Statistical Mechanics of Random Mixed State Ensembles with Fixed Energy
The University of Manchester（曼彻斯特大学）
本文研究了固定平均能量的随机态集合的统计性质，推导了在该约束下的密度矩阵，并将其与统计力学熵和温度联系起来，通过简单自旋系统展示了相变等非传统特性。
2026-03-29 quant-ph
Thresholds for post-selected quantum error correction from statistical mechanics
本文利用统计力学模型解析量化后选择量子纠错的性能与阈值，提出无需解码器的启发式后选择方法，推导表面码的条件逻辑阈值和中止阈值，并揭示其四个热力学相对可扩展量子计算的影响。
2025-09-18 quant-ph
Long Distance Coupling of a Quantum Mechanical Oscillator to the Internal States of an Atomic Ensemble
我们提出并研究了一个由微机械振荡器耦合到远距离原子系综内部态的混合光机械系统。系统之间的相互作用由光场介导，该光场允许在长距离上以模块化方式耦合两个系统。耦合到原子的内部自由度开辟了在MHz到GHz范围内使用高频机械谐振器的可能性，例如光机械晶体结构，并受益于内部原子状态的量子控制的丰富工具箱。以前的涉及原子运动态的方案在这两个方面都相当有限。我们推导出一个完整的量子模型的有效耦合，包括退相干的主要来源。作为一个应用程序，我们表明，交感基态冷却和强耦合两个系统之间是可能的。
2014-12-16 quant-ph
Deterministic actions on stochastic ensembles of particles can replicate wavelike behaviour of quantum mechanics: does it matter?
量子力学的概率解释从理论的早期就一直是讨论的焦点。量子技术的发展将这些讨论从哲学兴趣转移到实际重要性。我们提出了一个综合的想法出现从该领域的创始人到现代的上下文方法。通过一个简单的数值实验，模拟光子干涉在两个分束器的概念。这个例子表明，确定性的物理原理可以复制波浪状的概率效应时，应用到粒子的随机合奏。我们还参考了相同现象的其他已建立的实验证据。最后简要讨论了量子信息技术的发展趋势。
2019-11-23 quant-ph
Density Matrix in Quantum Mechanics and Distinctness of Ensembles Having the Same Compressed Density Matrix
通过对密度矩阵的不同定义，分别提出了单封闭量子系统的全密度矩阵、分子系综平均单分子态的压缩密度矩阵和部分纠缠量子系统的约化密度矩阵的不同定义.我们表明，具有相同的压缩密度矩阵的系综可以通过观察各种可观测量的波动来物理区分。这与具有相同压缩密度矩阵的系综是相同的一般信念形成对比。给出了在特定系综中观测量涨落的显式表达式。我们讨论了核磁共振量子计算的本质。我们证明了在当前的核磁共振量子计算实验中不存在量子纠缠的结论是基于不合理的信念，即具有相同压缩密度矩阵的系综在物理上是相同的。讨论了量子通信中的相关问题。
2006-04-20 quant-ph
Quantum Mechanical Realization of a Popescu-Rohrlich Box
我们考虑由前选择和后选择决定的量子系综。与只有预先选定的合奏的情况下，我们表明，在这种情况下，在中间时间的测量结果的概率满足因果关系只有很少，这样的合奏一般可用于因果关系断开的区域之间的信号。我们表明，在限制条件下，有一定的非平凡的二部合奏，满足因果关系。这些系综导致了CHSH不等式的破坏，它超过了Tsirelson给出的最大量子破坏界$B_{\rm CHSH}\le 2\sqrt2$，并获得了最大破坏的Popescu-Rohrlich界$B_{\rm CHSH}\le 4$。这可以被视为超相关性的后验实现，最近被称为Popescu-Rohrlich盒。
2007-04-10 quant-ph
Underlining some limitations of the statistical formalism in quantum mechanics
我们表明，两个选择的自旋态系综，这是不同的制备，但在量子力学相同的密度矩阵描述，不完全共享相同的可测量特性。它们不同的一个特征是沿给定方向的自旋方差。我们的结论是，由其密度矩阵给出的状态系综的统计描述，虽然在许多情况下是足够的，但应该被认为是不完整的，因为它没有完全描述系综的可测量特性。对这个问题进行了后验的讨论。
2011-08-31 quant-ph
