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解密“量子信息”——物理学科相关文章合集 (上)
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法国物理学家阿兰·阿斯佩 (Alain Aspect)、 美国理论和实验物理学家约翰·克劳泽 (John F. Clauser) 和奥地利物理学家安东·塞林格 (Anton Zeilinger) 共同被授予今年的诺贝尔物理学奖，以表彰他们在“纠缠光子实验，验证违反贝尔不等式和开创性量子信息科学”方面做出的贡献。本期学科合集推荐一组来自 Atoms、Condensed Matter、Entropy，以及 Photonics 期刊与量子信息及量子力学领域的相关文章，欢迎大家阅读与分享。
01. Polaron Problems in Ultracold Atoms: Role of a Fermi Sea across Different Spatial Dimensions and Quantum Fluctuations of a Bose Medium
超冷原子中的极化子问题：费米海在不同空间维度上的作用和玻色介质的量子涨落
Hiroyuki Tajima et al.
文章亮点：
极化子的概念最初是在离子晶格中的电子的背景下引入的，它能够帮助我们理解量子杂质浸入多体背景中并与之相互作用时的行为。作者通过考虑极化子在超冷量子气体实验中可以实现的反馈效应，讨论了杂质对介质粒子的影响，同时特别举例说明了介质在费米极化子或玻色极化子存在时的变化。对于费米极化子，作者提出了在有限温度下工作的相应多体图解方法，并讨论了在这个框架下如何实现介导的二体和三体相互作用。利用这种方法，作者通过改变杂质-介质相互作用以及空间维度从三到一的变化，分析了费米极化子在有限温度下的谱函数行为。有趣的是，本文揭示了介质原子的谱函数可以作为分析从吸引极化子到分子的三维跃迁/交叉的一个有用的量。对于玻色极化子，文章展示了背景玻色-爱因斯坦凝聚态在杂质原子附近的耗损。这样的空间调制对于将来研究玻色极化子问题的插值相关的量化至关重要。
原文出自 Atoms 期刊
Tajima, H.; Takahashi, J.; Mistakidis, S.I.; Nakano, E.; Iida, K. Polaron Problems in Ultracold Atoms: Role of a Fermi Sea across Different Spatial Dimensions and Quantum Fluctuations of a Bose Medium. Atoms 2021, 9, 18.
02. Resonant Quantum Kicked Rotor as A Continuous-Time Quantum Walk
连续时间量子行走：共振量子踢转子
Michele Delvecchio, Francesco Petiziol and Sandro Wimberger
文章亮点：
本文详细回顾了连续时间量子行走在动量空间以及量子踢动转子演变的对比。该系统可以用玻色-爱因斯坦凝聚实现，并允许对初始条件进行必要的控制。作者验证得到的概率分布同样适用于踢动强度相当的转子。文章进一步讨论了如何为实际实验时动态进行中的相关状态设计行走演变， 这对以原子-光子驱动的踢转子在实现棘轮和量子搜索的未来应用有重要意义。
原文出自 Condens. Matter 期刊
Delvecchio, M.; Petiziol, F.; Wimberger, S. Resonant Quantum Kicked Rotor as A Continuous-Time Quantum Walk. Condens. Matter 2020, 5, 4.
03. Bell Diagonal and Werner State Generation: Entanglement, Non-Locality, Steering and Discord on the IBM Quantum Computer
贝尔对角态和 Werner 态生成：IBM 量子计算机的纠缠、非局域性、导引和失谐
Elias Riedel Gårding et al.
文章亮点：
作者提出了新的量子电路来制备整个贝尔对角线态 (特别是 Werner 态)，并在 IBM 量子计算上进行了模拟和测试。在所提出的电路中，其中一个只涉及两个量子比特，但却需要适应的量子层析程序并行处理经典比特。实验生成了整类贝尔对角态，作者在全参数空间上对形成纠缠和共生纠缠、CHSH 非局域性、导引和失协等几个特征指标进行了实验评估，并与理论进行了比较。作为这项工作的“副产品”，作者还发现“量子失协”和“不对称相对熵失协”之间存在显著的普遍不平等：前者从未超过后者。
原文出自 Entropy 期刊
Riedel Gårding, E.; Schwaller, N.; Chan, C.L.; Chang, S.Y.; Bosch, S.; Gessler, F.; Laborde, W.R.; Hernandez, J.N.; Si, X.; Dupertuis, M.-A.; Macris, N. Bell Diagonal and Werner State Generation: Entanglement, Non-Locality, Steering and Discord on the IBM Quantum Computer. Entropy 2021, 23, 797.
03. Bounds on Mixed State Entanglement
混合态纠缠的边界
Bruno Leggio et al.
