Performing Quantum Measurement in Suitably Entangled States Originates the Quantum Computation Speed Up
Giuseppe Castagnoli, Dalida Monti, Alexander Sergienko
我们提供了一个理由的量子加速的基础上所发挥的互补作用的可逆制备的纠缠态之前的测量和最终的测量行动。
We provide a justification of the quantum speed-up based on the complementary roles played by the reversible preparation of an entangled state before measurement and by the final measurement action.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Performing Quantum Measurement in Suitably Entangled States Originates the Quantum Computation Speed Up
我们引入了一个本地的概念，适用于量子算法的中间阶段的加速。我们用它来分析量子并行计算和量子测量在产生加速方面所起的互补作用。一个严重的冲突之间存在的加速和许多世界的解释是突出的。
Device-Independent Certification of Genuinely Entangled Subspaces
自测试是一种以最低信任级别表征量子资源的过程。到目前为止，它已被用作特定的量子测量，通道和纯纠缠态的设备无关的认证工具。在这项工作中，我们引入了自测试更一般的纠缠结构的概念。更确切地说，我们提出了第一个自我测试的纠缠子空间-五量子比特码和复曲面码。我们证明了所有最大地违反适当选择的贝尔不等式的量子态都必须属于相应的码子空间，其中也包括混合态。
Generation of three-qubit entangled states using coupled multi-quantum dots
利用解析方法讨论了耦合量子点系统中产生最大纠缠态的机制。这些态的可靠产生对于实现基于固态的量子信息方案至关重要。该签名源自非常弱的场脉冲或远偏离共振效应，其可以使用目前正在开发的技术来实现。结果示出了一个特定的宽禁带半导体量子点系统，如硒化锌（ZnSe）的量子点的应用程序。
Experimental nonlocality-based network diagnostics of mutipartite entangled states
日益复杂的量子网络作为量子计算的资源发挥着关键作用;识别其内部相关性的质量的能力将在解决这些状态的构建阶段中发挥至关重要的作用。我们介绍了一种新的诊断方案的纠缠粒子的多体网络，旨在评估质量的门用于工程的状态。使用从一组适当选择的多粒子贝尔测试收集的信息，我们确定的条件约束的质量之间的纠缠键的元素的寄存器。我们证明了所提出的方法的有效性，灵活性和诊断能力，通过表征工程结合双光子超纠缠和光子芯片技术的量子资源。我们的方法是可行的中型网络，由于集群状态的固有模块化的性质，并铺平了道路，以逐节分析大型光子资源。
Continuous-Variable Quantum Key Distribution with Entanglement in the Middle
我们分析了连续变量量子密钥分发协议的性能，其中纠缠源不是来自受信任方之一，爱丽丝或鲍勃，而是来自中间的恶意窃听者。这与典型的模拟相反，在典型的模拟中，爱丽丝创建纠缠源，并通过不安全的量子信道将其发送给鲍勃。通过使用以前的技术，并确定某些纠错协议的等价物，我们表明，爱丽丝和鲍勃不需要信任他们的来源，仍然可以产生一个积极的密钥速率。这种情况可能发生在量子网络中，其中不可信源起源于两个用户之间。
Entangled Quantum State Discrimination using Pseudo-Hermitian System
我们证明了如何利用赝厄米系统来区分两个非正交的、纠缠的量子态。利用使伪厄米系统与量子理论完全相容的正定度规算符来判别这种态。我们进一步表明，非正交态可以通过适当构造的伪厄米哈密顿演化为正交态。这种演化在伪厄米特系统的特殊点处停止。
A two-channel, spectrally degenerate polarization entangled source on chip
