我们建立了一个机器学习模型,使用以无监督方式在随机生成的状态上训练的神经网络来检测三量子比特系统中的相关性。网络被迫识别可分离状态,并将相关状态检测为异常。令人惊讶的是,我们发现所提出的检测器在区分较弱形式的量子相关性(即量子不和谐)方面的表现比纠缠要好得多。事实上,即使在纠缠检测的最佳阈值下,它也倾向于严重高估纠缠状态集,而低估不和谐状态集的程度要小得多。为了说明被归类为量子相关的状态的性质,我们构建了一个包含各种类型状态的图表——纠缠、可分离、不和谐和非不和谐。我们发现,识别损失的接近零值可以高精度地再现非不和谐可分离状态的形状,尤其是考虑到该集合在图上的非平凡形状。网络架构经过精心设计:它保留了可分离性,并且其输出相对于量子比特排列是等变的。我们表明,架构的选择对于获得最高的检测准确率非常重要,比仅使用部分跟踪操作的基线模型要好得多。
量子力学是当今我们见证的重大技术发展的核心。世界各地正在做出巨大努力,以充分发挥这些新技术的潜力。这些努力主要集中在量子计算和通信协议的实现上,在高精度计量方面,我们期待着而且已经取得了很大进展。由于其对退相干具有很强的稳定性,光的量子态为实现这些量子技术提供了一个强大的候选平台。此外,该平台具有良好的可扩展性,因为它可以在室温下操作,并且与现有的通信技术兼容。量子光学系统与任何玻色子系统一样,可以用两种互补的方式描述 [1]。一方面是离散变量方法,主要关注光子数量作为相关可观测量。这种方法具有广泛的适用性,因为它为量子信息提供了一种自然的编码,每个光子编码一个量子比特的状态。然而,这种编码极易受到光路中光子丢失的影响,这是光学设备中最常见的问题来源,并且还存在难以确定性地生成单光子的问题。另一方面,还有连续变量方法,其中相关的可观测量是电磁场模式的实部和虚部,称为场正交。这种方法可以确定性地生成多达一百万种模式的巨大纠缠态[ 2 ],这为量子信息处理提供了独特的场所。连续变量框架允许在有限维相空间内描述无限维系统,该相空间是系统模式数量的两倍。这种描述是用准概率分布 [1] 来提供的,类似于统计集合的经典描述。在准概率分布家族中,值得注意的是维格纳函数。由于海森堡不确定性原理禁止同时测量振幅和相位正交,维格纳函数可以达到负值。尽管如此,它还是最接近经典的概率描述,因为它是状态的唯一相空间表示,它被归一化并边缘化为相应正交测量结果的概率密度。维格纳函数是区分高斯状态和非高斯状态的重要工具 [1]。根据定义,高斯状态是可以在相空间中用高斯维格纳函数描述的状态。这些状态可以用当前技术以确定性的方式生成和进一步操纵。特别是上面提到的大型多模纠缠态就属于这一家族。然而,最奇特的量子特征,如维格纳负性,是在非高斯态中发现的。我们正是需要这些奇特的特征,如维格纳函数中的负性[ 3 ]和非高斯纠缠[ 4 ]来实现无法用经典资源有效模拟的量子协议。在[ 4 ]中,我们证明了用经典设备模拟这种光学采样问题的复杂性在输入状态的非高斯性中呈指数增长,通过其恒星等级来衡量[ 5 ]。此外,我们提供了一种有效的算法来模拟可以通过移相器和分束器(被动线性光学)分离的状态的采样。换句话说,这个结果相当于说,为了得到一个难以用经典方法模拟的采样问题,状态应该在每个模式基础上表现出纠缠,因为否则
在 Uzan [1] 的论文“超量子关联:必要的澄清”中,他指出强于量子(或超量子)关联是不可能的。Uzan 论证的要点是相信无信号(NS)的直观定义与无信号(NS stat )的统计定义不同,并且存在尊重 NS stat 而不受 NS 尊重的情况。在本文中,我们说明了为什么这些定义是同一个,以及原始论文中的例子在何处不成立。我们提供了更广泛的背景,以帮助读者直观地理解情况。关键词
本文研究了多个两级原子系统(TLS)与单个热场模式的相互作用以及非线性KERR培养基(NLKM)的相互作用的全球量子不和谐(GQD)和Quan Tum Fisher信息(QFI)的演变。结果表明,在维持NLKM参数常数χ的同时,对于两个固有的固有固有的Decher ENCE CASE,在保持NLKM参数常数χ时会导致较高的GQD和QFI值。随着χ上升,GQD值降低,但GQD的振荡速率增加。与某些χ值的无定性情况相比,固有破坏性的存在并不能显着降低GQD准静态值。同时,对于较高的χ值观察到了不同的趋势。AV ERAGE QFI值随着较高的χ值和较大的N子系统的振荡幅度降低而上升。与GQD不同,较高的χ值有助于在存在内在的退积的情况下维持平均QFI。对于移动TLS,更改χ不会改变GQD和QFI的振荡周期。在移动系统情况下,GQD值随着χ的增加而降低,而QFI则随χ值较高而改善。此外,系统内较高的平均热光子抑制GQD和QFI值,并减少两个量化器的振荡振幅。关键词:GQD,QFI,量子纠缠,多部分量子系统,
摘要。伊辛模型及其描述的物理系统在生成用于量子计量和量子信息的纠缠态方面发挥着核心作用。特别是,超冷原子气体、捕获离子系统和里德堡原子实现了长程伊辛模型,即使在没有横向场的情况下,也会产生高度非经典动力学和长程量子关联。在本文的第一部分,我们提出了一个详细的理论框架,用于研究此类系统在时间 t = 0 时进入任意非纠缠非平衡态的动力学,从而大大扩展和统一了 Foss-Feig 等人 (2013 Phys. Rev. A 87 042101) 的工作。具体来说,我们推导出闭时间路径有序关联函数的精确表达式,并利用这些表达式研究实验相关的可观测量,例如布洛赫矢量和自旋压缩动力学。在第二部分中,这些相关函数随后用于推导存在
在横向磁场 (TF) 存在下,二聚化自旋 1/2 XX 蜂窝模型的基态相图是已知的。在没有磁场的情况下,已经鉴定出两个量子相,即 Néel 相和二聚相。此外,通过施加磁场还会出现倾斜 Néel 相和顺磁 (PM) 相。在本文中,我们利用两种强大的数值精确技术,Lanczos 精确对角化和密度矩阵重正化群 (DMRG) 方法,通过关注最近邻自旋之间的量子关联、并发和量子不和谐 (QD) 来研究该模型。我们表明,量子关联可以捕捉基态相图整个范围内量子临界点的位置,这与以前的结果一致。虽然并发和 QD 是短程的,但它们对长程临界关联具有重要意义。此外,我们还讨论了从饱和场周围的纠缠场开始的“磁纠缠”行为。
在信息论框架内,两个随机变量之间存在相关性意味着我们可以通过测量或观察另一个随机变量来获得有关其中一个变量的信息。在某些情况下,这种关系允许获取有关一个变量的信息,即使另一个变量相隔很远,也就是说,获取信息的过程是非局部的,一个例子(如果不是唯一的例子)就是量子纠缠。相关性的这些特征使得研究、分类和量化它们变得有趣和重要。相关性分为经典相关性和量子相关性,此外,它们通过互信息进行量化。在这里,我们将提出一种定义经典互信息的自然方法,然后将其推广到量子情况。此外,互信息定义中的每个术语都将使用经典和量子熵的概念进行解释。关键词:信息熵、相关性、互信息。
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。