Tabletop reversibility of phase-covariant operations
School of Information Science and Engineering, Shandong University(山东大学信息科学与工程学院)
本文研究相位协变操作的桌面可逆性,证明有限维系统中满足条件的相位协变操作可通过特定膨胀实现桌面可逆性,而高斯系统中存在阻碍,揭示两类系统的定性差异。
2026-08-13 quant-ph
Coherence manipulation with dephasing-covariant operations
我们的特点量子信道的操作能力,既不能创建也不能检测量子相干性与有效地操纵相干性作为一种资源。我们研究类的去相位协变操作(DIO),无法检测到的任何输入状态的一致性,以及引入一个操作激励类的通道$ρ$ -DIO,这是针对一个特定的输入状态。我们首先表明,纯状态下的DIO转换完全由控制,建立必要和充分的条件,这样的转换,并添加到列表中的操作范式,控制发挥了核心作用。然后,我们表明,$ρ$ -DIO是严格更强大的:虽然他们不能检测输入状态$ρ$的相干性,操作$ρ$ -DIO可以提取更多的相干性比DIO。然而,优势消失在相干稀释的任务,以及一般在渐近极限,其中两套操作实现相同的速率在所有的转换。
2019-11-19 quant-ph
Structure of irreducibly covariant quantum channels for finite groups
我们得到一个明确的线性映射,特别是量子信道,这是一个有限群($G$)的不可约表示($U$)的协变的特征,只要$U \otimes U^c$是简单的可约(与$U^c$是逆梯度表示)。利用群表示的理论,我们得到了任何这样的线性映射的谱分解。本征值和正交投影在此分解中产生的表示完全在组$G$的表示特性。这反过来又产生了任何这样的线性映射的本征值的必要和充分条件,使其成为量子信道。我们还通过构造得到了一类不可约协变的量子信道。对于对称群$S(3)$和四元数群$Q$的二维可约表示,我们还刻画了不可约协变和纠缠破缺的量子信道。
2017-05-25 quant-ph
Virtual phase-covariant quantum broadcasting for qubits
Nagoya University(名古屋大学)
本文研究了qubits的虚拟相协量子广播,证明相协性等条件可确定广播映射结构,并识别出最优映射,但其样本效率仍不足。
2025-11-25 quant-ph
Quantum thermodynamics with coherence: Covariant Gibbs-preserving operation is characterized by the free energy
The University of Tokyo(东京大学)
研究了协变吉布斯保持操作的资源理论,证明通过相关催化剂,任何相干态的状态可转换完全由量子相对熵定义的自由能表征,扩展至一般资源理论。
2026-04-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fault-tolerant simulation of Lattice Gauge Theories with gauge covariant codes
INFN-TIFPA Trento Institute of Fundamental Physics and Applications(特伦托基础物理与应用研究所)
本文提出利用规范对称性构建高效纠错码,实现晶格规范理论的容错模拟,并将其等价转换为玻色子模型。
2026-01-09 quant-ph
From clocks to cloners: Catalytic transformations under covariant operations and recoverability
存在各种物理场景,其中只能实现具有某种对称性的操作。在这样的限制下,处于破胶状态的体系可以用作催化剂,例如以制备处于所需破胶状态的另一体系。这种(近似)催化态变换在以下情况下是相关的:(i)使用有界尺寸的量子时钟或参考系的状态准备,其中时钟或参考系用作催化剂,(ii)量子热力学,其中时钟也可以用作催化剂以准备包含关于系统哈密顿量的相干性的状态,以及(iii)未知量子态的克隆,其中状态的给定副本可以被解释为用于准备新副本的催化剂。利用Fawzi和Renner最近关于近似可恢复性的结果,我们证明了这种催化转化中可达到的精度可以由一个单一的函数确定,即不对称性的相对熵,它等于状态熵和其对称化版本之间的差:如果期望的状态转换不需要该量的大幅增加,则可以仅使用对称操作以高保真度来实现。在克隆者的情况下,我们对可实现保真度的下限是严格的,并且可以使用Petz恢复图来实现,有趣的是,这是Werner发现的最佳克隆图。
2016-08-25 quant-ph
Diagonal Unitary Covariant Superchannels
Institute of Physics, Faculty of Physics, Astronomy and Informatics, Nicolaus Copernicus University(尼古拉·哥白尼大学物理、天文与信息学院物理研究所);Tata Institute of Fundamental Research Hyderabad(塔塔基础研究所海得拉巴分所);Institute for Quantum Studies, Chapman University(查普曼大学量子研究学院);Department of Computer Science, Texas Tech University(德克萨斯理工大学计算机科学系)
