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超纠缠光子对的纠缠验证
纠缠是量子力学的基础，也是新量子信息革命的基础。纠缠表明非局部关联超出了任何局部现实模型所能达到的范围。20 世纪 60 年代，约翰·贝尔 (John Bell) 设计了一种检验方法，通过指定一个在两个模型中具有不同最大界限的量，将此类隐变量理论与量子力学理论区分开来 [1]。自问世以来，贝尔检验一直是物理学基础研究的重点，它提供了一种手段来证明量子力学中的非局部效应 [2]，验证纠缠的存在 [3]，甚至探索超非局部理论的极限，这种理论可以预测比标准量子力学更强的关联 [4]。量子操控 [5-8] 等其他技术将纠缠验证的适用性扩展到了具有不同假设的更广泛场景。最初，这些非局域性测试被认为是“思想实验”，揭示了量子力学中意想不到的（或对某些人来说不合逻辑的）特征；然而，反复的实验验证了纠缠态标志性的关联性，毫无疑问，“鬼魅般的超距作用”是现实的一部分。这些测量技术的改进最终导致了使用贝尔不等式进行的三项“无漏洞”非局域性测试，提供了令人信服的证据，证明自然界确实是非局域的 [9-11]。与此同时，
今年（2022 年）诺贝尔物理学奖获奖主题为“纠缠与量子信息：量子力学与科学的新革命”
摘要 . 本文从更广泛、更哲学的角度讨论了今年诺贝尔物理学奖，该奖项旨在表彰纠缠实验“打破贝尔不等式，开创量子信息科学”。该奖项以诺贝尔奖的权威性为“经典”量子力学之外的一个新科学领域赋予了合法性，该领域与泡利的“粒子”能量守恒范式有关，因而也与遵循该范式的标准模型有关。人们认为，最终的未来量子引力理论属于新建立的量子信息科学。纠缠因其严格描述、非幺正性以及非局域和超光速物理信号“幽灵般地”（用爱因斯坦的华丽词藻）同步和传输超距非零作用而涉及非厄米算子，可以被认为是量子引力，而根据广义相对论，它的局域对应物就是爱因斯坦引力，从而开辟了一条不同于标准模型“二次量化”的量子引力替代途径。因此，纠缠实验一旦获得诺贝尔奖，将特别推出以“量子信息科学”为基础的量子引力相关理论，因此被认为是广义量子力学共享框架中的非经典量子力学，它遵循量子信息守恒而不仅仅是能量守恒。宇宙“暗相”的概念自然与已得到充分证实的“暗物质”和“暗能量”相联系，而与经典量子力学和标准模型所固有的“光相”相对立，后者遵循量子信息守恒定律，可逆因果关系或能量与信息的相互转化是有效的。神秘的大爆炸（能量守恒定律普遍成立）将被一种无所不在、无时不在的退相干介质所取代，这种介质将暗相和非局域相转化为光相和局域相。前者只是后者的一个整体形象，事实上它更多地是从宗教而不是科学中借用的。今年的诺贝尔物理学奖预示着一种范式转变，随之而来的是物理、方法论和适当的哲学结论。例如，科学的思维理论也应该起源于宇宙的暗相：可能只是由物理上完全属于光相的神经网络近似地建模。打破泡利范式带来了几个关键的哲学序列：（1）建立了宇宙的“暗”相，与“明”相相对，只有对“暗”相，笛卡尔的“身体”和“精神”二分法才有效；（2）量子信息守恒与暗相相关，进一步将能量守恒推广到明相，有效地允许物理实体“从虚无中”出现，即，来自暗阶段，其中能量和时间彼此不可分割；（3）可逆因果关系是暗阶段所固有的；（4）引力仅从数学上解释：作为有限性对无限性的不完整性的一种解释，例如，遵循关于算术与集合论关系的哥德尔二分法（“要么矛盾，要么不完整性”）；（5）层次结构概念仅限于光阶段；（6）在暗阶段，量子的两个物理极端与整个宇宙的可比性遵循量子信息守恒，类似于库萨的尼古拉斯的哲学和神学世界观。关键词：经典量子力学、宇宙的暗相和明相、暗能量和暗物质、爱因斯坦、能量守恒、纠缠、广义相对论、量子力学中的厄米量和非厄米量、局域性和非局域性、泡利粒子范式、量子引力、量子信息、量子信息守恒、量子比特、标准模型、幺正性和非幺正性
具有记忆的失相通道中量子相干性的非局部优势
