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噪声信道识别的量子优势
许多量子力学实验可以看作是已知量子电路和未知量子过程之间的多轮交互协议。众所周知，与仅允许非相干访问相比，对未知过程的完全量子“相干”访问在许多鉴别任务中具有优势，但目前尚不清楚当过程有噪声时这种优势是否会持续存在。在这里，我们表明，在区分两个有噪声的单量子比特旋转通道时可以保持量子优势。数值和分析计算表明，完全相干和完全非相干协议的性能随噪声强度而明显转变。此外，相干量子优势区域的大小在通道使用次数上呈逆多项式缩小，在中间状态下，改进的策略是完全相干和完全非相干子程序的混合。完全相干协议基于量子信号处理，为研究存在实际噪声时的量子优势提出了一个可推广的算法框架。
噪声信道中双模高斯态的可提取量子功
我们研究了一种基于高斯态的 Szilard 引擎，该系统由两个玻色子模式组成，位于一个噪声通道中。系统的初始状态为纠缠压缩热态，通过对两个模式之一进行测量来提取量子功。我们使用马尔可夫 Kossakowski-Lindblad 主方程来描述开放系统的时间演化，并使用基于二阶 Rényi 熵的量子功定义来模拟引擎。我们表明，可提取的量子功随着库的温度和模式之间的压缩、热光子的平均数量和模式的频率而增加。功也随着测量强度的增加而增加，在异差检测的情况下达到最大值。同样，随着噪声通道的压缩参数的增加，可提取的功也在减少，并且它随着压缩热库的相位而振荡。
通过参数估计实现量子信道通信
摘要 — 当解码器需要重建参数序列时，考虑通过随机参数量子信道进行通信。我们研究了编码器处可用的严格因果、因果或非因果信道边信息 (CSI) 的场景，以及 CSI 不可用的情况。该模型可以看作是一种量子计量学，也是解码器处具有状态估计的经典速率和状态信道的量子对应物。推导出容量失真区域的正则化公式。在测量信道的特殊情况下，推导出严格因果和因果设置的单字母特征。此外，在更一般的纠缠破坏信道情况下，当 CSI 不可用时，推导出单字母特征。因此，我们获得了具有 CSI 的随机参数量子信道容量的正则化公式，推广了 Boche 等人在 2016 年关于经典量子信道的先前结果。最后，我们引入了玻色子脏纸编码，证明最佳系数不一定是经典设置中的最小均方误差估计的系数。
相干叠加噪声信道上的量子参数估计
受量子噪声影响的通用量子比特幺正算子被复制并插入到相干叠加通道中，叠加了两个路径，这些路径提供给穿过噪声幺正的探测量子比特，并由控制量子比特驱动。对叠加通道在探测-控制量子比特对的联合状态上实现的变换进行表征。然后针对噪声幺正相位估计的基本计量任务对叠加通道进行专门分析，其性能由经典或量子 Fisher 信息评估。与传统估计技术以及最近为类似相位估计任务研究的具有不确定因果顺序的量子切换通道进行了比较。在此处的分析中，第一个重要的观察结果是，叠加通道的控制量子比特虽然从未直接与被估计的幺正相互作用，但仍然可以单独测量以进行有效估计，同时丢弃与幺正相互作用的探测量子比特。切换通道也存在此属性，但无法通过传统技术实现。这里在一般条件下描述了控制量子比特的最佳测量。第二个重要的观察结果是噪声在将控制量子比特耦合到幺正量子比特中起着至关重要的作用，并且控制量子比特在非常强的噪声下仍可用于相位估计，即使在完全去极化的噪声下也是如此，而常规估计和切换通道在这些条件下不起作用。结果扩展了相干控制通道能力的分析，这些通道代表了可用于量子信号和信息处理的新设备。
Ads-B航空目标信道优化研究...