本文提出对角单位ary协变超通道的完整表征,推导了完全正性和迹保持的条件,并统一扩展了已知的协变量子通道家族。
2026-07-24 quant-ph
A complete set of covariants of the four qubit system
我们得到了一个完整的和最小的一组170个生成元的代数的$SL(2,\C)^{\times 4}$ -协变的二元四线性形式。用四量子比特系统来解释,这特别描述了在其投影希尔伯特空间中由局部滤波操作的轨道形成的代数簇。此外,这揭示了一些光的本地么正不变量,并提供了所有可能的积木为这样一个系统的纠缠措施的建设。
2003-06-27 quant-ph
Universal freezing of asymmetry
量子态的非对称性在诸如量子精密测量、量子通信和参考系对准的应用中是有用的资源。然而,状态的不对称性在环境引起的噪声由协变运算描述的物理场景中倾向于降级,例如,受超选择规则约束的开放系统,这种退化削弱了状态实现量子信息处理任务的能力。在本文中,我们调查的动力学条件下,一个状态的不对称性是完全不受噪声描述的协变操作。我们发现,所有的不对称性措施被冻结的状态下的协变操作,当且仅当相对熵的不对称性是冻结的状态。我们的发现揭示了不对称性的普遍冻结的存在,并提供了一个充分必要条件,在此条件下,不对称性是完全不受噪声。
2017-02-22 quant-ph
Correlated catalyst in quantum thermodynamics
该综述介绍关联催化剂框架下的量子热力学进展,考察热操作的吉布斯保持性与协变性的态转换规律,指出二者可结合于增强热操作中。
2024-07-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Covariant feedback Control of arbitrary qudit state against Depolarizing Noise is impossible
在本文中,我们证明了不可能构造出一个以校正加在未知量子比特上的信道噪声为目标的共变量子反馈控制器。证明是基于寻找最佳的量子控制协议,它证明了不存在更好的% \textit{Complete Positive Trace %Preserving}(CPTP)映射完全的正和协变量子操作,提供了更高的保真度比平凡的身份运营商。并将研究结果推广到两体纠缠纯态。
2008-11-20 quant-ph
Fibre-optics implementation of asymmetric phase-covariant quantum cloner
我们提出了利用纤维光学实现量子比特态的最佳对称和非对称相位协变1->2克隆的实验方法。每个量子比特的状态被编码成单个光子,该光子可以通过两个光纤传播。我们的设备的操作是基于单光子和双光子干涉。我们已经演示了从布洛赫球的赤道创建两个量子位的任何状态的副本。这两个副本的测量结晶度接近理论值,它们超过了通用克隆机可获得的理论最大值。
2006-12-14 quant-ph
Optimal covariant quantum networks
量子操作的顺序网络由其量子梳有效地描述,量子梳是具有适当归一化约束的非负算子。在这里,我们分析的情况下,网络享有对称性相对于一个给定的组的物理变换的行动,引入协变梳和测试仪的概念,并证明这些对象的基本结构定理。作为应用,我们讨论了多轮量子通信的参考系(没有预先建立的公共参考)的最佳对准,表明i)允许任意数量的经典通信不会改善对准,ii)单轮量子通信就足够了。
2008-12-20 quant-ph
Classification and transformations of quantum circuit decompositions for permutation operations
针对量子计算中置换酉算子的电路分解问题,本文识别关键属性并建立十类分类框架,进而提出跨类别变换以减少资源。
2023-12-18 quant-ph
Quantum thermodynamics with missing reference frames: Decompositions of free energy into non-increasing components
如果缺少关于时间、位置或方向的绝对参考系,则只能实现关于对应的酉对称群G协变的量子操作。Vaccaro等人的扩展观察,本文证明了具有G不变哈密顿量的量子系统的自由能分解为G作用下的态轨道的Holevo信息和其轨道平均的自由能。这两种自由能不能相互转换。第一个分量是次可加的,第二个分量是超可加的;在无限多个拷贝的极限下,只有通常的自由能起作用。自由能精细分裂成两个以上独立(非递增)项可以通过对G上不同于哈尔测度的概率测度求平均来定义。即使在存在参考系的情况下,这些结果也提供了在应用协变信道之后损失的自由能的量的下限。如果通道适当地减少这些量中的一个,则它必然至少减少相同量的自由能,因为它不能将不同形式的自由能相互转换。
2005-11-30 quant-ph
SDP for One-shot Dilution of Quantum Coherence