Direct derivation of microcanonical ensemble average from many-particle quantum mechanics
本文从$N$粒子的量子力学出发，证明了仅用长时间平均和等能态等几率假设，就可以直接导出物理量$A$的微正则系综平均。该系统被认为是嵌入在外部世界，我们描述他们的密度矩阵方法。
2013-07-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Remote Cooling of Spin-ensembles through a Spin-mechanical Hybrid Interface
本文提出利用单个探针自旋的频繁测量反馈，通过宏观振子介导，在弱色散耦合条件下实现远程自旋系综和振子的基态冷却，为大型自旋系综极化及混合量子系统调控提供了新途径。
2025-02-07 quant-ph
The quantum mechanics of time travel through post-selected teleportation
本文讨论了封闭类时曲线（CTC）的量子力学和其他可能的时间旅行方法。我们分析了这样的量子时间旅行的具体建议，基于后选择隐形传态（P-CTC）的CTC的量子描述。我们将P-CTC理论与之前提出的时间旅行量子理论进行了比较：该理论在物理上与Deutsch的CTC理论不等价，但它与路径积分方法（最适合分析弯曲时空中的量子场论）是一致的。我们推导出一个时序尊重系统与CTC相互作用的动力学方程。我们讨论了在广义相对论封闭类时曲线的情况下时间旅行的可能性，并研究了P-CTC对提高计算能力的影响。
2010-07-19 quant-ph
Quantum memory and non-demolition measurement of single phonon state with nitrogen-vacancy centers ensemble
在金刚石中，机械振动引起的应变可以导致机械模式和氮矢量（NV）中心之间的相互作用。在这项工作中，我们提出了利用应变诱导耦合的量子非破坏（QND）单声子测量和存储在金刚石。在金刚石机械谐振器中，通过调谐微波驱动，单声子可以被NV中心系综（NVE）完全吸收和发射。光学激光器将NVE驱动到激发态，其具有与机械模式的大得多的耦合强度。通过在大失谐量范围内消除激发态，机械模与NVE的有效耦合可用于单声子态的QND测量。在真实的实验条件下，我们数值模拟的计划。实验结果表明，这种吸收和发射过程的保真度可以达到很高的值。输入和输出声子形状之间的重叠可以达到$98.57\%$。
2017-09-04 quant-ph
Comments on the paper "Foundation of statistical mechanics from symmetries of entanglement" by S. Deffner and W. Zurek
最近这篇论文的作者[1]大胆地宣称发现了一种新的完全量子的方法来建立统计力学：“我们概念上新颖的方法没有数学上模糊的概念，如概率，系综，随机性等。“这篇文章的目的是要表明，这种方法既不是量子系统特有的，也不是真正的概念上不同于标准教科书的论点，支持微正则或正则系综在统计力学。
2015-04-23 quant-ph
On the quantum mechanical nature in liquid NMR quantum computing
体系综核磁共振量子计算的量子性质-最近激烈的争论的中心，是解决。讨论了混合态和纠缠的概念，分析了2量子比特液体NMR量子计算的数据。指出当前争论的关键问题是对混合态系统中纠缠的理解。本文的结论是：1）密度矩阵描述了系综中平均粒子的“状态”。它不能详细描述系综中单个粒子的状态; 2）纠缠是量子粒子（如液体NMR样品中的分子）的波函数的一种性质。密度矩阵的可分性不能用来度量混合系综的纠缠度; 3）体系综NMR量子计算中的态演化是量子力学的; 4）有效纯态密度矩阵前的系数$ε$是对系综中分子纠缠度的度量。它反映了核磁共振信号的强度，对体系综核磁共振系统中纠缠的量化没有意义。我们的结论是，液体NMR量子计算是真实的，而不仅仅是经典的模拟。
2000-07-20 quant-ph
Generating spin squeezing states and Greenberger-Horne-Zeilinger entanglement using a hybrid phonon-spin ensemble in diamond
在量子精密测量中，自旋的量子压缩和纠缠可以用来提高测量的灵敏度。在这里，我们提出了一个计划，以创建集体耦合的自旋系综的机械振动模式驱动的外部磁场。我们发现了一个演化时间，在这个时间里，机械运动从自旋中分离出来，并且累积的几何相位产生了$20$自旋的$5.9~\text{dB}$压缩。我们还显示了一个格林伯格-霍恩-蔡林格自旋态的$20$自旋的保真度$\sim 0.62$在低温下的创建。数值模拟结果表明，基于几何相位的方法对热机械噪声具有很好的免疫性。
