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文章退相干引起的纠缠突然消亡和贝尔非局域性
摘要：量子系统与环境之间不必要的相互作用会引起退相干，从而导致量子相干性的降低。具体来说，对于纠缠态，退相干会导致纠缠和贝尔非局域性的丧失，称为纠缠猝死（ESD）和贝尔非局域性猝死（BNSD）。本文，我们从理论上研究了在三种退相干、振幅衰减、相位衰减和退极化条件下二分纠缠态的纠缠和贝尔非局域性。我们的结果给出了不丧失纠缠和贝尔非局域性的退相干强度的界限。此外，我们发现两个有趣的特点。一是，如果一个纠缠量子比特受到除退极化之外足够小的退相干强度的影响，则即使另一个量子比特受到较大强度的退相干影响，纠缠仍可存活。第二个是，当特定形式的纠缠态处于振幅衰减状态时，贝尔非局域性会表现出与每个量子比特上的退相干强度不对称的行为。我们的工作为二分纠缠态提供了有关 ESD 和 BNSD 的全面信息，这将有助于在存在退相干的情况下实现量子信息处理。
临界混合电路中的共形不变性和量子非局域性
通过揭示不同电路深度各个子区域的纠缠熵和互信息的时空共形协方差，我们建立了 (1 + 1) 维混合量子电路中共形场论 (CFT) 在测量驱动纠缠转变时的出现。虽然演化是实时发生的，但电路的时空流形似乎承载着具有虚时间的欧几里得场论。在整篇论文中，我们通过在空间和/或时间边界注入物理量子位来研究具有几种不同边界条件的 Clifford 电路，所有这些都给出了底层“Clifford CFT”的一致特征。我们强调 (超) 通用结果，这些结果仅仅是共形不变性的结果，并不关键地依赖于 CFT 的精确性质。其中包括由于测量引起的量子非局域性而导致的无限纠缠速度和混合初始状态的临界净化动力学。
量子自旋链阻塞态中局域测量的宏观效应
局域测量可看作是一种“量子猝灭”，即由突然扰动引起的非平衡动力学，近几十年来尤其是在量子多体系统弛豫的背景下对其进行了研究（见 [28] 及其中的文章）。此类扰动破坏了系统的均质性，使其研究具有挑战性。在可积模型中，对存在不均匀性时的动力学最有效的大尺度描述可以说是所谓的“广义流体动力学”（GHD）[29–31]。尽管 GHD 正确地预测了众多猝灭方案（例如在双温度场景中）中局部可观测量的大尺度动力学，但该理论提供的信息有时并不完整。第一个例子在参考文献中展示。 [32]，考虑了大规模海森堡模型：GHD 的成分对自旋翻转下的奇数可观测量视而不见，因此需要包含一个额外的独立连续性方程。参考文献 [33–37] 中考虑了一个更引人注目的例子，其中 GHD 保持了一种对称性，但在热力学极限下却被打破了：不遵守该对称性的可观测量受到一类局部扰动的影响，这些扰动发生在任意长时间内，距离不均匀性很远。
哈代悖论首次无漏洞测试证明量子非局域性
卢西安·哈代于 20 世纪 90 年代提出的哈代悖论，为局域现实主义提供了一个简化的测试——局域现实主义是一种经典思想，即物理属性独立于观察而存在，并且没有信号超过光速。该悖论揭示了量子力学与局域现实主义之间的冲突，因为它表明，在某些条件下，三个“哈代事件”的概率为零，而量子力学预测第四个事件的概率不为零，这与局域现实主义相矛盾。
随机晶格上的量子行走：扩散、局域化和参数量子加速的缺失
离散时间量子游动是经典随机游动的量子泛化，为凝聚态系统的量子信息处理、量子算法和量子模拟提供了框架。量子游动的关键特性是其量子信息应用的核心，与经典随机游动相比，量子游动在传播中可以实现参数量子加速。在这项工作中，我们研究了量子游动在渗透产生的二维随机晶格上的传播。在拓扑和平凡分步游动的大规模模拟中，我们在不同的时间尺度上确定了不同的预扩散和扩散行为。重要的是，我们表明，即使是任意弱的随机移除晶格位点浓度也会导致超扩散量子加速的完全崩溃，从而将运动降低为普通扩散。通过增加随机性，量子游动最终会由于 Anderson 局域化而停止扩散。在局域化阈值附近，我们发现量子游动变为亚扩散。量子加速的脆弱性意味着随机几何和图上的量子游动的量子信息应用将受到巨大限制。
s10052-023-12147-w.pdf
