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量化贝尔：共同原因盒非经典性的资源理论
我们采用资源理论方法来解决贝尔场景中非经典性量化问题。资源被概念化为从设定变量到结果变量的概率过程，具有特定的因果结构，即其中的两翼仅由共同原因连接。我们将它们称为“共同原因框”。我们根据经典因果模型是否可以解释相关性来定义经典和非经典资源之间的区别。然后，可以通过考虑资源相对于可以使用经典共同原因（对应于局部操作和共享随机性）实现的操作集的相互转换性来量化资源的相对非经典性。我们证明自由操作集形成一个多面体，这反过来又使我们能够得出一个效应
关联玻色子量子场多模态的纠缠和光学非经典性
有几种方法可以质疑物理系统状态的具体量子力学特性。首先，人们可能会问它的相干性有多强。量子态相干叠加的存在是物质波干涉现象的起源，因此，这是一个典型的量子特征，对此提出了几种测量和证据（有关最近的综述，请参阅 [1]）。其次，当所研究的系统是二分或多分系统时，其组成部分的纠缠是另一个内在的量子特征。有大量文献探讨了各种测量方法来量化给定状态中包含的纠缠量 [2–14]。最后，对于玻色子量子场的模式，出现了第三种非经典性概念，通常称为光学非经典性。根据格劳伯的观点，光场的相干态（及其混合态）被视为“经典”，因为它们具有正的格劳伯-苏达山 P 函数 [15]。从那时起，多年来人们开发了多种光学非经典性测量方法，以测量与光学经典状态的偏离 [15–41]。光场量子态的这三种不同的、典型的量子属性被认为可作为量子信息或计量学的资源 [38, 39, 42–44]。那么自然而然地就会出现一个问题：这些属性之间有着什么样的定量关系。例如，在 [45] 中，给出了使用非相干操作从具有给定相干度的状态中可以产生多少纠缠的界限：这将相干性与纠缠联系起来。在 [46] 中，状态的相干性和光学非经典性被证明是相互关联的：远对角线密度矩阵元素 ρ ( x, x ′ ) 或 ρ ( p, p ′ ) 的显著值（称为“相干性”）是状态的光学非经典性的见证。我们的目的是建立多模玻色子场的光学非经典性和二分纠缠之间的关系。直观地看，由于所有光学经典态都是可分离的，因此强纠缠态应该是强光学非经典态。相反，仅具有弱光学非经典性的状态不可能高度纠缠。为了使这些陈述精确且定量，我们需要测量纠缠度和光学非经典性。作为评估二分纠缠的自然指标，我们使用形成纠缠 (EoF) [4]。关于光学非经典性，我们使用最近引入的单调性 [38, 39]，我们将其称为总噪声单调性 ( M TN )。它是通过将纯态上定义的所谓总噪声∆x2+∆p2扩展到混合态（通过凸屋顶结构，参见(1)）得到的，对于该值来说，它是光学非经典性的一个完善的量度[38–41]。我们的第一个主要结果（定理 1 和 1'）在于，对于 n = n A + n B 模式的二分系统的任意状态 ρ，EoF(ρ) 关于 M TN (ρ) 的函数有一个上限。特别地，当 n A = n B = n/ 2 时，这个上限意味着包含 m 个纠缠比特的状态必须具有光学非经典性（通过 M TN 测量），并且该光学非经典性随 m 呈指数增长。作为应用，我们表明，当可分离纯态撞击平衡光束分束器时可以产生的最大纠缠度由该状态的光学非经典性的对数所限制，通过 M TN 测量。换句话说，虽然众所周知分束器可以产生纠缠 [28, 47, 48]，但纠缠量受到本态光学非经典性程度的严重限制。定理 1 和 1' 中的界限可以很容易地计算出纯态的界限，因为 EoF 与还原态的冯·诺依曼熵相重合，而 M TN 与总噪声相重合。然而，对于混合态，界限与两个通常难以评估的量有关。我们的第二个主要结果（定理 2）解决了这个问题
通过注意力预测蛋白质序列的酶促功能
结果：我们表明，我们的Enzbert Transformer模型通过蛋白质语言模型的专业化而受过训练，可预测酶佣金（EC）数量，仅基于序列而优于单功能酶类预测的最先进的工具。在EC40基准上的第二级预测EC数量的预测中，精度从84％提高到95％。为了评估第四级的预测质量，这是最详细的EC数字，我们构建了两个新的基于时间的基准测试，以与最先进的方法ECPRED和DEEPEC进行比较：Macro-F1分别从41％提高到54％，从20％提高到20％。最后，我们还表明，使用一个简单的注意力图与EC预测任务上的其他经典性方法相当，或者比其他经典性方法更好。更具体地，注意图鉴定出的重要残基倾向于对应于已知的催化位点。量化，我们报告的最高F-GEAIN评分为96.05％，而经典的可解释性方法最多达到91.44％。