2016-10-03 quant-ph
Underlining some limitations of the statistical formalism in quantum mechanics: Reply to the Comment of Bodor and Diósi
在我们的一篇论文中，它表明，密度矩阵不提供一个完整的描述的状态在量子力学系综，因为他们缺乏可测量的信息，有关的准备系综。Bodor和Diósi后来对这篇文章发表了评论，同意其中的一些观点，但不同意其他一些观点。本答复旨在澄清讨论。
2012-04-04 quant-ph
Quantum dynamics and kinematics from a statistical model selected by the principle of Locality
量子力学预言了类空分离事件之间的相关性，这被广泛认为违反了局域因果性原理。相反，我们将证明，具有玻恩对波函数的统计解释和测不准关系的薛定谔方程可以从一个微观随机偏离经典力学的统计模型导出，该模型是根据局部因果性原理唯一选择的，直到一个自由参数。因此量子化被认为是物理的，普朗克常量被解释为微观时间尺度上与经典力学的平均随机偏差。与正则量子化不同的是，所得到的量子系统总是像经典力学那样始终具有确定的构型，沿着连续的轨迹随机波动。的平均值的相关物理量的分布的配置被证明是相等的数值上的量子力学平均值的相应的厄米算符的量子态。
2013-11-15 quant-ph
A real ensemble interpretation of quantum mechanics
提出了一种新的量子力学系综解释，认为与一个量子态相关联的系综是真实存在的：它是宇宙中处于同一量子态的所有系统的系综。系综中的单个系统具有微观状态，用beables来描述。量子理论的概率在这些集合中只是普通的相对频率概率。给出了单个系统的beables的演化规律，使得它们的系综相对频率以再现量子力学预测的方式演化。这些定律是高度非定域的，涉及到定义量子态的系综成员之间的一种新的相互作用。这些包括一个随机过程，通过该过程，单个系统复制其他系统的beable，它们是其中的一个成员。这些复制过程的概率并不取决于系统在空间中的位置，而是取决于系综中beable的分布。因此，宏观系统的特点是足够大和复杂，以至于在宇宙中没有副本。这样，它们就不能按照复制定律演化，因此也就不能按照量子动力学随机演化。这意味着，对于处于量子态的系统来说，它与量子力学有了新的背离，而这种量子态在宇宙中的复制品很少。与此同时，我们能够论证大型宏观系统的质心确实满足牛顿定律。
2011-04-14 gr-qc quant-ph
Incompatibility of the de Broglie-Bohm Theory with Quantum Mechanics
结果表明，虽然德布罗意-玻姆量子运动理论是等效的标准量子力学时，采取的平均动力学变量的吉布斯系综的玻姆轨迹，等效打破了系综建立在明确的分离的短时间间隔内的特殊多粒子系统。利用这一特点提出了一个现实的实验来区分这两种理论。
2003-04-23 quant-ph
Does the PBR Theorem Rule Out a Statistical Understanding of Quantum Mechanics?
PBR定理让我们深入了解量子力学如何描述一个物理系统。本文探讨了PBRs的一般结果，并指出它并不否定量子力学的系综解释，而是必须保持量子力学（QM）的基本统计性质。这一点可以用理想气体作类比来说明。一个系综解释薛定谔猫实验，不违反PBR的结论。的后果，限制，和弱点的PBR假设，特别是在贝尔定理的教训，阐明。它表明，如果有效，PBRs的结论指定什么类型的合奏解释是可能的。PBR结论将需要在量子态（例如，$|ψ>$）和它所描述的现实比否则可能预期的要多。引入一个简单的术语来阐明这种更大的对应关系。
2018-11-02 quant-ph
Equivalence of Statistical Mechanical Ensembles for Non-Critical Quantum Systems
我们考虑的问题，是否正则和微正则系综是局部等价的短程量子哈密顿量的$N$自旋排列在$d$维晶格。对于任何温度下的系统有一个有限的相关长度，我们证明了正则和微正则状态是近似相等的区域包含多达$O(N^{1/(d+1)})$自旋。证明依赖于量子晶格系统的Berry-Esseen定理的变体和量子信息理论的思想。
2015-02-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Weak Values and Quantum Nonlocality
