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World File Search System量子态
利用神经网络量子态寻找量子临界点
摘要：找到量子临界点的精确位置对于表征零温度下的量子多体系统尤为重要。然而，量子多体系统的研究难度非常大，因为它们的希尔伯特空间维数会随着其尺寸的增大而呈指数增长。最近，被称为神经网络量子态的机器学习工具已被证明可以有效且高效地模拟量子多体系统。我们提出了一种使用神经网络量子态、解析构造的固有受限玻尔兹曼机、迁移学习和无监督学习来寻找量子伊辛模型的量子临界点的方法。我们验证了该方法，并与其他传统方法相比评估了其效率和有效性。
利用自由电子的光子量子态断层扫描
引言——过去几十年来量子光学[1 – 4]的进展使得量子力学的基础测试[5,6]、量子光子态的测量[7 – 9]和量子技术的实现[10 – 14]成为可能。这些成就源于光子探测方案的发展，例如汉伯里·布朗-特威斯实验[15]、符合测量[6]、光子数分辨探测器[16,17]和用于量子态层析成像[18 – 20]的同差探测[7 – 9]。传统的量子光探测器依赖于光子与固态系统（如雪崩光电二极管[21 – 23]、超导纳米线[24,25]和光电倍增管[26,27]）的相互作用。其他灵敏的量子光学探测器依赖于与有效两能级系统（例如原子、囚禁离子或超导量子比特）的光子相互作用 [28 – 32]。更先进的检测方案促进了光学非线性以增加检测带宽 [33,34]。然而，当前的量子光学技术在空间分辨率方面受到限制，并且由于电子元件的响应时间而限制了检测速率和带宽。在这里，我们提出了一种使用自由电子-光子纠缠 [35 – 37] 进行量子光子态层析成像的量子光学检测方案。我们展示了同质型自由电子与光子态的相互作用（图 1）如何通过电子能谱测量在相空间中提取有关该状态的最大信息。这种方法，我们称之为自由电子量子光学检测（FEQOD），具有由电子-光子耦合强度设定的基本信息限制，允许
通过前馈消除光学相位噪声增强量子态转移
在现代物理学的许多领域，利用光场对量子态进行鲁棒控制至关重要。根据平台不同，这可以通过单光子或双光子驱动场来实现单量子比特和纠缠操作[1-3]。控制保真度可以通过使用脉冲整形方案来增强[4]。一种广泛使用的技术是受激拉曼绝热通道（STIRAP）[5,6]，它通过耦合到中间态实现两个离散态之间的粒子数转移。STIRAP 的显著优点是它不受中间态自发辐射损失的影响，并且在激光强度等实验条件下对噪声相对不敏感[6]。这使得 STIRAP 在超导电路[7]、囚禁离子[8]、氮空位中心[9]、光机械谐振器[10]、光波导[11]和超冷分子合成[12]中找到了重要的应用。尽管 STIRAP 对激光振幅噪声不太敏感，但它本身对快速激光相位噪声很敏感，因为它依赖于暗态的绝热演化 [6,13] 。为了最大限度地降低相位噪声，需要使用线宽较窄的激光器。这通常是通过主动将光的频率稳定到稳定的参考点（如光学腔）来实现的。这个过程降低了反馈环路带宽内频率的相位噪声，但也会在更高频率下引入额外的噪声。这种高频相位噪声俗称伺服
量子态转移：通过自旋链优化和构建的协议
大量研究已经概述了适当的光谱在通过自旋链镜像反转实现量子信息传输中的关键作用。通过结合数值和分析方法，研究人员已经确定了有利于完美或近乎完美状态转移（PST-PGST）的最近邻耦合和现场能量的配置。一个特别有效的模型，源自等距光谱（Christandl 等人），依赖于跨位点的强烈不均匀耦合，同时保持局部磁场不变。通过使用进化数值方法，特别是定制的遗传算法，我们发现了一种替代光谱。这种替代光谱仅通过调节现场能量即可实现高保真度的传输。这个光谱，最多大约一个位点，可以实现完全均匀的耦合，从而简化了实验要求。我们还使用了逆特征值方法中的辅助数值方法来提供辅助分析，以区分准完美状态转移 (QPST) 和 PST，并强调两者之间的权衡。通过这些分析，我们可以提出替代方案，为实验实施提供潜在优势，同时仍以完美或近乎完美的状态转移为目标。
亚周期尺度的光学时域量子态断层扫描
鉴于最近在电光采样在检测电磁场基态和超宽带压缩态的亚周期尺度量子涨落方面的实验应用方面取得的进展，我们提出了一种方法，将宽带电光采样从光谱方法提升为全量子断层扫描方案，能够在时间域中直接重建自由空间量子态。通过结合两种最近开发的方法来从理论上描述量子电光采样，我们以分析的方式将电光信号的光子计数概率分布与采样量子态的变换相空间准概率分布联系起来，该分布是采样中红外脉冲态和超宽带近红外探测脉冲之间时间延迟的函数。我们对噪声源进行了分类和分析，并表明在使用超宽带探测脉冲的量子电光采样中，可以观察到由于纠缠破坏而引起的热化。减轻热化噪声可以实现宽带量子态的断层重建，同时允许在亚周期尺度上访问其动态。
学习有界门的量子态和幺正...
