Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Теоретическая и математическая физика

Переход от функции Вигнера к $s$-упорядоченному распределению в фазовом пространстве посредством канала с гауссовским шумом

Yue Zhang, Shunlong Luo

Published Feb 27, 2022• 0 citations
Publisher

Abstract

Различные распределения в фазовом пространстве, от знаменитой функции Вигнера до функции Хусими $Q$ и распределения Глаубера-Сударшана $P$, сыграли интересную и важную роль в подходе фазового пространства к квантовой механике в целом и квантовой оптике в частности. Кэхилл и Глаубер предложили единый подход ко всем этим распределениям, который основан на понятии $s$-упорядоченного распределения в фазовом пространстве. Для прояснения физического смысла параметра $s$ предлагается интерпретировать $s$-упорядоченное распределение в фазовом пространстве как функцию Вигнера состояния на выходе канала с гауссовским шумом. Таким образом раскрывается связь между $s$-упорядоченным распределением в фазовом пространстве и каналом с гауссовским шумом, которая дает физическое понимание этого распределения. В этом контексте параметр $-s/2$ (а не исходный параметр $s$) приобретает смысл параметра гауссовского шума в канале. Объясняется альтернативное представление канала с гауссовским шумом как приготовления калибровочного измерения когерентного состояния. С использованием параметра $s$ вводится легко вычислимый и экспериментально проверяемый количественный показатель оптической неклассичности, доказаны его основные свойства и приведены примеры его вычисления для некоторых типичных состояний. Сформулирован простой и удобный критерий оптической неклассичности в терминах $s$-упорядоченного распределения в фазовом пространстве.

DOI
10.4213/tmf10164

Related papers

Ненормированные томограммы и квазираспределения квантовых состояний

Владимир Иванович Манько, Liubov A. Markovich

Рассматриваются томограммы и квазираспределения, такие как функции Вигнера, $P$-функция Глаубера-Сударшана и $Q$-функция Хусими, нарушающие стандартное условие нормировки для функции распределения вероятности. В этом случае преобразование Радона функции Вигнера может быть неприменимо для определения томограммы. Также выражения для функции Вигнера и томограммы через волновую функцию и матрицу плотности перестают быть обратимыми. Получены условия, налагаемые на функцию Вигнера и томограмму, которые позволяют обойти эти ограничения. Изучены три различных квантовых состояния: плоская волна де Бройля, затвор Мошинского и движение заряженной частицы в равномерном и постоянном электрическом поле. Их томограммы и функции квазираспределения, выражающиеся в терминах дельта-функции Дирака, функции Эйри и интегралов Френеля, нарушают условия нормировки.

Теоретическая и математическая физика•Oct 29, 2018•0 citations

Операторный метод вычисления $Q$-символов и их связь с символами Вейля - Вигнера и символами симплектических томограмм

V. A. Andreev, Любица Д Давидович, Ljubica Davidović +6 more

ОПЕРАТОРНЫЙ МЕТОД ВЫЧИСЛЕНИЯ Q-СИМВОЛОВ И ИХ СВЯЗЬ С СИМВОЛАМИ ВЕЙЛЯ-ВИГНЕРА И СИМВОЛАМИ СИМПЛЕКТИЧЕСКИХ ТОМОГРАММ Предложен новый метод вычисления символов Хусими операторов.В отличие от обычного способа, он не требует использования процедуры антинормального упорядочивания.Согласно этому методу операторам координаты q и импульса p ставятся в соответствие некоторые другие операторы X, P , удовлетворяющие тем же коммутационным соотношениям.Найден результат действия операторов X, P , а также полиномов, зависящих от этих операторов, на функцию Хусими.После интегрирования полученного выражения по координатам фазового пространства под интегралом получается функция Хусими, умноженная на символ того оператора, который действовал на эту функцию.Для операторов, являющихся степенями операторов X или P , символы Хусими вычислены в явном виде.

Теоретическая и математическая физика•Jan 1, 2014•2 citations

Многовременные пропагаторы и условие согласованности

Siwaporn Sungted, Sikarin Yoo-Kong

Для нерелятивистской квантовой системы $N$ частиц волновая функция является функцией $3N$ пространственных координат и одной временно́й координаты. Релятивистское обобщение волновой функции зависит от $N$ временны́х переменных и известно как многовременная волновая функция. Ее эволюция описывается $N$ уравнениями Шредингера, по одному для каждой временной переменной. Чтобы система уравнений имела нетривиальное решение, $N$ гамильтонианов должны удовлетворять условию совместности, также называемому условием интегрируемости. В настоящей работе условие интегрируемости выражено в терминах лагранжианов. С помощью фейнмановского подхода к квантовой механике получена эволюция волновой функции по $N$ временным переменным. Уравнения этой эволюции совместны тогда и только тогда, когда $N$ лагранжианов удовлетворяют определенному соотношению, называемому условием согласованности, которое можно записать в терминах линии Вильсона. Условие согласованности порождает ключевое свойство эволюции волновой функции: независимость эволюции от траектории в пространстве временных переменных. Это дает основания предполагать, что необходимо учитывать все возможные траектории не только в пространстве зависимых (пространственных) переменных, но и в пространстве независимых (временных) переменных. С геометрической точки зрения условие согласованности можно рассматривать как условие нулевой кривизны, а многовременные эволюции - как согласованные параллельные переносы в плоском пространстве временных переменных.

