Information flow versus divisibility for qubit evolution
研究了不可逆量子比特动力学映射的信息回流缺失与完全正整除性（CP整除性）的关系。最近，这两个概念被证明是完全等价的所谓的图像非增动态映射。在这里，我们表明，这种等价性是普遍的任何量子比特动态映射。在我们的证明中的一个关键因素是观察到，不存在CPTP投影到一个由量子比特密度算子跨越的三维子空间。我们的分析说明了几个例子的量子比特的演变，包括动态地图，这不是图像非增。
2019-01-11 quant-ph
Fault-tolerant quantum computation versus Gaussian noise
研究了高斯非马尔可夫量子噪声下容错量子计算机的鲁棒性，证明了在噪声功率谱满足适当的“阈值条件”的情况下，可扩展量子计算是可能的.“我们的条件对极高频噪声的敏感性低于以前推导的非马尔可夫噪声阈值条件。
2008-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Euler & Lagrange versus Heisenberg & Schroedinger: Dynamical Pictures in Classical and Quantum Mechanics
利用量子-经典类比，我们发现量子力学的动力学图像在经典力学中有精确的对应物。特别地，经典力学中流体动力学的欧拉和拉格朗日描述是薛定谔方程的类似物。Oedinger和Heisenberg图像分别在量子力学。经典和量子动力学的图片之间的相似之处进行了探讨的库普曼-冯诺依曼形式主义的框架内。这些允许在经典力学中自然定义各种动力学图像，以及将经典概念应用于量子动力学。作为一个例子，我们使用的相互作用的图片，以寻找经典的演化的粒子系综的初始动量相等，任意配置密度下的一个恒定的力在一维的作用。作为第二个例子，我们讨论了在经典力学中对初始条件和混沌的敏感性的思想到量子力学的推广。
2013-05-22 quant-ph
Quantum recurrences versus stability
量子递归论对一类广泛的动力系统的稳定性的影响。
2004-03-03 quant-ph
Classical and quantum dynamical manifestations of index-2 saddles: concerted versus sequential reaction mechanisms
多维势能面上高指数鞍点的存在通常被认为在化学反应动力学中没有什么意义。由于近年来出现了一些优雅的实验和新颖的理论方法，这种观点需要仔细的重新考虑。在这项工作中，我们进行了详细的经典和量子动力学研究模型的两个自由度的哈密顿量，它抓住了辩论的实质，关于协调或逐步反应机制的主导地位。我们表明，超快的转变机制，从一个协调的一个逐步的基本上是一个经典的动力学效应。此外，由于经典相空间是规则和混沌动力学的混合物，因此即使在足够高于指数2鞍的能量下，也可能具有丰富多样的动力学行为，包括Murrell-Laidler类型的机制。我们合理化的动力学结果，使用一个明确的建设经典不变流形的相空间。
2020-09-16 math.DS nlin.CD physics.chem-ph
Dynamical creation of entanglement versus disentanglement in a system of three - level atoms with vacuum - induced coherences
研究了与公共真空耦合的三能级原子间纠缠的动力学性质.我们发现，集体阻尼、偶极-偶极相互作用和正交偶极间的交叉耦合等集体效应在纠缠的产生过程中起着至关重要的作用。特别是，额外的交叉耦合增强了纠缠的产生。对于特定的初始态，我们发现Ficek和Tanas [Phys. Rev. A 77，o 54301（2008）]最近在二能级原子的情况下发现的延迟突然产生纠缠的效应也可以在系统中观察到。当初态是纠缠态时，自发发射过程导致关联的破坏和解纠缠。我们表明，对噪声的初始enatnglement的鲁棒性可以通过对状态进行局部操作来改变。
2008-06-16 quant-ph
ROM-based computation: quantum versus classical
我们引入了一个基于只读存储器（ROM）的计算模型，这使我们能够比较可逆的，无错误的经典计算与可逆的，无错误的量子计算的空间效率。我们表明，一个基于ROM的量子计算机与一个可写的量子位是通用的，而两个可写的位是需要一个通用的经典的基于ROM的计算机。我们还评论在这个模型中的量子计算的时间效率的优势。
2002-07-02 quant-ph
Dynamical control of qubit coherence: Random versus deterministic schemes
本文根据随机动力学解耦方法的最新结果，重新讨论了在单个两态量子系统中关闭不需要的相位演化和退相干的问题[L。Viola和E. Knill，Phys. Rev. Lett. { \bf 94}，060502（2005）]。一个系统的比较与标准的循环解耦的影响，各种动力学制度，包括半经典和完全量子退相干模型的情况下。特别是，精确的解析表达式推导出从玻色子环境的消相干的随机控制。我们定量研究控制协议的基础上纯确定性，纯随机，以及混合设计，并确定其相对的优点和缺点，在提高系统性能。我们发现，对于时间无关的系统，混合协议往往比纯随机的表现更好，并可能改善标准的非对称计划，而随机协议可以更稳定的系统参数的波动。除了揭示随机控制的物理要求，我们的分析进一步证明了显式控制设置的潜力，后者可能会显着改善传统的计划。
2005-11-12 quant-ph
Good dynamics versus bad kinematics. Is entanglement needed for quantum computation?
