الحد الأدنى من تكلفة الاتصال لمحاكاة البتات الكمومية المتشابكة

الحد الأدنى من تكلفة الاتصال لمحاكاة البتات الكمومية المتشابكة

الطابع الزمني: 24 أكتوبر 2023 10:17 صباحًا

مارتن جي رينر1,2 و ماركو توليو كوينتينو3,2,1

1جامعة فيينا، كلية الفيزياء، مركز فيينا لعلوم وتكنولوجيا الكم (VCQ)، Boltzmanngasse 5، 1090 فيينا، النمسا
2معهد البصريات الكمومية والمعلومات الكمومية (IQOQI) ، الأكاديمية النمساوية للعلوم ، Boltzmanngasse 3 ، 1090 فيينا ، النمسا
3جامعة السوربون ، CNRS ، LIP6 ، F-75005 باريس ، فرنسا

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

نقوم بتحليل مقدار الاتصال الكلاسيكي المطلوب لإعادة إنتاج إحصائيات القياسات الإسقاطية المحلية على زوج عام من البتات الكمومية المتشابكة، $|Psi_{AB}rangle=sqrt{p} |00rangle+sqrt{1-p} |11rangle$ (مع 1/2 جنيه لكل 1 دولار). نحن نبني بروتوكولًا كلاسيكيًا يحاكي بشكل مثالي القياسات الإسقاطية المحلية على جميع أزواج الكيوبتات المتشابكة من خلال توصيل تريت كلاسيكي واحد. بالإضافة إلى ذلك، عندما $frac{2p(1-p)}{2p-1} log{left(frac{p}{1-p}right)}+2(1-p)leq1$، تقريبًا 0.835 $ leq p leq 1 $، نقدم بروتوكولًا كلاسيكيًا لا يتطلب سوى جزء واحد من الاتصال. حتى أن النموذج الأخير يسمح بمحاكاة كلاسيكية مثالية بمتوسط ​​تكلفة اتصال تقترب من الصفر في الحد الذي تقترب فيه درجة التشابك من الصفر ($p إلى 1$). وهذا يثبت أن تكلفة الاتصال لمحاكاة أزواج الكيوبتات ضعيفة التشابك أصغر تمامًا من تلك المخصصة لأقصى قدر من التشابك.

الحد الأدنى من تكلفة الاتصال لمحاكاة البتات الكمومية المتشابكة PlatoBlockchain Data Intelligence. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

صورة مميزة: $textbf{a)}$ تقوم أليس وبوب بإجراء قياسات إسقاطية محلية على زوج كيوبت متشابك $textbf{b)}$ تريد أليس وبوب إعادة إنتاج هذه الارتباطات الكمومية باستخدام الموارد الكلاسيكية

[المحتوى جزءا لا يتجزأ]

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] شبيبة بيل، حول مفارقة أينشتاين بودولسكي روزن، الفيزياء والفيزياء فيزيكا 1، 195-200 (1964).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] أك إيكيرت، التشفير الكمي على أساس نظرية بيل، فيز. القس ليت. 67، 661-663 (1991).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

[3] A. Acín، N. Brunner، N. Gisin، S. Massar، S. Pironio، and V. Scarani، الأمن المستقل للتشفير الكمي ضد الهجمات الجماعية، فيز. القس ليت. 98، 230501 (2007)، أرخايف:quant-ph/0702152 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0702152

[4] S. Pironio، A. Acín، S. Massar، AB de La Giroday، DN Matsukevich، P. Maunz، S. Olmschenk، D. Hayes، L. Luo، TA Manning، and C. Monroe، أرقام عشوائية معتمدة من نظرية بيل ، طبيعة 464، 1021-1024 (2010)، أرخايف:0911.3427 [الكمية فتاه].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nature09008
أرخايف: 0911.3427

[5] U. Vazirani وT. Vidick، توزيع المفتاح الكمي المستقل تمامًا عن الجهاز، فيز. القس ليت. 113، 140501 (2014)، أرخايف:1210.1810 [الكمية فتاه].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140501
أرخايف: 1210.1810

[6] I. Šupic and J. Bowles، الاختبار الذاتي للأنظمة الكمومية: مراجعة، Quantum 4, 337 (2020)، arXiv:1904.10042 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-09-30-337
أرخايف: 1904.10042