Теоретическая и математическая физика•Jan 27, 2022•0 citations

Об определении чистых состояний методом гомодинного детектирования

Андрей Игоревич Днестрян, Andrei Igorevich Dnestryan

В работе обсуждаются методы реконструкции волновой функции чистого состояния квантовой системы по известной оптической томограмме состояния. Оптическая квантовая томограмма представляет собой однопараметрическое распределение вероятностей с параметром $\theta$. Волновая функция чистого состояния выражается через оптическую томограмму, если последняя известна для любых значений $\theta$. Однако оптическая томограмма определяется из эксперимента гомодинного детектирования, где $\theta$ фиксированно. Поэтому оптическая томограмма может быть известна лишь для нескольких дискретных значений параметра. Мы приводим приближенные методы определения волновой функции квантового состояния по неполной информации о его томограмме, представляющие собой развитие уже существующих методов.

Вестник Самарского государственного технического университета Серия Физико-математические науки•Jan 1, 2016•0 citations

Подбрасывание квантовой монетки, измерение кубита и обобщенные числа Фибоначчи

Oktay K. Pashaev

Проблема измерений для квантовой монетки Адамара в серии из произвольного числа $n$ измерений с повторяющейся последовательностью состояний в последних измерениях сформулирована в терминах последовательности чисел Фибоначчи для дуплетных состояний, чисел три-боначчи для триплетных состояний и чисел $N$-боначчи для $N$-плетных состояний. Найдены вероятности для произвольного положения повторяющихся состояний, выражающиеся в числах Лукаса и Фибоначчи. Для кубитной монетки общего вида соответствующие выражения являются полиномами Фибоначчи и, в более общем случае, полиномомами $N$-боначчи от кубитных вероятностей. Выведены производящие функции вероятностей, золотое сечение как предел этих вероятностей и энтропия Шеннона для соответствующих состояний. С использованием обобщенного правила Борна и универсальности $n$-кубитного измерительного вентиля задача сформулирована для общих $n$-кубитных состояний; построены проекторы в гильбертовом пространстве этих состояний, ограниченных на дерево Фибоначчи для квантовых состояний. Полученные результаты обобщаются на случаи кутритной и кудитной монеток, описываемых обобщенными последовательностями чисел Фибоначчи и $N$-боначчи.

Теоретическая и математическая физика•Jul 27, 2021•0 citations

Функции Вигнера для задачи Ландау в некоммутативной квантовой механике

Sayipjamal Dulat A, Кан Ли, Kang Li B +2 more

ФУНКЦИИ ВИГНЕРА ДЛЯ ЗАДАЧИ ЛАНДАУ В НЕКОММУТАТИВНОЙ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКЕ Исследованы функции Вигнера в некоммутативной квантовой механике.Путем решения не зависящего от времени уравнения Шредингера в некоммутативном пространстве и в некоммутативном фазовом пространстве получены функции Вигнера для задач Ландау в этих пространствах.

