Variational quantum algorithms to estimate rank, quantum entropies, fidelity and Fisher information via purity minimization
发展了变分量子算法（VQA）来估计混合量子态的秩、量子熵、Bures保真度和量子费舍尔信息等广泛使用的物理量的值。此外，这些VQA的变体还适于执行其他有用的功能，诸如量子态学习和近似分数逆。所提出的算法的共同主题是，它们的成本函数都是基于最小化的量子态的量子纯度。策略，以减轻或避免指数消失的成本函数梯度的问题进行了讨论。
2021-09-16 quant-ph
Optical quantum computing with photons of arbitrarily low fidelity and purity
线性光学量子计算（LOQC）是实现大规模量子计算机的主要候选方案。这里，量子信息被编码到光的量子态中，并且计算经由线性光学网络进行。众所周知，在这种方案中，对光子的时空结构有严格的要求--它们必须是完全不可分辨的，并且具有非常高的纯度。我们表明，在玻色子采样模型LOQC这些条件可能会显着放宽。我们提出的证据表明，通过增加系统的大小，我们可以实现一个计算困难的算法，即使我们的光子具有任意低的保真度和纯度。这些宽松的条件使得玻色子采样LOQC在当今技术的范围内。
2012-09-24 quant-ph
High Success Probability, Fidelity, and Purity Nonlinear Optical Two-Qubit Gates on Chip
Nanjing University（南京大学）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）
提出基于薄膜铌酸锂平台的两比特门方案，通过解耦光子相互作用与量子比特翻转操作及光谱相位预补偿，实现高成功概率、纯度及保真度。
2026-07-07 physics.optics quant-ph
Direct method for measuring of purity, superfidelity, and subfidelity of photonic two-qubit mixed states
Uhlmann-Jozsa保真度（或者，等价地，Bures距离）是量子通信和量子信息的基本概念，然而，如果不求助于量子层析成像，则很难有效地测量。在这里，我们提出了一种直接的实验方法来估计两个未知的两个量子比特混合态之间的保真度通过测量的保真度的上限和下限，这被称为超保真度和亚保真度，分别。我们的方法可以直接测量两个任意两量子比特态之间的一阶和二阶重叠。特别地，该方法可以应用于在直接实验中测量单个两量子比特混合态的纯度（或线性熵）。我们还提出并严格比较了几个实验策略，用于测量子和超偏振态的光子在各种线性光学设置。
2013-11-18 quant-ph
Fidelity and Purity Decay in Weakly Coupled Composite Systems
研究了复合系统（例如：中心系统+环境）的幺正量子动力学关于两部分之间弱相互作用的稳定性。统一的理论形式主义适用于研究不同的物理情况：（i）的一致性的前向演化的纯度的约化密度矩阵，（ii）稳定性的时间演化相对于子系统之间的小耦合，和（iii）Loschirton回声测量动力学不可逆性。稳定性可以通过复合系统纯态的保真度来测量，也可以通过子系统内约化密度矩阵的所谓约化保真度来测量。本文证明了保真度、约化保真度和纯度之间的严格不等式，并建立了用相互作用发生器的时间关联函数表示这三个量的线性响应理论。定性不同的情况下，定期（可积）或混合（混沌在经典极限）的动态在每个子系统中进行了详细讨论。理论结果表明，并证实了在两个耦合踢的顶部的数值例子。
2002-09-26 nlin.CD quant-ph
Decoherence induced by squeezing control errors in optical and ion trap holonomic quantum computations II
考虑Hadamard门在光学和离子阱完整量子计算机上的特殊实现，研究了随机压缩控制误差引起的退相干。当控制噪声采用Ornstein-Uhlenbeck随机过程时，我们解析地得到了Hadamard门的终态纯度和保真度。我们证明了纯度和保真度振荡取决于初始叠加态的选择。导出了门保真度与末态纯度之间的线性关系式。
2006-03-31 quant-ph
Realization of high-fidelity CZ gates in extensible superconducting qubits design with a tunable coupler
