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![arxiv：2101.12190v2 [Quant-ph] 22 Sep 2021](/simg/g:\will\search\icon\source\1\1053115d13f432dfd228ebf1d66091e9e8bef726.webp)
arxiv：2101.12190v2 [Quant-ph] 22 Sep 2021
分布式量子信息处理对于构建量子网络和实现更广泛的量子计算至关重要。在此制度中，几个空间分开的各方共享一个多部分量子系统，最自然的操作是本地操作和经典通信（LOCC）。作为量子信息理论和实践的关键部分，LOCC导致了许多重要方案，例如量子传送。但是，由于LOCC的棘手的结构和近期量子设备设定的限制，设计实用的LOCC协议是具有挑战性的。在这里，我们介绍了LOCCNET，这是一个机器学习框架，促进协议设计和优化，用于分布式量子信息处理任务。作为应用程序，我们探讨了各种量子信息任务，例如纠缠蒸馏，量子状态歧视和量子通道模拟。我们发现具有明显改进的协议，特别是与量子信息感兴趣的量子状态有关的纠缠蒸馏。我们的方法为探索纠缠及其在机器学习中的应用开辟了新的机会，这将使我们对LOCC的力量和局限性有可能增强我们的理解。LOCCNET的实现可在Paddle Quantum中获得，这是一种基于PaddlePaddle Deep Learning Platform的量子机学习Python软件包。
量子世界的资源
13 混合态纠缠 559 13.1 纠缠检测 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 624 13.8 超越 LOCC：非纠缠操作 . ...
交易因果关系订单| Ravi Kunjwal
量子理论接纳了量子非局部性的集合而没有纠缠（QNLWE）。这些合奏由看似古典的状态（它们是完全可区分的且无输入的）组成的，这些状态不能完全歧视本地操作和经典交流（LOCC）。在这里，我们从因果的角度分析了Qnlwe，并展示了如何使用本地操作和经典交流完美地歧视其中的某些集团，而无需确定的因果关系。具体来说，三方访问了无限期因果秩序实例（Araújo-Feix - Baumeler-Wolf进程）可以完美地歧视QNLWE合奏中的状态 - 与本地操作的移动合奏。因此，这种类型的量子非局部性以一定的因果秩序消失，同时保留经典的交流。我们的结果从而利用了LOCC是三个约束的结合的事实：本地操作，经典交流和确定的因果秩序。此外，我们还展示了Araújo-Feix的多部分概括 - Baumeler-Wolf工艺如何转化为展示QNLWE的多Quhitemembles。此类合奏对于加密协议具有独立的兴趣，并且研究了LOCC无法实现的可分离量子操作。
在量子理论中统一了两个非局部性概念
在当地的运作和经典交流（LOCC）下，发现包含正交产品状态的集合是无法区分的，从而在制备和区分过程中表现出不可逆性，通常被称为无链接的非局部性。另一方面，纠缠状态不兼容的测量引起的相关性导致了非局部性。我们将这两个概念统一，从适当的全球统一转型下的某些财产的变化中统一。特别是，我们证明在受控的（cnot）操作下，完整的产品基础可以在且仅当其在LOCC歧视过程中完全不可约时创建纠缠状态。拟议的迹象可以量化与甚至不完整的产品状态集相关的非固定性的量。对于具有纠缠状态的集合，我们对数量进行了相应的修改，并表明它可以为更非局部性的现象提供解释，而纠缠较小。
非纠缠动力学第二定律...
