再论费米子线性光学

费米子物质波量子光学与冷原子杂质模型

Fermionic matter-wave quantum optics with cold-atom impurity models

本文研究冷原子杂质模型中的费米子物质波量子光学，探讨束缚态、发射动力学和集体耗散等范式现象的费米子类比，并揭示单杂质基态特征及多体淬火动力学中的非马尔可夫效应。

费米子线性光学的拉格朗日表示

Lagrangian representation for fermionic linear optics

高斯态和高斯线性映射的概念被推广到反交换（格拉斯曼）变量的情况。给出了高斯映射保迹和（或）完全正的条件。对于任意高斯映射，给出了输入输出状态相关矩阵的显式表达式。这种形式主义允许发展的拉格朗日表示的费米子线性光学（FLO）。它涵盖了与FLO测量相关的酉操作和单模投影仪。使用拉格朗日表示，我们减少了一个经典的模拟FLO高斯积分的计算格拉斯曼变量。给出了描述量子态在FLO作用下演化的显式公式。

Quantum computation from fermionic anyons on a 1D lattice

Fermionic linear optics corresponds to the dynamics of free fermions, and is known to be efficiently simulable classically. We define fermionic anyon models by deforming the fermionic algebra of creation and annihilation operators, and consider the dynamics of number-preserving, quadratic Hamiltonians on these operators. We show that any such deformation results in an anyonic linear optical model which allows for universal quantum computation.

Error mitigation by training with fermionic linear optics

Noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computers could solve quantum-mechanical simulation problems that are beyond the capabilities of classical computers. However, NISQ devices experience significant errors which, if not corrected, can render physical quantities measured in these simulations inaccurate or meaningless. Here we describe a method of reducing these errors which is tailored to quantum algorithms for simulating fermionic systems. The method is based on executing quantum circuits in the model of fermionic linear optics, which are known to be efficiently simulable classically, to i…

带噪声的费米线性光学的经典模拟

Classical simulation of fermionic linear optics augmented with noisy ancillas

费米子线性光学是一种量子计算模型，可以在经典概率计算机上有效地模拟。研究了含噪声辅助态的费米子线性光学的经典模拟问题。如果辅助态可以表示为纯费米高斯态的凸组合，则相应的计算方案是经典可模拟的。在第一种非平凡情况下，我们给出了凸高斯态的解析刻画，其中辅助态的希尔伯特空间是一个四模Fock空间。我们利用我们的结果解决了De Melo等人最近提出的一个公开问题，并详细研究了凸高斯态集的几何性质。

光晶格中费米子原子的d波共振价键态

d-wave resonating valence bond states of fermionic atoms in optical lattices

研究了二维光晶格中费米子原子d波共振价键（RVB）超流态的可控产生和测量。我们从费米气体中的原子作为纯量子态加载到光学超晶格中，通过改变晶格参数，将这种纯量子态转变为RVB态。精确的时间相关的数值研究结果的梯子系统，建议产生的时间尺度小于典型的实验退相干时间的RVB状态。

一维光晶格中两种费米子原子混合物的基态

The ground state of a mixture of two species of fermionic atoms in 1D optical lattice

本文用非对称哈伯德模型研究了一维光晶格中两种费米子原子混合体系的基态性质。通过研究相应的电荷序参量和量子纠缠，研究了从密度波到相分离的量子相变。严格证明了在无限大U极限下，即使对于单空穴掺杂情况，密度波对相分离也是不稳定的。因此，我们的研究结果对正在进行的强关联冷原子系统和传统重费米子系统的实验都具有指导意义。

费米子的量子原子光学

Quantum atom optics with fermions from molecular dissociation

我们研究了光子参量下转换的费米原子光学对应物。这可以通过由费米子原子组成的分子二聚体的玻色-爱因斯坦凝聚体的离解来实现。我们提出了一个理论模型描述的量子动力学的离解，并找到解析解的模式占领和原子对的相关性，在短的时间限制有效。利用这些解确定了关联函数的上界，该上界适用于任何费米子系统，对应于理想粒子数差压缩