高保真双量子比特门是实现大规模量子计算和模拟的基础。可调谐耦合器设计用于减少多量子比特系统中的寄生耦合和频率拥挤的问题，因此被认为是有利的。在这里，我们设计了一个可扩展的5量子比特系统，其中中心transmon量子比特可以通过电容可调谐耦合器耦合到每四个近邻量子比特，并通过操纵中心量子比特和一个近邻量子比特实验演示了高保真度控制相位（CZ）门。采用斑点纯度基准测试（SPB）和交叉熵基准测试（XEB）对直拉门的纯度保真度和保真度进行了评估。CZ门的平均纯度保真度为99.69 $\pm$ 0.04%，CZ门的平均纯度保真度为99.65 $\pm$ 0.04%，即控制误差约为0.04%。我们的工作将有助于解决大规模量子系统实现中的许多挑战。
2021-09-13 quant-ph
Abrupt and gradual changes of information through the Kane solid state computer
研究了Kane固态计算机中变换信息对场和系统参数的敏感性。结果表明，场的极化和系统的初态对纯度和保真度的突变猝灭和渐变猝灭起着中心作用。当光场和初态处于不同的偏振态时，光场的纯度和保真度会急剧下降，而当光场和初态处于相同的偏振态时，光场的纯度和保真度会缓慢而平滑地衰减。对于某些类型的初始状态，可以发送信息而没有任何损失。因此，通过对设备进行控制，可以增加安全通信的时间，减少状态与其环境之间的交换信息量，并使纯度下降率最小化。
2009-04-29 quant-ph
An alternative quantum fidelity for mixed states of qudits
本文用量子点上两个密度算符的希尔伯特-施密特内积和它们的纯度给出了量子保真度的另一种定义。它可以被看作是两个算子的定义良好的算子保真度，并且满足所有Jozsa的四个公理，直到一个归一化因子。欲望的一个属性是它不需要计算。
2008-07-11 quant-ph
The Rate of Optimal Purification procedures
净化是一个过程，其中通过使用几个输入系统，已受到相同的噪声去相干部分逆转。输出的纯度通常随着输入系统的数量而增加，并且随着所需输出系统的数量而减少。我们构造了这个任务的最佳量子操作，并讨论了它们的渐近行为的输入的数量趋于无穷大。输出系统的生成速率主要取决于纯度要求的类型。如果一次测试一个输出系统的纯度，则速率是无限的：这种保真度可以接近1，而同时输出的数量任意快地达到无穷大。另一方面，如果还要求输出之间的相关性降低，则速率为零：如果纯产品状态的保真度为1，则每个输入的输出数量为零。然而，如果只需要接近1的保真度，则最佳净化器实现了我们计算的正速率。
1999-11-01 quant-ph
High Purity Single Photons Entangled with an Atomic Memory
被囚禁的原子离子是量子网络节点的理想候选者，具有长寿命的相同量子比特存储器，可以通过它们的库仑相互作用进行本地纠缠，并通过光子通道进行远程纠缠。这种光子界面的完整性通常依赖于量子存储器产生的单个光子的纯度。在这里，我们展示了一个单光子源的量子网络的基础上捕获的$^{138}\mbox{Ba}^+$离子的单光子纯度为$ g^{2}(0)=(8.1\pm2.3)\times 10^{-5} $没有背景扣除。我们进一步优化的光子产生率和存储光子纠缠保真度的偏振光子量子比特的情况下，通过剪裁收集光的空间模式之间的权衡。
2018-12-04 quant-ph
Measuring the purity of a qubit state: entanglement estimation with fully separable measurements
给定一个量子比特状态的有限数量的$N$副本，我们计算使用联合测量协议估计其纯度可以达到的最大保真度。我们证明了在渐近$N\to\infty$极限下，如果使用经典通信，可分离测量协议可以与最优联合测量协议一样有效。这反过来又表明，两个量子比特状态的纠缠的最佳估计也可以通过完全可分离的测量渐近地实现。我们的整体贝叶斯方法和量子Cramer-Rao界之间的关系进行了讨论。
2005-06-14 quant-ph
Shared Purity of Multipartite Quantum States
保真度在测量单量子系统和多量子系统的量子态对之间的距离中起着重要的作用。基于保真度的概念，我们引入了一个物理量，即共享纯度，用于任意维数的任意数目的共享系统的任意纯态或混合量子态。我们发现它不同于量子关联。然而，我们证明了两方之间的最大共享纯度排除了这些政党与第三方的任何共享纯度，从而确保其量子性质。此外，我们证明了所有广义GHZ态都是一夫一妻制的，而所有广义W态都是非一夫一妻制的。我们将该量应用于研究量子XY自旋模型，并观察到它可以忠实地检测这些模型中存在的量子相变。我们执行有限尺寸标度分析，并找到该量的标度指数。