集成光学为量子信息应用的高度复杂和紧凑的电路的实验实现提供了平台。在这种情况下，集成波导源由于其高亮度和稳定性而代表用于产生光的量子态的强大资源。然而，光在单个空间模式中的限制限制了多通道源的实现。由于这一挑战，量子信息过程中最常用的源之一，即在两个不同的空间模式中产生光谱上不可区分的偏振纠缠光子的源，尚未在完全集成的平台中实现。在这里，我们克服了这一限制，通过适当的工程两个周期性极化波导和集成的偏振分束器在锂碳酸盐。这个源产生的偏振纠缠态的保真度为F = 0.973（3）和贝尔不等式的测试结果在大于14个标准偏差的违反。它可以工作在脉冲和连续波制度。该器件代表了实现量子信息应用的完全集成电路的新的一步。
Magnetometry with entangled atomic samples
我们提出了一个理论的标量或矢量磁场的影响，对一个系综囚禁自旋极化原子的估计。原子与连续的激光场非共振地相互作用，并且由色散原子-光耦合引起的探测光的偏振旋转的测量导致原子样品的自旋压缩，这使得能够估计磁场，其比从标准计数统计预期的更精确。对于偏振光和极化原子，用有效高斯位置和动量变量描述原子的集体自旋角动量和光场的集体斯托克斯矢量的非经典分量实际上是精确的。高斯形式主义非常有效地描述了系统的动力学，并明确地说明了由于测量和磁场的估计而对原子的反作用。多分量磁场是通过测量适当选择的原子观测量来估计的，并且通过将原子气体分成两个或多个样品来获得精度和效率，所述两个或多个样品通过色散原子-光相互作用而纠缠。
Communication Cost in Simulating Unknown Entangled States
本文提出利用经典通信和共享随机性通用模拟 $n$-qubit 态局部测量统计的协议，在无额外参与方、观测者不知全局态且局部设置不公开下保留模拟量子场景的关键特征。
Witnessing random unitary and projective quantum channels: Complementarity between separable and maximally entangled states
量子计算和量子通信的现代应用要求精确表征量子态和量子信道。在实践中，这意味着人们必须根据可测量的量来确定物理系统的量子容量。证人，如果适当地构建，成功地执行这一任务。我们推导出一种方法，能够计算证人确定性的演变和测量引起的崩溃过程。同时，利用Choi-Jamiolkowski同构，揭示了二体量子态的纠缠特性。值得注意的是，幺正演化的统计混合映射到最大纠缠态的混合上，而经典的可分态起源于真正的量子态约简映射。基于我们的处理，我们能够一次见证这些相反的属性，并且进一步洞察它们不同的几何结构。的互补性进一步得到了支持，制定一个互补的施密特分解的最大纠缠态和离散傅立叶变换施密特系数的状态。
Advantages and disadvantages of maximally entangled states in dilaton black hole background
研究发现，在稀顿黑洞背景中，非最大纠缠态可能在引力效应下提供操作优势，而量子相干性则表现出更强的抗退化能力。
Quantum Byzantine Agreement with a Single Qutrit
量子力学提供了几种方法来生成和安全地分发适当相关的数字的私有列表，以解决三位拜占庭将军问题。到目前为止，这些方法都是基于三量子单重态、四量子比特纠缠态以及三个或两个成对的量子密钥分发信道。在这里，我们表明，这个问题可以解决使用一个单一的qutrit。该方案与以往的方案相比具有一些优点，并强调了量子数在基本量子信息处理中的特殊作用。
Markov Gap and Bound Entanglement in Haar Random State
本文研究了马尔可夫间隙与束缚纠缠的关系，证明了束缚纠缠态必须具有非零马尔可夫间隙，并探讨了其在量子信息中的应用。
Unconditional measurement-based quantum computation with optomechanical continuous variables
通过对纠缠非高斯态的高斯测量，可以实现在连续变量上编码的普适量子计算。然而，由于可用的非线性的弱点，通常这些状态只能有条件地准备，可能具有低概率。在这里，我们展示了如何使用能够维持线性和二次光机械类相互作用的集成平台无条件地实现通用量子计算。具体而言，考虑到腔光和机电系统，我们提出了一个驱动耗散动力学的实现，确定性地准备所需的非高斯集群状态-纠缠压缩状态的多个机械振荡器适当地穿插与非相位状态。接下来，我们将演示如何通过连续监测输出腔场来执行簇节点上的任意高斯测量。最后，这种方法的可行性要求进行了详细分析，表明其构件是在现有技术的范围内。
Duality between imperfect resources and measurements for propagating entanglement in networks
