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利用自旋压缩实现对称态的通用控制
对称系统的控制及其应用。——量子系统的通用控制是量子计算和量子信息处理中更普遍的一个关键基石。在传统的基于量子比特的量子系统中，单量子比特门和双量子比特纠缠门提供了对任意数量量子比特进行通用控制的所有要素 [1] 。尽管如此，大多数状态的创建都需要顺序应用多个门，而这些门的数量会随着量子比特的数量而呈指数增长 [2] 。这对于大多数状态来说都是不切实际的，即使对于较少数量的量子比特（例如 40 个量子比特）也是如此。大量的门与目前的量子计算机架构不兼容，因为这些架构的相干时间较短 [3] 。因此，人们非常需要能够使用更具可扩展性的多项式数量门来创建所需量子态的操作集。近年来，人们对任意两个组成量子比特之间具有置换对称性的量子态的兴趣日益浓厚。这些状态用于许多平台，例如在谐振子（连续变量）、多级系统（qudits）和不可区分量子粒子集合中编码量子信息的平台。自然产生对称态的著名系统包括氮空位中心[4]、核磁共振系统[5]、超导电路[6 – 8]、捕获离子[9 – 11]、中性原子[12,13]和量子点[14,15]。组成这些系统的各个量子粒子是不同的，但组合系统由相同的对称态希尔伯特空间描述。为了将状态保持在对称希尔伯特空间内的操作，它应该对整个粒子群对称地作用。最简单的此类操作是同时作用于每个粒子状态的相干旋转和对所有粒子组合状态的自旋压缩。这些操作已在理论上进行了彻底探索[16,17]，并在实验中得到了证实[18-22]，例如
熵对对称密钥加密量子弹性的影响
提取随机性：考虑以下场景：Alice 可以访问某些随机源（例如，测量量子态）。但是，该源并不完美并且可能有偏差，或者对手可能对该源有部分控制权。令 A 为模拟 Alice 源的随机变量，E 为对手系统 Eve（如果没有对手，这可能很简单）。通常，Alice 可以对其源进行隐私放大过程以“平滑”其字符串中的随机性，从而输出均匀随机字符串 S 。通常，该过程涉及选择一个随机的二通用哈希函数 f ，其以 N 位字符串作为输入，并输出 ℓ 位字符串，其中 ℓ ≤ N ；然后 S = f (A) 。此外，可以证明，输出字符串 S 中 Eve 的信息可以忽略不计。
通过对称测量构建的纠缠见证的不可分解性
量子纠缠是一种重要资源，在量子信息处理、量子通信、量子计算和其他现代量子技术中发挥着基础性作用 21,31。特别是，任何二分纠缠态都会增强隐形传态能力 29 并表现出隐藏的非局域性 30。量子任务的实用性通常随着纠缠量的增加而增加 2,41,42。纠缠态的表征在理论和实践中都至关重要。然而，区分可分离态和纠缠态的问题仍然悬而未决；事实上，它是 NP 难问题 14。对于量子比特-量子比特和量子比特-量子三体系统，著名的 Peres-Horodecki 正部分转置 (PPT) 标准给出了必要和充分可分离性条件 19,32。在高维中，这一条件才是必要的，这首先在四元组-四元组系统 19 中得到证明。更精细的检测方法包括可计算交叉范数或重新调整 (CCNR) 标准 4、6、18、34、相关矩阵标准 9、10、局部不确定性关系标准 16、约化密度矩阵标准 3 和协方差矩阵标准 13。另一种纠缠检测方法是通过纠缠见证，它们是 Hermitian 块正（但不是正）算子。因此，任何这样的算子在可分离状态下都是正的，并且状态 ρ 是可分离的当且仅当对于每个纠缠见证 W ，Tr(ρW)≥0。所有纠缠态都有检测它们的见证人 43、44。