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World File Search System相干叠加
量子误差校正，耗散稳定的挤压量子量表
量子系统与其环境的相互作用导致量子相干的丧失。通常通过Ancilla，建立良好的储层工程方法调整量子系统与其环境的耦合，可以通过将有效的耗散性动态逐渐发展为量子量子状态或量子状态[1-6]，从而克服了有效的耗散动力学来克服脱碳范式。尤其是在电路量子电差异的范围内[7]，已经成功利用了储层工程，以自主保护在谐波振荡器的限制希尔伯特空间中编码的量子信息，即玻孔代码，而无需基于测量的反馈。这是通过有效的奇偶校验的工程来实现的，它保留了耗散的演化，该耗散演化将微波谐振器的状态驱动到由相反状态的均匀和奇数相干叠加跨越具有相反位移的歧义的歧管，也称为Schrödinger猫态[8-11]。原则上，这些耗散动态可用于准备猫代码的逻辑状态[9]。尽管如此，这不是必需的，因为使用最佳控制脉冲序列[10]，可以使用分散耦合量子轴对微波谐振器场进行通用控制，或者正如最近已证明的那样，已证明，连续变量（CV）通用门集的优化序列[12，13]。因此，为了稳定CAT代码的唯一目的，储层工程是为了唯一的目的。
基于距离的量子相干性和非经典性方法
相干性是光的波动性和物理学的量子性背后的概念。在量子力学中，薛定谔猫很好地说明了相干性，即宏观不相容情形的相干叠加。当叠加态的相干性消失时，所有量子特性都消失，取而代之的只是对猫态的经典无知。实际上，退相干是解释经典世界出现的最流行机制 [1]。这是量子光学和经典光学中发展迅速的研究领域。在经典光学中，近年来干涉相关现象扩展到矢量光引起了人们的兴趣 [2-6]。在量子光学中，相干性作为量子信息处理等新兴量子技术的基础的发现促使了这项研究 [7]，量化相干性已成为资源理论 [8,9] 所表达的中心任务。从相干性作为量子特征的理解来看，似乎有理由将其作为从第一原理研究非经典行为的任何方法的基础。在本文中，我们建立了量子相干性与非经典性之间的定量关系。我们发现非经典性是通过改变基可以显示的最大相干性，这与偏振度是在幺正变换下可以达到的两个填充模式之间的最大相干性相同[10-12]。基于l1范数的相干性量化器已被建立为有限维空间中相干性的良好度量[8,9]。在本文中，我们用类似Hellinger的距离来表示这种相干性测度。我们还定义了与此距离相关的所有量值的量化器。在第二部分中，我们建立了这些量化器并推导了有限维空间中它们之间的关系。在第三节中，我们计算了一些相关状态的相干性。在第四节中，分析在无限维空间中重现。在第五节中，我们研究该理论是否可以扩展到具有连续光谱的参考可观测量。Fi-
数据科学的量子计算
1. 简介量子信息论彻底改变了信息论和计算的基础 [1, 2]。前量子（称为“经典”）科学框架允许用整数（例如，根据美国信息交换标准代码 (ASCII) 用 7 比特字符串表示文本字符）来标记客观信息，这是信息论的基础。信息处理可以根据布尔逻辑规则执行，表现为一位运算（例如 NOT）和两位运算（例如 NAND）的连接。量子信息通过允许信息态的相干叠加彻底改变了信息游戏，遵循量子互补原理，可以认为它既是粒子状的，又是波浪状的。例如，三位字符串 010 在量子上成为量子态 | 010 ⟩（希尔伯特空间元素），其物理表现为三个自旋向下、自旋向上和自旋向下的电子，其中自旋向下状态标记为 | 0 ⟩，自旋向上状态标记为 | 1 ⟩（以狄拉克符号或布拉克符号表示法 [3]）。将此三电子态与其正交补态叠加为 | 101 ⟩ 。对于本文中隐含的状态归一化，这两个状态的叠加为 | 010 ⟩ + | 101 ⟩ ，以二进制表示形式表示为数字 2 和 5 的叠加。