2013-06-04 cond-mat.str-el quant-ph
New aspects of the purity and information of an entangled qubit pair
本文研究了纠缠二能级原子与量子化电磁场相互作用系统的纯度动力学。我们证明了量子比特对的纯度依赖于原子系统的初始状态。结果表明，叠加态是产生高纯度纠缠态的最佳选择。很明显，通过纯度交换现象，一个量子比特的纯度可以以牺牲另一对量子比特的纯度为代价来纯化。平均光子数在提高纯度方面起着重要作用。研究了量子信道在个体攻击下的鲁棒性，研究了这些信道的可分性并评估了其保真度。最后，我们使用部分纠缠态作为量子信道来执行原始的编码协议。我们发现Bob可以以合理的百分比获得编码信息。安全性的不等式进行了测试，我们确定的时间间隔，其中Alice和Bob可以安全地进行通信。这些间隔取决于错误的类型和初始原子系统的结构
2008-03-18 quant-ph
Enhancement of nonclassical properties of two qubits via deformed operators
研究了双原子与腔场通过形变算符相互作用的动力学性质。分析了纠缠测度的渐近正则化的性质，例如，纯度成本，正则化保真度和信息传递的准确性。我们证明了具有有限个量子态的二分系统对于其组分之间以及与腔场之间的任意相互作用的鲁棒性在有限个光子数处消失。最后，它表明，在没有变形参数的情况下，纯度和保真度的稳定性得到改善。
2010-04-30 quant-ph
Decoherence induced by squeezing control errors in optical and ion trap holonomic quantum computations
考虑到哈达玛门在光学和离子阱完整量子计算机上的特殊实现，我们研究了随机压缩控制误差引起的退相干。当控制噪声用Ornstein-Uhlenbeck随机过程建模时，我们得到了Hadamard门的保真度，并计算了最终态的纯度。我们证明，在矛盾的情况下的系统控制误差的随机导致退相干的最终状态。在小误差范围内，我们导出了门保真度与末态纯度之间的简单关系式。
2006-02-07 quant-ph
High-purity entanglement mediated by magnons despite weak coupling
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理中心（IFIMAC））
研究远距离自旋纠缠面临的耦合权衡问题，提出通过磁振子与计算基外跃迁耦合的协议打破权衡，分析了自旋为两个氮空位中心的设置，模拟得出不同速率下的保真度和成功概率。
2026-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simple optical measurement of the overlap and fidelity of quantum states: An experiment
我们提出的实验结果测量的重叠的纯和混合偏振态的光子。还测量了混合态的保真度和纯度。该实验装置利用了分束器可以区分单重态贝尔态和其他贝尔态的事实，即，它实现了光子在希尔伯特空间的对称和反对称子空间中的投影。
2002-08-14 quant-ph
Stable classical structures in dissipative quantum chaotic systems
研究了耗散量子演化时混沌系统中经典结构的稳定性。我们考虑一个典型的模型，量子面包师映射在有限温度下与热浴接触。我们分析了纯度，保真度和Husimi分布的行为对应的初始状态定位在短周期轨道（疤痕功能）和地图本征态。疤痕功能，有一个基本的作用，在混沌系统的半经典描述，出现对环境扰动非常强大。这一点已被经典结构上的其他局域态的研究所证实。此外，纯度和保真度显示出互补的行为作为退相干措施。
2009-10-01 quant-ph
Homodyne extimation of quantum states purity by exploiting covariant uncertainty relation
我们通过测量辐射场的断层图像，即零差分布，实验验证了混合态的不确定性关系的断层表示。作为混合量子态的范例，详细讨论了单模辐射场的热态。通过考虑广义不确定性关系和光学断层图像之间的连接，可以看出，纯度的状态可以通过统计分析的零差数据。纯度参数在量子信息中扮演着重要的角色，其中协议的有效纯度关键取决于信息载体状态的纯度。在这场竞赛中，零差探测器成为一个易于操作的纯度计的状态在线运行的量子信息协议。
2011-03-04 quant-ph
Improving quantum interference visibility between independent sources by enhancing the purity of correlated photon pairs