文章亮点：
作者在 d1×d2 混合态的一般框架下，基于物理系统的混合性表征，推导出了两体负部分转置 (Negative Partial Transpose, NPT) 纠缠度的显式界。受 Popescu、Short 和 Winter 等人开创性论文的启发，文章结论突出了热化系统内部量子纠缠与其物理性质之间的相互作用，在热纠缠的这一特殊情况下利用该界限，并提出了一种将热力学特征与量子关联的单配联系起来的方法。本文的研究结果具有普遍性，适用于任何有限大小双量子系统的量子态。根据最近提出的旨在测量量子系统状态纯度的协议，文章结果在实验上也是可评估的。
原文出自 Entropy 期刊
Leggio, B.; Napoli, A.; Nakazato, H.; Messina, A. Bounds on Mixed State Entanglement. Entropy 2020, 22, 62.
04. Short Barriers for Lowering Current-Density in Terahertz Quantum Cascade Lasers
降低太赫兹量子级联激光器电流密度的低势垒
Liang Gao, John L. Reno and Sushil Kumar
文章亮点：
由界面粗糙度和纵向光学声子引起的散射是太赫兹量子级联激光器的主要传输机制。作者通过选择具有低势垒的 GaAs/Al0.10Ga0.90As 异质结构，减轻了界面粗糙度散射的影响，从而降低工作电流密度，为未来研究人员提供了一个新思路。未来相关研究人员可以设计、制造和测试出两种分别基于低势垒 (Al-10%) 和高势垒 (Al-15%) 且设计参数非常相似的量子级联激光器，以得出界面粗糙度散射对太赫兹量子级联激光器性能的影响。
原文出自 Photonics 期刊
Gao, L.; Reno, J.L.; Kumar, S. Short Barriers for Lowering Current-Density in Terahertz Quantum Cascade Lasers. Photonics 2020, 7, 7.
05. Topological Protection and Control of Quantum Markovianity
量子马尔可夫性的拓扑保护与控制
Gian Luca Giorgi, Salvatore Lorenzo and Stefano Longhi
文章亮点：
本文研究了一个弱耦合到具有非平凡拓扑相的二维槽的量子比特退相干动力学，例如一个二能级原子被嵌入到一个具有合成规范场的二维耦合腔阵列，实现了一个量子霍尔槽，而由于量子霍尔槽中手性边缘态的鲁棒性，马尔可夫性不受中等无序的保护。此项研究为开放量子系统的拓扑秩序和退相干领域提供了重要的物理见解，结果表明，在无序存在下具有可调拓扑性质的拓扑槽可以提供一个控制退相干动力学的平台，从而增强或抑制非马尔可夫性。
原文出自 Photonics 期刊
Giorgi, G.L.; Lorenzo, S.; Longhi, S. Topological Protection and Control of Quantum Markovianity. Photonics 2020, 7, 18.
Atoms 期刊介绍
主编：James F. Babb, Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA
期刊收录范围涵盖原子、分子、核光谱学、碰撞、冷原子、量子气体和玻色-爱因斯坦凝聚、基于原子的量子技术、核理论与实验、量子化学、计算化学和分子物理，微粒和团簇切片等研究领域。自2013年创刊以来被 ESCI、Scopus、Inspec 等多个权威数据库收录。
2021 CiteScore：2.8
Time to First Decision：17 Days
Time to Publication：38 Days
Condensed Matter 期刊介绍
主编：Antonio Bianconi, Rome International Center for Materials Science Superstripes, Italy
期刊收录范围涵盖纳米结构与物质、材料物理学、量子、超导等凝聚态物理所有理论和实验方向。自2016年创刊以来，被 Scopus、ESCI (Web of Science)、Inspec 等多个权威数据库收录。
2021 CiteScore：3.1
Time to First Decision：16 Days
Time to Publication：41 Days
Entropy 期刊介绍
主编：Kevin H. Knuth, University at Albany, USA
期刊主要发表熵和信息论的相关文章，涉及学科领域有：热力学、统计力学、信息论、生物物理学、天体物理学及宇宙学、量子信息和复杂体系等，当前位于 JCR 物理多学科二区。
2021 Impact Factor：2.738
2021 CiteScore：4.4
Time to First Decision：19 Days
Time to Publication：41 Days
Photonics 期刊介绍
主编：Nelson Tansu, The University of Adelaide, Australia
期刊出版光学和光子学相关的基础理论和应用方面的学术文章，涵盖量子光学、微纳光学、光电子学、光谱学、集成光学、生物医学光子学、光子功能材料、激光器与激光光学、光纤光学与光通信、光传感、经典光学等方向。
2021 Impact Factor：2.536
2021 CiteScore：2.3
Time to First Decision：13.2 Days
Time to Publication：35 Days
https://blog.sciencenet.cn/blog-3516770-1367248.html
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