上述相干性测度对于解释量子关联也很有用。[2 ] 除了基于纠缠的相干性测度外，[5 ] 这方面的进展还包括通过考虑子系统间量子相干性的分布来解释量子纠缠 [ 12 , 26 ] 和各种不和谐类量子关联 [ 26 – 29 ] 。另一种将量子相干性与量子关联联系起来的途径是考虑状态的受控相干性。[30 – 33 ] 特别是，借助相互无偏基，Mondal 等人。 [31] 引入了二量子比特态的量子相干性非局域优势 (NAQC)，随后将其推广到 (d×d) 维态（d 为素数幂），[32] 并表明它表征了一种比纠缠更强的量子关联。对于二量子比特态，还建立了 NAQC 与贝尔非局域性之间的联系。[33]
分数阶薛定谔方程中双曲势的量子信息熵
摘要：本文通过计算位置熵和动量熵，研究了分数阶薛定谔方程（分数阶导数（0 < n ≤ 2））中两个双曲单阱势的 Shannon 信息熵。我们发现，随着分数阶导数 n 的减小，波函数会向原点移动；在分数阶体系中，即当 n 值较小时，位置熵密度局域化程度越来越严重，而动量概率密度非局域化程度越来越高。然后，我们研究了 Beckner Bialynicki-Birula–Mycieslki（BBM）不等式，发现虽然该不等式随着双曲势 U 1 （或 U 2 ）的深度 u 的增加而逐渐减小（或增大），但 Shannon 熵对于不同的深度 u 仍然满足该不等式。最后，我们还进行了 Fisher 熵的计算，发现 Fisher 熵随势阱深度 u 的增加而增大，分数阶导数n减小。
广义 Winograd 模式及其语境性
量子计算机有望比传统计算机具有显著的优势，但量子计算的强大力量来源仍未可知。在这里，我们证明了语境性的出现与通过“魔法状态”蒸馏实现通用量子计算的可能性之间存在显著的等价性，这是实验实现容错量子计算机的主要模型。这是一个概念上令人满意的联系，因为语境性排除了简单的量子力学“隐藏变量”模型，提供了独特量子现象的基本特征之一。此外，这种联系为量子信息资源提供了一个统一的范式：量子理论的非局域性是一种特殊的语境性，而非局域性已经被认为是实现量子通信优势的关键资源。除了澄清这些基本概念之外，我们还将讨论如何将量子计算与语境性联系起来。
物理报告量子的非平衡动力学...
近十年来，原子、分子和光学平台的实验进展激发了人们对许多长程相互作用粒子的量子相干动力学的广泛兴趣。这些系统突出的集体特性使得新的非平衡现象成为可能，而这些现象在具有局域相互作用的传统量子系统中是没有的。该领域的许多理论工作要么集中于可变范围相互作用尾部对局域相互作用物理的影响，要么依赖于基于全对全无限范围相互作用的相反极限的平均场类描述。在本报告中，我们系统而有机地回顾了该领域的最新进展。使用典型的无无序相互作用量子自旋晶格，我们的报告取决于一种多功能的理论形式，它介于少体平均场物理和准局域相互作用的多体物理之间。这种形式使我们能够将这两种机制联系起来，既提供了正式的定量工具，也提供了基本的物理直觉。我们利用这个统一的框架来回顾过去十年的几项发现，包括量子关联的特殊非弹道扩散、纠缠动力学的反直觉减速、热化和平衡的抑制、穿越临界状态时缺陷的异常缩放、动态相变以及通过周期性驱动稳定的真正非平衡相。本报告的风格属于教学方面，这使得没有相关经验的读者也可以理解。© 2024 作者。由 Elsevier BV 出版 这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。
多部分量子态最优局部鉴别的界限