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司基础研究实验室）
通过提高相关光子对的纯度，研究提高了独立光源间的量子干涉可见度，并实现了更高的三重巧合率，以增强多光子时间槽GHZ态的生成效率。
2026-01-09 quant-ph
Statistical distribution of the local purity in a large quantum system
基于随机矩阵模型的统计力学方法可以研究大型多体量子系统的局域纯度。将分析限制在全局纯态的情况下，通过计算问题的配分函数，证明了该方法是成功的，并得到了局部纯态统计性质的充分刻画.在这里，我们将这些技术推广到全局混合状态的情况下。由于配分函数的计算远比在纯的情况下更具挑战性，我们专注于本地纯度的一阶矩的计算。最后，我们建立了与量子信道中的旋转映射理论的联系。
2011-12-12 quant-ph
Maximal Coherence and the Resource Theory of Purity
量子相干性的资源理论研究了密度矩阵的非对角元素，而纯度的资源理论研究了所有偏离最大混合态的元素。我们建立了两个资源理论之间的直接联系，通过确定纯度为最大的一致性，这是可以实现的单一操作。使这个最大值饱和的状态确定了最大相干混合态的普遍家族。这些状态是最大不相干操作下的最佳资源，因此与量化相干性的方式无关。对于所有的基于距离的一致性量词的最大一致性可以被准确地评估，并显示出符合相应的基于距离的纯度量词。我们进一步证明了纯度限制了幺正操作所能产生的最大纠缠和不和谐，从而证明了纯度是量子信息处理的最基本资源。
2018-06-04 quant-ph
Local Purity Distillation in Quantum Systems: Exploring the Complementarity Between Purity and Entanglement
本文研究量子热力学与纠缠的关联，提出吉布斯保持局域操作与经典通信框架，揭示局域纯度提取与纠缠的互补性，并用半定规划精确求解最优性能，应用于纠缠检测与估计。
2025-03-03 quant-ph
Decoherence of spin echoes
我们定义了一个量，即所谓的纯度保真度，它测量由于退相干而导致的动力学不可逆性的速率，例如在回波实验中观察到的，在总（系统+环境）哈密顿量存在任意小扰动的情况下。我们推导出一个线性响应公式的纯度保真度的积分时间关联函数的扰动。我们的关系预测，类似于保真度衰减的情况下，更快的衰减纯度保真度的时间相关性的衰减较慢。特别是，我们发现在量子混合制度和更快的指数衰减，最初的二次和后来的非遍历，例如可积量子动力学制度的典型高斯衰减。我们说明了我们的方法的分析计算和数值实验中的伊辛自旋1/2链踢倾斜均匀磁场链的一部分被解释为一个系统下观察和部分作为一个环境。
2002-01-21 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Photon-number tomography and fidelity
在星积量子化的框架下讨论了光子数层析成像方案。回顾了双量子化方案与可观测量的关系。给出了光子数层析成像方案及其对偶方案中层析图像星积的量化、反量化算子和核函数的显式表达式。讨论了光子数层析方案中的保真度和态纯度问题，得到了保真度和态纯度的表达式，即两幅光子数层析图乘积的积分形式，积分核以显式形式给出.利用态光子数层析图的不等式讨论了量子性的性质。
2012-12-23 math-ph math.MP quant-ph
Theory of quantum Loschmidt echoes
在本文中，我们回顾了我们最近的工作的理论方法，量子Loschelles回声，即各种属性的所谓的回声动力学-组成的向前和向后的时间演化所产生的两个略有不同的哈密顿量，如状态自相关函数（保真度）和纯度的减少密度矩阵跟踪一个子系统（纯度保真度）。我们的主要理论结果是一个线性响应形式主义，表达的保真度和纯度保真度的集成时间自相关函数的扰动发生器。令人惊讶的是，这种关系预示着保真度的衰减越慢，相关性的衰减越快。特别是对于静态（与时间无关的）扰动，以及对于不存在相关性渐近衰减的非遍历和非混合动力学，预测保真度在时间尺度1/delta上的衰减与混合动力学不同，前者的保真度在时间尺度1/delta ^[2]上呈指数衰减，其中delta是扰动的强度。详细讨论了普朗克常量小有效值的半经典区域，其中经典关联函数可用于预测量子保真度衰减。注意，正确的和直观预期的经典稳定性行为在经典极限中恢复，因为扰动和经典极限不对易。对量子化踢顶模型和多能级JaynesCummings模型的理论结果进行了数值模拟。例如，我们的方法可以应用于量子计算和量子信息处理的稳定性分析。