[7] T. مودلين، عدم مساواة بيل ونقل المعلومات ونماذج المنشور، PSA: وقائع الاجتماع الذي يعقد كل سنتين لجمعية فلسفة العلوم 1992، 404-417 (1992).
https://​/​doi.org/​10.1086/​psaprocbienmeetp.1992.1.192771

[8] G. Brassard، R. Cleve، و A. Tapp، تكلفة المحاكاة الدقيقة للتشابك الكمي مع الاتصالات الكلاسيكية، فيز. القس ليت. 83، 1874–1877 (1999)، أرخايف:quant-ph/9901035 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.1874
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 9901035

[9] م. شتاينر، نحو تحديد كمية نقل المعلومات غير المحلية: عدم محلية ذات بت محدود، رسائل الفيزياء أ 270، 239–244 (2000)، أرخايف:quant-ph/9902014 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(00)00315-7
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 9902014

[10] NJ Cerf، N. Gisin، and S. Massar، النقل الآني الكلاسيكي للبت الكمومي، فيز. القس ليت. 84، 2521–2524 (2000)، أرخايف:quant-ph/9906105 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.84.2521
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 9906105

[11] أك باتي، الحد الأدنى من البت الكلاسيكي للتحضير عن بعد وقياس الكيوبت، فيز. القس أ 63، 014302 (2000)، أرخايف:quant-ph/9907022 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.014302
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 9907022

[12] S. Massar، D. Bacon، NJ Cerf، and R. Cleve، المحاكاة الكلاسيكية للتشابك الكمي بدون متغيرات مخفية محلية، فيز. القس أ 63، 052305 (2001)، أرخايف:quant-ph/0009088 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.052305
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0009088

[13] بي إف تونر ود. بيكون، تكلفة الاتصالات لمحاكاة الارتباطات الجرسية، فيزاء. القس ليت. 91، 187904 (2003)، أرخايف:quant-ph/0304076 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.187904
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0304076

[14] د. بيكون وبي إف تونر، متباينات بيل مع الاتصالات المساعدة، فيز. القس ليت. 90، 157904 (2003)، أرخايف:quant-ph/0208057 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.157904
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0208057

[15] J. Degorre، S. Laplante، and J. Roland، محاكاة الارتباطات الكمومية باعتبارها مشكلة أخذ العينات الموزعة، فيز. القس أ 72، 062314 (2005)، أرخايف:quant-ph/0507120 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.062314
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0507120

[16] J. Degorre، S. Laplante، and J. Roland، المحاكاة الكلاسيكية للملاحظات الثنائية التي لا يمكن تتبعها في أي حالة كمومية ثنائية، فيز. القس أ 75، 012309 (2007)، أرخايف:quant-ph/0608064 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012309
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0608064

[17] O. Regev and B. Toner، محاكاة الارتباطات الكمومية مع الاتصالات المحدودة، مجلة SIAM on Computing 39، 1562–1580 (2010)، arXiv:0708.0827 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1137 / 080723909
أرخايف: 0708.0827

[18] C. Branciard وN. Gisin، القياس الكمي للارتباطات الكمومية بين Greenberger-Horne-Zeilinger من خلال بروتوكول محاكاة الاتصالات المحدودة، فيز. القس ليت. 107، 020401 (2011)، أرخايف:1102.0330 [الكمية فتاه].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.020401
أرخايف: 1102.0330

[19] C. Branciard، N. Brunner، H. Buhrman، R. Cleve، N. Gisin، S. Portmann، D. Rosset، and M. Szegedy، المحاكاة الكلاسيكية لتبديل التشابك مع الاتصالات المحدودة، فيز. القس ليت. 109، 100401 (2012)، أرخايف:1203.0445 [الكمية فتاه].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.100401
أرخايف: 1203.0445

[20] K. Maxwell وE. Chitambar، متباينات بيل بمساعدة الاتصالات، فيز. القس أ 89، 042108 (2014)، أرخايف:1405.3211 [الكمية فتاه].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.042108
أرخايف: 1405.3211

