任何科学学科面临的主要挑战之一就是确定某些观察到的相关性背后的原因。疫苗对疾病有效吗?提高工资会鼓励消费吗?大气中二氧化碳的增加是导致地球平均温度升高的原因吗?这些问题以及类似问题都可以用因果推理 (CI) 的工具来表述和分析 [1]。然而,尽管因果推理具有广泛的相关性,但当前涉及潜变量的 CI 算法通常无法分析具有少量节点的结构 [2-6]。鉴于贝尔定理 [8] 可以从概率分布与给定因果结构的兼容性来理解 [9, 10],量子非局域性领域 [7] 近年来将注意力集中在因果关系上。这一观点推动了量子关联的研究超越传统的二分场景(例如,参见 [ 11 – 15 ] 和评论 [ 16 ]),并推动了表征在这种因果场景中产生的量子和经典概率分布的技术的发展 [ 17 – 21 ]。一个特别成功的工具是膨胀方法 [ 22 – 24 ],它由一系列越来越严格的必要条件组成,可以通过线性或半定规划进行测试。尽管膨胀技术在量子非局域性领域内外都有广泛的适用性,但其可用的实现通常仅限于
最近有人提出,嘈杂的中型量子计算机可用于优化经典计算机上格子量子场论 (LQFT) 计算的插值算子构造。这里,开发并实施了该方法的两种具体实现。第一种方法是最大化插值算子作用于真空状态与目标本征态所创建状态的重叠或保真度。第二种方法是最小化插值状态的能量期望值。这些方法在 (1 + 1) 维中针对单一味大质量 Schwinger 模型的概念验证计算中实现,以获得理论中矢量介子状态的量子优化插值算子构造。虽然在没有量子门误差噪声的情况下,保真度最大化是更好的选择,但在概念验证计算中,能量最小化对这些影响更具鲁棒性。这项工作具体展示了中期量子计算机如何用于加速经典 LQFT 计算。
纠缠是量子技术的关键资源,是令人兴奋的多体现象的根源。,量化了现实世界中两个部分之间的纠缠在与环境相互作用时的两部分,因为后者将跨边界的经典与quantum相关性混合在一起。在这里,我们使用混合状态的操作员空间纠缠频谱在此类开放系统中有效地量化量子相关性。如果系统具有固定的电荷,我们表明光谱值的一个子集编码不同的跨边界电荷配置之间的相干性。这些值的总和我们称为“配置连贯性”,可以用作跨边界的量化。至关重要的是,我们证明,对于非侵扰地图,例如,林金型的演变与Hermitian跳跃操作员,配置连贯性是纠缠的措施。此外,可以使用该州密度矩阵的张量净工作表示可以进行官能计算。我们展示了在存在下的链上移动的无旋转粒子的配置共同体。我们的方法可以在广泛的系统中量化连贯性和倾向,并激发有效的纠缠。
我们引入了量子陷门函数的概念。这是一个可高效计算的幺正函数,以“公共”量子态和经典字符串 x 作为输入,并输出一个量子态。该映射具有这样的特点:(i) 难以反转,即给定输出状态(和公共状态的许多副本)很难恢复 x,并且 (ii) 存在一个允许高效反转的经典陷门。我们证明了量子陷门函数可以由任何量子安全的单向函数构造而成。该结果的直接结果是,假设存在量子安全的单向函数,则存在:(i) 具有量子公钥的公钥加密方案,以及 (ii) 两消息密钥交换协议,假设存在适当的量子认证通道概念。
爱因斯坦-波多尔斯基-罗森 (EPR) 操纵通常(隐式或显式)被视为幽灵般的超距作用的证据。操纵的另一种观点是,爱丽丝对鲍勃系统的物理状态没有因果影响;相反,爱丽丝只是通过对与鲍勃相关的系统进行测量来更新她对鲍勃系统状态的了解。在本文中,我们详细阐述了这一观点(从这一观点来看,“操纵”一词本身就不合适),并引出了 EPR 场景中相关性的资源理论处理。对于二分和多分场景,我们开发了由此产生的资源理论,其中自由操作是本地操作和共享随机性 (LOSR)。我们表明,在这个范式中,自由操作下的资源转换可以用一个半定程序实例来评估,从而使问题在数值上易于处理。此外,我们发现资源预序结构具有一些有趣的特性,例如无限的不可比资源家族。在展示这一点时,我们推导出新的 EPR 资源单调。我们还讨论了我们的方法相对于现有的“转向”资源理论的优势,并讨论了我们的方法如何阐明基本问题,例如哪些多部分组合可以用经典方式解释。