本文提出基于非锐化双量子比特测量的网络纠缠传播单向与双向协议，证明含噪及非最大纠缠资源在适当参数下可获得更高单配偶性分数。
A flying Schrödinger cat in multipartite entangled states
薛定谔的猫起源于著名的思想实验，它质疑宏观物体的反直觉量子叠加。作为一种自然的延伸，几个“猫”（准经典物体）可以被制备成相干的量子叠加态，这被称为多体猫态，表现出宏观上不同物体之间的量子纠缠。在这里，我们提出了一个高度可扩展的方法来确定性地创建飞行的多体薛定谔猫态，通过反射相干态光子从微波腔包含超导量子比特。我们对最多四个光子模的猫态进行了全量子态层析，证实了它们之间存在量子纠缠。我们还通过一个联合的量子态层析成像观测到了离散变量态（量子比特）和连续变量态（飞行的多体猫）之间的混合纠缠。我们的工作展示了一个重要的实验控制方法在微波区，并提供了一个使能步骤，实现一系列的量子精密测量和量子信息处理协议的基础上猫态。
Finite resolution measurement of the non-classical polarization statistics of entangled photon pairs
通过限制量子测量的分辨率，可以减少测量引起的量子态的变化，允许随后测量不与初始测量的性质交换的变量。然后，可以通过实验确定非交换变量之间的相关性。将该方法应用于纠缠光子对的偏振统计表明，非正交偏振分量之间的负条件概率是违反Bell不等式的原因。这种负概率也可以在单个光子偏振的有限分辨率测量中观察到。因此，贝尔不等式的违反起源于单光子偏振量子统计的局部性质。
'Designer atoms' for quantum metrology
量子纠缠是量子计算和量子密码学的关键资源。对于量子精密测量，纠缠态的使用已经被讨论和证明是提高信噪比的一种手段。此外，纠缠态已被用于实验中的有效量子态检测和散射长度的测量。在量子信息处理中，对单个量子比特的操纵允许对特定状态的定制设计，这些状态对环境的有害影响不敏感。这种“无退相干子空间”保护了量子信息，并产生了显著增强的相干时间。在这里，我们使用一个消相干的子空间与专门设计的纠缠态，以证明一对被困的Ca+离子的精确光谱，我们得到的电四极矩，这是用于频率标准的应用。我们发现，纠缠态不仅有利于提高频率测量中的信噪比-一个适当设计的原子对也允许在强技术噪声的存在下进行时钟测量。我们的技术使得明确使用的非局域性作为一种纠缠属性，并提供了一种方法“设计”的量子精密测量。
Stroboscopic quantum optomechanics
我们考虑由短脉冲训练驱动的光机械腔。通过适当地选择脉冲间距，我们表明，基态冷却和机械压缩可以实现，即使在存在机械耗散和适度的辐射压力相互作用。我们提供了一个完整的频闪反作用规避测量的量子力学治疗，我们给出了一个简单的分析见解，并讨论了压缩力学态的制备和验证。我们进一步考虑频闪驱动的一对非相互作用的机械谐振器耦合到一个共同的腔场，并表明，他们可以同时冷却和纠缠。频闪量子光学力学将机械系统的基于测量的量子控制扩展到良好腔极限之外。
Measurement-dependent locality beyond i.i.d
在进行贝尔实验时，通常假设量子态的制备与对它的测量无关。值得注意的是，即使部分放松这一假设，纠缠量子系统对局域实在论的破坏也可以得到证明。在这里，我们允许这种测量依赖性与实验的多次运行相关，超越了以前的研究，认为独立和同分布（i.i.d.）跑步。为此，我们研究了定义块i.i.d.的多面体。测量依赖的局部模型。我们证明了非独立身份证。模型比i.i.d.更强大的，并评论这项工作的相关性的研究随机性放大在简单的贝尔方案适当优化的不平等。
On-demand indistinguishable and entangled photons using tailored cavity designs
本研究通过定制环形布拉格反射器选择性增强双激子发射，实现高不可区分性和高偏振纠缠的光子对，并在电信C波段优化至近统一值。
Heterogeneous teleportation with laser and quantum light sources
量子信息技术将利用量子密码术和量子计算的复杂科学和工程模拟来改变关键的网络安全。量子计算机节点可以基于各种系统，诸如线性光学器件、离子或固态架构，诸如金刚石中的NV中心、半导体量子点或硅中的自旋。在安全的量子网络中，将任何这些平台与光子量子比特接口都需要量子隐形传态协议来传输信息，并且已经证明了其中一些系统的物质-光隐形传态。然而，尽管可以想象输入光子来自与提供纠缠源不同的源，但到目前为止，使用线性光学的隐形传态的每个演示都使用相同或相同的输入和纠缠光子源，通常伴随着第四个先驱光子。在这里，我们表明，光子从根本上不同的来源，可用于光学量子隐形传态协议。输入光子由激光器产生，并使用由纠缠发光二极管（ELED）电产生的偏振纠缠光子对进行远距传送。这些光源的带宽相差1000倍，光子统计不同，不需要精确简并-但我们仍然观察到0.77的隐形传态保真度，超过量子极限10个标准差。这是向实际应用的重大飞跃，例如使用量子中继器和中继器扩展现有QKD系统的范围，这些系统通常使用弱相干激光脉冲进行量子信息传输。ELED的使用提供了电气控制的实际优势，并且如我们所示，消除了激光输入场的多光子特性，从而消除了量子光学电路中使用的误差。