V. Ravishankar 教授
Ravishankar 是一位理论物理学家，曾从事中能物理、高能物理 (QCD)、夸克胶子等离子体、量子霍尔效应和激光等离子体加速等领域的研究。在过去的二十年里，他一直致力于非经典性和量子信息的研究。他目前还在研究经典非阿贝尔等离子体。
使用可信量子输入进行自我测试和认证
摘要 量子设备的设备独立认证对于安全量子信息协议的开发至关重要。到目前为止，研究最多的场景对应于由不同的非特征化设备组成的系统，观察者用经典输入探测这些设备以获得经典输出。相关量子属性的认证来自对这些没有经典对应物的事件之间相关性的观察。在完全设备独立的场景中，不对设备做出任何假设，因此它们的非经典性源于贝尔非局域性。还存在其他场景，称为半设备独立，其中对设备做出假设，例如其尺寸，并且非经典性与没有经典类似物的其他类型相关性的观察相关。最近，引入了使用可信量子输入进行认证。这项工作的目标是研究这种形式主义的威力，并使用可信量子输入描述各种设置中的自测试协议。我们还将这些不同类型的自我测试与一些最基本的量子信息协议联系起来，例如量子隐形传态。最后，我们将我们的发现应用于量子网络，并提供评估整个网络及其部分质量的方法。
有符号 Rényi 熵的公理化及其应用...
我们修改了 R´enyi (1961) 熵公理，使其适用于负（“带符号”）测度，例如，在量子力学的相空间表示中。我们获得了有关系统的两个新信息（缺乏）测度，我们分别将其作为经典香农熵和经典 R´enyi 熵的带符号类似物。我们表明，带符号的 R´enyi 熵见证了系统的非经典性。具体而言，当且仅当带符号的 R´enyi α -熵对某个 α > 1 为负时，测度才具有至少一个负分量。相应的非经典性测试不适用于带符号的香农熵。接下来，我们表明，当 α 为偶数正整数时，带符号的 R´enyi α -熵是 Schur 凹的。（一个例子表明带符号的香农熵不是 Schur 凹的。）然后，我们为带符号测度建立了一个抽象的量子 H 定理。我们证明，在有符号测度的经典（“去相干”）演化下，参数化的有符号 R'enyi 熵家族的成员不减少，其中后者可以是 Wigner 函数或量子系统的其他相空间表示。（示例显示有符号 Shannon 熵可能是非单调的。）我们最终得出一个结论，即从有符号概率开始的相空间演化在有限的时间长度后何时变为经典。
法力和魔法定义及结点状态的模糊性
近年来，出现了许多论文讨论不同模型（如 CFT、结点理论等）的 magic 和 mana 属性 [1–3]。这些量表征此类模型中定义的某种量子力学状态与 Clifferd 群元素的距离 [4]。根据 Gottesmann-Knill 定理 [5]，Clifferd 群元素可以在经典计算机上进行有效建模。因此，有人声称“magic”实际上是某种状态的非经典性，而 mana 则衡量这种非经典性。如果结合量子计算讨论这些属性，这些属性可能很重要。Gottesman-Knill 定理基于以下事实：Clifferd 群是所研究群 G 的一个有限子群，而 G 是几个 SU(N) 的张量积。然而，它并不是唯一的有限子群。对于同一个群 G ，可以定义无数个这样的子群。其中，克利福德群的定义性质是它与 sigma 矩阵的联系。从量子计算的角度来看，没有必要要求这一点。因此，根据想要向量子计算机呈现的问题集，可以对 mana 进行不同的定义。我们认为 mana 实际上是一种相对属性，而不是绝对属性。在本文中，我们将介绍克利福德群的通常定义方式以及如何对其进行修改以获得其他有限子群。我们将应用这个新的 mana 定义来研究结点状态。结点理论是一个被广泛研究的课题，与其他理论有很多关系。其中，结点理论与量子计算之间存在联系，它既提供了使用量子算法计算结点多项式的方法，也提供了将量子算法描述为有效拓扑场论中的一些结点配置 [14]- [19]。这涉及通过 Reshetikhin-Turaev 算法 [6]- [13] 使用酉矩阵计算结点。具体来说，对于某些特定的结点系列，任何量子算法都可以描述为一系列结点的连续近似 [18,19]。然而，在本文中，我们讨论了结点理论的不同方法。法力和魔法是量子态（密度矩阵）的属性，而不是酉运算。有一种方法可以定义对应于结点的量子态 [2]，使用拓扑场论的思想 [20,21]。这个密度矩阵的矩阵元素由特殊点处的结点多项式构成。因此，这种状态的经典性为我们提供了有关如何在经典计算机上计算这些结点不变量的一些信息。论文组织如下。在第 2 章中，我们定义了 Clifferd 群，它是 SU ( N ) 群的一个有限子群。在第 3 章中，我们提供了 mana 的定义，就像其他关于该主题的论文（如 [1–3]）中给出的那样。在第 4 章中，我们讨论了 mana 定义中的歧义，并展示了如何修改定义以给出与 SU ( N ) 的不同有限子群相关的 mana。在第 4 章中，我们根据 [2,20,21] 定义了描述不同结的量子力学状态。在第 5 章中，我们研究了结状态下的 mana 是什么样子，以及如何通过不同的 mana 定义来改变它。