同步是非线性物理学中的一个重要概念。在大量系统中,可以长时间观察到正弦激励。在本文中,我们设计了一种瞬态非正弦驱动,以更快地达到同步状态。我们举例说明了一种逆向工程方法,以解决经典范德波尔振荡器上的这一问题。这种方法不能直接转移到量子情况,因为系统在相空间中不再是点状的。我们解释了如何通过迭代过程调整我们的方法来解释相空间中有限尺寸的量子分布。我们表明,根据轨迹距离,由此产生的驱动会产生一个接近同步矩阵的密度矩阵。我们的方法提供了一个快速控制非线性量子系统的例子,并提出了在存在非线性的情况下量子速度极限概念的问题。
b'量子图像\xef\xac\x81滤波是对经典图像\xef\xac\x81滤波算法的扩展,主要研究基于量子特性的图像\xef\xac\x81滤波模型。现有的量子图像\xef\xac\x81滤波侧重于噪声检测和噪声抑制,忽略了\xef\xac\x80滤波对图像边界的影响。本文提出了一种新的量子图像\xef\xac\x81滤波算法,实现了K近邻均值\xef\xac\x81滤波任务,在抑制噪声的同时,可以达到边界保持的目的。主要工作包括:提出一种新的用于计算两个非负整数之差绝对值的量子计算模块,从而构建了距离计算模块的量子电路,用于计算邻域像素与中心像素的灰度距离;改进现有的量子排序模块,以距离作为排序条件对邻域像素进行排序,从而构建了K近邻提取模块的量子电路;设计了K近邻均值计算模块的量子电路,用于计算选取的邻域像素的灰度均值;\xef\xac\x81最后,构建了所提量子图像\xef\xac\x81过滤算法的完整量子电路,并进行了图像去噪仿真实验。相关实验指标表明,量子图像K近邻均值\xef\xac\x81滤波算法对图像噪声抑制具有与经典K近邻均值\xef\xac\x80滤波算法相同的效果,但该方法的时间复杂度由经典算法的O 2 2 n降低为O n 2 + q 2 。
显然,描述量子系统中的信息更加微妙,因此,量子信息的热力学也需要进行更彻底的分析[11,12]。这一研究领域的意识到,量子热力学对新一代量子技术的发展产生了深远的影响[13,14]。在这些新兴技术中,特别是量子热机[15-20]和量子信息发动机[21 - 25],又名量子计算机[26]需要全面研究量子信息作为热力学资源。在这种情况下,重要的是要认识到,从von Neumann熵量化的热力学普及量信息中,这并不是要考虑的信息的唯一概念。相反,了解边际编码的信息的分配[27-29],尤其是真正的量子相关性的热力学价值[30 - 32]是有用的。
我们使用半经典方法研究了通过分子阳离子对电子的激光辅助解离重组的过程。在反应球以外的区域中,对组合激光和库仑领域中的电子运动经过经典处理。在球体内忽略了激光效果,重组概率是从针对无激光过程计算的量子机械横截面获得的。在强度2.09 GW / cm 2和波长22的场中,进行了特定的计算,以进行H + 2的分离重组。8μm。在1 meV高于1 MEV的能量区域中,由于库仑聚焦效果,横截面显着增强。 还研究了由于电子捕获到Rydberg状态而引起的间接过程的影响。 尽管由于领域的影响,rydberg共振被洗净,但它们的影响显着,显着地影响了分离性重组横截面的大小。8μm。在1 meV高于1 MEV的能量区域中,由于库仑聚焦效果,横截面显着增强。还研究了由于电子捕获到Rydberg状态而引起的间接过程的影响。尽管由于领域的影响,rydberg共振被洗净,但它们的影响显着,显着地影响了分离性重组横截面的大小。
已知两个质量之间的牛顿相互作用的直接量化可以建立纠缠,如果检测到纠缠,将见证引力场的量子性质。引力相互作用也与依赖经典通道的引力退相干模型兼容,因此无法产生纠缠。在这里,我们在典型案例中表明,尽管没有纠缠,引力的经典通道模型仍然可以以两个质量之间的量子不和谐形式建立量子关联。这在 Kafri-Taylor-Milburn (KTM) 模型和最近提出的该模型的耗散扩展中得到了证明。在这两种情况下,从不相关状态开始,通常会产生大量不和谐。这最终在 KTM 模型中衰减,而在其耗散扩展中收敛到一个小的固定值。我们还发现,对质量状态的初始局部压缩可以显著增强产生的不和谐。