2003-04-15 nlin.CD quant-ph
Environment-induced decay of teleportation fidelity of the one-qubit state
当单量子比特隐形传态协议在各种不同的消散环境中执行时，我们重新审视了它。结果表明，该量子协议在去伪随机环境的影响下比在耗散或噪声环境的影响下具有更强的鲁棒性。环境可能会剥夺隐形传态相对于纯经典通信在有限或无限寿命内的量子优势，这取决于环境的类型。同时发现除了纠缠度之外，纠缠态源的纯度也是决定传送态质量的关键因素。
2011-11-18 quant-ph
Experimental Four-photon Entanglement and High-fidelity Teleportation
我们在实验上观察到了由参量下转换和投影测量产生的高纯四光子GHZ纠缠。同时，这也证明了具有非常高纯度的纠缠隐形传态。所实现的高可见性不仅使量子非局域性的各种新测试成为可能，而且还开辟了用线性光学实验研究各种量子计算和通信方案的可能性。我们的技术原则上可以用来产生任意高阶的纠缠，或者等价地，在多个阶段上进行隐形传态和纠缠交换。
2001-04-09 quant-ph
Spin chain model for correlated quantum channels
通过研究输入输出态的平均保真度和平均输出纯度，分析了量子信息在关联量子信道中的传输质量，给出了信道熵的界.信道中的噪声关联通过将每个信道与一维相互作用量子自旋链的元素耦合来建模。环境链的临界性被认为是在保真度和纯度的变化中出现的。
2008-05-28 cond-mat.other quant-ph
Geometry, quantum correlations, and phase transitions in the $Λ$-atomic configuration
利用保真度、保真度磁化率和纠缠度等信息测度，对处于$Λ$位形的有限$3$能级系统的物质扇区的约化密度矩阵进行了计算，得到了该系统与腔内双模电磁场相互作用的量子相图.通过强调沿分界线的自发对称性破缺解释了量子相位。此外，一个原子的约化密度矩阵的单形的描述允许的纠缠和系统的纯度属性的几何表示。这些概念的计算，适应的变分相干态和数值对角化的哈密顿量，并进行比较。在这两种计算中获得的纯度和纠缠度的差异可以通过这种单纯形表示来解释和可视化。
2023-02-18 quant-ph
Purity of Gaussian states: measurement schemes and time-evolution in noisy channels
本文系统地研究了单模连续变量系统高斯态的纯度。我们证明了这些状态的纯度的可观测量的连接，并表明，两个共轭求积的联合测量是必要的和足够的，以确定在任何时候的纯度。通过Monte Carlo模拟实验验证了该测量方案的统计可靠性和适用范围。然后，我们考虑在嘈杂的渠道纯度的动态。我们导出了热浴和压缩热浴中一般高斯态纯度的演化方程。我们表明，纯度是最大化在任何给定的时间为初始相干态演化的热浴，或为初始压缩态演化的压缩热浴的渐近压缩是正交的输入状态。
2003-10-01 cond-mat quant-ph
Stability of Quantum Dynamics
研究了量子系统对哈密顿量扰动的稳定性。这种稳定性通过保真度来量化。保真度的初始状态以及系统的动力学性质的依赖性被认为是。特别是，系统具有混沌或定期的经典极限进行了分析。保真度衰减速率由扰动的关联函数的积分给出，因此关联函数衰减越快，保真度衰减速率越小。如果微扰可以写成另一个算子的时间导数，意味着时间平均的微扰消失，保真度冻结在一个恒定的值，只有在很长一段时间后才开始衰减，与微扰强度成反比。在复合系统中，纠缠对哈密顿量扰动的稳定性从纯度的角度进行了分析。对于正规系统的纯度衰减被证明是独立的普朗克常数的相干初始状态的半经典极限。宏观叠加的加速退相干也得到了解释。将保真度衰减理论应用于量子计算的稳定性，设计了一种改进的量子傅里叶变换算法。
2004-06-17 nlin.CD quant-ph
Nonasymptotic bounds for quantum purity amplification
UC Berkeley（加州大学伯克利分校）
针对量子纯度放大问题，基于随机杨图组合学，给出了非渐近样本复杂度界，与最优渐近缩放匹配。
2026-05-26 quant-ph
Relevance of rank for a mixed state quantum teleportation resource