纠缠和非定域性研究的框架内的前/后选择系综的援助下，弱测量和两个状态矢量形式。除了EPR玻姆实验，我们重温哈代和柴郡猫实验，其前或后选择状态引起好奇的现象。然后，我们转向更奇特的现象，这表明独立的预先选择和后选择的粒子系综之间存在“新兴的相关性”。这可以被看作是对经典“鸽子洞原理”的量子违反。
2015-04-15 quant-ph
Reconstructing Quantum Mechanics Without Foundational Problems
我提出了一个重建的一般哈密顿作用力学，消除了所有的基本问题的量子力学。关键的进展是完成了哈密顿力学的粒子的普遍力学的基础上行动波，符合包容性的有效性原则的立场行动。研究发现，不可约非决定性在动力学的所有尺度上都是内在的和普遍的。新的作用波方程是对单一动力学历史的完整描述，消除了经典-量子鸿沟。量子力学的统计理论作为修正的作用动力学的系综平均而出现。新的作用力学的系综平均导致了一个混合函数，包括行动波和概率密度的系综。这种混合波函数服从薛定谔方程，而薛定谔方程不是单粒子动力学方程。没有物质波的重建力学摆脱了被称为波函数坍缩的基本问题，并且解决了量子测量的棘手问题。另一个重要进展是正确解码了量子纠缠，清除了量子关联中的不可分性和非定域性。行动波不携带发散的零点能量的负担。重建的力学完全符合所有的经验要求，并与可信的物理本体论相协调。
2019-02-25 quant-ph
Statistical mechanics from relational complex time with a pure state
本研究提出无需熵最大化或状态计数，仅通过系统与环境最大纠缠纯态的关系复时间演化，即可导出系统的正则密度矩阵，为统计力学提供新的纯态基础。
2024-05-10 quant-ph
A prime factorization based on quantum dynamics on a spin ensemble (I)
本文描述了如何利用量子力学中的幺正动力学来解决自旋系综上的素因子分解问题，而不考虑任何量子纠缠。素因子分解的系综量子计算是基于这样一个基本原理：如果一个封闭的量子系统及其系综中不存在退相干效应，那么该系统及其系综都服从同一个量子力学幺正动力学.它采用NMR多量子测量技术输出自旋系综的同相多量子谱。已经表明，用于搜索模指数函数的周期的同相NMR多量子谱强度可以仅以自旋系综的量子比特数的多项式形式减少。量子计算机上模指数运算的时间演化过程服从量子力学的幺正动力学，因此计算输出受量子动力学控制。量子计算机与经典计算机的这一本质区别可能是量子计算在没有任何量子纠缠的自旋系综的素因子分解中优于经典计算的关键。证明了基于自旋系综量子动力学的素因子分解至少是局部有效的。这支持了量子动力学可能对量子计算功率的起源起重要作用的猜想，而量子纠缠不可能是在素因子分解中获得量子计算功率的唯一资源。
2003-02-20 quant-ph
A two-slit experiment which distinguishes between standard and Bohmian quantum mechanics
在本研究中，我们提出了一个特殊的双缝实验，它可以区分标准和玻姆量子力学。在第一步中，我们已经证明了从这两个理论得到的可观察的个体预测在特殊情况下是不一致的。但是，在总体水平上，它们是一致的，正如预期的那样。然后，作为另一种特殊情况，并使用选择性检测，它表明，一个可观察到的两个理论之间的分歧可以存在于粒子的系综水平。这可以鼓励新的努力，寻找其他不一致的两个理论，理论和实验。
2001-10-02 quant-ph
Average clock times for scattering through asymmetric barriers
本文研究了局域波包通过非对称障碍物的一维散射问题，得到了反射子系综和透射子系综的反射和透射Salecker-Wigner-Peres钟时间的平均值。还考虑了在相同的后选择的子集合上平均的停留时间。负平均反射时间的出现进行检查，我们表明，虽然在反射的子合奏的平均消除了负峰的时钟时间的共振，它仍然允许透明的障碍负值。还讨论了平均时间随势垒宽度的饱和（哈特曼效应）。
2013-12-14 quant-ph
On the Uncertainty Relations in Stochastic Mechanics
本文指出，在Nelson随机力学中引入与渗透速度成正比的动量$p_s$，利用适当变量变换的变分原理，从经典系综方程出发，可以导出量子机械波函数的相位$S$和平方模$ρ$的Bohm方程.本文从Robertson - Schroedinger型测不准关系的观点出发，以量子力学正则相干态和压缩态的随机象为例，讨论了把梯度$S$和$p_s$看作量子系综粒子动量的两部分的可能性.