纠缠是量子信息处理的基本资源，因为它是隐形传态[1]、超密集编码[2]和量子密钥分发[3]等关键协议的推动力。因此，理解纠缠作为一种资源并对其进行量化一直是一个长期的挑战[4]，[5]，这个主题被称为纠缠理论（有关该主题的综述和最新结果，请参阅[6]–[9]）。纠缠理论中两个基本的操作量是可蒸馏纠缠和二分态ρ AB 的纠缠成本[5]，[10]。与这些量相对应的物理场景是，Alice 和 Bob 在遥远的实验室中，第三方将ρ AB 的系统A分发给Alice，将ρ AB 的系统B分发给Bob，并且允许他们对该状态执行本地操作和经典通信（LOCC）。可蒸馏纠缠定义为通过纠缠蒸馏协议从大量 n 个 ρ AB 副本中提取 ebit（贝尔态）的最大速率，即免费使用 LOCC，使得实际输出状态与理想状态 ρ ⊗ n AB 的保真度在极限 n → ∞ 时趋近于 1。纠缠成本定义为通过纠缠稀释协议生成大量 n 个 ρ AB 副本所需的 ebit 的最小速率，即免费使用 LOCC，使得实际输出与理想状态 ρ ⊗ n AB 的保真度在极限 n → ∞ 时趋近于 1。可蒸馏纠缠和纠缠成本通常都极难计算，甚至有人怀疑这些量在图灵意义上是不可计算的 [11]。人们早就知道，可蒸馏的纠缠不会超过纠缠成本 [5]，[12]。这个不等式可以解释为“纠缠动力学第二定律”，阻止了永久纠缠的存在
多部分量子态最优局部鉴别的界限
量子非局域性是多体量子系统的一个典型现象，它没有任何经典对应物。纠缠是最具代表性的非局域量子关联之一，它不能仅通过局域操作和经典通信（LOCC）来实现 1、2。众所周知，量子纠缠的非局域性质可用作许多量子信息处理任务的资源 3。量子非局域现象也可以出现在多体量子态鉴别中，这是量子通信中有效信息传输的重要过程。一般来说，正交量子态可以肯定地加以区分，而非正交量子态则无法做到这种区分。沿着这个思路，需要状态鉴别策略来至少以某个非零概率 4 – 7 鉴别非正交量子态。然而，当可用的测量仅限于 LOCC 测量 8 时，多体量子系统的某些正交态无法肯定地加以区分。由于在没有可能的测量限制时正交态总是能够被确定地区分，LOCC 测量的这种有限的鉴别能力揭示了量子态鉴别中固有的非局部现象。量子态鉴别的非局部现象也可能出现在鉴别多体量子系统的非正交态时；众所周知，某些非正交态不能仅使用 LOCC 9 – 11 进行最佳鉴别。因此，多体量子态 12 – 19 的最佳局部鉴别受到了广泛关注。然而，实现最佳局部鉴别仍然是一项具有挑战性的任务，因为很难对 LOCC 进行很好的数学表征。克服这一困难的一个有效方法是研究最佳局部鉴别的最大成功概率的可能上限。为了更好地理解最佳局部鉴别，建立实现这种上限的良好条件也很重要。最近，在二体量子态的局部最小误差鉴别中建立了最大成功概率的上限。此外，还给出了该上界饱和的必要充分条件20。在这里，我们考虑任意维数的多部分量子态之间的无歧义鉴别（UD）21 – 24，并为最佳局部鉴别的最大成功概率提供上限。此外，我们提供了实现该上界的必要充分条件。我们还建立了该上界饱和的必要充分条件。最后，我们使用多维多部分量子系统中的示例来说明我们的结果。本文组织如下。在“结果”部分，我们首先回顾多体量子系统中可分离算子和可分离测量的定义和一些性质。我们进一步回顾了UD的定义并提供了一些最优UD的有用性质（命题1）。作为本文的主要结果，我们给出了利用一类作用于多体希尔伯特空间的Hermitian算子实现最优局部鉴别的最大成功概率的上界（定理1）。此外，我们给出了Hermitian算子实现该上界的必要充分条件（定理2和推论1）。我们还建立了该上界饱和的必要充分条件（推论2）。我们通过多维多体量子系统中的例子说明了我们的结果（例子1和2）。在“方法”部分，我们提供了定理1的详细证明。在“讨论”部分，我们总结了我们的结果并讨论了与我们的成果相关的可能的未来工作。