换句话说，如果 ρ 是纠缠的，则存在一个（非唯一的）见证人 W ，使得 Tr(ρW)<0。问题在于为给定状态找到合适的见证人。与其他检测方法相比，选择纠缠见证人的优势在于，状态的不可分性取决于计算该状态下 W 的期望值。因此，它比全状态断层扫描需要的信息更少，这也意味着需要更少的实验设备和更少的测量。存在一类特殊的见证人，可以检测具有正部分转置的量子态，也称为束缚纠缠态 17、20、24、25、44。它们被称为不可分解的，因为它们不能分解为 W = A + BŴ，其中 A 和 B 为正，其中Ŵ是部分转置。此类算子没有通用的构造方法，而且通常很难确定见证人是否可分解。然而，已经发现了几类不可分解的纠缠见证，例如与众所周知的重新调整或可计算交叉范数 (CCNR) 可分离性标准 5、6、35 和协方差矩阵标准 12、13、26 相关的标准，以及它们的概括 37、38。在构建纠缠见证时，人们经常使用相互无偏基 (MUB)。C d 中的正交基是相互无偏的当且仅当属于不同基的任意两个向量之间的转换概率为常数 11 。在参考文献 8 中，作者使用 MUB 定义了一类新的见证人，并分析了它们在 d = 3 中的属性。这种构造已以多种方式得到推广。Li 等人为相互无偏测量 (MUM) 27 和对称信息完全测量 (SIC-POVM) 28 引入了类比算子。Wang 和 Zheng 45 考虑了不同维度的复合系统中基于 MUB 的见证人。Hiesmayr 等人 15 表明，不等价和不可扩展的 MUB 集有时对检测纠缠更有用，而 Bae 等人 1 发现需要超过 d / 2 + 1 个 MUB 来识别束缚纠缠态。涵盖各种纯度的 MUM 均能检测到与
基于对称 D 触发器的 PUF，具有改进的独特性
物理不可克隆函数 (PUF) 作为安全原语出现，可为安全应用生成高熵、抗回火位。然而，实现面积预算限制了它们在物联网、RFID 和生物医学等轻量级应用中的使用。以 SRAM 或 D 触发器的形式，内在 PUF 几乎在所有设计中都大量存在。作为设计不可或缺的一部分，它们的使用可能会损害性能。在本文中，为了解决内在 PUF 的使用问题，提出了一种基于 D 触发器的轻量级 PUF。所提出的架构采用 40 nm CMOS 技术实现。模拟结果表明，它的唯一性为 0.502，在高温 125°C 下的最坏情况可靠性为 95.89%，在电源电压为 1.2 V 时为 97.89%。为了评估各种 PUF 架构的性能，提出了一个新术语——唯一性与可靠性比。与传统 D 触发器相比，在相同的布局面积下，该触发器的独特性提高了 4.491 倍，独特性与可靠性比提高了 127.74 倍。由于该触发器采用对称结构，与其他架构不同，该触发器不需要任何后处理方案来消除偏差，从而进一步节省了硅片面积。为了验证模拟结果的功能正确性，本文还介绍了传统和所提出的 D 触发器的 FPGA 实现。
在实践中针对对称原语的量子期发现
摘要。我们介绍了OfflIne Simon的算法的第一个完整实施，并估计其攻击Mac Chaskey，Block Cipher Prince和NIST轻量级候选AEAD方案大象的成本。这些攻击需要合理数量的Qubits，可与打破RSA-2048所需的量子数量相当。它们比其他碰撞算法快，对王子和查斯基的攻击是迄今为止最有效的。大象的钥匙小于其状态大小，因此该算法的功能较小，最终比详尽的搜索更昂贵。我们还提出了一个布尔线性代数的优化量子电路，以及对王子，chaskey，spongent和keccak的完整可逆实现，这对量子隐式分析具有独立的兴趣。我们强调，将来可以针对当今的通信进行攻击，并建议在预期长期安全的情况下选择对称结构时谨慎。
