Remarks on entanglement assisted classical capacity
研究了纠缠辅助信道容量的最优信号系综的性质。得到了纠缠辅助信道容量与无辅助信道一次性容量之间的关系。用简单的方法重新推导了纠缠辅助信道容量的数据处理不等式、凸性和可加性。
2003-05-09 quant-ph
On the constrained classical capacity of infinite-dimensional covariant quantum channels
最小输出熵和$χ$容量的可加性对于有限维不可约协变信道是等价的。在本文中，我们制定了一个列表的条件，允许建立类似的等价有限维协变信道的约束输入。然后，这是适用于玻色子高斯信道与二次输入约束的经典容量的结果，最近的文件\cite{ghg}的情况下，复杂的结构与信道和约束算子不需要交换。特别地，这意味着“阈值条件”的多模推广，在\cite{schaefer}）中针对单模获得，并且证明了在这种条件下，从高斯输入的优化得到的经典“高斯容量”等于完全经典容量。我们还调查的规范协方差条件的影响，单和多模玻色子高斯信道。
2015-05-19 quant-ph
Capacity of a lossy photon channel with direct detection
我们计算数值的能力，一个有损光子通道假设光子数分辨检测输出。我们考虑的情况下，输入Fock和相干态合奏，并表明，后者总是表现出比前者更差的性能。我们得到了离散时间泊松信道的容量作为Fock态系综容量的限制行为。我们还表明，在一个温和的光子数和低损失的制度的直接检测的Fock状态合奏是有益的，相对于正交检测可实现的容量限制。
2021-08-27 cs.IT math.IT quant-ph
On entropic quantities related to the classical capacity of infinite dimensional quantum channels
本文研究了任意无限维信道的$χ$ -函数（约束信道的Holevo容量）和输出熵的凸闭包。证明了任意信道的$χ$ -函数在整个状态空间上是一个凹的下连续函数，对输出熵的任何连续集都有连续的限制.给出了输出熵的凸闭包的显式表示，并讨论了其性质。证明了在输出熵有限的状态凸集上，输出熵的凸闭包与输出熵的凸包是一致的。类似于$χ$ -函数的情形，证明了输出熵的凸闭包对输出熵的任何连续集都具有连续约束.这些结果的纠缠理论的一些应用进行了讨论。所得的输出熵的凸闭包的性质使之有可能推广到无限维的情况下的凸对偶方法的可加性问题。
2004-11-12 quant-ph
High-dimensional entanglement between distant atomic ensemble memories
与二维纠缠态相比，高维空间中的纠缠量子态表现出许多优越性。前者使量子通信具有更高的信道容量，使更有效的量子信息处理，并在贝尔测试实验中关闭检测漏洞更可行。建立高维纠缠存储器对于远距离通信是必不可少的，但它的实验实现是缺乏的。我们在轨道角动量空间中实验建立了相距1 m的两个原子系综之间的高维纠缠。我们重建了三维纠缠的密度矩阵，得到了83.9+/-2.9%的纠缠保真度。更重要的是，我们证实了使用纠缠见证者成功制备了一个在三维以上空间（高达七维）纠缠的状态。实现高维纠缠是迈向高容量量子网络的重要一步。
2016-04-25 quant-ph
On channels with finite Holevo capacity
我们考虑一类非平凡的无限维量子信道，其特征在于Holevo容量的有限性。这类通道的一些一般性质进行了描述。特别地，得到了最优测度存在的一个特殊的充分条件，并构造了无最优测度信道的例子。证明了具有有限Holevo容量的每个通道对所有有界算子代数上的所有正正规化泛函的集合具有自然的扩张。这样的扩展的一般属性进行了描述。一类无限维通道，其中的Holevo容量可以明确确定，被认为是。
2006-02-07 quant-ph
Classical capacity of the noisy bosonic channel and the bosonic minimum output entropy conjecture
我们在最简单的情况下考虑一条带噪声的直线。损失不会增加噪音。经由相位不敏感放大器的放大确实增加了噪声。该容量的下限是具有加性高斯白噪声的线性信道的香农容量的量子模拟，即线路输出处的信号加噪声的冯诺伊曼熵与单独的噪声的熵的差。我们表明，这个表达式确实是一个放大器的情况下，具有无穷小的增益$G = 1+ε$的能力，并为级联的放大器与任意增益和一个大的损失，使级联的总增益是无穷小的。
2013-03-02 quant-ph