混合纠缠态是实现量子隐形传态的通用资源。最佳隐形传态保真度是衡量量子隐形传态成功与否的重要指标。通过构造三个新的不同秩的最大纠缠混合态（MEMS），研究了量子隐形传态过程中的秩相关性。解析地得到了各态的线性熵、并发度、最佳隐形传态保真度和Bell函数。结果表明，高阶混合态是实现量子隐形传态的较好资源。为了达到一个固定值的最佳隐形传态保真度，我们发现低秩态必须具有高的并发度。此外，对于秩2，3和4中的每一个，我们在数值上生成30000个最大纠缠混合态。这些状态的分析揭示了存在一个依赖于秩的上限的最佳隐形传态保真度为固定的纯度。为了达到一个固定的最佳的隐形传态保真度，我们发现MEMS表现出一个等级依赖的下限的并发。MEMS根据其非局部性程度进行分类。
2013-08-13 quant-ph
Quantum communication through anisotropic Heisenberg XY spin chains
研究了在横向磁场中通过各向异性海森堡XY链进行的量子通信。我们发现，对于一段时间的$t$和各向异性参数$γ$，可以转移一个状态具有相对较高的保真度。在强场区，各向异性对保真度的影响并不显著，而在弱场区，各向异性的影响非常显著。最有趣的情况是中间状态，其中保真度随时间的振荡较低，高保真度峰相对较宽。原则上，这将允许在现实环境中进行量子通信。此外，我们计算了纯度，或缠结，作为衡量一个自旋和链中所有其他自旋之间的纠缠，并发现各向异性和交换相互作用越强，在给定的时间内产生的纠缠越多。
2008-12-04 quant-ph
An Algorithm for Estimating $α$-Stabilizer Rényi Entropies via Purity
Quantum Engineering Centre for Doctoral Training, H. H. Wills Physics Laboratory and Department of Electrical & Electronic Engineering, University of Bristol（量子工程博士培训中心，H.H.威尔斯物理实验室和电气与电子工程系，布里斯托大学）；H.H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol（H.H.威尔斯物理实验室，布里斯托大学）
本文提出一种通过纯度测量来估计未知量子态α-稳定器瑞尼熵的算法，展示了状态纯度与熵的关系，并探讨了非稳定化性与纠缠之间的联系。
2026-04-20 quant-ph
Enhancing phase-covariant channel performance with non-unitality
该研究分析相位协变信道的量子通信特性与非幺正程度的关系，推导相关解析公式，提出非幺正性度量方法，证实非幺正性能提升信道保真度与输出纯度，还可延长甚至重生量子纠缠。
2022-12-09 math-ph math.MP quant-ph
Quantum Purity Amplification for Arbitrary Eigenstates and Multiple Outputs
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
本文研究了在任意本征态和多输出情况下量子纯度放大的问题，提出了最优通道的特性，并推导了其在不同输出区域的性能规律，同时给出了非渐近分析中的通用杨表理论，提供了最优QPA的紧样本复杂度界和首次维度均匀保证。
2026-09-30 quant-ph
Phonon-Coupled Hole-Spin Qubits in High-Purity Germanium: Design and Modeling of a Scalable Architecture
本研究设计并建模了基于高纯锗栅控量子点空穴自旋量子位的可扩展量子架构，通过集成声子晶体腔与电调自旋轨道耦合，结合同位素富集材料，实现了长自旋相干、快门控与长程耦合，提供了CMOS兼容的高保真可扩展量子计算路径。
2025-09-03 quant-ph
Experimentally realizable characterizations of continuous variable Gaussian states
纠缠度、保真度和纯度是量子信息处理的基本尺度。我们提出了如何实现这些措施，使用线性器件和零差检测器连续变量高斯状态。特别是，纠缠的测试变得简单，一些先验知识，这是相关的当前的实验。
2002-06-06 quant-ph
Approximate inverse measurement channel for shallow shadows
本文提出一种近似后处理方案，将无限深度逆信道应用于有限深度浅层阴影，证明保真度估计在深度 O(log(N/δ))、纯度估计在深度 O(N) 时达到准确，且方差标度与全局随机幺正一致，从而将浅层阴影扩展到更大系统和一般线路连接。
2025-04-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Feature- and process-based optimal control of quantum dynamics
