1 Fujian Key Laboratory of Quantum Information and Quantum Optics, College of Physics and Information Engineering, Fuzhou University, Fuzhou, Fujian, 350108, China 2 CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China 3 CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China 4芝加哥大学芝加哥大学分子工程学院,伊利诺伊州60637,美国5物理研究所,中国科学院,北京100190,中国6 CAS CAS CAS卓越量子计算中心拓扑量子计算中心,中国科学院拓扑量子学院,北京大学100190,北非物理学系7.实验室,Hefei 230088,中国
a 维也纳量子光学和量子信息研究所(IQOQI),奥地利科学院,Boltzmanngasse 3,A-1090 维也纳,奥地利 b 维也纳量子科学与技术中心(VCQ),维也纳大学物理学院,Boltzmanngasse 5,A-1090 维也纳,奥地利 c 牛津大学计算机科学系量子组,Wolfson 大厦,Parks Road,牛津,OX1 3QD,英国 d QICI 量子信息与计算计划,香港大学计算机科学系,香港薄扶林道 e 艾克斯-马赛大学,土伦大学,CPT-CNRS,F-13288 马赛,法国。 f 哲学系和罗特曼哲学研究所,1151 Richmond St. N London N6A5B7,加拿大和 g Perimeter Institute,31 Caroline Street N, Waterloo ON, N2L2Y5,加拿大(日期:2022 年 7 月 8 日)
我们引入纠缠量子多项式层次 QEPH ,作为一类可通过相互纠缠的交替量子证明进行有效验证的问题。我们证明 QEPH 会坍缩至第二层。事实上,我们表明多项式数量的交替会坍缩为仅仅两个。因此,QEPH = QRG ( 1 ) ,即具有一轮量子裁判游戏的问题类,已知包含在 PSPACE 中。这与包含 QMA (2) 的非纠缠量子多项式层次 QPH 形成对比。我们还引入了 DistributionQCPH ,它是量子经典多项式层次 QCPH 的泛化,其中证明者发送字符串(而不是字符串)上的概率分布。我们证明 DistributionQCPH = QCPH ,表明只有量子叠加(而非经典概率)才能增加这些层次结构的计算能力。为了证明这一等式,我们推广了 Lipton 和 Young (1994) 的一个博弈论结果,该结果指出,在不失一般性的情况下,证明者可以在多项式大小的支持上发送均匀分布。我们还证明了多项式层次的类似结果,即 DistributionPH = PH 。最后,我们证明 PH 和 QCPH 包含在 QPH 中,解决了 Gharibian 等人 (2022) 的一个未决问题。
纠缠是一种重要的量子资源,可用于量子隐形传态、量子计算等,如何判断和度量纠缠或可分性成为量子信息论中的基本问题。该文通过分析广义环Z[i]2n的性质,提出了一种在Gatti和Lacalle提出的离散量子计算模型中判断任意量子态纠缠或可分性的新方法。与以前基于矩阵的判据不同,它在数学计算上操作相对简单,并且如果一个量子态可分,就能计算出可分的数学表达式。以n=2,3为例,给出了模型中所有可分离态的具体形式,为离散量子计算模型提供了一个新的研究视角。
如果任何 m 个量子比特的约化密度矩阵被最大程度地混合,则称纠缠态为 m -均匀。这与纯量子纠错码 (QECC) 密切相关,后者不仅可以纠正错误,还可以识别错误的具体性质和位置。在这里,我们展示了如何使用局域门或相互作用创建 m -均匀状态,并阐明了几种 QECC 应用。我们首先表明 D 维簇状态是 m -均匀的,其中 m = 2 D 。这种零相关长度簇状态对其 m = 2 D 均匀性没有有限大小校正,这对于无限和足够大但有限的晶格都是精确的。然而,在每个 D 维度中晶格扩展的某个有限值(我们将其限制)下,由于有限支撑算子缠绕在系统周围,均匀性会降低。我们还概述了如何使用准 D 维簇状态实现更大的 m 值。这为使用簇状态对量子计算机上的错误进行基准测试提供了可能性。我们在超导量子计算机上展示了这种能力,重点关注一维团簇状态,我们表明,它可以检测和识别 1 量子比特错误,区分 X、Y 和 Z 错误。
摘要:背景本项目基于一个主要假设,即人类思维具有非局部特性。这意味着它的某些功能不受空间和时间限制的约束,表现出一些类似于量子物理学中纠缠物理对象之间观察到的现象。如果人类思维具有非局部特性,那么两个人思维之间的联系预计会表现出类似纠缠的状态,其结果是他们可以在不使用传统通信渠道的情况下共享信息。这种类似纠缠的状态被认为是心灵感应现象的基础机制。目的本项目旨在通过使用多元分析方法 (MAM) 分析远距离纠缠思维的 EEG 相关性来识别两者共享的信息。方法基本协议包括以下阶段:
摘要 — 量子力学的独特且常常奇怪的性质允许信息载体同时通过多个量子信道轨迹传播。这最终将我们引向具有不确定因果顺序的量子信道的量子轨迹。已经证明,不确定的因果顺序能够打破瓶颈容量,这限制了通过具有明确定义的量子信道因果顺序的经典轨迹可传输的经典和量子信息的数量。在本文中,我们将在纠缠辅助的经典和量子通信领域研究这一有益特性。为此,我们推导出经典和量子轨迹上任意量子泡利信道的纠缠辅助经典和量子通信的闭式容量表达式。我们表明,通过利用量子信道的不确定因果顺序,我们可以获得超过经典轨迹的容量增益以及各种实际场景的瓶颈容量突破。此外,我们确定了量子轨迹上的纠缠辅助通信相对于经典轨迹获得容量增益的操作区域以及量子轨迹上的纠缠辅助通信违反瓶颈容量的操作区域。
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尽管大多数物理实验都是用独立粒子进行的,但纠缠粒子的集体性质揭示了量子世界最迷人和最意想不到的方面。埃尔温·薛定谔首先指出“纠缠不是量子力学的一种特性,而是量子力学的特征”。纠缠态粒子对行为的一个奇特之处在于,尽管每个单独的粒子都表现出固有的不确定性,但纠缠对的联合实体却不会表现出这种不确定性。例如,虽然单个粒子到达的时间可能完全随机,但纠缠对必须始终同时到达。此属性为进行绝对测量提供了独特的工具。我们的目标是探索纠缠的无数含义和重要性,并利用它来开发一种新型光学测量——量子光学计量学。自发参量起源的非线性过程中产生的孪生光子之间存在独特的非经典关联。这种孪生量子之间的非经典联系不会因孪生量子之间任意大的分离而减弱,即使它们位于光锥之外。过去二十年来,孪生态已被用于进行确定性的量子实验,并产生了违反直觉的结果,这些实验包括由爱因斯坦-波多尔斯基-罗森 (EPR) 悖论引起的实验,例如贝尔不等式的各种测试 [1-12],以及非局部色散抵消、纠缠光子诱导透明性和单色光纠缠光子光谱。这些孪生光束的出现使得人们无需借助于量子干涉仪就可以进行此类实验。