Теоретическая и математическая физика•Jan 1, 2011•0 citations
Переход от функции Вигнера к sss-упорядоченному распределению в фазовом пространстве посредством канала с гауссовским шумом
Различные распределения в фазовом пространстве, от знаменитой функции Вигнера до функции Хусими QQQ и распределения Глаубера-Сударшана PPP, сыграли интересную и важную роль в подходе фазового пространства к квантовой механике в целом и квантовой оптике в частности. Кэхилл и Глаубер предложили единый подход ко всем этим распределениям, который основан на понятии sss-упорядоченного распределения в фазовом пространстве. Для прояснения физического смысла параметра sss предлагается интерпретировать sss-упорядоченное распределение в фазовом пространстве как функцию Вигнера состояния на выходе канала с гауссовским шумом. Таким образом раскрывается связь между sss-упорядоченным распределением в фазовом пространстве и каналом с гауссовским шумом, которая дает физическое понимание этого распределения. В этом контексте параметр −s/2-s/2−s/2 (а не исходный параметр sss) приобретает смысл параметра гауссовского шума в канале. Объясняется альтернативное представление канала с гауссовским шумом как приготовления калибровочного измерения когерентного состояния. С использованием параметра sss вводится легко вычислимый и экспериментально проверяемый количественный показатель оптической неклассичности, доказаны его основные свойства и приведены примеры его вычисления для некоторых типичных состояний. Сформулирован простой и удобный критерий оптической неклассичности в терминах sss-упорядоченного распределения в фазовом пространстве.
Рассматриваются томограммы и квазираспределения, такие как функции Вигнера, PPP-функция Глаубера-Сударшана и QQQ-функция Хусими, нарушающие стандартное условие нормировки для функции распределения вероятности. В этом случае преобразование Радона функции Вигнера может быть неприменимо для определения томограммы. Также выражения для функции Вигнера и томограммы через волновую функцию и матрицу плотности перестают быть обратимыми. Получены условия, налагаемые на функцию Вигнера и томограмму, которые позволяют обойти эти ограничения. Изучены три различных квантовых состояния: плоская волна де Бройля, затвор Мошинского и движение заряженной частицы в равномерном и постоянном электрическом поле. Их томограммы и функции квазираспределения, выражающиеся в терминах дельта-функции Дирака, функции Эйри и интегралов Френеля, нарушают условия нормировки.
Операторный метод вычисления QQQ-символов и их связь с символами Вейля - Вигнера и символами симплектических томограмм
ОПЕРАТОРНЫЙ МЕТОД ВЫЧИСЛЕНИЯ Q-СИМВОЛОВ И ИХ СВЯЗЬ С СИМВОЛАМИ ВЕЙЛЯ-ВИГНЕРА И СИМВОЛАМИ СИМПЛЕКТИЧЕСКИХ ТОМОГРАММ Предложен новый метод вычисления символов Хусими операторов.В отличие от обычного способа, он не требует использования процедуры антинормального упорядочивания.Согласно этому методу операторам координаты q и импульса p ставятся в соответствие некоторые другие операторы X, P , удовлетворяющие тем же коммутационным соотношениям.Найден результат действия операторов X, P , а также полиномов, зависящих от этих операторов, на функцию Хусими.После интегрирования полученного выражения по координатам фазового пространства под интегралом получается функция Хусими, умноженная на символ того оператора, который действовал на эту функцию.Для операторов, являющихся степенями операторов X или P , символы Хусими вычислены в явном виде.
Для нерелятивистской квантовой системы NNN частиц волновая функция является функцией 3N3N3N пространственных координат и одной временно́й координаты. Релятивистское обобщение волновой функции зависит от NNN временны́х переменных и известно как многовременная волновая функция. Ее эволюция описывается NNN уравнениями Шредингера, по одному для каждой временной переменной. Чтобы система уравнений имела нетривиальное решение, NNN гамильтонианов должны удовлетворять условию совместности, также называемому условием интегрируемости. В настоящей работе условие интегрируемости выражено в терминах лагранжианов. С помощью фейнмановского подхода к квантовой механике получена эволюция волновой функции по NNN временным переменным. Уравнения этой эволюции совместны тогда и только тогда, когда NNN лагранжианов удовлетворяют определенному соотношению, называемому условием согласованности, которое можно записать в терминах линии Вильсона. Условие согласованности порождает ключевое свойство эволюции волновой функции: независимость эволюции от траектории в пространстве временных переменных. Это дает основания предполагать, что необходимо учитывать все возможные траектории не только в пространстве зависимых (пространственных) переменных, но и в пространстве независимых (временных) переменных. С геометрической точки зрения условие согласованности можно рассматривать как условие нулевой кривизны, а многовременные эволюции - как согласованные параллельные переносы в плоском пространстве временных переменных.
В работе обсуждаются методы реконструкции волновой функции чистого состояния квантовой системы по известной оптической томограмме состояния. Оптическая квантовая томограмма представляет собой однопараметрическое распределение вероятностей с параметром θ\thetaθ. Волновая функция чистого состояния выражается через оптическую томограмму, если последняя известна для любых значений θ\thetaθ. Однако оптическая томограмма определяется из эксперимента гомодинного детектирования, где θ\thetaθ фиксированно. Поэтому оптическая томограмма может быть известна лишь для нескольких дискретных значений параметра. Мы приводим приближенные методы определения волновой функции квантового состояния по неполной информации о его томограмме, представляющие собой развитие уже существующих методов.
Проблема измерений для квантовой монетки Адамара в серии из произвольного числа nnn измерений с повторяющейся последовательностью состояний в последних измерениях сформулирована в терминах последовательности чисел Фибоначчи для дуплетных состояний, чисел три-боначчи для триплетных состояний и чисел NNN-боначчи для NNN-плетных состояний. Найдены вероятности для произвольного положения повторяющихся состояний, выражающиеся в числах Лукаса и Фибоначчи. Для кубитной монетки общего вида соответствующие выражения являются полиномами Фибоначчи и, в более общем случае, полиномомами NNN-боначчи от кубитных вероятностей. Выведены производящие функции вероятностей, золотое сечение как предел этих вероятностей и энтропия Шеннона для соответствующих состояний. С использованием обобщенного правила Борна и универсальности nnn-кубитного измерительного вентиля задача сформулирована для общих nnn-кубитных состояний; построены проекторы в гильбертовом пространстве этих состояний, ограниченных на дерево Фибоначчи для квантовых состояний. Полученные результаты обобщаются на случаи кутритной и кудитной монеток, описываемых обобщенными последовательностями чисел Фибоначчи и NNN-боначчи.
ФУНКЦИИ ВИГНЕРА ДЛЯ ЗАДАЧИ ЛАНДАУ В НЕКОММУТАТИВНОЙ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКЕ Исследованы функции Вигнера в некоммутативной квантовой механике.Путем решения не зависящего от времени уравнения Шредингера в некоммутативном пространстве и в некоммутативном фазовом пространстве получены функции Вигнера для задач Ландау в этих пространствах.