2 Quantum information theory with density matrices and quantum channels 2 Trace distance and fidelity of quantum states 纠缠 2 Entanglement, measurement, witness, multipartite entanglement 和三个量子通讯协议 2 Quantum superdense coding; Quantum teleportation; Entanglement swaping 量子纠错
纠缠是一种量子资源,在某些方面类似于经典计算中的随机性。受 Gheorghiu 和 Hoban 最近研究的启发,我们定义了“伪纠缠”的概念,这是由有效构造的量子态集合所表现出的一种特性,这些量子态与最大纠缠的量子态没有区别。我们的构造依赖于量子伪随机态的概念——最初由 Ji、Liu 和 Song 定义——这些伪随机态是有效构造的状态,与(最大纠缠的)Haar 随机态没有区别。具体来说,我们给出了伪纠缠态的构造,其纠缠熵在每个切分上任意接近 log n,这是一个严格的界限,提供了计算与信息理论量子伪随机性之间的指数分离。我们讨论了该结果在矩阵积状态测试、纠缠提炼和 AdS/CFT 对应的复杂性中的应用。与该手稿的先前版本(arXiv:2211.00747v1)相比,该版本引入了一种新的伪随机状态构造,具有更简单的正确性证明,并且同时实现了所有切口的低纠缠技术上更强的结果。
研究了有限尺寸开放费米-哈伯德链中的长距离纠缠以及端到端量子隐形传态。我们展示了费米-哈伯德模型基态支持最大长距离纠缠的特性,这使其可以作为高保真度长距离量子隐形传态的量子资源。我们确定了创建可扩展长距离纠缠的物理特性和条件,并分析了其在库仑相互作用和跳跃幅度影响下的稳定性。此外,我们表明协议中测量基的选择会极大地影响量子隐形传态的保真度,我们认为通过选择反映量子信道显著特性的适当基,即哈伯德投影测量,可以实现完美的信息传输。
自成立以来,量子力学在预测实验的结果方面取得了巨大成功。,但该理论假设粒子的某些特性本质上是不确定的,这困扰了包括阿尔伯特·爱因斯坦在内的许多物理学家。他和他的同事在1935年描述的悖论中表达了他们的关注[1]:想象一下创建两个量子机械纠缠的粒子,并在两个分离的研究人员之间分发它们,后来命名为爱丽丝和鲍勃。如果爱丽丝测量了自己的粒子,那么她就会学到一些有关鲍勃粒子的信息,就像她的测量瞬间改变了他粒子状态的不确定性一样。为避免这种“距离怪异的动作”,爱因斯坦提出,位于量子框架下方是一组经典的“隐藏变量”,这些变量确切地确定了粒子的行为方式,而不是仅提供概率。
纠缠是量子系统的物理特性之一,它决定了模拟量子系统的计算难度。但是,虽然特定算法(尤其是张量网络算法)的运行时间明确取决于系统中的纠缠量,但尚不清楚这种联系是否更深,而且纠缠还会导致固有的、与算法无关的复杂性。在这项工作中,我们定量地将某些量子系统中存在的纠缠与模拟这些系统的计算复杂性联系起来。此外,我们完全将纠缠和复杂性表征为系统参数的函数。具体来说,我们考虑模拟 n 个量子比特上 k 个正则图状态的单量子比特测量的任务。我们表明,随着规律性参数从 1 增加到 n − 1,在 k = 3 时,会出现从低纠缠度的简单状态到高纠缠度的困难状态的急剧转变,而在 k = n − 3 时,又会转变回简单和低纠缠度。作为一项关键的技术成果,我们证明了低规律性和高规律性之间规则图状态模拟复杂度的对偶性。
[1] M. Lassen, V. Delaubert, J. Janousek, K. Wagner, H.-A. Bachor、PK Lam、N. Treps、P. Buchhave、C. Fabre、CC Harb、Phys.冻结。莱特。 98,083602 (2007)
复杂系统中多体量子动力学的控制是寻求可靠生产和操纵大规模量子纠缠状态的关键挑战。最近,在Rydberg原子阵列中进行了淬灭实验[Bluvstein等。Science 371,1355(2021)]证明,与量子多体疤痕相关的相干复兴可以通过周期性驾驶稳定,从而在广泛的参数方面产生稳定的亚谐波响应。我们分析了一个简单的,相关的模型,其中这些现象源于有效的Floquet统一中的时空顺序,对应于预先策略中离散的时晶行为。与常规离散的时间晶体不同,次谐波响应仅适用于与量子疤痕相关的n´eel样初始状态。我们预测扰动的鲁棒性,并确定在未来实验中可以观察到的新兴时间尺度。我们的结果表明,通过将定期驾驶与多体疤痕相结合,在相互作用的量子系统中控制纠缠的途径。