因此这里 ρ A 00 = c 00 c ∗ 00 = | α | 2 = p,ρ A 11 = c 11 c ∗ 11 = | β | 2 = 1 − p 且 ρ A 01 = ρ A 10 = 0。因此我们有
受量子噪声影响的通用量子比特幺正算子被复制并插入到相干叠加通道中,叠加了两个路径,这些路径提供给穿过噪声幺正的探测量子比特,并由控制量子比特驱动。对叠加通道在探测-控制量子比特对的联合状态上实现的变换进行表征。然后针对噪声幺正相位估计的基本计量任务对叠加通道进行专门分析,其性能由经典或量子 Fisher 信息评估。与传统估计技术以及最近为类似相位估计任务研究的具有不确定因果顺序的量子切换通道进行了比较。在此处的分析中,第一个重要的观察结果是,叠加通道的控制量子比特虽然从未直接与被估计的幺正相互作用,但仍然可以单独测量以进行有效估计,同时丢弃与幺正相互作用的探测量子比特。切换通道也存在此属性,但无法通过传统技术实现。这里在一般条件下描述了控制量子比特的最佳测量。第二个重要的观察结果是噪声在将控制量子比特耦合到幺正量子比特中起着至关重要的作用,并且控制量子比特在非常强的噪声下仍可用于相位估计,即使在完全去极化的噪声下也是如此,而常规估计和切换通道在这些条件下不起作用。结果扩展了相干控制通道能力的分析,这些通道代表了可用于量子信号和信息处理的新设备。
量子力学最引人注目的特性之一是,量子系统的状态可以表示为不同物理态的相干叠加,即与某些可观测量的实际可测值相对应的特征态。由于这些特征态构成了完全可区分状态的基础,因此这种线性展开的系数也取决于基础。所有纯量子特性都与量子相干性的存在密切相关,量子相干性在实验中表现为干涉和量子涨落 [1]。人们确实认为从经典世界到量子世界的转变是由于退相干 [2]。保持量子相干并从而对抗退相干是量子信息处理协议 [6] 面临的最基本挑战之一 [3–5]。
我们为多体量子状态制定了波粒偶性的一般理论,该理论量化了波浪状和特色的特性如何相互平衡。与宽容的单粒子情况一样,在许多粒子路径的水平上,在此信息(在许多粒子的水平上)赋予粒子特征,而干扰 - 在这里,由于许多粒子振幅的相干叠加 - 表示小波般的特性。我们分析了多少个粒子,哪种信息通过费尔米离子或骨的区分性,相同和可能相互作用的粒子的区分性限制,限制了对许多粒子可观察到的干扰贡献,从而控制许多粒子量子系统中的量子到经典过渡。对于像Hong-Ou-Mandel的样式和类似Bose-Hubbard的示例性设置,我们的理论框架的多功能性被说明了。
非局部性是量子物理学的重要组成部分,是量子状态(例如纠缠)许多引人注目的特征的核心。高度纠缠的量子状态的一个重要类别是Greenberger-Horne-Zeilinger(GHz)状态,它们在各种基于量子的技术中扮演关键角色,并且特别感兴趣地基于噪音量子硬件进行基准测试。一种新型的量子启发的生成模型被称为天生机器,该模型利用量子物理的概率性质,在学习经典数据和量子数据方面取得了巨大的成功。为此,我们研究了训练天生机器在张量网络的两个不同架构上学习GHz状态的任务。我们的结果表明,基于梯度的训练方案对TN BORN机器无法学习GHz状态相干叠加(或平等)的非本地信息。这导致了一个重要的问题,即哪种建筑设计,初始化和优化方案更适合学习隐藏在量子状态中的非本地信息,以及我们是否可以适应量子启发的培训算法以学习此类量子状态。
具有非线性驱动和耗散项的量子振荡器因其能够稳定猫态以进行通用量子计算而受到广泛关注。最近,超导电路已被用于实现存储在相干态中的这种长寿命量子比特。我们给出了这些振荡器的概括,它们不限于相干态。关键因素在于驱动和耗散中存在不同的非线性,而不仅仅是二次非线性。通过对不同非线性的渐近动力学特征进行广泛分析,我们确定了在相干和非相干叠加中存储和检索量子态(例如压缩态)的条件。我们探索了它们在量子计算中的应用,其中压缩延长了在两个对称压缩态叠加中编码的量子比特的记忆存储寿命,以及在量子联想记忆中的应用,迄今为止,量子联想记忆仅限于存储经典模式。
具有非线性驱动和耗散项的量子振荡器因其能够稳定猫态以进行通用量子计算而受到广泛关注。最近,超导电路已被用于实现存储在相干态中的这种长寿命量子比特。我们给出了这些振荡器的概括,它们不限于相干态。关键因素在于驱动和耗散中存在不同的非线性,而不仅仅是二次非线性。通过对不同非线性的渐近动力学特征进行广泛分析,我们确定了在相干和非相干叠加中存储和检索量子态(例如压缩态)的条件。我们探索了它们在量子计算中的应用,其中压缩延长了在两个对称压缩态叠加中编码的量子比特的记忆存储寿命,以及在量子联想记忆中的应用,迄今为止,量子联想记忆仅限于存储经典模式。
量子计算有可能比传统计算更快、更有效地解决复杂问题。传统计算能力随着每个集成设备的比特/组件数量的增加而线性增加。量子计算能力随着量子比特数量的增加而呈指数增长 [1]。量子比特是一种双态量子力学谐振器装置,具有量子力学的特性(利用原子和亚原子物质的性质)[5]。在传统计算中,单个比特必须处于 1 或 0 两种状态之一。在量子计算中,量子比特表现出波状、多维特性,必须同时处于两种状态的相干“叠加”(测量 0 的概率等于测量 1 的概率)。相干叠加类似于单一频率的点噪声特性(包含在可能范围内的各种振幅,换句话说,X 概率测量 Y 值)[1] [3]。