利用与测量设备无关的量子网络进行实验性对称隐私信息检索
摘要 在当今高度数字化的社会中，安全信息检索是一项基本任务。在某些应用中，可能需要强制执行用户查询的隐私和数据库内容的安全性。对于这些设置，可以采用对称私有信息检索 (SPIR)，但众所周知，其实现要求很高，需要私钥交换网络作为基础层。在这里，我们首次报告了由量子安全密钥交换网络连接的可证明安全的 SPIR 的实现。SPIR 方案着眼于生物特征安全性，可从包含 800 个条目的数据库中安全检索 582 字节的指纹文件。我们的实验结果清楚地证明了 SPIR 与量子安全通信的可行性，从而为未来量子互联网上的安全分布式数据存储和云计算开辟了新的可能性。
对称随机量子电路中测量引起的拓扑纠缠跃迁
能量幺正动力学驱使量子多体系统进入高度纠缠态，其特征是子系统纠缠熵的体积定律缩放。当这种动力学被快速局部测量所拦截时，各个量子轨迹预计会坍缩为低纠缠态，其特征是子系统纠缠熵的面积定律缩放。最近发现，至少在一类模型中，这两个阶段由一个有限测量速率 1 – 3 的尺度不变的“临界点”分隔。近期，人们对这种转变及其概括的几个方面进行了研究 4 – 19 。在无限快速局部测量的极限下，系统的状态关键取决于测量基的选择。假设只测量交换的单量子比特算子，波函数就会坍缩为无纠缠的平凡积态。然而，如果选择测量一组稳定拓扑或对称保护拓扑 (SPT) 波函数的稳定算子，那么得到的状态——尽管也具有纠缠面积律标度——在拓扑上将不同于乘积状态 20 , 21 。在本文中，我们考虑这两类测量之间的竞争，以及它们与幺正动力学的竞争。这就引发了一个问题，即拓扑相的概念是否在包含幺正动力学和局部测量的随机量子电路中得到很好的定义。为了回答这个问题，我们考虑一个 (1 + 1)D 量子电路模型，它包含三个元素：(1) 稳定 Z 2 ´ Z 2 的稳定算子的测量
利用卷积神经网络进行快速对称微分同胚图像配准
微分同胚可变形图像配准在许多医学图像研究中至关重要，因为它提供了独特的属性，包括拓扑保存和变换的可逆性。最近基于深度学习的可变形图像配准方法利用卷积神经网络（CNN）从合成基本事实或相似性度量中学习空间变换，从而实现快速图像配准。然而，这些方法往往忽略了变换的拓扑保存和变换的平滑性，而平滑性仅由全局平滑能量函数来强制执行。此外，基于深度学习的方法通常直接估计位移场，这不能保证逆变换的存在。在本文中，我们提出了一种新颖的、有效的无监督对称图像配准方法，该方法最大化微分同胚图空间内图像之间的相似性，并同时估计正向和逆变换。我们使用大规模脑图像数据集在 3D 图像配准上评估了我们的方法。我们的方法实现了最先进的配准精度和运行时间，同时保持了理想的微分同胚特性。
具有形状对称导电聚合物纳米天线的可调各向异性等离子体
广泛的纳米光子应用依赖于极化相关的等离子体共振，这通常需要具有各向异性形状的金属纳米结构。这项工作通过破坏材料介电常数的对称性，证明了极化相关的等离子体共振。研究表明，导电聚合物的分子排列可以产生具有极化相关等离子体频率和相应的平面双曲介电常数区域的材料。这一结果不仅仅是基于各向异性电荷迁移率的预期结果，还意味着电荷载体的有效质量在聚合物排列时也变得各向异性。这一独特特征用于展示圆对称纳米天线，其提供与排列方向平行和垂直的不同等离子体共振。纳米天线可通过聚合物的氧化还原状态进一步调节。重要的是，聚合物排列可以使等离子体波长和共振蓝移几百纳米，形成一种新方法，以实现可见光氧化还原可调导电聚合物纳米天线的最终目标。