我们考虑伪纯态的量子计算。该框架出现在使用NMR的量子计算的某些实现中。我们分析了量子计算协议，旨在解决指数经典问题的多项式资源，并询问是否需要纠缠的伪纯态来实现这一目标。我们表明，对于一个大类这样的协议，包括肖尔的因子分解，纠缠是必要的。我们还表明，实现纠缠是不够的：如果状态中的噪声足够大，指数资源是需要的，即使纠缠存在。
1999-06-03 quant-ph
Operators versus functions: from quantum dynamical semigroups to tomographic semigroups
根据维格纳的方法，量子力学可以用相空间函数来表述。这种方法的推广包括在取代密度算子的标准制定与合适的功能，所谓的广义维格纳函数或（组协变）断层，通过群论方法获得。在这种情况下出现的一个典型问题是表示的量子系统的演化的断层图像。在（合适的）开放量子系统的情况下，动力学可以通过量子动力学半群"伪装“来描述，即通过作用于层析图而不是密度算子的算子半群来描述。我们重点研究一类特殊的量子动力学半群，旋转半群，它有有趣的应用，例如，在量子信息科学中。旋转半群的“伪装对应物”，即，作用在层析图像上的相应的半群形成了一类算子半群，我们称之为层析半群。我们表明，旋转半群和层析半群可以包含在一个独特的理论框架，一类半群的运营商也包括概率半群的经典概率论，从而实现更深入的了解数学和物理方面的问题。
2013-10-16 math-ph math.MP quant-ph
Quantum state driving: measurements versus pulses
量子芝诺效应是众所周知的固定系统的本征态通过频繁的测量。还已知的是，施加频繁的酉脉冲会引起芝诺子空间，该芝诺子空间也可以将系统固定到本征空间。这两种方法都被研究为将系统保持在某个子空间中的方法。扩展这两个概念，我们考虑使测量/脉冲动态，使状态可以移动的测量轴/脉冲基础的运动。我们表明，系统停留在动态特征基时，测量/脉冲是缓慢变化的。提供了保证成功概率的应用率的明确界限。此外，这两种方法对非马尔可夫噪声具有固有的弹性。最后，我们讨论了这两种方法之间的异同以及它们与绝热量子计算的联系。
2021-09-09 quant-ph
Direct versus measurement assisted bipartite entanglement in multi-qubit systems and their dynamical generation in spin systems
我们考虑了多量子比特系统，定量地讨论了产生高协同辅助值的团簇态和产生最大二体纠缠态的问题。我们证明了一个上界的援助的并发。我们考虑自旋1/2系统的动力学模型量子比特，不同的耦合和可能存在的磁场的讨论纠缠特性的外观调查。我们发现，具有最大二体纠缠的态可以由XY哈密顿量产生，并且它们的产生可以由其中一个自旋的初态控制。相同的哈密顿量能够与适当选择的初始状态一起创建具有高协同辅助的状态。我们表明，使用伊辛哈密顿量的图形状态的生产是可控的，通过一个自旋1/2子系统在初始多量子比特状态的单量子比特旋转。结果表明，适当的磁场可以增强伊辛动力学将乘积态基转换为特殊的最大纠缠基的性质.类似的基础变换被发现是可行的情况下，各向同性的XY耦合与磁场。
2005-03-15 quant-ph
Classical simulation versus universality in measurement based quantum computation
我们调查的资源状态的一个有效的经典模拟的测量为基础的量子计算是可能的。我们表明，施密特-秩宽度，最近推出的一项措施，以评估资源国家的普遍性，在这方面也起着至关重要的作用。我们与施密特-秩宽度的最佳描述的状态树张量网络，并表明，一个有效的经典模拟的测量为基础的量子计算是可能的所有状态的grammically有界施密特-秩宽度（相对于系统的大小）。对于图状态的施密特-秩宽度尺度以这种方式，我们有效地构建了最佳的树张量网络描述，并提供了几个例子。我们强调平行的有效描述复杂系统的量子信息理论和图论。
2006-08-07 quant-ph
