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我们引入了一种视觉表示,用于在选定的状态和后状态下产生基于纠缠的量子效应,使我们能够揭示看似不同的量子效应之间的等价性。我们展示了如何从单个或预先指定数量的物理粒子中实现任意数量的QUBIT的纠缠量子系统。然后,我们表明量子柴郡猫实验和Hardy的悖论的变化是等效的,并提出了一类实验,可以概括这两个实验。我们表明,投影运算符的产品的弱价值使我们能够获得每个操作运算符的弱价值,这意味着投影运算符产品的弱价值包括有关系统中弱值的全部信息。本质上,相互作用只能在一对属之间作用。我们展示了如何实现多方向相互作用量子位的量子系统,即以n> 2量子数的相互作用。通过这种方式,我们能够提出由纠缠状态相互作用组组成的独特量子系统。所提出的框架为探索从这种一般环境中出现的纠缠颗粒和量子现象的量子系统打开了门。关键字:纠缠,Hardy的悖论,多方相互作用,Quantum Computation,Quantum Cheshire Cat实验,Qubits
在量子物理学中,拓扑相可以从自旋为 1/2 的布洛赫球面设计出来,该球面由于径向磁场而呈现出刺猬结构。我们详细阐述了在双自旋模型中,一极处纠缠波函数的形成与一对有趣的半拓扑数之间的关系。与超导体中的库珀对类似,一极处的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森对或贝尔态产生半通量量子,这里指的是表面上贝里曲率的一半通量。这些 1/2 数字还指每个球面极点处存在自由马约拉纳费米子。当从北向南行驶时,以及从极点的圆极化场行驶时,可以测量拓扑响应,揭示受保护横向电流的量化或半量化性质。我们展示了纠缠波函数在能带结构中的应用,在动量空间中引入了一个局部标记,以表征双层几何中二维半金属的拓扑响应。
我们感兴趣的是算法部分。自诞生以来,算法已经取得了长足的发展,尤其是 Shor 和 Grover 的著名算法 [26]。21 世纪初,研究人员提出了一些有趣的尝试,用于开发计算机图形学和 3D 渲染中的量子算法。Andrew Glassner [18][19][20]、Marco Lanzagorta [21] 和 Simona Caraiman [14][15] 就是这样提出了第一个用于 3D 创作的量子算法。这些工作是实验性的。据我们所知,结果并不令人满意。然而,用量子计算创建图像的想法诞生了。与此同时,第一批量子艺术家或“研究艺术家”开始创作第一批量子作品。很难说谁是真正的第一批,因为有些人只是使用这个概念来创作作品,而其他人真的开始使用量子语言
高维光子态 (qudits) 对于提高量子通信的信息容量、噪声鲁棒性和数据速率至关重要。时间箱纠缠量子位元是通过光纤网络实现高维量子通信的有希望的候选者,其处理速率接近传统电信的速率。然而,它们的使用受到相位不稳定性、时间不准确性以及时间箱处理所需的干涉方案的低可扩展性的阻碍。同样,增加每个光子状态的时间箱数量通常需要降低系统的重复率,进而影响有效量子位元速率。在这里,我们展示了一个光纤尾纤集成光子平台,该平台能够通过片上干涉系统在电信 C 波段生成和处理皮秒间隔的时间箱纠缠量子位元。我们通过实验演示了具有时间纠缠量子的 Bennett-Brassard-Mermin 1992 量子密钥分发协议,并通过展示维度缩放而不牺牲重复率,将其扩展到 60 公里长的光纤链路。我们的方法能够以标准电信通信的典型处理速度(10 GHz 的 GHz 速度)操纵时间纠缠量子,并且每个单频信道具有高量子信息容量,这代表着朝着在标准多用户光纤网络中高效实现高数据速率量子通信迈出了重要一步。
我们研究了 k -稳定器通用量子态的概念,即 n -量子比特量子态,这样就可以仅使用局部操作和经典通信在任何 k 量子比特上诱导任何稳定器状态。这些状态概括了 Bravyi 等人提出的 k -可配对状态的概念,可以从组合的角度使用图状态和 k -顶点小通用图进行研究。首先,我们证明了 k -稳定器通用图状态的存在,它们的大小在 n = Θ(k2) 量子比特时是最优的。我们还提供了参数,对于这些参数,Θ(k2) 量子比特上的随机图状态以高概率是 k -稳定器通用的。我们的第二个贡献包括在 n = O(k4) 量子比特上 k -稳定器通用图状态的两个明确构造。两者都依赖于有限域 F q 上射影平面的入射图。这比之前已知的 n = O(2 3 k) 的 k 可配对图状态的显式构造有了很大的改进,带来了一类新的、具有强大潜力的多部分量子资源。
量子纠缠是量子力学中最迷人的现象之一,其中两个或多个“粒子”保持相互连接,因此一个“粒子”状态的变化会立即影响另一个“粒子”的状态,无论它们之间的距离如何。这种现象挑战了经典的局部性和因果关系概念。从无限量子场理论的角度来看,量子纠缠可以解释为场协调自刺激的自然结果,其中所有“粒子”都是场统一、不可分割的现实的表现。
量子纠缠是量子力学中最引人入胜的现象之一,其中两个或多个“粒子”保持互连,使得一个“粒子”状态的变化立即影响另一个状态,无论它们之间的距离如何。这种现象挑战了当地和因果关系的经典观念。从无限量子场理论的角度来看,量子纠缠可以解释为该领域统一的自动骚扰的自然结果,在该范围内,所有“粒子”都是统一,不可分割的现实的体现。
使用单个电子或μ子事件和终态喷流来测量顶夸克对 (tt) 的极化和自旋关联。测量基于 CMS 实验在√ s = 13 TeV 下收集的 LHC 质子-质子碰撞数据,对应于积分光度 138 fb − 1 。通过对数据进行分箱似然拟合,同时提取极化矢量和自旋关联矩阵的所有系数。测量是全面进行的,并包含其他可观测量,例如 tt 系统的质量和 tt 静止框架中的顶夸克散射角。测得的极化和自旋关联与标准模型一致。从测得的自旋关联,应用佩雷斯-霍罗德基标准得出关于 tt 自旋纠缠的结论。标准模型预测在生产阈值和 tt 系统高质量时 tt 态的纠缠自旋。这是首次在高 tt 质量事件中观察到纠缠,其中大部分 tt 衰变是空间分离的,预期和观察到的显著性均高于 5 个标准差。
卫星量子通信的进步旨在通过提高传输信息的安全性来重塑全球电信网络。在这里,我们研究了大气湍流对地面站和卫星之间光学区域中连续变量纠缠分布和量子隐形传态的影响。更具体地说,我们研究了在下行链路和上行链路场景中,由于分布中的各种误差源(即衍射、大气衰减、湍流和探测器效率低下)导致的纠缠退化。由于使用这些分布式纠缠资源的量子隐形传态协议的保真度不够,我们包括一个中间站,用于状态生成或光束重新聚焦,以分别减少大气湍流和衍射的影响。结果表明,在低地球轨道区域的下行链路中,自由空间纠缠分布和量子隐形传态是可行的,但在中间站的帮助下,在上行链路中也是可行的。最后,完成恶劣天气条件下微波光学比较研究,以及地地和卫星间量子通信水平路径研究。