研讨会 - 罗萨里奥·弗兰
量子信息和计算处理需要通过可行的操作和复合量子系统的测量来控制合适的资源。量子网络的构建块（颗粒）通常是相同的子系统（例如，物理Qubits，两级原子，光子，电子，准粒子），可以是玻色子或费米子[1-3]。当复合系统由非相同（或可区分的）粒子制成时，用于利用其量子源的良好操作框架（例如纠缠或连贯性）是基于本地操作和经典通信（LOCC）[4]。LOCC框架内的本地操作是指在每个粒子（粒子位置）上应用的。当然，对于由空间上覆盖的相同颗粒制成的量子网络是不可能的，这些粒子是无法区分且不可添加的。因此，在相同粒子系统中的量子资源的直接识别和利用仍然难以捉摸和挑战。这个问题一直在阻碍基于相同粒子的量子增强技术的期望发展。
从...角度看通信协议和 QECC
代理-环境边界上的纠错码（QECC）。此类 QECC 可被视为在此类边界上实现或诱导时空的出现。在本文中，我们研究了代理间通信与时空之间的这种联系，利用了 TQFT 的不同实现。我们深入研究了在其边界上支持自旋网络作为计算系统的 TQFT：这些被称为拓扑量子神经网络 (TQNN)。TQNN 具有张量网络的自然表示，可实现 QECC。我们将 HaPPY 代码视为一个典型示例。然后，我们展示了通用 QECC 作为体边界代码如何诱导有效时空。QECC 中发生的有效空间和时间分离使得空间分离的观察者之间能够实现 LOCC 协议。然后，我们考虑 QECC 在 BF 和 Chern-Simons 理论中的实现，并表明 QECC 诱导的时空提供了 LOCC 所需的经典冗余。最后，我们考虑拓扑 M 理论作为 QECC 在更高时空维度中的实现。
![arXiv:2001.07106v1 [quant-ph] 2020 年 1 月 20 日](/simg/g:\will\search\icon\source\b\b6aa8032c77294fae54a8f1fe522ef09d1708763.webp)
arXiv:2001.07106v1 [quant-ph] 2020 年 1 月 20 日
纠缠已被认为是研究、描述和利用多个科学领域应用的关键特性 [1, 2]。它对于量子计算 [3] 以及某些量子通信方案 [4] 至关重要。此外，在过去十年中，纠缠理论中发展起来的概念已经应用于其他研究领域 [1]。因此，人们付出了巨大的努力来限定和量化纠缠 [2]。尽管在量子信息论的背景下进行了广泛的研究，但其详细表征和量化仍然是一项重大挑战。在上述量子信息论应用中，一组关键的状态是稳定器状态集 [5]。量子比特稳定态被定义为泡利群中最大交换算子集的唯一同时特征向量，其定义为泡利算子或恒等算子的张量积。这些状态可以高度纠缠，用于量子误差校正 [6]、基于测量的量子计算 [3] 和自我测试 [7]，这些只是其中的几种应用。一些稳定态的纠缠特性已被研究 [5, 8]。此外，还开发了净化协议 [9]。稳定态还可用于证明通用量子计算与经典有效模拟计算之间的区别 [10]。鉴于所有这些应用都源于丰富的纠缠能力和这些状态的局部对称性，进一步研究纠缠特性和稳定器状态的局部对称性是必不可少的。可以说，深入了解这些特性将使人们能够识别多体纠缠的新应用。纠缠理论是一种资源理论，其中自由操作是经典通信 (LOCC) 辅助的局部操作。LOCC 是一种自然的、操作驱动的自由操作选择，因为纠缠被视为由不同、可能在空间上分离的各方共享的资源。这些各方可以对其状态份额进行局部操作，并可以将任何经典信息传达给其他各方 (LOCC)，然后其他各方根据其状态操纵其系统。