本文针对一次性量子相干稀释问题,分别给出最大非相干操作下的半定规划形式与相位协变非相干操作下的非半定规划形式,证明已知一次性稀释下界的严格性,数值验证两类操作的相干稀释能力存在差异。
2024-09-13 quant-ph
Exact and approximate continuous-variable gate decompositions
我们收集并详细研究了连续变量量子计算机的门分解技术,并介绍了一些扩展这些方法的新技术。精确和近似的分解方法进行了研究,并比较了一些常见的操作的门数。虽然每一个有明显的优势,我们发现,确切的分解有较低的门数,而近似技术可以覆盖所有连续变量操作的分解,但需要显着的电路深度为适度的精度。
2021-02-05 quant-ph
Quantum Fast Fourier Transform Viewed as a Special Case of Recursive Application of Cosine-Sine Decomposition
量子编译器是用于将任意酉矩阵分解(“编译”)为初等运算序列(SEO)的软件程序。Coppersmith表明,$\nb$位离散傅立叶变换矩阵$U_{FT}$可以以一种非常有效的方式分解为顺序序列($\nb^2$)初等运算.一个量子编译器,如果不知道关于Coppermith分解的先验知识,是否可以将$U_{FT}$分解为有序序列($\nb^2$)的基本运算?换句话说,它能通过遵循一个更通用的算法来重新发现Coppermith的分解吗?是的,它可以,如果更一般的算法是余弦正弦分解(CSD)的递归应用。
2004-11-15 quant-ph
Imaginarity as a Resource within Quantum Coherence: Geometric Decomposition and Operational Conversion
School of Science, East China University of Technology(华东交通大学理学院);School of Computer and Computing Science, Hangzhou City University(杭州城市大学计算机与计算科学学院);School of Mathematical Sciences, Capital Normal University(首都师范大学数学科学学院)
研究将虚部性作为量子相干基本资源,通过几何分解划分相干性,给出两体系统相关界限,设计操作协议实现资源转换,对角哈密顿量下动力学演化有互补振荡,为分布式量子技术资源管理提供见解。
2026-07-17 quant-ph
Quantum Partial Information Decompositions, an Operational Order on Ensembles, and Direct Quantifications of Objective Information
School of Physics, Trinity College Dublin(都柏林三一学院物理学院);Trinity Quantum Alliance(三一量子联盟)
该研究扩展经典部分信息分解框架构建多体量子部分信息分解,提出量子系综操作偏序,将其应用于量化扩展图态的客观信息,为多体量子PID构建奠定基础。
2026-10-16 quant-ph
Additive decomposition of iterative quantum search operations in the Grover-type algorithm
在Grover型量子搜索过程中,搜索算子迭代地应用于初始数据库状态,比如k次。我们提出了一个添加剂分解方案,使迭代过程中表示,在计算空间中,作为一个线性组合的k个运营商,其中每个运营商包括一个单一的Grover搜索,其次是一个整体的相位旋转。k值和旋转相位与在搜索框架中确定的那些相同。我们进一步表明,最终状态可以表示在一个单一的预言算子的Grover搜索和相位旋转因子。我们讨论了如何添加剂的形式可以利用,使它有效地减少了迭代搜索的计算量,我们提出了一个有效的捷径门,实现了相同的结果,迭代搜索。
2017-06-05 quant-ph
Covariant Ergodic Quantum Markov Semigroups via Systems of Imprimitivity
利用协变完全正映射构造了相对论量子马尔可夫半群。我们继续推广的一个步骤Stinespring的膨胀一般系统的immersability和庞加莱群的基础上。由此产生的噪声通道是相对论一致的,该方法适用于任何基本粒子,虽然我们证明它的情况下,轻的粒子。相对论相容的完全正的保恒等映射的Krauss分解(我们的设置是在Heisenberg图像中)使我们能够构造一致连续的协变量子Markov半群。我们从子群中导出表示,以确保量子马尔可夫半群是遍历的,由于传递系统的不变性。
2021-02-19 math-ph math.MP quant-ph
On the tensorial structure of general covariant quantum systems
University of Santiago de Compostela(圣地亚哥-德孔波斯特拉大学);University of the Basque Country UPV/EHU(巴斯克地区大学);Western University(韦仕敦大学)