2009-10-18 quant-ph
A New Enhanced Version of The Ensemble Interpretation
对量子力学的不同解释产生了相同的实验结果，这可能给人一种印象，即什么样的解释是真正的解释，这是一个哲学问题，而不是科学问题。但在这篇论文中，我们将看到，我们实际上可以证明一种解释，特别是一种版本的系综解释，作为量子力学的自然解释。此外，我们将证明量子力学的公理，而不需要任何超越概率论的东西。
2020-03-03 physics.gen-ph quant-ph
Pre- and Post-selection paradoxes and contextuality in quantum mechanics
许多看似矛盾的效应是已知的预测结果的中间测量的前和后选定的量子系统。尽管表面上看起来，这些效应并不证明非语境隐变量理论的不可能性，因为用测量干扰来解释是可能的。尽管如此，我们表明，对于每一个矛盾的影响，其中所有的前和后选择的概率是0或1和前和后选择的状态是非正交的，有一个相关的上下文证明。这个证明是通过考虑悖论效应中涉及的所有测量--预选择、后选择和替代的可能中间测量--作为单个时间的替代的可能测量来获得的。
2005-07-06 quant-ph
Bootstrapping microcanonical ensemble in classical system
指出Han等人提出的量子力学中的Bootstrap程序可归结为对同一哈密顿量在$\hbar \to 0$极限下的微正则系综的Bootstrap研究。在极限情况下，量子力学群岛对于非谐振子来说变成了一条极细的线。对于双阱势，出现了$E\le 0$中的半岛。
2022-03-23 hep-th quant-ph
The reproduction of the dynamics of a quantum system by an ensemble of classical particles beyond de Broglie--Bohmian mechanics
结果表明，对于任何给定的量子系统，若其哈密顿量$\hat{H} = \hat{\bf p}^2/(2m) + U({\bf q})$（粗体字母表示$D$维（$D \geqslant 3$）向量）和足够光滑的势$U({\bf q})$是幺正演化的，则存在一个具有哈密顿函数$\mathrsfs{H} ({\bf p}, {\bf q}) = {\bf p}^2/(2m) + U^{(\infty)} ({\bf q})$的经典系综，其中对于几乎所有的${\bf q}$，势$U^{(\infty)}({\bf q})$与$U({\bf q})$一致（即，$U^{(\infty)}$可以仅在测量零点集上与$U$不同），使得坐标（动量）表示中的波函数的平方模大约等于任意给定精度内经典系综的坐标（动量）分布。此外，这个经典系综的轨迹，一般来说，不需要符合从德布罗意-玻姆力学得到的轨迹。这一结果的后果进行了讨论。
2010-12-24 math-ph math.MP quant-ph
Interpretation of wave function by coherent ensembles of trajectories
本文基于德布罗意、薛定谔、狄拉克和费曼的思想，引入时空中的相干轨迹系综来修正波函数的系综解释，从而避免测量坍缩悖论，并指出依赖单量子比特代表整个波函数的量子计算或密码学方法将失效。
2025-03-03 quant-ph
Origin of the Canonical Ensemble: Thermalization with Decoherence
我们求解了自旋系统与自旋浴环境相互作用的含时薛定谔方程。特别地，我们着重于自旋系统的约化密度矩阵的时间发展。在正常情况下，我们表明，环境驱动的约化密度矩阵到一个完全退相干状态，而且约化密度矩阵的对角元素接近那些预期的系统在正则系综。我们发现一个例外的正常情况下，如果自旋系统不能与自旋浴交换能量。我们的证明不依赖于观测量的时间平均，也不假设系统和浴之间的耦合是弱的。结果表明，正则系综是一种纯量子动力学的结果，量子力学可以作为量子统计力学的基础。
2009-07-06 quant-ph
Ensemble teleportation
隐形传态的可能性无疑是量子不可分性最有趣的结果。然而，到目前为止，隐形传态方案已经制定了使用状态向量和考虑单个实体。在这篇文章中，隐形传态的可行性进行了审查的基础上，严格的系综解释的量子力学（不要混淆与噪声EPR对仅仅治疗）导致的结果是意想不到的，从通常的观点。
2004-04-15 quant-ph
Emergent quantum mechanics as a thermal ensemble
有人认为，引力对量子力学系统的作用是耗散的，引起了与量子涨落难以区分的热涨落。这使得一些作者要求将某种形式的时间不可逆性纳入量子力学的形式主义中。作为实现这一目标的工具，我们提出了一个化学方法的量子力学，Onsager的经典理论的不可逆过程和Prigogine的非幺正变换理论的基础上。一个熵算符取代了哈密顿算符，成为演化的生成元。对应于熵的正则共轭变量是一个无量纲的演化参数。与哈密顿量相反，熵算符不是守恒的诺特荷。我们的构造成功地实现了量子理论中的引力诱导不可逆性。
2013-05-01 hep-th math-ph math.MP
The wavefunction as a true ensemble