O'Donnell and Wright, STOC 2016 Haah, Kothari, O'Donnell, Tang, FOCS 2023 n ∼10 23 ! 学习如何成为可能？
流形上量子态的解析性质
本研究的主要目的是调查经典相空间的凯勒几何如何影响从几何量化获得的量子希尔伯特空间的量子信息方面，反之亦然。我们以一种特殊的方式用量子线束将状态与两个积分凯勒流形乘积的子集关联起来。我们证明了当子集是乘积的有限并集时，以这种方式关联的状态是可分离的。我们给出了希尔伯特空间 H 0 ( M 1 , L ⊗ N 1 ) ⊗ H 0 ( M 2 , L ⊗ N 2 ) 上所有纯态平均熵的渐近结果，其中 H 0 ( M j , L ⊗ N j ) 是紧致复流形 M j 上厄米充足线束 L j 的 N 次张量幂的全纯截面空间。这个渐近表达式的系数捕捉了流形的某些拓扑和几何性质。在另一个与量子计算相关的项目中，我们为群 U 3 n ( Z [ 1
按需量子态传输与纠缠...
通过传播光子耦合孤立量子系统是量子科学的中心主题 1、2，具有实现分布式容错量子计算 3 – 5 等突破性应用的潜力。到目前为止，光子已被广泛用于实现高保真远程纠缠 6 – 12 和状态转移 13 – 15，方法是用条件反射补偿效率低下，这是一种限制通信速率的概率性策略。与此相反，我们在这里通过实验实现了一个长期存在的确定性直接量子态转移的提议 16。利用高效的、参数控制的微波光子发射和吸收，我们展示了两个孤立超导腔量子存储器之间按需的高保真状态转移和纠缠。传输速率比任一存储器中光子的丢失速率更快，这是复杂网络的基本要求。通过以多光子编码传输状态，我们进一步表明，使用腔体存储器和状态独立传输创造了惊人的机会，可以通过量子误差校正确定性地减轻传输损耗。我们的研究结果为跨网络的确定性量子通信建立了一种引人注目的方法，并将实现超导量子电路的模块化扩展。直接量子态转移是一种快速、确定性的量子通信方案，用于在量子网络中传播光子 16 。在该协议中，发送节点以成形的光子波包形式发射量子态，然后被接收节点吸收。这需要光和物质之间强大的可调耦合，以及在共享通信频率上高效传输光子；到目前为止，由于光子耦合和传输效率低下，光网络中的状态转移具有高度概率性 8 。相比之下，超导微波电路可以将低损耗与强耦合相结合。该平台非常适合实现按需状态转移，从而以模块化方式扩展量子设备。为此，超导微波存储器和传播模式已成功对接，独立实现受控光子发射 17 – 20 和吸收 21 – 23。然而，由于高效、频率匹配的光子传输需求带来的困难，远距离确定性量子通信的目标至今仍未实现。