维格纳负性作为非经典性的著名指标,在连续变量系统的量子计算和模拟中起着至关重要的作用。最近,已经证明爱因斯坦-波多尔斯基-罗森转向是两个远程模式之间产生维格纳负性的先决条件。受现实世界量子网络需求的推动,我们从定量的角度研究了多部分场景中生成的维格纳负性的可共享性。通过建立类似于广义 Co ffiman-Kundu-Wootters 不等式的一夫一妻制关系,我们证明了维格纳负性的量不能在不同模式之间自由分布。此外,对于光子减法(实验实现的主要非高斯运算之一),我们提供了一种量化远程生成的维格纳负性的通用方法。通过这种方法,我们发现高斯可控性和产生的维格纳负性的数量之间没有直接的定量关系。我们的研究结果为利用维格纳负性作为基于非高斯场景的众多量子信息协议的宝贵资源铺平了道路。
摘要 我们提出了一种用于近期量子设备的基于扫描的实验断层扫描方法。该方法的基础方法之前已在基于集合的 NMR 设置中引入。在这里,我们提供了教程式的解释以及合适的软件工具,以指导实验人员将其适应近期的纯态量子设备。该方法基于量子态和算子的 Wigner 型表示。这些表示使用由球谐函数的线性组合组装而成的形状提供了量子算子的丰富可视化。这些形状(以下称为液滴)可以通过测量旋转轴张量算子的期望值进行实验断层扫描。我们提出了一个用于实现基于扫描的断层扫描技术的实验框架,用于基于电路的量子计算机,并展示了 IBM 量子经验的结果。我们还提出了一种从实验断层扫描的 Wigner 函数(液滴)估计密度和过程矩阵的方法。可以使用基于 Python 的软件包 DROPStomo 直接实现此断层扫描方法。
非经典因果模型是为了解释违反贝尔不等式而开发的,同时遵循相对论因果结构和可靠性——即避免微调因果解释。最近,基于维格纳朋友思想实验的扩展,得出了一个可以被视为比贝尔定理更强的不通定理:局部友好 (LF) 不通定理。在这里,我们表明,即使考虑非经典和/或循环因果解释,LF 不通定理也对因果模型领域提出了巨大的挑战。我们首先将 LF 不等式(LF 不通定理的关键元素之一)重新定义为源于统计边际问题的一夫一妻制关系的特殊情况。然后,我们进一步将 LF 不等式重新定义为因果兼容性不等式,它源于非经典因果边际问题,其因果结构由有理有据的因果形而上学假设所暗示。我们发现,即使允许观察到的事件的潜在原因接受后量子描述(例如在广义概率论或更奇特的理论中),LF 不等式仍会从这种因果结构中出现。我们进一步证明,没有非经典因果模型可以在不违反无微调原则的情况下解释 LF 不等式的违反。最后,我们注意到,即使诉诸循环因果模型,也无法克服这些障碍,并讨论了因果建模框架进一步扩展的潜在方向。
维格纳的朋友实验是一个思想实验,其中一个所谓的超级观察者(维格纳)观察另一个对物理系统进行量子测量的观察者(朋友)。在这种设置中,维格纳将朋友、系统以及朋友测量中涉及的其他潜在自由度视为一个联合量子系统。一般来说,维格纳的测量会改变朋友测量结果的内部记录,使得超级观察者测量之后,存储在观察者的记忆寄存器中的结果不再与朋友最初获得的结果相同,即在她被维格纳测量之前。在这里,我们表明,朋友对这种记忆变化的任何意识(可以通过存储有关变化信息的附加寄存器来建模)与扩展的维格纳朋友场景中的无信号条件相冲突。
摘要 众所周知,量子态的 Wigner 函数可以取负值,因此它不能被视为真正的概率密度。在本文中,我们研究了在相空间中寻找扩展到负 Wigner 函数的熵类函数的难度,然后主张定义与任何 Wigner 函数相关的复值熵的优点。这个量,我们称之为复 Wigner 熵,是通过在复平面上对 Wigner 函数的 Shannon 微分熵的解析延拓来定义的。我们表明,复 Wigner 熵具有有趣的特性,特别是它的实部和虚部在高斯幺正(相空间中的位移、旋转和压缩)下都是不变的。当考虑高斯卷积下 Wigner 函数的演化时,它的实部在物理上是相关的,而它的虚部仅与 Wigner 函数的负体积成正比。最后,我们定义任何维格纳函数的复值费希尔信息,当状态经历高斯加性噪声时,它与复维格纳熵的时间导数相关联(通过扩展的德布鲁因恒等式)。总的来说,预计复平面将为分析相空间中准概率分布的熵特性提供一个适当的框架。
