离散性的美感全能量子量,而忘记了连续的量子。将量子力学的课程转换为离散的量子计算偏置的趋势,其中强调了限定的希尔伯特空间中的离散量子和计算。基于坐标表示波函数,de broglie波,傅立叶变换等的“较旧”教学方式。似乎正在消失,但是,这种知识对于连续可变量子计算(CVQC)至关重要。在此教学介绍中,我们旨在弥合这一差距。在这里,我们介绍了处理量子力学中连续数量时使用的基本数学概念和工具,并解释了如何将它们用于CVQC算法开发。许多物理量,例如位置和术语或电磁场的四倍体,可以接受量子力学中连续光谱的值。由于量子力学的性质和海森堡的不确定性关系,对连续量子进行的精确操纵从根本上是不可能的。此外,量子系统中噪声的质量进一步加剧了这种情况,似乎在使用连续量子数量进行计算时似乎没有观点。然而,相关的实现实现和量子误差校正代码的发展促使CVQC作为独立的计算范式的研究。CVQC普遍性的问题是一个微妙的,但是在多个元素汉密尔顿人的限制案例中已经解决了它[1]。从那时起,已经为CVQC开发了许多算法。除了
量子计算(QC)为某些问题(例如整数保理[1]和量子仿真)提供了对经典计算的指数加速。[2]最近,使用多个系统(例如超级传导系统,[3-5]离子陷阱系统[6]和基于硅的系统[7])的量子计算取得了巨大进展。通常,有两种QC模型,一种是传统的电路模型,其中需要对单个量子位的单一进化和连贯的控制,[8]另一个是基于测量的QC模型[9],它也被命名为单向质量控制,因为通过执行测量和进率,可以实现组合的质量,并在大规模上进行测量结果。基于测量的QC是可扩展的,并且仅使用单量QC进行通用QC,并且给定一个专门准备且高度纠结的群集状态。[9,10]在基于测量的QC中,使用线性光学器件所需的资源可以明显地通过第一个通过非确定门创建光子群集状态来大幅降低。[10]基于测量的QC已经取得了必要的进步,例如基于测量的QC,具有单个光子的四个Qubit群集状态[11-13] [11-13],以及基于测量的量子计算。[14]
在实际任务中量子状态实用性的基础的各种资源范围促使开发普遍适用的方法来衡量和比较不同类型的资源。但是,迄今为止,许多此类方法都限于有限维度或与操作任务无关。我们通过引入一种基于鲁棒性度量的连续变量量子系统来量化资源的一般方法来克服这一点,适用于多种物理相关的资源,例如光学非经典性,纠缠,真正的非高斯性和连贯性。我们特别证明该度量具有直接的操作解释,作为一类渠道歧视任务中给定状态的优势。我们表明,鲁棒性构成了任何凸资源理论中的良好,真正的资源量化符,与一种相关的基于负面的措施(称为标准鲁棒性)相反。此外,我们显示了可直接观察到的鲁棒性 - 可以将其计算为单个证人操作员的期望值 - 并建立了评估该度量的一般方法。明确将我们的结果应用于相关资源,我们证明了几类状态的鲁棒性的确切可计算性。
摘要 我们提出了一种量子密码学,该密码学基于一种使用连续变量纠缠态确定函数的算法。我们的密码学的安全性基于使用纠缠态的 Ekert 1991 协议。窃听会破坏纠缠态。Alice 从大量可能的函数类型中选择一个秘密函数。Bob 的目标是在不让窃听者知晓的情况下确定所选函数(密钥)。为了使 Alice 和 Bob 都能以经典方式选择相同的函数,在最坏的情况下,Bob 需要向 Alice 发出大量查询。然而在量子情况下,Bob 只需要一次查询。通过测量 Alice 发送给他的单个纠缠态,Bob 可以获得 Alice 选择的函数。这种量子密钥分发方法比经典情况下所需的大量经典查询更快。
摘要 —在连续变量量子密钥分发(CV-QKD)系统中,后处理过程(包括信息协调(IR)和隐私放大(PA))的计算速度不可避免地影响实际密钥速率。IR 和 PA 可以分别使用低密度奇偶校验(LDPC)码和哈希函数并行实现。利用现场可编程门阵列(FPGA)卓越的并行处理能力,在FPGA上实现了高斯符号的高速硬件加速后处理过程。为此,开发并采用了适应FPGA特点的和积算法解码器和改进的LDPC码构造算法。设计了复用和非复用两种不同的结构来实现FPGA速度和面积之间的权衡,以便根据实际系统的要求采用最佳方案。仿真结果表明,最大吞吐量可以达到100 M 符号/秒。我们在装有 Virtex-7 XC7VX690T FPGA 的 Xilinx VC709 评估板上验证了后处理程序的正确性,并提供了在有更先进的 FPGA 可用时获得更好性能的一些可能的解决方案。该方案可轻松应用于实时密钥提取,并有效降低 CV-QKD 系统的功耗。
传统的测量爱因斯坦-波多尔斯基-罗森型连续变量量子纠缠的方法依赖于平衡零差检测,而平衡零差检测对由于探测器量子效率、被检测场与本振模式失配等因素引起的损耗耦合进来的真空量子噪声非常敏感。本文提出并分析了一种利用高增益相敏参量放大器辅助平衡零差检测实现的测量方法。相敏放大器的使用有助于解决因检测损耗引起的真空量子噪声。此外,由于高增益相敏放大器可以耦合两种不同类型的场,因此所提方案仅使用一次平衡零差检测便可揭示两种不同类型场之间的量子纠缠。进一步分析表明,在多模情况下,所提方案也优于传统方法。这种测量方法在涉及连续变量测量的量子信息和量子计量学中有着广泛的应用。