An Infinite Sequence of Additive Channels: the Classical Capacity of Cloning Channels
我们引入了一个无限序列的量子信道的Holevo容量是可加的。该通道系列与通用量子克隆机产生的量子信道密切相关。加性证明的动机是一个特殊的属性所研究的渠道享有：共轭降解性能。由于宣布的证明，我们还提供了一个简单的方法来证明原来的Unruh通道的量子容量是已知的Holevo容量的可加性。因此，我们不仅提出了一个无限系列的有限维通道，但也是一个非平凡的例子，一个无限维通道的经典和量子信道的能力是很容易计算的。
2013-10-03 math-ph math.MP quant-ph
The Holevo capacity of infinite dimensional channels and the additivity problem
引入了任意约束的无限维量子信道的Holevo容量的概念。它示出，尽管不存在的最佳合奏在这种情况下，它是可以定义的输出最佳平均状态的概念，这样的通道。得到了输出最优平均状态的特征和Holevo容量的“minimax”表达式。这使得证明无限维量子信道的几个可加性性质的等价性成为可能。本文考虑了无限维信道的$χ$ -函数的概念，证明了它的强连续性和下连续性。本文还讨论了Holevo容量的连续性问题。结果表明，Holevo容量是连续函数的通道在有限维的情况下，而在一般情况下，它只是较低的连续。实例证实了这一结论。本说明的主要结果是声明，所有有限维通道的Holevo容量的可加性意味着所有无限维通道的任意约束的Holevo容量的可加性。证明了$χ$ -函数对于其中一个无噪声或纠缠破裂的两个无限维信道的次可加性。
2005-04-27 math-ph math.MP quant-ph
On the entanglement-assisted classical capacity of infinite-dimensional quantum channels
将线性约束下的无限维量子信道中纠缠辅助通信的编码定理推广到自然的一般程度。得到了约束信道的纠缠辅助经典容量与$χ$ -容量之间的关系，并给出了它们重合的条件。得到了纠缠辅助经典容量作为信道函数的连续性的充分条件。所得到的结果分析高斯信道的一些应用被认为是。证明了无限维量子信道中经典信息传输的相干信息与保密性测度之间的一般（连续）关系.
2013-05-28 math-ph math.MP quant-ph
Equivalence of dynamics of disordered quantum ensembles and semi-infinite lattices
University College London（伦敦大学学院）
研究通过映射将无序量子系统集合的动力学等价于单粒子在无限晶格中的动力学，揭示了相干丢失的几何解释，并展示了通过晶格模型获得量子比特退相干及通过平均无序实现晶格模型求解的方法。
2024-06-25 cond-mat.dis-nn quant-ph
Capacity of multimode quantum Gaussian channels
University of Warsaw（华沙大学）
本文研究了多模量子高斯通道的容量问题，推导了在固定功率约束下增加模式数的最优性，并给出了随机被动变换下的平均 Holevo 容量的解析公式，同时讨论了同向探测和异向探测下的容量结果。
2026-05-19 quant-ph
Qubit channels that achieve capacity with two states
本文考虑了一类量子比特信道，其中三个状态总是足以实现Holevo容量。对于这些信道，已知存在两个正交状态就足够、需要两个非正交状态或需要三个状态的情况。这里给出了一个系统的理论，它提供的标准来区分情况下，两个状态是足够的，并确定这两个状态是否应该是正交或非正交的。此外，我们证明了一个定理的形式的最佳合奏时，需要三个状态，并提出有效的方法计算Holevo容量。
2004-12-15 quant-ph
Calculating a maximizer for quantum mutual information
我们得到了在量子比特振幅阻尼信道上发送经典信息的量子互信息的最大化。这是通过将输入状态的系综限制为对极状态来实现的，在计算信道的乘积状态容量时，所得到的最大化系综仅由两个非正交状态组成。我们还考虑了两个无记忆通道的凸组合的产品状态容量，并特别证明，它一般不是由各自的无记忆通道的容量的最小值。
2011-07-19 quant-ph
A Quantum Broadcasting Problem in Classical Low Power Signal Processing