本文提出基于特征的最优控制方法，用于制备具有高相干性和纯度的量子过程，并通过改进初始场提升Krotov算法性能，且凸重叠保真度优于其他保真度。
2025-09-26 quant-ph
Improving the quality of spatial quantum channels
对于非马尔可夫过程或含时马尔可夫过程，通过将空间量子信道（SQC）分解为一系列周期性排列的子信道，可以提高信息传输的质量，即输出态的纯度、保真度和并发度.讨论了这一概念与量子零效应的关系及其可能的应用。
2013-08-09 quant-ph
High-fidelity, low-latency polarization quantum state transmissions over a hollow-core conjoined-tube fibre at around 800 nm
基于光纤的量子信息系统的性能受到石英玻璃材料的固有特性的限制，例如高延迟、瑞利散射损耗波长标度律和交叉耦合诱导的模式杂质。空芯光纤（HCF）有望统一空气传播和非视线传输，从而在光子学量子信息的多方面应用中具有巨大的潜力。基于光子带隙引导的HCF的早期版本还没有证明其本身是可靠的量子信道，因为在空间域和偏振域中的模式纯度都很差，以及当波长移动到可见光区域时在制造上的显著困难。在这项工作中，基于偏振自由度，我们首先，尽我们所知，证明高保真（~0.98）的单光子传输和分布的纠缠光子在一个连接管空芯光纤（CTF）通过使用商业硅单光子雪崩光电二极管。我们的CTF实现了低损耗、高空间模式纯度、低偏振退化和低色散的综合优点。我们还展示了单光子低延迟（真空中光速的~99.96%）传输，从而为HCF链路在基于偏振的量子信息处理中的广泛应用铺平了道路。
2020-06-23 physics.optics quant-ph
Super fidelity and related metric
我们提出了一种新的量子态度规。该度量是在超保真度的基础上建立起来的，它与Uhlmann-Jozsa保真度有着很深的联系，在量子纠缠的量化中起着重要的作用。我们发现新的度量具有一些有趣的性质。
2009-08-24 quant-ph
Revisiting maximal average fidelity of teleportation
对于任意各向同性分布的输入态和任意资源态，我们得到了标准量子隐形传态协议所对应的最大平均保真度.我们将这一结果扩展到一个家庭的冯诺依曼测量，其中包括预测到计算和贝尔的基础上，考虑贝尔对角资源状态。我们专注于三个特定的各向同性分布的输入状态：1）完全混合的输入状态，2）具有一定程度的（固定）纯度的状态，和3）准纯输入状态。我们证明了标准的量子隐形传态协议可以以比经典协议更高的平均保真度传送任意混合态，即使协议的资源是非纠缠态，具体地说，是可分离的Werner态.此外，我们发现在标准的隐形传态协议中，以经典量子态作为资源所获得的最大平均保真度也超过了经典保真度。为了建立在资源状态中的量子相关性的存在或不存在所发挥的作用，以及它们与Alice进行的冯诺依曼测量中存在的相关性的关系，我们详细分析了贝尔对角资源状态的情况，采用了一系列的单参数基础，其中包括贝尔和计算（非相关）基础。只有在Alice测量的基础完全不相关（计算基础）的情况下，最大平均保真度才不会超过任何资源状态的经典保真度。在所有其他情况下，最大平均保真度超过了经典的一个特定范围的参数描述的资源状态，证明了测量中存在的相关性的重要性。
2021-09-29 quant-ph
Singularity of Berry Connections Inhibits the Accuracy of Adiabatic Approximation
定量研究了量子演化的绝热近似，讨论了绝热近似对Berry联系的依赖性。我们发现，在绝热极限，绝热保真度可能一致收敛到单位或发散，表现出绝热近似的崩溃，这取决于类型的奇异性的Berry连接作为慢变参数$R$的功能。当Berry联络具有$1/R^σ$型奇异性且奇异性指数为$σ< 1$时，绝热近似满足幂律收敛到单位，而当奇异性指数$σ$大于1时，绝热近似失效.两层模型被用来证实我们的理论。
2006-12-12 quant-ph
Fundamental Bounds on Qubit Reset
量子比特重置是操作量子设备的基本先决条件，需要导出熵。重置量子位的最快和最准确的方法是根据需要将量子位耦合到辅助设备。在这里，我们从最大保真度和最小时间方面推导出量子位重置的基本界限，假设控制量子位而不控制辅助。使用量子位加两级辅助的李代数的Cartan分解，我们确定了量子位可以被纯化的相互作用和控制的类型。对于这些配置，我们表明，一个时间最优的协议包括量子比特和辅助设备之间的纯度交换进入共振，其中的最大保真度是相同的所有情况下，但最小的时间取决于类型的相互作用和控制。此外，我们发现最大可实现的保真度增加的辅助希尔伯特空间的大小，而复位时间保持不变。