Average-case complexity versus approximate simulation of commuting quantum computations
我们使用被称为IQP（瞬时量子多项式时间）的交换量子计算类来加强量子计算机难以经典模拟的猜想。我们表明，如果两个合理的平均情况下的硬度approximatures持有，那么IQP计算是很难模拟经典的恒定的附加误差。一个猜想涉及到估计复杂的温度配分函数的随机实例的伊辛模型的难度;其他关注的随机低次多项式的零点的数量近似。我们观察到，这两种方法可以被证明是有效的，在最坏情况下的复杂性。我们通过推导基于自旋的玻色子采样问题的一般化，避免了所谓的永久性反浓度猜想，从而达到这些目的。
2015-09-23 cs.CC quant-ph
Time-nonlocal versus time-local long-time extrapolation of non-Markovian quantum dynamics
本文提出一种基于时间局域动力学映射平稳性的简单外推方法，用于预测非马尔可夫量子系统长时间行为，并在自旋-玻色子模型上证明其收敛速度不慢于转移张量方法，表明时间非局域性并非高效外推的必要条件。
2025-05-27 quant-ph
Quantum annealing versus classical machine learning applied to a simplified computational biology problem
转录因子调节基因表达，但这些蛋白质如何识别并特异性结合其DNA靶标仍有争议。机器学习模型是揭示交互机制的有效手段。在这里，我们研究了量子机器学习方法预测结合特异性的能力。使用从实际结合亲和力实验中获得的少量DNA序列的简化数据集，我们训练了一个市售的量子退火机来对转录因子结合进行分类和排序。将结果与相同简化数据集的最先进的经典方法进行比较，包括模拟退火，模拟量子退火，多元线性回归，LASSO和极端梯度提升。尽管存在技术限制，但我们发现对于这些相当小的训练数据集，使用量子退火器在分类性能和几乎相等的排名性能方面略有优势。因此，我们提出量子退火可能是一种有效的方法来实现某些计算生物学问题的机器学习。
2018-02-28 q-bio.GN quant-ph
Diffusion Monte Carlo approach versus adiabatic computation for local Hamiltonians
大多数关于量子绝热优化的研究都集中在随机哈密顿量上，其基态只能用实的非负振幅表示。这就提出了一个问题，经典的蒙特卡罗算法是否可以有效地模拟量子绝热优化与随机哈密顿。最近的结果给出了路径积分和扩散蒙特卡罗不能做到这一点的反例。然而，大多数绝热优化算法，如用于解决MAX-k-SAT问题，使用k-局部哈密顿算子，而我们以前的扩散蒙特卡罗反例涉及n体相互作用。在这里，我们提出了一个新的6-本地反例，它表明，即使是这些本地哈密顿有情况下，扩散蒙特卡罗不能有效地模拟量子绝热优化。此外，我们进行经验测试的扩散蒙特卡罗上的一个标准的研究充分的一类置换对称隧穿问题，同样发现量子优化扩散蒙特卡罗的巨大优势。
2018-02-19 quant-ph
Applying computational complexity to the emergence of classicality
计算机科学和数学的计算复杂性理论能否对量子物理学中尚未解决的问题提出新的见解？特别是，计算复杂性理论中的P与NP问题是否可以成为阐明量子力学经典性紧急性的一个因素？本文比较了两种不同的方法，从量子形式主义导致的两个不同的假设对P与NP问题的经典性-量子退相干理论的方法意味着P = NP和计算复杂性的方法，假设P不等于NP。
2013-09-15 quant-ph
Spectral properties of quantum $N$-body systems versus chaotic properties of their mean field approximations