这些信息态的叠加可以进行量子处理，即以保持相干性的方式处理。理想情况下，这种叠加态可以通过任意幺正映射（希尔伯特空间上的等距）进行变换。实际上，噪声和损失等开放系统效应可能会影响性能，但几乎幺正映射（例如接近幺正的完全正迹保持映射 [1]）足以用于有用的量子信息处理，前提是采用容错方式采用量子版本的纠错 [4]。量子计算的早期动机是模拟物理，特别是以一种自然的量子描述方式模拟量子系统 [5]，即使用量子计算。自这一最初想法以来，出现了许多卓越的量子算法，其中卓越是指与传统算法相比提供卓越的性能，例如高效计算意味着计算资源，例如运行时间和计算数量
![arXiv:2005.02988v2 [quant-ph] 2021 年 3 月 2 日](/simg/g:\will\search\icon\source\4\4cc08925f549a2abaec4fb8fc0edf404124e5355.webp)
arXiv:2005.02988v2 [quant-ph] 2021 年 3 月 2 日
量子力学最引人注目的特性之一是，量子系统的状态可以表示为不同物理态的相干叠加，即与某些可观测量的实际可测值相对应的特征态。由于这些特征态构成了完全可区分状态的基础，因此这种线性展开的系数也取决于该基础。所有纯量子特性都与量子相干性的存在密切相关，量子相干性在实验中表现为干涉和量子涨落 [1]。人们确实认为，从经典世界到量子世界的转变是由于退相干 [2]。保持量子相干并从而对抗退相干是量子信息处理协议 [6] 面临的最基本挑战之一 [3–5]。近年来，相干性的定量理论取得了一些进展[7–9]，并被应用于量子计量学[10，11]、量子基础[12，13]、量子生物学[14]和量子热力学[15，16]等领域。这种方法也促使人们努力将相干性的量化从量子态扩展到量子操作[17–21]。特别地，一个浮现出来的概念是量子图的相干性生成功率[22–25]，即给定一类量子操作平均可以获得多少相干性。相干性概念本身与量子系统的局部性无关[8]。换言之，定义相干性的基础不一定需要希尔伯特空间的任何底层张量积结构，例如纠缠就是如此。另一方面，由于人们可以访问可观测量，每个现实的量子操作都是局部的[26]。为此，提出了几种考虑子系统结构的方法[27-31]。所采用的基本思想之一是考虑非相干态和操作，同时尊重希尔伯特空间的底层局部结构，从而获得相干性和纠缠之间的各种混合。在本文中，我们提出了可局域相干性的概念，即将相干性存储在特定
创建分子量子比特功能化表面阵列的模块化方法
量子物理和化学问题。 [1] 为此，世界各地的研究人员正致力于开发量子计算、量子模拟和量子传感。 [2] 这项技术的优势可能有助于解决一些影响深远的问题，如理解高温超导性、进一步实现处理器中晶体管的小型化以及预测新型药物的特性。 [3–5] 量子应用的基本单位是量子比特，一般来说，量子比特是一个具有两个或多个能级的系统，可以在一段有限的时间内进入相干叠加态，这段时间称为相干时间。 [6] 目前正在研究几种作为量子比特的系统，将它们的属性与特定的应用联系起来：用于量子通信的光子，[7] 用于量子计算的超导电路，[8,9] 和用于磁场量子传感的金刚石中的氮空位。 [10,11] 其他有趣的平台包括硅中的磷杂质、[12] 量子点、[13] 里德堡原子 [14] 和捕获离子。[15,16] 所有这些潜在的量子比特平台在作为独立单元工作时都表现出非凡的特性。然而，实现量子门需要将几个这样的单元耦合起来，而这具有挑战性。同样，由于缺乏能够在阵列中精确定位量子比特的制造工艺，它们的可扩展性也受到限制。[17] 必须满足这两个要求才能实现工作的量子装置，因此这是一项不简单的任务。分子自旋量子比特 (MSQ) 是一个很有前途的平台，可以应对这些挑战。