我们提出了一个问题，称为“广播Holevo信息”：给定一个未知的状态，从一个合奏，任务是生成一个二分状态转移尽可能多的Holevo信息，每个副本尽可能。我们认为，在两个副本的平均信息的上限意味着在没有信息丢失的情况下发送合奏所需的量子容量的下限。这是因为具有零量子容量的信道具有酉扩展，其向其环境传输的信息至少与其向输出传输的信息一样多。对于一个系综是一个纯态的时间轨道下的哈密顿演化，我们推导出这样一个所需的量子容量的输入和输出能量分布的性质方面的限制。此外，我们还讨论了广播问题与熵权不等式之间的关系。当信号应该由时不变设备发送时，广播问题出现，使得输出信号具有与输入信号相同的定时信息。基于以前的结果，我们认为，这建立了量子信息理论和低功耗计算理论之间的联系，因为定时信息的损失意味着自由能的损失。
2006-09-21 quant-ph
Long-lived coherence in driven spin systems: from two to infinite spatial dimensions
在强相互作用自旋的无序集合中，在周期性脉冲驱动下出现的长寿命相干性为未来的量子技术提供了巨大的优势，但这种现象的物理起源和关键特性仍然知之甚少。我们从理论上研究了不同维数的系综中的这种效应，并预测了在二维和无限维（每个自旋都与所有其他自旋耦合）系统中存在长寿命的相干态，这对量子传感和量子信息处理特别重要。我们探讨了从二维到无限维的过渡，并表明在所有维度的长时间相干动力学是定性相似的，虽然短时间的行为是截然不同的，表现出依赖于维度的奇异性。我们的研究建立了不同维度的长寿命相干性的共同物理起源，并表明这种效应是具有位置无序的强耦合自旋系统的一个普遍特征。我们的研究结果奠定了基础，利用长寿命的相干在一系列的应用，从量子传感与二维自旋系综，量子信息处理与无限维自旋系统中的腔QED设置。
2021-07-12 quant-ph
Classical capacities under physical constraints: More capacity with less entanglement
Harish-Chandra Research Institute, A CI of Homi Bhabha National Institute（哈里什-昌德拉研究所，霍米·巴巴国立学院成员）；QICI Quantum Information and Computation Initiative, Department of Computer Science, The University of Hong Kong（香港大学计算机科学系量子信息计算倡议）
本文研究了在能量约束下量子通道的经典容量，提出了一种能量受限的密集编码协议，并证明了在两qubit情况下该协议最优，同时展示了纠缠辅助在特定条件下提升容量的现象。
2026-01-07 quant-ph
A Sufficient Condition for Partial Ensemble Controllability of Bilinear Schrödinger Equations with Bounded Coupling Terms
本文给出了无限维希尔伯特空间中一类双线性保守量子系统部分近似系综能控的一个充分条件。证明依赖于经典的几何和平均控制技术应用于有限维近似的无限维系统。结果与线性分子的平面旋转说明。
2013-03-07 math.OC quant-ph
Absolute dimensionality of quantum ensembles
提出与基无关的量子系综绝对维度概念，开发解析见证和半定规划准则以确定绝对维度，构建受白噪声影响的纯态系综模拟模型，并探讨其在高维量子信息处理中的作用。
2024-12-21 quant-ph
Thermal vapor quantum battery based on collective atomic spins
Zhejiang University of Technology（浙江工业大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Southwest Jiaotong University（西南交通大学）；Zhejiang University of Science and Technology（浙江科技大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文基于热碱金属蒸气中的集体原子自旋集体实现室温量子电池，通过直接测量单位元演化的极值内部能量确定电池容量，并验证了相干与非相干贡献的分解。
2026-04-19 quant-ph
Guessing Quantum Ensemble Using Laplace Principle
