量子力学是20世纪最大的成就之一,从根本上改变了我们对物理宇宙的思考方式。但是,它也是最神秘的科学理论之一。在这个谜团的核心是所谓的量子。对量子状态的叠加的测量表明,在两个远距离分离的量子系统之间可以存在强大的非经典相关性,从而导致所谓的量子“距离处的怪异动作” 1。这代表了量子力学最引人注目的量子之一,并且是最基本的量子力学资源,在许多量子计算和Quantum Information应用中发挥了重要作用。纠缠曾经在量子上下文中严格讨论。其关键特性之一是非局部性,这意味着一个量子系统的测量似乎会影响一个纠缠量子系统的状态,即一定的距离,看似与特殊的相对性相矛盾。贝尔的措施2对此相关性进行了测试,以拒绝爱因斯坦 - 波多尔斯基 - 罗森(EPR)Paradox 3中所述的局部“隐藏变量”。量子纠缠是量子库和量子信息的基础。然而,这些量子的实现和应用中的缺点包括由于环境而导致的信号水平较低和敏感性降解,因此要求“单击”检测重合“点击”检测。最近,有很大的兴趣使用经典的光场构建纠缠状态,以期保留
摘要。对单个量子系统(例如单个光子、原子或离子)的精确控制为一系列量子技术打开了大门。这一概念的目标是创建能够利用量子效应解决数据处理和安全信息传输问题以及比现有方法更有效地对周围世界参数进行高精度测量的设备。量子技术出现的关键一步是二十世纪下半叶的开创性工作,它首先展示了量子力学对自然的描述的矛盾性和正确性,其次,奠定并引入了成为现代量子技术基础的基本实验方法。2022 年诺贝尔物理学奖授予了 Alain Aspect、John Clauser 和 Anton Zeilinger,以表彰他们对纠缠光子的实验、建立贝尔不等式的违反以及开创量子信息科学。
纠缠是一种重要的量子资源,可用于量子隐形传态、量子计算等,如何判断和度量纠缠或可分性成为量子信息论中的基本问题。该文通过分析广义环Z[i]2n的性质,提出了一种在Gatti和Lacalle提出的离散量子计算模型中判断任意量子态纠缠或可分性的新方法。与以前基于矩阵的判据不同,它在数学计算上操作相对简单,并且如果一个量子态可分,就能计算出可分的数学表达式。以n=2,3为例,给出了模型中所有可分离态的具体形式,为离散量子计算模型提供了一个新的研究视角。
量子照明的历史始于2008年,随后进行了两条研究。作品[6,7]从量子干涉仪的角度考虑了雷达问题。然而,这些作品被认为是高度理想化的场景,并忽略了热背景的影响。由于这篇综述着重于量子雷达的实用性,因此我们将不会进一步讨论这种方法,并专注于同年塞思·劳埃德(Seth Lloyd)开创的另一种方法[8],当他研究了如何使用量子光检测量子光以弱反复反射的靶标在热背景中包定的目标[8] 1。在他的工作中,劳埃德(Lloyd)考虑了两个方案:第一次使用n个独立的单个光子询问目标区域,而第二个协议使用n个光子彼此纠缠在一起。lloyd的结果表明,在基于纠缠的协议中,对目标存在做出错误决定的概率大大低于单光子的一个。这些结果受到量子光学界的激发的欢迎,因为它们似乎表明纠缠可以彻底改变当前的雷达技术。
近来,量子计算的算法和生成的量子计算机技术不断发展。另一方面,机器学习已成为解决计算机视觉、自然语言处理、预测和分类等许多问题的重要方法。量子机器学习是一个结合这两种主要方法的优点而发展起来的新领域。作为量子和经典计算的混合方法,变分量子电路是一种机器学习的形式,它可以根据输入变量预测输出值。在本研究中,当数据集较小时,使用变分量子电路模型研究了叠加和纠缠对天气预报的影响。在变分层之间使用纠缠层对电路性能进行了显着的改善。在数据编码层之前使用叠加层可以减少变分层的使用。
非时序关联 (OTOC) 和纠缠是两种物理上被广泛使用的量子信息“扰乱”探测方法,这种现象最近在量子引力和多体物理学中引起了极大的兴趣。我们认为,相应的扰乱概念可能存在根本区别,方法是证明在具有严格瓶颈的图(如树形图)上定义的随机量子电路模型中,OTOC 饱和的时间尺度和纠缠熵的时间尺度之间存在渐近分离。我们的结果与直觉相反,即随机量子电路的混合时间与底层相互作用图的直径成正比。它还为我们之前工作中的一个论点 [Shor PW,Schwarzschild 黑洞光子球的扰乱时间和因果结构,arXiv:1807.04363 (2018)] 提供了更严格的依据,即黑洞可能是慢速信息扰乱器,这反过来又与黑洞信息问题有关。我们获得的 OTOC 界限本身就很有趣,因为它们以严格和通用的方式将之前对格子上 OTOC 的研究推广到图上的几何。