在量子力学中，波函数预测可能的测量结果的概率，但不是在每次实验中实现的单个结果。这表明它描述了一个具有不同隐变量值的状态系综。在这里，我们分析这个想法与目前已知的定理和实验。我们认为，$ψ$ -本体/认知的区别不能正确识别合奏的解释，并提出了一个更有用的定义。然后，我们表明，所有的本地$ψ$系综解释再现量子力学违反统计独立性。具有这种性质的理论通常被称为超决定论或追溯因果论。最后，我们解释了这种解释如何帮助理解量子力学中的一些令人困惑的现象，如延迟选择实验，埃利祖尔-魏德曼炸弹探测器和扩展的维格纳之友场景。
2022-06-06 physics.hist-ph quant-ph
Unification of the MWI formalism and Bohmian mechanics for the ensembles of event universes in Minkowski-like space
本文基于 DHT 理论，通过 p-adic 树表示观察者事件并引入统计性类 Minkowski 空间结构，在背景独立的动态观察者宇宙模型中统一了关系量子力学、玻姆力学与多世界诠释。
2023-09-28 physics.hist-ph quant-ph
Quantum Mechanics: Statistical Balance Prompts Caution in Assessing Conceptual Implications
在整个量子力学中，在系统系综对不同测量类型的集体响应中存在统计平衡。统计平衡是量子力学的核心特征，是量子力学状态的基础，但尚未得到解释。本文探讨了“统计平衡”的概念，并将其自2019年以来的含义与2001年的原始含义进行了比较。统计平衡现在指的是这样一种背景的特征，其中：（a）对于集合对一种测量类型的集体响应，存在除0或1之外的规定概率;以及（b）相同集合对另一种测量类型的集体响应表明，对于与原始测量类型相关的属性，没有明确定义的值可以归因于集合的单个成员。以某种无法解释的方式，原始类型的测量的单次运行的结果彼此“平衡”，以给出符合规定概率的总体结果。无法解释的统计平衡提示谨慎评估纠缠，测量，不确定性，双缝和钟型分析的概念含义。物理学家对更广泛的人群有责任在概念上精确地理解量子力学，并澄清许多可能的概念含义是不确定的。
2022-10-27 physics.soc-ph quant-ph
On the Basis of Quantum Statistical Mechanics
我们提出了一种新的方法来证明微正则系综用于孤立的宏观量子系统。由于宏观系统中存在大量独立的可观测量，因此我们无法看到所有可观测量。实际上，我们所观察到的可以用一个相当简单的局部可观察量的组合来表示。考虑到这一限制，我们表明，几乎所有的状态在一个能量壳层实际上是无法区分彼此，因此从微正则系综。特别是，宏观观测的期望值非常接近其微正则系综平均几乎所有的状态。
2006-02-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Derivation of Bose-Einstein and Fermi-Dirac statistics from quantum mechanics: gauge-theoretical structure
讨论了统计力学的一个可能的量子力学起源，并从定态薛定谔方程统一导出了玻色子和费米子的微正则和正则系综.相互作用哈密顿量是通过使用离散相位算子和与之相关的规范理论结构来构造的。它示出了如何规定的规范对称性的相互作用哈密顿产生的特定模式的纠缠所需的建立微正则系综。还讨论了在消失相互作用极限下随机相位与完全退相干之间的相互关系。
2018-03-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Noncommutative analysis and quantum physics I. States and ensembles
在这一系列的文件，非交换分析是用来给一个一致的公理化的方法，一个统一的概念基础的经典和量子物理学。第一部分定义了观测量、状态和系综的概念，阐明了它们的逻辑关系和运算，并说明了它们是如何产生动力学和概率的。状态是用观测量代数中弱等式的最大相容集来标识的（而不是像往常一样，用希尔伯特空间中的射线来标识）。这导致了量子力学的简洁基础，没有未定义的术语，以明确的方式分离量子物理学的确定性和随机性特征。传统的量子力学的基本假设都是从合理的公理化假设中推导出来的。处理量子力学的特殊性不需要特殊的量子逻辑。与测量过程相关的基础问题，如状态向量的减少，消失了。对量子力学的新解释包含了“物理实在的要素”，而不需要引入带有隐变量的经典框架。特别是，人们可以谈论宇宙的状态，而不需要外部观察者，也不需要假设多个宇宙的存在。
1999-09-26 gr-qc quant-ph
Pure State Quantum Statistical Mechanics
探讨了统计力学基础的一种新方法的能力。该方法是真正的量子意义上的统计行为是由于纠缠和不确定性关系的客观量子不确定性的后果。没有额外的随机性是手工添加的，也没有关于先验概率的假设，而是使用测量浓度结果来证明统计物理学的方法。该方法解释了微正则和正则系综的适用性和以自然方式平衡的趋势。这项工作包含了现有的文献和一些新的成果的教学审查。其中最重要的是：i）微正则系综的测度理论证明。ii）子系统平衡时间的界限。（3）一般弱相互作用引起能量本征基退相干的证明。（iv）量子H定理的证明。v）对初始产物态和来自平均能量系综的态的平均有效维数的新估计。vi）证明观测量的时间平均值和系综平均值通常彼此接近。vii）耦合到浴的系统的纯度波动的界限。