![arXiv:2103.09409v2 [quant-ph] 2021 年 3 月 27 日](/simg/a\ad0225bef175309f8c200a2f07172afdcd7b6fd7.webp)
arXiv:2103.09409v2 [quant-ph] 2021 年 3 月 27 日
量子信道可以表示动态资源，是很多物理场景中不可缺少的元素，为了描述信道的某些非经典性，需要对其性质进行量化。在量子信道资源理论框架下，我们给出了两种构造信道纠缠测度的一般方法，并基于信道Choi相对熵、并发性和k-ME并发性给出了几种信道纠缠测度，并给出了一些具体实例。这些信道纠缠测度可以深化对信道的认识，推动相干资源与纠缠资源之间相互转化的研究。此外，我们证明了这些测度满足非负性、单调性、凸性等性质。
Fisher 信息全面识别量子资源
引言：Fisher 信息 (FI) 在量子信息科学中起着重要的基础作用。在量子计量和传感中，它通过众所周知的量子 Cram´er-Rao 边界 [1 – 3] 决定了测量设备精度的最终极限。现有的应用包括干涉测量法 [4 – 6]、磁力测量法 [7,8]、温度测量法 [9,10]、量子照明 [11 – 13]、位移传感 [14,15] 等 [16]。至关重要的是，这些应用利用了已充分研究的非经典量子特性，如相干性 [17,18]、纠缠 [19,20] 和负准概率 [21,22]，以证明量子测量设备相对于经典测量设备的内在优越性。 FI 还被用于研究量子系统的非经典特性，如量子相干性 [23,24] 和纠缠 [25,26]。传统上，量子力学中不同的非经典性概念都是独立研究的。因此，过去开发的理论工具和物理量通常一次只能探测一个非经典特性。然而，最近的发展在提供一个统一的框架方面取得了巨大进步，不仅可以研究几种不同的非经典性概念 [27-29]，还可以研究量子系统的更一般资源 [30,31]。这导致我们发现了不仅与某一特定资源理论相关的物理任务和操作量，而且与一般环境也相关。这促使我们考虑具有普遍适用性的量，即它们保持物理上有意义的解释，同时能够在给定资源理论的物理约束内识别被认为是“非经典”或“资源丰富”的每个状态[32-40]。这类量的一个例子是稳健性度量类[41]，它们是任何量子资源的明确定义的量词，可用于量化资源在资源方面的运营优势
2003.07974.pdf - 构造函数理论
最近，一类用于检测引力非经典性的实验被提出 [1, 2]。这开辟了一种令人兴奋的可能性：通过测量两个量子探针上引力引起的纠缠，间接探测引力相互作用的非经典性，可以探测到引力中的量子效应。在本文中，我们重点介绍这类实验的理论基础。这些实验基于这样一个事实：如果系统 M（例如引力）可以通过局部相互作用使两个量子系统 QA 和 QB（例如两个质量）纠缠，则 M 一定是非经典的。我们所说的非经典，非正式的意思是，介质 M 必须至少具有两个不能同时以任意高精度测量的变量（即通过相同的测量系统）。这大致就是量子理论中“互补性”的含义，下面将对其进行正式定义。如果 M 遵循量子理论，上述事实可直接从局部操作和经典通信 (LOCC) 定理 [3] 得出：退相干信道不能通过局部操作使两个其他量子系统纠缠。为了将这些定理应用于引力的情况，人们必须假设它遵循量子理论；因此，基于这一假设的实验将测试引力是否具有一定的相干性，从而允许在一定尺度之外出现一些大规模叠加。[1] 中的论证和相关提议 [4, 5] 遵循这种论证思路，并将其推广到不能直接测量介质的量子可观测量的情况。然而，提议的实验旨在探索介质 M 可能遵循或不遵循量子理论的情况（例如引力）。因此，为了为提议的测试提供充分的理论基础，需要在限制较少的假设下证明上述事实，而不完全假设量子理论。 [2, 6] 中提出了一个更具普遍性的论点，不假设介体具有量子动力学的所有性质。