1949 年,Moyal 发表了论文 [1],展示了通过 Weyl 对应 [2],人们能够将量子力学发展为相空间中的函数理论,该函数根据“扭曲”或 Moyal 积组成,其状态由其 Wigner 函数表示 [3]。自那以后,人们认为将这种形式主义扩展到非相对论性无自旋粒子领域之外很有用。自旋粒子的情况一度似乎特别麻烦。事实上,Stratonovich [4] 早期对自旋情况的建议包含了 Moyal 自旋理论的种子,最近已被证明 [5]。在本文中,我将 [5] 的主要思想发展为一种通用方法,我称之为“Stratonovich-Weyl 对应”,将基本经典系统与具有相同不变群的基本量子系统联系起来。 Moyal 公式的基本性质,即量子期望值应通过对相空间进行积分来“经典地”计算,事实证明,这一性质(与群协方差一起)足以识别许多不变群的扭曲乘积(以及符号演算)。文中给出了一些例子来说明 Stratonovich-Weyl 对应如何适用于“普通”Weyl 演算、纯自旋、庞加莱盘量化和伽利略旋转粒子。
摘要 纠缠量子粒子是纳米尺度上携带量子信息的一种有吸引力的选择,对其中某个粒子的操作会瞬间影响另一个纠缠粒子的状态。然而,在传统的时间相关量子传输模拟方法中,完整描述纠缠需要大量的计算工作,几乎是无法承受的。考虑到电子,分析其纠缠的一种方法是通过 Wigner 形式对库仑相互作用进行建模。在本文中,我们通过采用合理的近似来降低两个相互作用电子时间演化的计算复杂度。具体而言,我们用局部静电场代替电子-电子相互作用的 Wigner 势,该势是通过势的谱分解引入的。证明了对于电子-电子系统的某些特定配置,引入的近似是可行的。我们还分析了纯度,即量子态的最大相干性,相应的分析表明,引入的局部近似可以很好地解释由库仑相互作用引起的纠缠。
使用包含时空自由度的正交基,我们开发了用于量子光学的 Wigner 函数理论,作为 Moyal 形式主义的扩展。由于时空正交基涵盖所有量子光学状态的完整希尔伯特空间,因此它不需要分解为离散希尔伯特空间的张量积。与此类空间相关的 Wigner 函数成为函数,运算由函数积分(星积的函数版本)表示。由此产生的形式主义使时空自由度和粒子数自由度都相关的场景的计算变得易于处理。为了演示该方法,我们为一些众所周知的状态和算子计算了 Wigner 函数的示例。
摘要。1)背景:高功率连续激光束在光缆(包括光纤)列车和大气中的建模、特性、变换和传播在过去几年中已成为激光科学与工程领域的热门话题。在军事领域中,高功率连续激光应用必须具有单模输出。此外,非平稳、动态的工作模式也很常见。由于动态行为和非典型非高斯分布,公认的激光束诊断设备和程序无法直接应用。2)方法:提出了 Wigner 变换方法来表征具有显著确定性像差的动态变化高功率连续激光束。采用 Shack-Hartmann 方法进行波前传感测量并分解为正交 Zernike 基。3)结果:发现了由非平稳热光效应导致的确定性像差,该像差取决于激光输出的平均功率。通过维格纳方法测定的光束质量的变化与远场光束直径的测量结果的变化相同。4)结论:这种像差成分似乎是导致高功率连续激光束的光束质量和亮度下降的主要因素。
应本书出版商的要求,我开始研究这种出版物的意义,并意识到它可以成为更好地理解平面设计中排版的有用工具。这本小书揭示了我们的指导方针——我们为自己设定的指导方针。在几次教学中,我注意到年轻设计师缺乏一些基本的排版原则。我认为将我的一些专业知识传授给他们可能会很有用,希望能够提高他们的设计技能。创造力需要知识的支持才能发挥出最佳水平。这本小书的目的不是扼杀创造力或将其简化为一堆规则。阻碍良好设计的不是公式,而是缺乏对设计专业复杂性的了解。使用适当的公式来实现预期结果取决于大脑。我很高兴回顾所有我在排版方面学到新东西的时刻,无论是从大师那里,还是从同行那里。我从瑞士同事那里学到了严谨的设计,从美国同事那里学到了留白,从德国同事那里学到了字体的强大影响力,从英国同事那里学到了机智,然后从世界各地的同事那里学到了更多。新发现、新方法比以前做得更好,带来了一种充实的美妙感觉。我希望这本书能提供这种感觉,或者无论如何确认和重申我们设计师喜欢为自己设定的那些指导方针。