2010-03-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Mechanics Lecture Notes. Selected Chapters
本文为Weizmann Institute of Science量子力学研究生课程的扩展讲义，涵盖外电磁场运动、电磁场量子化、光子-物质相互作用、二次量子化、开放系统、绝热理论及多体系统平均场方法等精选章节。
2023-04-09 cond-mat.other cond-mat.quant-gas nucl-th
Optimal control of non-Markovian dynamics in a single-mode cavity strongly coupled to an inhomogeneously broadened spin ensemble
量子力学自旋的集合为量子存储器提供了一个有前途的平台，但正确的功能需要精确控制不可避免的系统缺陷。我们提出了一个有效的控制方案的自旋系综强耦合到一个单模腔的基础上的一组Volterra方程依赖于弱的经典控制脉冲。我们的方法的可行性证明在明确的存储和读出序列，将作为实现更苛刻的全量子力学最优控制方案的起点。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
A New Approach to The Quantum Mechanics
本文试图在量子场论（QFT）的框架下，对量子力学（QM）进行一种新的研究。首先，我们对（非相对论）薛定谔场论进行了详细的研究，得到了作为场方程的薛定谔方程，经过场量子化，得到了（薛定谔）场激发粒子的动量和位置算符的海森堡方程以及量子力学的费曼路径积分公式。然后，我们给出量子力学的概率概念的统计系综，实现系综（或统计）的解释。在此基础上，我们对标准量子力学进行了一系列概念上的修正，特别是从QFT的角度提出了解决EPR佯谬的量子测量理论的新假设。此外，对双缝干涉实验进行了场论描述，得到了所需的粒子数分布。最后，我们将上述概念推广到相对论情形，使系综解释仍然成立。在第一个主题中，提出了一个可操作的实验，通过不同的实验结果来区分哥本哈根解释和系综解释。第二个主题是将相干态的概念推广到玻色子场和费米场的情形，得到相应的经典场。在结论部分，我们对标准量子力学和量子场论的量子力学进行了比较，并指出量子场论是量子力学的基础理论。
2013-02-15 physics.gen-ph quant-ph
The robustness of composite pulses elucidated by classical mechanics: Stability around the globe
本文利用经典力学稳定性矩阵解释复合脉冲的鲁棒性，将布洛赫球运动映射到正则坐标，揭示系综重新聚焦的方向性，并以Levitt的$90(x)180(y)90(x)$脉冲为例验证了该方法。
2025-07-02 physics.atom-ph physics.class-ph quant-ph
Hidden gauge structure and derivation of microcanonical ensemble theory of bosons from quantum principles
玻色子的微正则系综理论是从量子力学出发，利用隐规范结构导出的。Pegg-Barnett形式主义所描述的与此规范结构相关的相对相位相互作用，示出导致完美的退相干的热力学极限和先验概率相等的原则，同时。
2002-05-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum mechanics and the principle of maximal variety
量子力学是从宇宙包含尽可能多的多样性这一原则中推导出来的，在这个意义上，每个子系统的独特性最大化。微观系统的量子态被定义为对应于宇宙中具有相同成分和相似制备和环境的子系统的系综。一种新的相互作用被假定在这些相似的子系统之间，通过极端化多样性来增加它们的独特性。在大量的类似的子系统的限制，这种相互作用被证明是引起玻姆的量子势。因此，系综的概率分布由薛定谔方程决定。测量问题自然而简单地解决了。微观系统表现出统计性，因为它们是非局部相互作用的类似系统的大集合的成员。宏观系统是独特的，并且不是任何类似系统集合的成员。因此，它们的集体坐标可能会决定性地演变。这个提议可以通过从适度数量的量子纠缠态构建量子设备来测试，由于其组合的复杂性，可以预期没有自然副本。
2015-06-09 gr-qc hep-th quant-ph
Randomness in Classical Mechanics and Quantum Mechanics