Resonant transmission of fermionic carriers: comparison between solid-state physics and quantum optics approaches

We revisit the phenomenon of the resonant transmission of fermionic carriers through a quantum device connected to two contacts with different chemical potentials. We show that, besides the traditional in solid-state physics Landauer-Büttiker approach, this phenomenon can be also described by the non-Markovian master equation for the reduced density matrix of the fermions in the quantum device. We identify validity regions of both approaches in the system parameter space and argue that for large relaxation rates the accuracy of the latter approach greatly exceeds the accuracy of the former.

关于“量子狭缝干涉”及其“再认识”

On "Quantum interference with slits" and its "revisited"

Marcella在2002年发表了经典波动光学中著名的单缝和双缝干涉实验的“量子力学”处理，通过一个简单的假设，即量子机械波函数在缝内的任何地方都是常数。Rothman和Boughn在2011年评论说，Marcella除了符号替换$p=\hbar k$之外没有引入量子物理学，并且基本上使用了经典的波动光学。在本文中，我们指出，虽然Marcella犯了一个根本性的错误，但这个问题是可以补救的，以给出令人满意的量子力学结果，这些结果与物质粒子的实验结果在定性上是一致的。

同时估计光学相位和损耗问题再审视：测量与探测不兼容性

Simultaneous optical phase and loss estimation revisited: measurement and probe incompatibility

本文研究了单个光模式中同时估计相位偏移和损耗的多参数计量问题，发现探测不兼容性在特定条件下可消失，但测量不兼容性在所有情况下均存在且无法克服。

光晶格中自旋轨道耦合费米原子的团簇态产生

Cluster State Generation with Spin-Orbit Coupled Fermionic Atoms in Optical Lattices

基于测量的量子计算是量子信息处理的另一种范式，它使用简单的测量来测量在簇态中制备的量子比特，簇态是一类具有有用性质的多方纠缠态。在这里，我们提出并分析了一个方案，利用自旋轨道耦合和超交换相互作用之间的相互作用，在相干驱动的存在下，确定性地产生宏观阵列的团簇态的费米子碱土原子被困在三维（3D）光晶格。该方案动态生成团簇态，而不需要工程输运，并且在存在空穴的情况下是鲁棒的，空穴是冷原子莫特绝缘体中的典型缺陷。该协议是特别相关的新一代的3D光晶格时钟的相干时间$>10$ s，两个数量级大于集群状态生成时间。我们建议使用集体测量和时间反演的哈密顿基准的基础伊辛模型动力学和产生的多体相关。

光晶格中费米子原子反铁磁有序的光学特征

Optical signatures of antiferromagnetic ordering of fermionic atoms in an optical lattice

我们展示了如何非共振光散射可以提供反铁磁有序的两种费米原子气体在一个紧密限制的二维光晶格的定量信息。我们分析了新兴的磁有序的原子在平均场和随机相位近似，并显示如何多体静态和动态的相关性，在标准的费曼-戴森微扰系列评估，可以检测到的散射光信号。交错的磁化强度在各个自旋分量的磁布拉格峰中显示出来。然而，这些磁峰，可以大大抑制在没有一个真正的长程反铁磁秩序。当衍射最大值被阻挡时，散射到衍射级之外的光可以由具有高度改善的信噪比的透镜a收集。在散射光的光谱中确定了集体和单粒子激发。我们发现，自旋守恒和自旋交换的原子跃迁传递的信息，密度，纵向自旋，和横向自旋相关。不同的相关性和散射过程表现出散射光的特征角分布轮廓，横向自旋相关性的诊断信号可以通过散射方向、频率或极化与信号分离。我们还通过估计所需测量的数量来分析检测精度，所述测量受到由非弹性光散射事件确定的加热速率的约束。该成像技术可以扩展到相图其他区域的两种费米子态，其中基态性质尚未完全了解。