质，使它不同于经典光，以及这些性质如何与量子信息处理任务。
Introduction to Physical Implementations of Quantum Information Processing
这是对2013年在Forschungszentrum Jülich举行的第44届IFF春季学校关于“量子信息处理”的讲义的贡献。学校作为一个整体有一个强大的重点放在固态系统。这篇文章的目的是对原子和离子的量子信息处理进行简要的教学介绍。
Data processing in quantum information theory
证明了加强的数据处理不等式。通过简单的例子说明了一般理论。
Quantum information processing
关于量子信息处理的简短评论文章被《数学百科全书》增刊III接受（预计2001年夏季出版）。另见http://www.wkap.nl/series.htm/ENM
Why the Tsirelson Bound? Bub's Question and Fuchs' Desideratum
为了回答惠勒的问题“为什么是量子？“根据Bub的量子信息理论，人们必须解释为什么世界是量子的而不是经典的，为什么世界是量子的而不是超量子的，即，“为什么是Tsirelson绑定？“我们证明了对应于贝尔基态的量子相关和量子态，它们唯一地产生了Clauser-Horne-Shimony-Holt量的Tsirelson束缚，可以从每个非优选参考系（NPRF）的守恒中推导出来。在这种情况下，参考系是由测量配置定义的，就像狭义相对论的光假设一样。因此，我们认为，Tsirelson界最终是基于NPRF就像狭义相对论的假设。这个基于约束/原则的对Bub问题的回答解决了Fuchs的迫切需要，即我们“采用量子理论的结构，并从这个非常明显的数学语言中改变它.类似于[狭义相对论]。因此，根据Fuchs的要求，对Bub的问题的回答是，“根据NPRF，由于守恒，获得了Tsirelson界。"
Quantum information processing: A linear systems perspective
本文提出了一种面向系统的量子信息处理方法。它的形式类似于标准信号处理的形式，尽管为了描述纯粹的量子力学效应和操作而增加了进一步的复杂性。给出了该方法在量子时间演化和量子测量中的应用实例。
Entanglement theory in distributed quantum information processing
分布式量子信息处理是一种很有前途的大规模量子信息处理平台，它通过量子信道网络将中小规模的量子设备连接起来，进行量子信息的通信，从而协作实现更大规模的信息处理。在这种分布式环境中，多个设备之间共享的纠缠态作为一种资源，通过本地操作和经典通信（LOCC）实现非本地信息处理任务，其中多体纠缠态的变换起着核心作用。本文分析了这些中小尺度和多体背景下的量子纠缠特性。本论文的第一部分研究了一个中小尺度的通信任务--量子态合并。论文的第二部分分析了分布式量子信息处理中的多体纠缠。这些分析阐明了分布式量子信息处理的基本局限性和潜在应用，以表征量子纠缠在中小尺度设置和多体设置的属性，提供了一个范例，研究多体纠缠在分布式量子信息处理超过LOCC下的状态转换网络。
Fractal states in quantum information processing
对于用连续变量描述的系统，某些量子性质的分形特征已被证明。给出了适用于量子信息处理（包括量子编码和量子计算）的离散系统的量子分形态的定义。提供了几个重要的例子。
Schrodinger Cat States for Quantum Information Processing
我们广泛地讨论了光学系统中薛定谔猫态（分离相干态的叠加）如何用于量子信息处理。
Modeling quantum information dynamics achieved with time-dependent driven fields in the context of universal quantum processing
量子信息是建立信息处理的一种有用资源。尽管物理成分通常是两级系统，但它们与纠缠相互作用的结合成为复杂的动力学。研究分段场脉冲，这项工作分析了量子信息操作的建模与领域的技术负担得起的走向一个通用的量子计算模型。
Particle Statistics in Quantum Information Processing
粒子统计学是量子物理学的一个基本部分，但它在量子信息中的作用和用途迄今为止还没有得到充分的探索。在简要介绍了粒子统计和对称化假设之后，我将论证自然界的这个基本方面可以被看作是量子信息处理的资源，并且我将给出一些例子来展示如何仅使用粒子统计的影响来进行有用和有效的量子信息处理。
Continuous Variable Quantum Information Processing