量子力学的哥本哈根解释假设经典确定性牛顿世界的存在。我们认为经典世界的牛顿决定论实际上并不成立，在经典力学中存在着根本的不可约的随机性。经典的牛顿轨迹没有直接的物理意义，因为任意实数都是不可观测的。有经典的不确定性关系，即坐标和动量的确定中的不确定性（观测误差）总是正的（非零）。提出了经典力学的“泛函”表述。泛函方法中微观动力学的基本方程不是牛顿方程，而是单粒子分布函数的刘维尔方程。刘维方程的解具有非定域性，这是不可逆性的原因。在这种方法中，牛顿方程表现为描述位置和动量的平均值在不太长的时间间隔内的动力学的近似方程。计算对牛顿轨迹的修正。本文试图对量子力学进行一种解释，其中经典力学和量子力学都包含基本的随机性。我们引入的不是事件的集合，而是观察者的集合。
2009-10-28 hep-th quant-ph
Equivalence of matrix product ensembles of trajectories in open quantum systems
热力学系综的等效性是统计力学的核心，也是我们理解物质平衡态的核心。最近的研究表明，开放量子系统的动力学与额外维中的统计力学之间存在形式上的联系。这是通过以下事实建立的：开放系统动力学生成矩阵积状态（MPS），该状态编码所有可能的量子跳跃轨迹的集合，并允许按照热力学配分函数的精神构造生成函数。在连续时间马尔可夫演化的情况下，例如由Lindblad主方程生成的情况，对应的MPS是所谓的连续MPS，其编码在某个固定的总观察时间终止的连续测量记录的集合。在这里，我们表明，如果一个人，而不是终止轨迹后，一个固定的总数量的量子跳跃，例如发射事件到环境中，相关的MPS是离散的。这建立了一个有趣的类比：连续和离散的MPS对应于不同的量子轨迹集合，一个以总时间为特征，另一个以量子跳跃的总数为特征。因此，它们产生了不同热力学合奏的量子版本，类似于“大正则”和“等压”，但对于轨迹。在这里，我们证明了这些轨迹合奏是等价的，在一个适当的限制长时间或大量的跳跃。这与平衡态统计力学直接类似，其中系综之间的等价性仅在热力学极限中严格建立。一个内在的量子特性是等价性只对所有与量子跳跃次数对易的可观测量成立。
2015-03-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Exact uncertainty approach in quantum mechanics and quantum gravity
经典粒子系综服从非经典动量涨落的假设，而涨落的不确定性完全由位置不确定性决定，这一假设已被证明是从经典运动方程导出薛定谔方程的基础。这种“精确不确定性”的方法可以推广到引力场的集合，其中非经典波动被添加到场动量密度，其大小由度量张量分量中的不确定性决定。通过这种方法，我们得到了量子引力的惠勒-德威特方程，并得到了唯一指定的算符排序。没有先验假设需要关于波函数的存在，希尔伯特空间，普朗克常数，线性算子等，因此这种方法具有更大的透明度比通常的规范方法，特别是在量子和经典合奏之间的连接。概念的基础和优势被强调。
2004-08-31 gr-qc quant-ph
Quantum ensembles and the statistical operator: a tutorial
本教程的主要目的是详细阐明在量子力学中态系综的含义，并正确地解决准确或近似地区分两个不同系综的问题。为此，我们回顾了量子系综的概念和定义，以及它与量子力学中统计算符概念的关系。我们指出了在引入量子系综和相应的单粒子统计算符之间的对应关系时所包含的隐含假设，并讨论了当这些假设不满足时所产生的一些问题。我们回顾了一些微妙之处，导致明显的悖论，并说明了近似量子克隆的作用。特别是，我们回顾了一些实际感兴趣的例子，其中不同的（但等效的）准备的量子系统，即不同的合奏对应于相同的单粒子统计算子，可以成功地利用多粒子相关性，或一些先验知识的粒子数在合奏区分。
2022-12-26 math-ph math.MP quant-ph
Atom-based coherent quantum-noise cancellation in optomechanics
我们分析了一个量子力传感器，它使用相干量子噪声消除（CQNC）来击败标准量子极限（SQL）。这种传感器，它允许连续，宽带检测微弱的力量，是一个混合双腔系统的介观机械谐振器光学耦合到一个合奏的超冷原子。与通常与CQNC的纯光学方案相关联的耗散的严格约束相反，机械谐振器的耗散率仅需要与原子系综的退相干率相匹配-即使对于具有大品质因数的低频机械谐振器的技术相关制度，也可以通过实验实现的条件。该系统的模块化性质进一步允许原子系综帮助冷却机械谐振器，从而将原子介导的状态准备与量子机制中的深度感测相结合。
2015-08-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantum mechanics from classical statistics
量子力学可以从经典统计学中产生。一个典型的量子系统描述了一个孤立的子系统的经典统计系综无限多个经典状态。这个子系统的状态可以用少数几个概率观测量来表征。如果它们服从“纯度约束”，则它们的期望值定义密度矩阵。然后，所有通常的量子力学的法律遵循，包括海森堡的不确定性关系，纠缠和违反贝尔不等式。量子物理学不需要经典统计学之外的概念--它们之间的区别只是显而易见的，并且是由那些允许量子力学描述的经典统计系统的特殊性造成的。玻恩规则的量子力学概率遵循的概率概念的一个经典的统计合奏。特别是，我们展示了量子算子的非对易性质如何与经典系统中条件概率的使用相关联，以及酉时间演化如何反映子系统的隔离。作为一个例子，我们讨论了量子计算机的经典统计实现。
2009-09-11 cond-mat.quant-gas hep-th quant-ph