本文探讨了量子系统中可观测量代数的结构与其希尔伯特空间张量分解的关系,指出哈密顿量可能影响这种分解,但需谨慎处理背景无关情况下的哈密顿约束问题,强调定义可观测量及其与动力学的相互作用对量子理论的重要性。
2023-12-20 gr-qc physics.hist-ph quant-ph
Covariant Quantum Measurements and Stochastic Dynamics on Representation Space
Pennsylvania State University(宾夕法尼亚州立大学)
该研究为群协变量子测量构建框架,从彼得 - 外尔分解出发构造协变测量算符,针对SU(2)得出封闭形式的跃迁核等,建立相关特性及描述,其解析预测与数值模拟相符,为表示空间上的协变量子测量提供随机描述。
2026-07-29 math-ph math.MP quant-ph
Genuine fidelity gaps associated with a sequential decomposition of genuinely entangling isometry and unitary operations
我们提请注意存在的"真正的"保真度差距的辅助连续分解真正纠缠等距和量子计算的幺正操作。间隙出现在单向顺序配方中的多量子位操作的二分分解时,其中辅助系统与行中的每个量子位局部交互并且仅交互一次。鉴于已知的"不去"与这样一个理论和实验上理想的分解,各种数字的优点被引入到分析的最佳"保真度",一个任意的真正的纠缠操作可以承认这样一个顺序的分解。一个有效的变分矩阵产品运营商(VMPO)协议调用,以获得数值上的保真度差距后,真正的纠缠顺序分解所产生的最小值。根据与真正的多体纠缠概念的可能联系,我们将这样获得的间隙的值称为真正的,因为它们独立于附属维度和相关幺正作用于其上的初始状态。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Singular value decomposition and matrix reorderings in quantum information theory
我们回顾施密特和克劳斯分解的形式奇异值分解使用的整形,向量化和重组操作。利用引入的符号,借助Jamiolkowski同构分析了量子态与操作之间的对应关系。提出的矩阵重排使我们能够得到简单的公式组成的量子信道和部分操作中使用的量子信息理论。为了提供所讨论的操作的示例,我们利用Mathematica计算系统的软件包来实现与量子信息理论相关的计算中使用的基本功能。
2011-04-08 physics.comp-ph quant-ph
Bell Nonlocality as a Covariance Obstruction in Locally Covariant Quantum Field Theory
Laurelin Technologies Inc.(劳雷林科技有限公司)
本文揭示了局部协变量子场论中贝尔非局域性与协变性的根本矛盾,证明了在保持相对论因果性的同时无法嵌入经典因果框架的不可能性。
2025-12-21 gr-qc physics.hist-ph quant-ph
Quantum Reference Frames on Finite Homogeneous Spaces
我们提出了一个操作动机的治疗量子参考系的框架是一个有限的齐性空间上的协变正算子值测度(POVM)的设置,推广的主要齐性空间研究在以前的工作。我们专注于的情况下,参考观察是典型的协变投影值的措施在给定的空间,并表明,这会产生一个秩一协变POVM的组,这可以被看作是一个系统的相干态,从而使最近的工作接触的角度中立的方法,量子参考系。
2023-02-10 math-ph math.MP quant-ph
Entanglement distillation using Schur-Weyl decomposition for three qubits
这项工作的目的是研究纠缠蒸馏发生在三量子比特系统的指数率。我们将遵循的方法来阐明纠缠浓度是基于Schur-Weyl分解和Keyl-Werner定理。为了清楚地说明这项工作的主要结果,我们将不得不介绍的概念SLOCC等价和协变代数,这将使我们能够分类状态在不同的\emph{entanglement classes}。我们的主要结果包括在一个不变的子空间中的Wedderburn分解的状态与有效的Kronecker系数$g_{αβγ}=1$的概率的渐近速率。我们还将提出一个组合公式的有效克罗内克系数的两行杨图。通过这项工作,我们希望阐明一个多体系统是如何纠缠的,以及我们可以以何种速率传递纠缠以供进一步应用。
2016-10-29 math-ph math.MP quant-ph
Random covariant quantum channels
本文通过 Haar 分布随机等距映射和 twirling 操作引入协变量子信道的自然概率分布,分析了多种群对称性下的纠缠性质与阈值现象,并证明两个随机 DOC 信道复合通常具有纠缠破坏性,从而支持 PPT$^2$ 猜想。
2024-07-18 math-ph math.MP math.PR
Spectral decomposition of field operators and causal measurement in quantum field theory
本文构造了玻色子量子场论中场算子的谱分解,基于此实现了具有相同局域性且不导致超光速信号的量子场测量操作。
2025-04-01 hep-th math-ph math.FA