摘要 量子资源构建了探索宇宙的新途径。考虑膨胀时空中受标量场作用的二分量子比特探测器，刻画了该系统的量子资源（包括量子相干性、量子失谐、贝尔非局域性和量子相干性的非局域优势），研究了各种宇宙参数对这些量子资源的影响。此外，我们利用滤波操作提出了一种可以用来控制这些量子资源的策略。结果表明，在不同的标量场膨胀速度、膨胀体积和粒子质量下，量子相干性和量子失谐不会消失。反之，在较高的膨胀速度、较大的膨胀体积和较小的粒子质量下，无法捕捉到贝尔非局域性和量子相干性的非局域优势。通过滤波操作可以抵抗量子资源的耗散。人们可以利用过滤操作来显著增强系统的这些量子资源。
用于量子化学的量子计算机上的资源优化的费米子局域哈密顿模拟
在量子计算机上模拟费米子系统的能力有望彻底改变化学工程、材料设计、核物理等领域。因此，优化模拟电路对于充分利用量子计算机的功能具有重要意义。在这里，我们从两个方面解决这个问题。在容错机制下，我们优化了 rz 和 t 门数以及所需的辅助量子比特数，假设使用乘积公式算法进行实现。与现有技术相比，我们获得了门数节省率为 2 和所需辅助量子比特数节省率为 11。在预容错机制下，我们优化了两量子比特门数，假设使用变分量子特征求解器 (VQE) 方法。具体到后者，我们提出了一个框架，可以使 VQE 进程向费米子系统基态能量收敛的方向引导。该框架基于微扰理论，能够将 VQE 进程每个循环的能量估计值提高约三倍，与试验台上经典可访问的水分子系统中的标准 VQE 方法相比，更接近已知基态能量。改进的能量估计反过来又会节省相应数量的量子资源，例如量子比特和量子门的数量，这些资源需要在已知基态能量的预定公差范围内。我们还探索了一套从费米子到量子比特算子的广义变换，并表明在小规模情况下，资源需求节省高达 20% 以上是可能的。
最佳无歧义鉴别中非零先验概率决定的无纠缠量子非局域性
无纠缠非局域性 (NLWE) 是多部分可分离状态的量子态鉴别中发生的一种非局域现象。在正交可分离状态的鉴别中，当无法通过局部操作和经典通信完美区分量子态时，使用术语 NLWE。在这种情况下，NLWE 的发生与正在制备的量子态的非零先验概率无关。最近发现，在非正交可分离状态的最小误差鉴别中，NLWE 的发生可能取决于非零先验概率。在这里，我们表明，即使在最佳无歧义鉴别中，NLWE 的发生也可能取决于非零先验概率。我们进一步表明，即使只有一个状态可以无误差地进行局部鉴别，NLWE 也可以与非零先验概率无关地发生。我们的结果为根据量子态鉴别对多部分量子态集进行分类提供了新的见解。
中微子振荡的量子性量化
摘要 中微子振荡是基本粒子物理中的一个重要物理现象，它的非经典特性可以用Leggett–Garg不等式来揭示，表明它的量子相干性可以在天体物理长度尺度上维持。在本文中，我们通过量子相干性的非局域优势（NAQC）、量子导引和Bell非局域性来研究实验观测到的中微子振荡的量子性度量。从不同的中微子源，分析了不同能量的反应堆和加速器中微子集合，例如大亚湾（0.5 km和1.6 km）和MINOS（735 km）合作。与理论预测相比，用实验表征了两味中微子振荡的NAQC。它随着能量的增加表现出非单调的演化现象。此外，研究发现，NAQC 的量子关联性比量子操纵和贝尔非局域性更强，甚至达到公里量级。因此，对于实现 NAQC 的任意二分中微子味态，它也必须是一个可操纵的贝尔非局域态。该结果可能为中微子振荡在量子信息处理中的进一步应用提供新的见解。
中微子振荡的量子性量化
摘要 中微子振荡是基本粒子物理中的一个重要物理现象，它的非经典特性可以用Leggett–Garg不等式来揭示，表明它的量子相干性可以在天体物理长度尺度上维持。在本文中，我们通过量子相干性的非局域优势（NAQC）、量子导引和Bell非局域性来研究实验观测到的中微子振荡的量子性度量。从不同的中微子源，分析了不同能量的反应堆和加速器中微子集合，例如大亚湾（0.5 km和1.6 km）和MINOS（735 km）合作。与理论预测相比，用实验表征了两味中微子振荡的NAQC。它随着能量的增加表现出非单调的演化现象。此外，研究发现，NAQC 的量子关联性比量子操纵和贝尔非局域性更强，甚至达到公里量级。因此，对于实现 NAQC 的任意二分中微子味态，它也必须是一个可操纵的贝尔非局域态。该结果可能为中微子振荡在量子信息处理中的进一步应用提供新的见解。