2020-09-23 quant-ph
Quantum Teleportation of Single Qubit Mixed Information State with Werner-Like State as Resource
本文将我们最近关于利用非最大纠缠纯态资源实现单比特纯信息态量子隐形传态的结果[Quantum Inf Process，11（2012）1251]推广到一般混合信息态和混合Werner态资源的情况.保真度一般依赖于信息状态。我们最小化它在所有可能的信息状态，并最大化它在可能的酉变换，可以由接收器获得的值依赖于信息状态的纯度和混合参数的维尔纳状态。对于纯信息态，该保真度值与信息无关;对于混合信息态，即使是完全纠缠态，该保真度值也小于1。后一个结果与纯态的情况相反。
2013-05-18 quant-ph
High-fidelity generation of four-photon GHZ states on-chip
相互纠缠的多光子态是全光量子技术的核心。虽然在使用自由空间装置产生这种量子光态方面已经取得了令人印象深刻的进展，但高保真高速率的片上纠缠产生对于未来的可扩展性至关重要。在这项工作中，我们使用一个明亮的量子点为基础的单光子源，演示了高保真的四光子格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）态的产生与低损耗的可重构玻璃光子电路。我们重建的密度矩阵的产生的状态，使用全量子态层析成像达到实验保真度的目标$|{\text{GHZ}_4}\rangle$的$\mathcal{F}_{\text{GHZ}_4} (86.0\pm0.4)\,\%$，和纯度的$\mathcal{P}_{\text{GHZ}_4}=(76.3\pm0.6)\,\%$。利用半设备无关的方法证明了所产生的纠缠态对Bell不等式的破坏超过39个标准差。最后，我们在片上实现了一个四方量子秘密共享协议，其中一个监管者与三个对话者共享一个最多1978位的筛选密钥，实现了$10.87\,\%$的量子误码率。这些结果表明，量子点技术结合玻璃光子电路在芯片上产生纠缠提供了一个可行的途径，为中等规模的量子计算和通信。
2022-11-28 quant-ph
Implementing generalized measurements with superconducting qubits
我们描述了一种方法来执行任何广义的纯度保持测量的量子位与技术定制的超导系统。首先，我们考虑两种方法来实现两个结果的部分投影：在电路QED设置中使用阈值连续测量，或使用间接辅助量子比特测量。其次，我们将一个任意的保持纯度的双结果测量分解为单个量子比特的酉旋转和部分投影。第三，我们系统地减少任何多结果的测量，这样的两个结果的测量和单一的操作序列。最后，我们考虑如何定义合适的保真度措施，多结果的广义测量。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Analytical and experimental study of center line miscalibrations in Mølmer-Sørensen gates
实现有用的通用量子计算机的一个主要挑战是实现高保真的两量子比特纠缠门操作。然而，校准误差会影响量子门操作并限制它们的保真度。为了减少此类误差，需要对门参数的误校准对门性能的影响进行分析理解和定量预测。在这项工作中，我们研究了一个系统的微扰展开的Molmer-Sorensen纠缠门，这是广泛使用的囚禁离子量子处理器的参数失调。我们的分析处理特别侧重于系统的中心线失谐失调。通过幺正Magnus展开，我们计算门演化算子，使我们能够获得相关的关键属性，如相对相位，电子布居，量子态纯度和结晶度。这些量，随后，被用来评估门的性能，使用纠缠态的保真度作为性能度量。我们通过对捕获离子量子处理器中的测量进行基准测试来验证我们模型的预测。本文的方法和结果可以帮助设计和校准大规模量子计算机的高保真门操作。
2021-12-13 quant-ph
Classification and purification for the independent quantum channel through quantum error-correction
量子纠错的实质是利用冗余的希尔伯特空间来识别和纠正错误，而量子信道的信道保真度并不影响哪些错误可以被识别和纠正。在此基础上，发现利用量子纠错可以将独立的量子信道分为5种类型，并对其中的4种进行提纯。在量子纠错中发现，量子态的退相干可能与量子噪声下量子态的识别程度有关，证实了量子信道的纯度决定了其保持量子态量子特性的能力，而不是保真度。在这项工作中，独立的泡利通道的量子纠错的识别证明。
2021-10-26 quant-ph