我们提出的数值证据表明，在一个系统的相互作用玻色子存在的确切的量子哈密顿量和相关的平均场演化的动力学混沌的光谱特性之间的对应关系。这种对应类似于通常的量子-经典对应，与平均场的第二次量子化（它产生量子$N$ -体系统的精确动力学）和经典正则坐标的第一次量子化之间的形式平行有关。然后简要讨论了无限密度极限和热力学极限。
1996-04-15 chao-dyn cond-mat nlin.CD
Time versus Hardware: Reducing Qubit Counts with a (Surface Code) Data Bus
我们引入了一个数据总线，用于减少量子计算中的量子位数（受表面码保护）。对于一般计算，执行自动权衡分析（软件工具和源代码是开源的，可以在线获得），以确定数据总线减少量子位计数的程度：时间惩罚是否值得量子位计数减少？我们提供了两个例子，其中量子位数令人信服地减少：1）两个表面码补丁在NISQ机器上与28和68量子位的相互作用，以及2）非常大规模的电路，其结构类似于最先进的量子化学电路。数据总线具有将量子计算栈的所有层（例如，正如谷歌、IBM、Riggeti、英特尔所设想的那样），因为它简化了量子计算布局、硬件架构，并以合理的时间惩罚为代价引入了较低的量子位数。
2019-04-01 quant-ph
Heisenberg versus standard scaling in quantum metrology with Markov generated states and monitored environment
寻找最佳的、噪声鲁棒的探测态是量子精密测量中的一个关键问题。在本文中，我们提出马尔可夫动力学作为一种可能的机制，产生这样的状态，并显示如何海森堡缩放出现多个“动态阶段”（稳态），和无噪声信道的系统。我们通过将马尔可夫输出耦合到“环境”附属物来建模噪声信道，并考虑环境被监测以增加输出的量子费舍尔信息的情况。在这种设置中，我们发现，生存的海森堡极限取决于环境是否收到“哪个阶段”的信息的记忆系统。
2014-07-04 quant-ph
Complex Quantum Dynamics Versus Classical Simulability of Noisy Random Circuits
University of Oxford（牛津大学）
本文证明在含噪声随机电路中，动力学诊断与经典可模拟性可双向分离，故此类诊断不能作为量子优势的证据。
2026-10-01 quant-ph
Boson sampling with displaced single-photon Fock states versus single-photon-added coherent states---The quantum-classical divide and computational-complexity transitions in linear optics
玻色子采样是一种特殊的量子计算，很难在经典计算机上有效实现。该任务是采样的线性光学干涉网络的输出光子数分布，这是与单光子Fock态输入馈给。已经提出的一个问题是，与光的任何其他输入量子态（除了Fock态）相关联的采样问题和合适的输出检测策略是否也具有与玻色子采样类似的计算复杂度。我们考虑通过位移操作不同于Fock态的态，即位移Fock态和加光子相干态。很容易证明，与位移单光子Fock态和位移光子数探测方案相关的采样问题与所有位移值的玻色子采样具有相同的复杂性。另一方面，我们表明，与单光子增加相干态和相同的位移光子数检测方案相关的采样问题表现出计算复杂性的转变。当输入相干振幅足够小时，它从与玻色子采样一样困难过渡到在大相干振幅的限制下的经典可模拟问题。
2015-02-27 quant-ph
Quantum versus Classical Learnability
我们考虑两个研究得很好的经典学习模型的量子版本：Angluin的精确学习成员查询模型和Valiant的可能近似正确（PAC）的随机样本学习模型。我们给出了积极和消极的结果量子与经典的可学习性。对于上面描述的两个学习模型中的每一个，我们证明了任何概念类都是从多项式数量的量子例子中信息理论上可学习的，当且仅当它是从多项式数量的经典例子中信息理论上可学习的。然而，与量子和经典可学习性之间的信息论等价性相反，我们观察到有效的量子和经典可学习性之间确实存在分离。对于精确学习的模型，从成员查询和PAC模型，我们表明，在一个广泛持有的经典计算的计算难度假设（难以分解），有一个概念类，这是多项式时间学习的量子版本，但不是在经典版本的模型。