为了提高航空目标监视雷达的监视效果，本文对传统滤波算法进行了改进，并基于改进滤波算法构建了ADS-B航空目标监视雷达通道优化系统。此外，本文通过算法改进保证状态协方差的正定或半正定性，采用均方根体积卡尔曼滤波器避免矩阵非正定性导致的滤波器发散或跟踪中断；交互式多模型的滤波原理是采用多个滤波器并行处理，通过调整调整算法中的一步预测协方差来实现自适应调整算法残差。此外，本文结合实际需求，构建了ADS-B航空目标监视雷达通道优化的系统功能结构，并采用软件工程的方法进行需求建模和分析。最后，本文设计实验对系统性能进行验证。研究结果表明，本文构建的系统性能满足实际需求。
量子多址信道的单粒子增强
多址信道描述了多个发送者尝试使用某种物理介质将消息转发给单个接收者的情况。在本文中，我们考虑了这种介质仅由单个经典或量子粒子组成的场景。为了精确地比较量子信道和经典信道，我们引入了一个操作框架，其中所有可能的编码策略都只消耗一个粒子。当用于通信时，这种设置体现了用单个粒子构建的多址信道 (MAC)。多方通信任务包括 N 个空间分离的发送者（ A 1 ， A 2 ，· · · AN ）和一个接收者（ B ）（参见图 1 (a)），其中发送者 A i 位于路径 i 上并希望发送从集合 A i 中抽取的经典消息 ai，接收者 B 获得一些属于集合 B 的输出数据 b，这些数据取决于发送者选择的消息集合（ a 1 ， a 2 ，· · · ，a N ）。理想情况下，b 应该是所有 N 条消息的完美副本，即 b = ( a 1 , a 2 , · · · , a N )。然而在实践中，一些物理限制会阻碍完美的通信。在这种情况下，通信由转移概率 p ( b | a 1 , · · · a N ) 描述。分布 p ( b | a 1 , · · · a N ) 统称为 MAC [ 1 ]，即无线通信中所说的上行信道 [ 2 ]。最终，概率 p ( b | a 1 , · · · a N ) 由用于传输信息的特定物理系统决定。我们在此提出的问题是，在仅使用单个粒子实现通信信道且其内部自由度都不可访问的限制下，可以生成哪些 MAC 。更准确地说，信息只能以外部关系自由度进行编码，例如粒子在时空中占据的哪些特定点。我们感兴趣的是比较当使用量子粒子和经典粒子以这种方式传输信息时可以实现的 MAC。在比较经典和量子 MAC 之前，我们根据系统具有的不同级别的共享随机性定义并比较了不同的经典 MAC。这些经典 MAC 分别表示为 CN 、 C ′ N 和 conv[ CN ]，代表没有共享随机性、部分共享随机性和完全共享随机性的情况（如图 1 所示）。我们表明，这些 MAC 在具有二进制输入和输出的通信场景中是相同的，即当 |A i | = |B| = 2 时，而对于更一般的情况，它们完全不同。为了方便讨论，我们还引入了所有这些 MAC 的超集，我们称之为可分离 MAC，C (sep) N ，它由具有概率分解 p ( b | a 1 , · · · , a N ) = PN i =1 pigi ( b | ai ) 的 MAC 组成。我们分析了这些 MAC 的结构，并表明它们与二进制情况下更受限制的家族相同。我们的主要结果涉及提供 N 方经典 MAC 的完整表征，这些 MAC 可以从单个经典粒子和受限制的局部数保持 (NP) 操作构建而成。简而言之，NP 操作具有膨胀，其中总粒子数得以保留。主要发现是这些 MAC 完全以消失的二阶干扰项来表征。更准确地说，特定的线性组合
Mqc-mb：自由空间光信道中使用多光束概念的多光子量子通信
Khodr, M. 使用三级多光子协议在 1550nm、1310nm 和 850nm 处实现的最大距离评估《CYBER 2017：第二届网络技术和网络系统评估国际会议论文集》，第 32-34 页。西班牙巴塞罗那，2017 年 11 月 12-16 日
通过经典信道进行安全的双方量子计算
摘要。安全的双方计算考虑双方计算其私有输入的联合函数而不透露计算输出以外的任何内容的问题。在这项工作中，我们迈出了理解以下情况的第一步：1）双方（Alice 和 Bob）只能通过经典信道进行通信，2）Bob 的输入是量子的，3）Alice 的输入是经典的。我们的第一个结果表明，在这种情况下，在恶意量子对手的情况下，通常不可能通过黑盒模拟实现双方量子功能。特别是，我们表明，仅依赖经典信道的安全量子计算协议的存在将与量子不可克隆论证相矛盾。我们通过三种不同的方法规避了这种不可能性。第一种方法是考虑一种较弱的安全概念，称为单边模拟安全。这个概念以标准的基于模拟的意义保护一方（量子 Bob）的输入，并保护另一方输入（经典 Alice）的隐私。我们展示了如何实现一个依赖于有错学习假设的满足这一概念的协议。第二种规避不可能结果的方法是假设量子输入具有有效的经典表示，同时提供基于标准模拟的安全性以抵御恶意 Bob。最后，我们将注意力集中在零知识函数类上，并提供一个编译器，该编译器以 QMA 关系 R 的经典量子知识证明 (PoQK) 协议作为输入（经典 PoQK 是可以由经典验证者验证的 PoQK），并输出可以由经典方验证的 R 的零知识 PoQK。我们的结果直接意味着 Mahadev 的量子计算经典验证协议 (FOCS'18) 可以转变为具有经典验证者的量子知识零知识证明。据我们所知，我们是第一个实例化这种原语的人。
关于对角量子信道
量子信息论形成于近 30 年前，是一个自洽且多学科的研究领域，而它的起源可以追溯到 20 世纪 50 至 60 年代，当时香农信息论的基本思想得到了发展。在量子信息论中，信道及其容量的概念起着核心作用，它们衡量了信道的最终信息处理性能。有关量子信道的全面介绍，请参阅 [1]。量子信道是一种既能传输量子信息又能传输经典信息的通信信道。量子比特的状态就是量子信息的一个例子。量子信道是量子力学框架允许任意输入的最一般的输入-输出关系。从物理上讲，它们从一般开放系统的角度描述空间中的任何传输（例如通过光纤）和/或时间的演变（如量子存储器）。在数学上，它们的特征是线性、完全正映射，在薛定谔图中，以保留迹的方式作用于密度算符。对角量子信道在通信和物理中具有重要应用。有一些关于不同类型对角信道的研究，例如去极化信道[2-4，13]、转置去极化信道[5]和具有恒定 Frobenius 范数的对角信道（去极化、转置去极化、混合去极化经典和混合转置去极化经典）[6]，这些研究在