[18–23] 分子是微观的量子物体，像原子一样，但其组成更灵活，具有在纳米级形成有序结构的巨大潜力。 [24,25] 由于其合成的多功能性，可以微调多个量子比特之间的相互作用 [26–28] 并修改配体壳以满足特定的实际需求，例如将量子比特转移到固体基底上或设备中。[4,29–32] 人们对 MSQ 的兴趣迅速增长，并在短时间内取得了有关化学设计与量子特性之间关系理解的显著成果。[33–41] 现在很明显，可以实现长的相干时间 [42–45] 并且可以设计多自旋能级系统，这要归功于量子门
数据科学的量子计算 - arXiv
1. 简介量子信息论彻底改变了信息论和计算的基础 [1, 2]。前量子（称为“经典”）科学框架允许用整数（例如，根据美国信息交换标准代码 (ASCII) 用 7 比特字符串表示文本字符）来标记客观信息，这是信息论的基础。信息处理可以根据布尔逻辑规则执行，表现为一位运算（例如 NOT）和两位运算（例如 NAND）的连接。量子信息通过允许信息态的相干叠加彻底改变了信息游戏，遵循量子互补原理，可以认为它既是粒子状的，又是波浪状的。例如，三位字符串 010 在量子上成为量子态 | 010 ⟩（希尔伯特空间元素），其物理表现为三个自旋向下、自旋向上和自旋向下的电子，其中自旋向下状态标记为 | 0 ⟩，自旋向上状态标记为 | 1 ⟩（以狄拉克符号或布拉克符号表示法 [3]）。将此三电子态与其正交补态叠加为 | 101 ⟩ 。对于本文中隐含的状态归一化，这两个状态的叠加为 | 010 ⟩ + | 101 ⟩ ，以二进制表示形式表示为数字 2 和 5 的叠加。这些信息态的叠加可以进行量子处理，即以保持相干性的方式处理。理想情况下，这种叠加态可以通过任意幺正映射（希尔伯特空间上的等距）进行变换。实际上，噪声和损失等开放系统效应可能会影响性能，但几乎幺正映射（例如接近幺正的完全正迹保持映射 [1]）足以用于有用的量子信息处理，前提是采用容错方式采用量子版本的纠错 [4]。量子计算的早期动机是模拟物理，特别是以一种自然的量子描述方式模拟量子系统 [5]，即使用量子计算。自这一最初想法以来，出现了许多卓越的量子算法，其中卓越是指与传统算法相比提供卓越的性能，例如高效计算意味着计算资源，例如运行时间和计算数量
实现多模量子光学的通用方法
连续变量 (CV) 类型的多模量子光学是许多量子应用的核心，包括量子通信 [1、2]、量子计量 [3] 以及通过团簇态 [5-7] 进行的量子计算 [4]。处理多模光学系统的核心步骤是识别所谓的超模 [8-10]。这些是原始模式的相干叠加，使描述系统动力学的方程对角化，并允许将多模 CV 纠缠态重写为独立压缩态的集合 [11]。超模知识对于优化对状态的非经典信息的检测[8,9,12]、在光频率梳[13-15]或多模空间系统[16]中生成和利用 CV 团簇态以及设计复杂的多模量子态[17,18]都是必需的。在实验中，由于超模在统计上是独立的，因此可以用单个零差探测器测量，从而大大减少实验开销[15]。由于其用途广泛，因此一种允许检索超模的通用策略对于多模量子光学及其应用至关重要。本理论工作的目的是提供这样一种强大而通用的工具。更具体地说，多模光量子态通常是通过二次哈密顿量描述的非线性相互作用产生的[2]。对角化系统方程的变换必须是辛变换，即遵守交换规则。标准的辛对角化方法，如 Block-Messiah 分解 (BMD) [19]，适用于单程相互作用 [20-22]，但不适用于基于腔的系统，因为在基于腔的系统中使用它们需要对所涉及模式的线性色散和非线性相互作用做出先验假设 [10, 23]。这种限制使传统的辛方法不适用于处理广泛的相关实验情况，包括利用三阶非线性相互作用的共振系统中的多模特征。