对于密度矩阵为$ρ$的混合量子态，存在无穷多个纯量子态的系综，它们的平均值为$ρ$。从Laplace不充分理由原理出发（不给予任何特定状态\emph{a priori}优先权），我们推导出平均为$ρ$的纯态的“自然”分布，它比所有其他的“更分散”。
2009-01-23 quant-ph
Optical spin-wave storage in a solid-state hybridized electron-nuclear spin ensemble
固态杂质自旋与光学控制目前正在研究量子网络和中继器。其中，稀土离子掺杂晶体作为光的量子存储器是有希望的，具有潜在的长存储时间，高多模容量和高带宽。然而，对于自旋，通常在有利于电子自旋的带宽和有利于核自旋的存储时间之间存在权衡。在这里，我们提出了使用高度杂化的电子-核超精细态的光存储实验在$^{171}$ Yb $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$，其中的杂化可以提供长的存储时间和高带宽。我们达到了1.2 ms的存储时间和10 MHz的光存储带宽，其目前仅受光控制脉冲的拉比频率的限制。在这个原理证明演示中，内存效率大约为3%。该实验构成了第一个使用任何具有电子自旋的稀土离子的自旋态的光存储。这些结果为具有高带宽、长存储时间和高多模容量的稀土基量子存储器铺平了道路，这是量子中继器的关键资源。
2020-04-24 quant-ph
Examples of bosonic de Finetti states over finite dimensional Hilbert spaces
根据量子德菲内蒂定理，具有玻色-爱因斯坦对称性的局部正常无限粒子态可以表示为矢量态的无限张量幂的混合。本文给出了具有玻色-爱因斯坦对称性的无限粒子态的例子，它们是有限维空间上吉布斯系综的极限，并展示了它们的de Finetti表示。我们认为吉布斯系综的玻色子在有限维的设置和发现的限制，粒子的数量趋于无穷大，提供的温度是按比例缩放的粒子数。
2005-12-16 quant-ph
Describing the critical behavior of the Anderson transition in infinite dimension by random-matrix ensembles: logarithmic multifractality and critical localization
本文通过两个随机矩阵系综，结合解析与数值方法，揭示无限维度Anderson转变中的对数多重分形和临界局域化两类临界行为，为研究无限维量子无序系统及多体局域化转变提供普适框架。
2024-05-12 cond-mat.dis-nn quant-ph
Infinite-fold enhancement in communications capacity using pre-shared entanglement
预共享纠缠可以显着提高在高热噪声和低亮度发射机的情况下的通信速率。在这种情况下，纠缠辅助容量和Holevo容量之间的比率，即量子力学在没有任何预共享纠缠作为资源的情况下所允许的最大可靠通信速率，被称为$\log(1/N_S)$，其中$N_S \ll 1$是每个模式的平均传输光子数。这在通过利用预共享光频纠缠，例如，由量子互联网发布。在本文中，我们提出了一种量子发射机和接收机的结构化设计，该设计利用了来自下变频源的连续变量预共享纠缠，可以利用这种所谓的无限倍容量增强-这是一个十多年来一直存在的问题。最后，这一结果的影响，以打破众所周知的{ \em平方根定律}的隐蔽通信，与预共享纠缠援助，进行了讨论。
2020-01-18 cs.IT math.IT quant-ph
Thermal quantum information capacity in a topological insulator
研究一维SSH拓扑绝缘体的热效应，引入OQFI量化热系综纠缠，结合混合态电极化实空间定义计算拓扑相，揭示拓扑区域纠缠增强提升量子信息热鲁棒性，且OQFI能捕捉低温长程跳跃下的拓扑相变。
2025-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gaussian maximizers for quantum Gaussian observables and ensembles
本文证明了关于具有规范对称性的多模玻色子系统的高斯优化子猜想的两个结果。首先，我们认为高斯可观测量的经典容量是在相干态的高斯系综上获得的。这概括了以前已知的外差测量在一个模式的结果。利用这一事实和连续变量版本的系综可观测的对偶性，我们证明了一个古老的猜想，可访问的信息的高斯系综上获得的多模推广的外差测量。
2020-03-18 math-ph math.MP quant-ph