量子系统的可观测量既可以是离散谱，也可以是连续谱。例如，在测量光状态的光子数时，将产生离散的结果，而光的正交幅度的测量将产生连续的结果。如果使用量子系统的连续自由度来编码、处理或检测信息，则进入连续变量（CV）量子信息处理领域。本文综述了循环伏安量子信息处理的基本原理，重点介绍了该领域的最新进展。我们将讨论量子信息系统的三个主要阶段：准备阶段，其中量子信息被编码为相干态和单光子态的CV;处理阶段，其中CV信息被操纵以执行指定的协议;以及检测阶段，其中CV信息使用零差检测或光子计数来测量。
A neural-network-like quantum information processing system
Hopfield神经网络和全息神经网络是在传统计算机上成功模拟的模型。本文从这些模型出发，设计了一个类似的基本量子信息处理系统。神经-量子相互作用可以调节量子计算结果的“塌缩”读出。本文全面介绍了量子物理框架下的联想处理和记忆存储。
Quantum circuit for security proof of quantum key distribution without encryption of error syndrome and noisy processing
量子密钥分发的一个最简单的安全性证明是基于所谓的互补场景，它涉及到一个实际协议和一个虚拟协议的互补控制[M. Koashi，e-print arXiv：0704.3661（2007）]。现有的虚拟协议在经典的后处理中具有局限性，即，用于纠错步骤的校正子必须被加密。在本文中，我们通过构建一个量子线路的虚拟协议，消除了这一限制。此外，我们的具有屏蔽系统的电路给出了一个直观的证明，说明为什么在其中一方不拥有量子位的一般情况下，向筛选的密钥添加噪声会增加误码率阈值。因此，我们的电路桥接了简单的证明和更广泛的经典后处理类的使用。
Quanteninformationsverarbeitung in der Gymnasialen Oberstufe
量子信息处理通常作为物理学硕士学位的选修课教授。我们认为，高中三年级和四年级学生已经可以对量子信息处理有基本的了解。此外，我们解释了为什么它是有用的量子信息在这个级别的教学，并描述了一个教学单元，已经在课堂上进行了测试。在此，我们将集中在教学减少和描述一些物理基础。
Pre- and post-processing in quantum-computational hydrologic inverse analysis
最近的研究表明，某些地下水文逆问题-这里指的是根据压力读数确定含水层的组成-可以在量子退火器上解决。然而，当解决含水层由渗透性差异很大的材料组成的问题时，量子退火机的性能受到影响，这在实践中经常遇到。在本文中，我们研究为什么这个制度是困难的，并使用几个预处理和后处理工具来解决这些问题。这项研究有三个好处：它改进了水文学中现实世界问题的量子退火性能，它研究了这些问题的缩放行为（先前在固定大小下研究），并且它阐明了一类具有挑战性的问题，这些问题适合于量子退火器。
Heating the coffee by looking at it. Or why quantum measurements are physical processes
我用一个非常简单的Gedanken实验提醒读者（与经典力学相反），仅仅通过对量子系统进行（一些）教科书上的测量，量子系统的能量就不可避免地增加了，作为一个直接的结论，这意味着某些测量需要消耗有限的能量来进行。我还认为，这使得很难将测量视为无形的、非物质的、信息操作，这迫使我们将它们视为物理过程，就像任何其他过程一样。
Why now is the right time to study quantum computing
量子计算是证明困难物理实验的好方法。但在量子计算机建成之前，计算机科学家需要了解量子信息吗？事实上，量子计算不仅仅是新计算设备的配方，而是一种看待世界的新方式，这种方式在智力上具有惊人的生产力。在本文中，我将讨论量子计算从何而来，它是什么，以及我们可以从中学到什么。
Fundamental limits on information processing from black-hole thermodynamics
涉及热力学原理的思想实验经常被用来推导信息处理和存储的基本物理极限。类似的涉及黑洞的思想实验可以进一步揭示这种极限。
Information Is Not Physical: Possibility Spaces, Erasure, and the Structure of Unrealized Alternatives
本文提出信息是物理可实现替代的结构，而非物理实体或数学抽象，通过反事实解读解决擦除耗热、量子叠加信息丰富性及黑洞信息损失等困惑。
Why is Schrodinger's Equation Linear?
信息论的论点被用来获得薛定谔方程的精确线性和洛伦兹不变性之间的联系：后者在短距离上的可能违反意味着对量子理论的非线性修正的出现。非线性修正也可以出现在洛伦兹不变量理论中，以高阶导数的形式出现，这些高阶导数由长度尺度决定，可能是普朗克长度。有人建议，寻找这种量子非线性效应的证据的最佳场所是中微子物理学和宇宙学。
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