例如，硅和氮化硅等集成量子光子学的重要平台就是这种情况 [24, 25]。在本文中，我们提供了一种广义策略，它扩展了标准辛方法，并允许在没有任何假设或限制的情况下检索任何二次哈密顿量的超模结构。我们在此考虑一个通用的阈值以下谐振系统，该系统可以呈现线性和非线性色散效应。我们的方法适用于多种场景。这些包括低维系统，例如失谐设备中的单模或双模压缩[ 26 , 27 ]或光机械腔中的单模或双模压缩[ 28 ]，以及高度多模状态，例如通过硅光子学集成系统中的四波混频产生的状态[ 24 ]。最终，我们注意到，这里为共振系统开发的工具同样可以用于单程配置中的空间传播分析[16, 22]。
![arXiv:2004.02495v1 [quant-ph] 2020 年 4 月 6 日](/simg/g:\will\search\icon\source\3\304f7d78b777b7db3ca92e131a3d481fd911d636.webp)
arXiv:2004.02495v1 [quant-ph] 2020 年 4 月 6 日
近年来，量子信息处理 (QIP) 的许多领域都取得了巨大进步，包括量子隐形传态 [1, 2]、量子秘密共享 [3]、量子密钥分发 [4, 5]、量子安全直接通信 [6, 7]、量子密集编码 [8]、量子算法 [9–12] 和量子门 [13–15]。由于量子通信利用量子相干叠加和量子纠缠效应，其传播速率和可靠性高于传统通信方法 [16]。此外，量子计算在高效搜索无序数据库中的目标项和分解大整数方面表现出比传统方法更高的性能 [16]。最近，已经提出了许多复杂的方法来通过采用多个自由度 (DOF) 来改进传统方法。多自由度具有广泛的应用前景，包括实现超并行量子计算 [17]、量子通信 [18]、简化量子计算 [19]、高维量子增强子 [20]，以及完成单自由度系统无法解决的特定确定性任务，如确定性线性光学量子算法 [21]、确定性线性光学量子门 [22]、线性光学隐形传态 [2] 和无需共享参考框架的量子密钥分发 [23]。此外，超并行量子增强子由于其优异的优势而备受关注，使其成为长距离量子保密通信和量子计算机的潜在候选者。超并行 QIP 的操作可在两个或多个不同的自由度上同时执行，具有抗光子耗散噪声的潜力，可以提高量子信道容量，提高量子通信的安全性，降低实验要求和资源开销，提高协议的成功率，提高量子计算的速度。最近，已报道了各种超纠缠态，例如，偏振空间能量超纠缠态 [24]、偏振时间箱超纠缠态 [25]、自旋运动超纠缠态 [26]、偏振动量超纠缠态 [27]、偏振时间频率超纠缠态 [28] 和多路径超纠缠态 [29]。这些资源可以帮助我们用一个自由度实现许多重要的量子任务，例如利用线性光学完成纠缠态分析[30, 31]、纠缠纯化和浓缩[32]、单自由度团簇态制备和单向量子计算[33]、量子纠错[34]、隐形传态[27]、线性光子超稠密编码[35]、增强型违反局部现实论[36]和量子算法[29]。此外，超纠缠还在超并行光子量子计算[37, 38]、超纠缠交换[39]、超隐形传态[40]、超纠缠态分析[41–43]、超并行中继器[44]、超纠缠纯化[45, 46]和超纠缠浓缩[47, 48]。光子已经成为超并行QIP的优秀候选者，因为它们拥有大量可用的量子比特，例如自由度，包括偏振[49]、空间模式[24]、横向轨道角动量[50, 51]、时间箱[52]、频率（或颜色）[53]和连续可变的能量时间模式[54]。此外，由于自由空间中的退相干可以忽略不计，光子不仅可以轻松地在长距离上携带量子信息，而且还可以通过线性光学元件以极快和精确的方式对其进行操纵，并以高效的方式产生[55]。使用标准线性光学元件灵活控制光子是一种有趣的