Steady-state entanglement of spatially separated qubits via quantum bath engineering
我们提出了一个方案，用于驱动二聚体的空间分离的量子比特到一个最大的纠缠非平衡稳态。量子比特之间的光子介导的延迟相互作用是通过将它们耦合到两个隧道耦合泄漏腔来实现的，其中每个腔由相干微波音调驱动。所提出的冷却机制依赖于在量子比特子系统的么正动力学和驱动耗散动力学之间取得正确的平衡。我们将二聚体映射到耦合到非平衡浴的有效横向场XY模型，该非平衡浴可以通过选择驱动频率和振幅来适当地设计。我们表明，单重态和三重态都可以得到显着的结晶度。所提出的协议可以用最近实验实现的超导电路架构来实现，并为实现任意长寿命的大规模纠缠系统铺平了道路。
A three-qubit interpretation of BPS and non-BPS STU black holes
在此基础上，我们进一步发展了量子信息理论和极端弦黑洞解理论之间的黑洞类比。我们表明，在STU模型中的超对称黑洞解的三量子比特解释也可以扩展到包括非超对称的。首先，我们证明了黑洞势可以表示为适当选择的包含量子化电荷和模的三量子比特纠缠态的范数的一半。根据这种纠缠态，黑洞势的极端化相当于抑制位翻转错误（BPS情况）或允许非常特殊类型的翻转在不同类别的非BPS解决方案之间转换状态。我们以D2-D 6系统为例说明我们的结果。在这种情况下，位翻转错误对应于源自D2膜的数目的电荷的符号翻转错误。在模量稳定化之后，完全取决于电荷的状态是从量子信息理论公知的（三角形图的）最大纠缠图状态。一个N=8的解释STU模型的混合态与费米子纯化方面也给出了。
Strongest quantum nonlocality in $N$-partite systems
本研究提出N体系统中平凡保正交性局域测量的充要条件，推导了三维系统中最强量子非局域集合的最小规模，还构建了高维系统中规模更小的最强非局域真纠缠集合，助力量子非局域性研究与资源优化。
Generating continuous variable entangled states for quantum teleportation using a superposition of number-conserving operations
我们研究了连续变量（CV）光场中产生的状态，用$s\hat{a}\hat{a}^†+ t\hat{a}^†\hat{a}$型的数量守恒算子操作它们，由场湮灭（$\hat{a}$）和创建（$\hat{a}^†$）算子的产物与$s^2+t^2=1$的广义叠加形成。这样的运营商是实验上可实现的，并可以适当地操纵，以产生非经典光学状态时，施加在单模和双模相干，热，压缩输入状态。在低强度下，这些非经典态可以通过线性光学器件与二次模相互作用，产生双模离散纠缠态，这可以作为量子信息协议的资源。在Braunstein和Kimble协议下，将所产生的纠缠态作为量子信道应用于CV量子隐形传态，验证了这些操作的优越性.我们观察到，在这些操作下，虽然CV隐形传态的平均保真度增强的非经典通道形成的压缩输入状态，它仍然在经典阈值输入相干和热态。这是因为虽然这些操作可以在所有的输入态中引入离散纠缠，但它只在非经典压缩态输入中增强了Einstein-Podolosky-Rosen（EPR）关联，从而导致CV隐形传态的优势。这表明，使用经典相干和热态输入的上述操作产生的非经典光学态是不足智多谋的CV隐形传态。这项调查可能被证明是有用的噪声非高斯信道的有效实施，形成线性操作，在未来的隐形传态协议。
Experimental Certification of Sustained Entanglement and Nonlocality after Sequential Measurements
纠缠态是量子信息科学的基础。然而，当一个粒子通过投影（尖锐）测量被观察到时，二分纠缠被破坏了，因为它在大多数实验中都是典型的情况。在这里，我们的实验表明，如果不是尖锐的测量，一个执行许多顺序unsharp测量一个粒子，这是适当的选择取决于以前的结果，然后纠缠被保存，它是可能的，通过测量第二个粒子在任何步骤的序列揭示量子关联。具体地说，我们观察到，在偏振纠缠的光子对保持纠缠时，一个粒子进行三个连续的测量，其中每一个都可以用来违反CHSH不等式。这个原理验证实验证明了重复利用两个关键资源的可能性，纠缠和贝尔非定域性，在大多数量子协议中，它们在一次测量后就会被破坏。我们使用的协议，原则上适用于一个无界的测量序列，可以用于随机性提取。