量子非局域性是多体量子系统的一个典型现象，它没有任何经典对应物。纠缠是最具代表性的非局域量子关联之一，它不能仅通过局域操作和经典通信（LOCC）来实现 1、2。众所周知，量子纠缠的非局域性质可用作许多量子信息处理任务的资源 3。量子非局域现象也可以出现在多体量子态鉴别中，这是量子通信中有效信息传输的重要过程。一般来说，正交量子态可以肯定地加以区分，而非正交量子态则无法做到这种区分。沿着这个思路，需要状态鉴别策略来至少以某个非零概率 4 – 7 鉴别非正交量子态。然而，当可用的测量仅限于 LOCC 测量 8 时，多体量子系统的某些正交态无法肯定地加以区分。由于在没有可能的测量限制时正交态总是能够被确定地区分，LOCC 测量的这种有限的鉴别能力揭示了量子态鉴别中固有的非局部现象。量子态鉴别的非局部现象也可能出现在鉴别多体量子系统的非正交态时；众所周知，某些非正交态不能仅使用 LOCC 9 – 11 进行最佳鉴别。因此，多体量子态 12 – 19 的最佳局部鉴别受到了广泛关注。然而，实现最佳局部鉴别仍然是一项具有挑战性的任务，因为很难对 LOCC 进行很好的数学表征。克服这一困难的一个有效方法是研究最佳局部鉴别的最大成功概率的可能上限。为了更好地理解最佳局部鉴别，建立实现这种上限的良好条件也很重要。最近，在二体量子态的局部最小误差鉴别中建立了最大成功概率的上限。此外，还给出了该上界饱和的必要充分条件20。在这里，我们考虑任意维数的多部分量子态之间的无歧义鉴别（UD）21 – 24，并为最佳局部鉴别的最大成功概率提供上限。此外，我们提供了实现该上界的必要充分条件。我们还建立了该上界饱和的必要充分条件。最后，我们使用多维多部分量子系统中的示例来说明我们的结果。本文组织如下。在“结果”部分，我们首先回顾多体量子系统中可分离算子和可分离测量的定义和一些性质。我们进一步回顾了UD的定义并提供了一些最优UD的有用性质（命题1）。作为本文的主要结果，我们给出了利用一类作用于多体希尔伯特空间的Hermitian算子实现最优局部鉴别的最大成功概率的上界（定理1）。此外，我们给出了Hermitian算子实现该上界的必要充分条件（定理2和推论1）。我们还建立了该上界饱和的必要充分条件（推论2）。我们通过多维多体量子系统中的例子说明了我们的结果（例子1和2）。在“方法”部分，我们提供了定理1的详细证明。在“讨论”部分，我们总结了我们的结果并讨论了与我们的成果相关的可能的未来工作。
大脑与思维的难题：量子生物学的兴起
摘要：当今所有的神经科学都是以皮质为中心的。一切都与大脑有关。思想留给哲学家或神学家去辩论。然而，产前和围产期心理学的支持者知道，我们不仅仅是细胞和激素。虽然毫无疑问大脑是物质的——也就是说，它可以看到、触摸和测量，因此遵循牛顿物理定律（经典物理学）——但这种唯物主义方法与量子物理学前沿学术研究的确凿科学数据相矛盾。量子物理学规定，所有物质都是由粒子和波以及称为波粒的中间状态组成的。它把我们从“常识”带到了“量子非局域性”——揭示了一个越来越令人困惑的现实。鉴于量子生物学领域的最新研究，特别是通过纠缠和非局域性现象、心身医学、安慰剂效应和心灵感应，可以理解母亲与孩子之间的产前交流以及产前和出生记忆。关键词：神经生物学、研究和理论、产前和围产期心理学、大脑、思维、意识、量子生物学、微管
一维和二维的实时动态...
量子模拟器中的最新实验为多体局域 (MBL) 相在单维 (1D) 和二维 (2D) 玻色子量子物质中的存在提供了证据。然而，由于其希尔伯特空间的无界性质，对这种玻色子 MBL 相的理论研究是一项艰巨的任务。在这项工作中，我们介绍了一种方法来计算强无序和弱相互作用下 MBL 相中 1D 和 2D 玻色子系统的长期实时演化。我们专注于能够区分 MBL 相和 Anderson 局域相的局部动力学指标。特别是，我们考虑了局部可观测量的时间涨落、双时间相关器和非时间相关器的时空行为。我们表明，通过扩展最近提出的数值方法 [G. De Tomasi、F. Pollmann 和 M. Heyl，Phys. Rev. B 99，241114(R) (2019) ] 到混合态和玻色子。我们的方法还允许我们用对所研究量随时间变化行为的分析考虑来替代我们的数值研究。