2000-07-12 quant-ph
Commuting quantum circuits: efficient classical simulations versus hardness results
对由交换门组成的量子线路的研究对于理解量子计算和经典计算之间的微妙界限特别有用。事实上，虽然是一个受限制的类别，但交换电路表现出真正的量子效应，如纠缠。在本文中，我们表明，计算能力的交换电路表现出令人惊讶的丰富的结构。首先，我们表明，每个2-本地交换电路作用于d-能级系统，其次是单量子点测量可以有效地模拟经典的高精度。与此相反，我们证明，这样强的模拟是很难为3-本地电路。使用采样方法，我们进一步表明，所有由指数泡利算子e^{iθP}组成的交换电路可以有效地进行经典模拟时，其次是单量子比特的测量。最后，我们表明，交换电路可以有效地模拟某些非交换过程，特别是有关恒定深度的量子线路。这证明了交换电路的能力超越了经典计算。
2012-04-20 quant-ph
Dynamical quantum collapse and an experimental test
量子测量问题在德布罗意-玻姆理论中可能有一个解决方案，其中测量导致动力学波函数坍缩。我们在一个简单的装置中研究了坍缩，发现在某些情况下，标准量子力学与德布罗意-玻姆理论的概率之间可能存在细微的差异，这可能为实验测试铺平了道路。
2019-12-18 gr-qc hep-th quant-ph
Suitability versus fidelity for rating single-photon guns
特定量子态的产生对于量子计算和通信中的大多数（如果不是全部的话）应用是重要的。因此，状态准备的质量是任何评估量子态枪的基本要素。我们表明，保真度，根据标准定义是不足以评估量子源，我们提出了一个新的措施，适用性，必然取决于应用程序的源。我们考虑单光子枪在量子密钥分发（QKD）和线性光量子计算中的性能。用于QKD的单光子源需要与用于量子计算的源完全不同的性质。此外，单光子枪的适用性进行了讨论，明确在实验上可访问的标准。
2003-04-01 quant-ph
Radiation trapping effect versus superradiance in quantum simulation of light-matter interaction
本文提出了一种利用人工量子系统实现光-物质多体相互作用的量子模拟中Dicke物理的两个显著效应。这些效应是量子比特系综的超辐射衰减和相反的辐射捕获效应。我们发现，这两种现象共存的交叉制度的“中等差”单模腔耦合到量子比特子系统。根据初始状态的类型和多体纠缠的存在，动力学特征可以是相反的，导致超辐射或辐射捕获，尽管初始状态包含相同数量的激发量子比特。这种差异源于系综初始波函数的对称或非对称特征，这对应于不可区分或可区分的发射体。我们认为，这两种效应的共存可以在动态量子模拟器中用来演示Dicke物理的实现、多体量子纠缠效应以及量子干涉，从而深入探讨这些人工量子系统的量子本质。
2019-09-26 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Cumulative quantum work-deficit versus entanglement in the dynamics of an infinite spin chain
我们发现，在横向含时磁场中，各向异性无限大量子XY自旋链的时间演化态的最近邻二体纠缠中的动态相变（DPT）可以用量子功亏损（QWD）动力学来定量表征.我们发现，只有那些非平衡态表现出纠缠复活死亡后，在DPT期间，在改变场参数，其中累积的二分量子阱是高于阈值。结果指出，从不同的角度概念化的两个量子相关措施之间的一个有趣的相互关系。
2014-04-02 cond-mat.str-el quant-ph
