本论文探讨了本征态热化假说 (ETH),这是理解孤立量子系统中热行为出现的基石概念。这项工作首先通过遍历性建立经典热化的基础,其中系统会随时间探索所有可访问的微观状态。这个类比为理解 ETH 如何将这个概念转化为量子领域奠定了基础。按照 Mark Srednicki 概述的方法,论文深入研究了 ETH 的核心公式。然后,通过分析波函数、可观测量和它适用的系统类型的限制,研究了对 ETH 的限制。介绍了随机矩阵理论 (RMT) 的讨论,探讨了它与 ETH 的联系及其在通过 Wigner-Dyson 分布理解混沌量子系统中能谱的统计特性方面的作用。此外,论文还探讨了 Berry 猜想,该猜想揭示了大型量子系统中本征态的混沌性质,进一步支持了 ETH 的基本原理。最后,讨论了支持 ETH 有效性的实验,特别是冷原子气体实验。通过回顾 ETH、其理论基础以及其与 RMT 和 Berry 猜想等相关概念的联系,本论文为寻求了解孤立量子系统中热行为出现的学生提供了宝贵的资源。
我们考虑在提供 n 个状态副本时以零误差区分对称纯状态的在线策略。优化的在线策略涉及对每个副本进行局部、可能自适应的测量,并且在每个步骤中都是最优的,这使得它们与视界无关,因此在粒子丢失或突然终止鉴别过程之前具有鲁棒性。我们首先回顾了以前关于使用局部测量实现最大成功概率集的二进制最小和零误差鉴别的结果,这些结果通过对全局测量进行优化来实现,并突出了它们的在线特性。然后,我们将这些结果扩展到具有恒定重叠的三个对称状态的零误差识别的情况。如果状态重叠为正,则我们提供最佳在线方案,对于任何 n 都可实现全局性能,如果重叠为负,则对于奇数 n 可实现全局性能。对于任意复杂的重叠,我们展示了令人信服的证据表明在线方案无法达到最佳全局性能。我们描述的在线方案只需要将最后获得的结果存储在经典内存中,并且测量的自适应性最多减少到两次变化,而不管 n 的值如何。
利用弱测量及相应的可逆操作,从理论上研究了量子纠缠态的可逆过程,基于单光子反转理论,提出二体反转操作协议,并将其扩展到量子通信信道中。理论结果表明,该协议在传输路径上经过弱测量和可逆测量及后续过程后,不会中断信息传输,可以将扰动后的纠缠强度演化反转回原始状态。在不同弱测量强度下,该协议都能完美地反转扰动后的量子纠缠系统,在此过程中通过弱测量操作可以从量子系统获得用信息增益所描述的经典信息。另一方面,为了实现完全可逆性,量子纠缠系统的经典信息在反转过程中必须遵循本文提出的有限范围。
摘要。本文旨在分析旅游业,它是世界经济中规模最大、增长最快的行业之一,其对环境状况的影响具有重大而多方面的社会文化和经济后果。方法论基于科学和特殊的研究方法。使用分析、综合、系统化、分类、概括经济和方法来源的方法。研究表明,旅游业可以成为一种强大的经济工具,但如果规划不当,它可能会对生物多样性和原始环境产生毁灭性的影响,导致滥用水、森林和海洋生物等自然资源。在许多世界旅游发展中心,今天已经感受到缺水现象,这对当地社区的生活、工业的运作、森林的破坏和珊瑚礁的破坏产生了负面影响。本文解决了与旅游业对生态环境状况的多种影响有关的重要问题。旅游业对环境的不利影响同时破坏了沿海地区的主要旅游资源,并严重影响了其他非旅游经济活动。分析认为,当游客的使用水平超出了环境在可接受的变化范围内应对这种使用的能力时,就会产生旅游业的负面后果。事实证明,为了避免这些后果,必须以环境可持续、社会有益和经济可行的方式规划、管理和实施旅游业。
纠缠蒸馏可以将嘈杂的量子态转换为单态,进而可用于各种量子技术任务,例如量子隐形传态和量子密钥分发。纠缠稀释是逆过程:单态转换为具有较少纠缠的量子态。虽然蒸馏的用处显而易见,但纠缠稀释的实际应用却不那么明显。在这里,我们表明纠缠稀释可以提高共享量子态对局部噪声的弹性。即使将单态稀释为具有任意小纠缠的状态,也可以观察到增加的弹性。我们将分析扩展到其他量子资源理论,例如量子相干性、量子热力学和纯度。对于这些资源理论,我们证明将纯量子态稀释为嘈杂量子态有利于保护系统免受噪声影响。我们的结果证明了量子资源稀释的用处,并为量子信息处理中嘈杂量子态优于纯态提供了一个罕见的例子。
半导体量子点自旋量子比特是一种很有前途的量子计算平台,因为它们可扩展并拥有较长的相干时间。然而,为了充分发挥这一潜力,量子纠错和高效算法需要高保真度的信息传输机制。在这里,我们展示了半导体量子点电子自旋链中绝热量子态转移的证据。通过绝热修改交换耦合,我们在不到 127 纳秒的时间内实现了远距离电子之间的单自旋态和双自旋态转移。我们还表明,这种方法可以级联用于长自旋链中的自旋态转移。基于模拟,我们估计,对于本文研究的实验参数,正确转移单自旋本征态和双自旋单重态的概率可以超过 0.95。未来,将需要状态和过程层析成像来验证保真度超过经典界限的任意单量子比特态的转移。绝热量子态转移对噪声和脉冲定时误差具有鲁棒性。该方法对于基于门的量子计算的大型自旋量子比特阵列中的初始化、状态分布和读出非常有用。它还为半导体量子点自旋量子比特中的通用绝热量子计算开辟了可能性。
随着通信技术的升级和量子计算的飞速发展,经典的数字签名方案面临着前所未有的挑战,对量子数字签名的研究势在必行。本文提出一种基于五量子比特纠缠态受控量子隐形传态的多代理签名方案。该方案采用量子傅里叶变换作为加密方法对消息进行加密,与量子一次一密相比提高了量子效率。采用满足量子比特阈值量子纠错要求的五量子比特最大纠缠态作为量子通道,保证了方案的稳定性。安全性分析表明,该方案具有不可伪造、不可否认的特点,能够抵抗截获重发攻击。
摘要:我们提出了创建远程静止量子比特的多体格林伯格-霍恩-泽林格 (GHZ) 态和 W 态的有效协议。系统的非均匀性和/或非理想单光子散射通常会限制纠缠创建的性能,并导致实际量子信息处理中保真度和效率的下降。通过使用线性光学元件,由系统非均匀性和非理想光子散射引起的误差可以转化为协议中的预示损失。因此,生成的多体纠缠态的保真度保持不变,只有效率降低。远程静止量子比特的 GHZ 态以并行方式创建,其生成效率显着提高。在创建 N 个远程静止量子比特的 W 态的协议中,输入单光子以叠加态准备并并行发送到 N 条路径。我们利用双空间模式干涉消除了“哪条路径”单光子散射的“知识”,使得创建 N 量子比特 W 态的效率与静止量子比特的数量无关,而不是呈指数下降。