摘要:该论文通过“量子信息”的概念解释了“可分离的复合物希尔伯特空间中的操作员”(在“经典”量子力学中定义为“数量”)的概念。就波函数而言,对于要测量的一定数量的所有可能值的概率(密度)分布的特征函数,量子力学中数量的定义是指概率(密度)分布的任何单一变化。可以将其表示为“统一” Qubits的特定情况。任何量子位的相反解释是指某个物理数量,这意味着它的概括性既不是统一的,也不是保存能量。他们的身体意义,宽松地说,包括交换时间时刻,因此在时空“屏幕”中实现。“暗物质”和“暗能量”可以通过“数量”的相同概括为非热门操作员的相同概括,其次仅在伪里曼尼亚人的时空“屏幕”上,根据爱因斯坦的“马赫的原理”和他的野外方程式。关键词:质量,数量,量子信息,Qubit Hilbert空间,时空
2个量子(信息)理论的元素5 2.1量子状态和可观察结果。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 2.1.1 Qubit和Qudits的纯量子状态。。。。。。。。。。。。5 2.1.2 Qubit的混合量子状态。。。。。。。。。。。。。。。。7 2.1.3量子状态空间作为凸组集。。。。。。。。。。。。。。9 2.1.4可观察值和期望值。。。。。。。。。。。。。。10 2.1.5对角线和痕迹。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 2.2测量假设。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 2.3单一时间演变。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 2.3.1 schrdeodinger动力学。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 2.3.2统一操作。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 2.4复合量子系统。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 2.4.1张量产品。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 2.4.2量子寄存器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16 2.4.3部分迹线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17 2.4.4双方纯量子状态的Schmidt分解。。17
量子理论中的时间演化通常用作用于表示量子系统的全希尔伯特空间或密度矩阵的幺正变换来描述。这种变换通常通过求解相关的薛定谔方程,从系统的哈密顿量中获得。然而在实践中,我们通常无法获得完整的量子系统:最常见的例子是所研究系统与环境的相互作用,环境被定义为该系统与其自身以外的任何事物相互作用。当考虑量子力学系统的一部分时,时间演化不再是幺正的或马尔可夫的,它的处理需要新的工具。在本文中,我们将重点介绍如何通过林德布拉形式来实现这一点。事实证明,在马尔可夫性假设下,可以通过求解一阶微分方程来获得系统可访问部分的时间演化,就像在封闭系统的情况一样。具体来说,我们可以推导出汉密尔顿算子的广义版本,即林德布拉算子,它通过类似于薛定谔的方程来描述系统的时间演化。然而,这种时间演化将不是单一的
实现基于统一的量子量子设备上的非单身转换对于模拟各种物理问题至关重要,包括开放量子系统和亚范围量子量子状态。我们提出了一种基于扩张的算法,用于使用仅使用一个Ancilla量子的概率量子计算模拟非自动操作。我们利用奇异值分解(SVD)将任何通用量子运算符分解为两个单一操作员和对角线非单身操作员的产物,我们证明可以通过对角度扩张的空间中的对角线统一操作员来实施,这可以实现。扩张技术增加了计算中的Qubit数量,因此,我们的算法将扩张空间中所需的操作限制为对角统一操作员,该操作员已知电路分解。我们使用此算法在具有高忠诚度的量子设备上准备随机的亚标准化两级状态。此外,我们介绍了在dephasing通道中的两级开放量子系统的准确非单身动力学和在量子设备上计算的振幅阻尼通道的准确非单身动力学。提出的算法对于可以轻松计算SVD时实施一般的非独立操作是最有用的,在嘈杂的中间规模量子计算时代,大多数运营商就是这种情况。
在基于酉门的量子设备上实现非酉变换对于模拟各种物理问题(包括开放量子系统和次归一化量子态)至关重要。我们提出了一种基于膨胀的算法,使用仅具有一个辅助量子位的概率量子计算来模拟非酉运算。我们利用奇异值分解 (SVD) 将任何一般量子算子分解为两个酉算子和一个对角非酉算子的乘积,我们表明这可以通过 1 量子位膨胀空间中的对角酉算子来实现。虽然膨胀技术增加了计算中的量子位数,从而增加了门的复杂性,但我们的算法将膨胀空间中所需的操作限制为具有已知电路分解的对角酉算子。我们使用此算法在高保真度的量子设备上准备随机次归一化两级状态。此外,我们展示了在量子设备上计算的失相通道和振幅衰减通道中两级开放量子系统的精确非幺正动力学。当 SVD 可以轻松计算时,所提出的算法对于实现一般的非幺正运算最为有用,在嘈杂的中型量子计算时代,大多数运算符都是这种情况。
在线性光学系统中,光的量子态操纵在量子光学和量子计算中有多种应用。QOptCraft 软件包提供了一系列方法来解决使用线性干涉仪设计量子实验时最常见的一些问题。这些方法包括从系统的经典描述计算 n 个光子的量子演化矩阵的函数和逆方法,对于任何所需的量子演化,这些逆方法要么给出实现该幺正演化的实验系统的完整描述,要么在不可能的情况下,给出以局部最小误差近似所需幺正的线性系统的完整描述。软件包中的函数包括不同已知分解的实现,这些分解将线性系统的经典散射矩阵转换为分束器和移相器的列表,以及计算描述具有 n 个光子的状态量子演化的有效哈密顿量的方法。该软件包包含一些有用的任务例程,例如生成随机线性光学系统、计算矩阵对数以及通过 Schmidt 秩等指标进行量子态纠缠测量。选择这些例程是为了避免在处理线性系统描述中出现的酉矩阵时常见的数值问题。
