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Rebits量子计算中的Wigner函数负性和上下文性

尼古拉·德尔福斯、菲利普·阿勒德·盖林、雅各布·卞和罗伯特·劳森多夫
物理学。修订版X5,021003–2015年4月2日出版

摘要

我们描述了一种在rebits(具有实密度矩阵的状态)上通过状态注入进行量子计算的通用方案。对于这个方案,我们建立了上下文性和Wigner函数负性作为计算资源,扩展了M.Howard的结果等。[自然(伦敦) 510, 351 (2014)]到两级系统。为此,我们定义了一个适用于以下系统的Wigner函数n个重新定义并证明了相应的离散Hudson定理。我们引入了rebit状态的上下文见证,并讨论了我们的结果与状态依赖上下文的兼容性。

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  • 收到日期:2014年10月1日

内政部:https://doi.org/10.103/PhysRevX.5.021003

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美国物理学会出版

作者和附属机构

尼古拉斯·德尔佛斯1,菲利普·阿勒德·盖林2,雅各布·卞2、和罗伯特·劳森多夫2

  • 1加拿大魁北克省舍布鲁克大学物理系,J1K 2R1
  • 2加拿大不列颠哥伦比亚大学温哥华分校物理与天文学系V6T 1Z1

热门摘要

上下文性是量子力学的一个基本性质,它将量子理论与经典理论区分开来。具体地说,它证明了对可观察物体的量子测量不能被视为仅仅揭示了一个预先存在的值。上下文也是量子计算的资源;没有它,通用量子计算就无法进行。这一事实最近已经为具有幻态的量子计算模型(即,不能由该方案的测量和幺正门创建的状态)确立,基本上适用于除二能级系统以外的所有事物。我们讨论两级系统的开放情况,从算法的角度来看,这是最相关的。我们表明,上下文仍然是具有实密度矩阵的量子态的必要资源。

两级场景与高维场景有一个本质上的不同:它涉及状态依赖性上下文的现象,这给查看相空间上概率分布的密切量子模拟带来了障碍。此函数的负值表示数量。

通过测量进行量子计算的方案也建立了上下文关系,但在这种情况下,只针对量子比特。我们的工作为比较两种计算方案以确定它们如何利用上下文提供了可能性。

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第5卷,第。2015年4月2日-6月

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