Rigidity of quantum steering and one-sided device-independent verifiable quantum computation
自爱因斯坦、波多尔斯基和罗森（1935）的工作以来，关联和纠缠之间的关系在理解量子理论方面发挥了重要作用。Tsirelson（1980）证明，当适当测量时，两方共享的贝尔态可以达到量子力学所允许的最大非局域关联。相反，Reichardt，Unger和Vazirani（2013）表明，在一系列重复测量中观察到最大相关值，意味着潜在的量子态接近于最大纠缠态的张量积，而且，它是根据理想策略测量的。然而，这种强刚性的结果是有很高代价的，需要测试大量的纠缠对。在本文中，我们提出了一个显着的改进，在开销方面，而不是考虑量子转向的设备的一方是可信的。我们首先展示了一个强大的单边设备独立版本的自我测试，其特征在于共享的状态和测量运营商的两方达到一定的界限。我们表明，这个界是最佳的常数因子，我们概括的结果，最一般的攻击。这导致我们的刚性定理最大转向相关。作为一个关键的应用，我们给出了一个单边的设备无关的协议，可验证的委托量子计算，并比较它与其他现有的协议，突出的信任成本假设。最后，我们证明了在合理的假设下，为了运行某种类型的验证协议而共享的状态必须酉等价于完美的Bell状态。
Entangling extreme ultraviolet photons through strong field pair generation
针对极紫外与软X射线量子光源匮乏问题，提出强场对产生理论，证明强驱动惰性气体可高效产生宽带纠缠XUV光子对并支持预告式单光子阿秒脉冲。
Symmetry-protected topologically ordered states for universal quantum computation
基于测量的量子计算是一种量子信息处理模型，它利用对适当纠缠的资源态的局部测量来实现量子门。对普遍资源状态的完整描述仍然缺失。在基于测量的量子计算中，一维保序拓扑可以用来保护某些量子门。本文证明了任意格点上的二维元格态在对称性分数化下具有非平凡的保序拓扑，是量子计算的通用资源态。我们关于任意二维格上的非平凡保序拓扑序的结果是基于Chen，Gu，Liu和Wen [Phys. Rev. B \textbf{87}，155114（2013）]在正方形格上的最近构造的扩展。
Measurement and feedforward circuits from quantum error correcting codes
该研究建立了测量与前馈电路和量子纠错码之间的对应关系，将态制备与全局幺正操作实现转化为码设计问题，并利用非泡利测量或非加性码构造出仅需单比特校正即可产生长程非稳定子性的协议。
Limitations of quantum computing with Gaussian cluster states
我们讨论了高斯团簇态在基于测量的量子计算中的潜力和局限性。利用高斯投影纠缠对态（GPEPS）的框架，我们证明了无论对分布在一般图上的系统进行怎样的高斯局域测量，量子信息的传输和处理都不可能超过一定的影响区域，除了指数抑制的修正.我们还证明，即使在任意的非高斯局部测量，有限宽度的高斯集群状态的板不能携带逻辑量子信息，即使在连续变量（CV）系统中的量子比特的复杂编码是允许的。这一点可以通过适当收缩代表无限维量子系统的张量网络来证明。这一结果可以看作是对高斯簇态的量子纠错和容错的要求的提高，并指出了基于测量的量子计算对非高斯资源态的必要性。这些结果同样可以看作是高斯量子中继网络。
Measurement-based quantum computation from Clifford quantum cellular automata
本文揭示了测量式量子计算（MBQC）与Clifford量子元胞自动机（CQCA）的关联，通过CQCA构建MBQC并提出了适用于特定问题且适配平移不变门架构的Hardware-efficient Ansätze参数化量子电路族。
Ultrafast Entanglement Dynamics in Monitored Quantum Circuits
本文研究弱受监测量子电路的非平衡动力学，发现测量可使纠缠生成与信息传播以超弹道方式进行，并提出适用于非幺正动力学的算符传播形式体系。
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