On the elementary information content of thermodynamic ensembles
将相空间（维格纳）量子投影仪的定义扩展到热力学系综通常会导致量化其基本信息内容的有效平台。给出了热化量子系统的谱分解曲线，通过与相关配分函数$\mathcal{Z}(β)$的显式对应，导出了量子纯度量词$\mathcal{P}(β)$和与量子保真度相关的相空间投影子$\mathcal{F}(β)$的一般表达式.除了量化热力学系综的信息存储容量外，本文介绍的工具扩展了配分函数在表达热力学系综量子行为中的作用。
2020-05-28 math-ph math.MP quant-ph
Heat capacity for systems with excited-state quantum phase transitions
有限数量的有效自由度的模型系统的热容量进行评估，使用正则和微正则热力学。这两种方法之间的差异，这是观察到的，即使在无限大的限制，是特别大的系统，表现出激发态量子相变。相应的不规则性的频谱产生的奇异性的微正则热容量和顺利影响的正则热容量。
2017-01-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Generalized Gibbs Ensemble of 2d CFTs at large central charge in the thermodynamic limit
在热力学极限下，讨论了当空间圆的大小趋于无穷大时，高qKdV电荷修饰的二维CFTs的配分函数.在这个极限下，鞍点近似是精确的，并且在无穷大中心荷下，广义配分函数可以显式计算。我们发现，领先的1/c修正自由能可以重新制定为一个总和超过杨tableaux，我们计算的前两个qKdV收费。接下来，我们比较了广义系综与由单个主态组成的“本征态系综”。在无限中心荷的合奏匹配的期望值的本地运营商的任何值的qKdV逸度的水平。当中心荷很大但有限时，对于任意的逸度值，上述系综都是可区分的。
2018-10-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-th
Generalized Deep Thermalization for Free Fermions
在非相互作用的孤立量子系统中，局部子系统通常会松弛到非热稳态。在标准框架中，系统其余部分的信息被丢弃，这些状态由广义吉布斯熵（GGE）描述，最大化熵，同时尊重局部守恒律的约束。在这里，我们表明，后者也完全表征最近推出的投影合奏（PE），通过执行投影测量系统的其余部分和记录的结果。通过研究紧束缚链中费米子高斯态的时间演化，我们提出了一种由局域守恒律构造的随机系综，我们称之为深GGE（dGGE）。对于无限温度的初始状态，我们表明，dGGE符合一个普遍的Haar随机系综上的高斯态的流形。对于无限和有限的温度，我们使用蒙特卡罗方法来测试数值的预测对PE的dGGE。我们特别研究了状态协方差矩阵和纠缠熵的$k$矩，发现非常好的协议。我们的工作提供了第一步，超越了混沌系统和无限温度的情况下，投影合奏的系统表征。
2023-03-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Collective heat capacity for quantum thermometry and quantum engine enhancements
量子测温在热平衡状态下的性能和某些量子发动机的输出功率有一个共同的特点：都是由探针或工作介质的热容决定的。在注意到自旋系综的热容可以通过与热浴的集体耦合而显着改变之后，我们在上述观察的基础上研究了这种集体效应对量子测温和量子引擎的影响。我们发现，温度估计的精度在高温下大大增加，甚至达到海森堡标度-与自旋数成反比。对于接近卡诺效率运行的奥托发动机，集体耦合总是提高输出功率。提出了一些具体的实验平台。
2020-08-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Average capacity of quantum entanglement
作为纠缠熵的替代，纠缠容量成为探测和估计量子二体系统纠缠度的一个有希望的候选。在这项工作中，我们研究的纠缠容量的主要模型的随机状态的典型行为。特别地，在Hilbert-Schmidt和Bures-Hall系综下，导出了平均容量的精确和渐近公式。所得公式推广了最近文献中计算的平均容量的部分结果。作为得出结果的关键因素，我们利用了随机矩阵理论中与基础正交多项式和特殊函数有关的最新进展。数值研究表明了平均容量作为纠缠度指标的有效性。
2022-05-12 cs.IT hep-th math-ph