[21] G. Brassard، L. Devroye، and C. Gravel، المحاكاة الكلاسيكية الدقيقة لتوزيع جيجاهرتز الكمي الميكانيكي، IEEE Transactions on Information Theory 62, 876–890 (2016)، أرخايف:1303.5942 [cs.IT].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2015.2504525
أرخايف: 1303.5942

[22] G. Brassard، L. Devroye، وC. Gravel، أخذ العينات عن بعد مع تطبيقات لمحاكاة التشابك العام، Entropy 21، 92 (2019)، arXiv:1807.06649 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.3390 / e21010092
أرخايف: 1807.06649

[23] E. Zambrini Cruzeiro and N. Gisin، متباينات بيل مع جزء واحد من الاتصال، الإنتروبيا 21، 171 (2019)، arXiv:1812.05107 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.3390 / e21020171
أرخايف: 1812.05107

[24] إم جي رينر، أ. تافاكولي، وإم تي كوينتينو، التكلفة الكلاسيكية لنقل البت الكمي، فيز. القس ليت. 130، 120801 (2023)، أرخايف:2207.02244 [الكمية فتاه].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.120801
أرخايف: 2207.02244

[25] N. Brunner، N. Gisin، and V. Scarani، التشابك وعدم المحلية هما موارد مختلفة، المجلة الجديدة للفيزياء 7، 88 (2005)، أرخايف: quant-ph/0412109 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​7/​1/​088
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0412109

[26] NJ Cerf، N. Gisin، S. Massar، and S. Popescu، محاكاة التشابك الكمي الأقصى بدون اتصال، فيز. القس ليت. 94، 220403 (2005)، أرخايف:quant-ph/0410027 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.220403
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0410027

[27] بي إتش إيبرهارد، مستوى الخلفية والكفاءات المضادة المطلوبة لتجربة أينشتاين-بودولسكي-روزن الخالية من الثغرات، فيز. القس أ 47، آر 747 – آر 750 (1993).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.R747

[28] A. Cabello وJ.-Å. لارسون، الحد الأدنى من كفاءة الكشف في تجربة جرس الفوتون والذرة الخالية من الثغرات، فيز. القس ليت. 98، 220402 (2007)، أرخايف:quant-ph/0701191 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.220402
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0701191

[29] N. Brunner، N. Gisin، V. Scarani، and C. Simon، ثغرة الكشف في تجارب الجرس غير المتماثلة، فيز. القس ليت. 98، 220403 (2007)، أرخايف:quant-ph/0702130 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.220403
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0702130

[30] M. Araújo، MT Quintino، D. Cavalcanti، MF Santos، A. Cabello، and MT Cunha، اختبارات عدم مساواة بيل مع انخفاض تعسفي في كفاءة الكشف الضوئي والقياسات المتجانسة، فيز. القس أ 86، 030101 (2012)، أرخايف:1112.1719 [الكمية فتاه].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.030101
أرخايف: 1112.1719

[31] S. Kochen وEP Specker، مشكلة المتغيرات الخفية في ميكانيكا الكم، مجلة الرياضيات والميكانيكا 17، 59-87 (1967).
http: / / www.jstor.org/able / 24902153

[32] N. Gisin and B. Gisin، نموذج متغير محلي مخفي للارتباط الكمي يستغل ثغرة الكشف، Physics Letters A 260, 323–327 (1999)، أرخايف:quant-ph/9905018 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(99)00519-8
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 9905018

[33] ن. جيسين، تنطبق متباينة بيل على جميع الحالات غير المنتجة، رسائل الفيزياء أ 154، 201-202 (1991).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(91)90805-I

[34] AC Elitzur، S. Popescu، and D. Rohrlich، الكم غير المحلي لكل زوج في مجموعة، رسائل الفيزياء أ 162، 25-28 (1992).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(92)90952-I

[35] J. Barrett، A. Kent، and S. Pironio، أقصى قدر من الارتباطات الكمومية غير المحلية والأحادية، فيز. القس ليت. 97، 170409 (2006)، أرخايف:quant-ph/0605182 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.97.170409
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0605182

[36] S. Portmann، C. Branciard، وN. Gisin، المحتوى المحلي لجميع الحالات النقية ثنائية الكيوبت، فيز. القس أ 86، 012104 (2012)، أرخايف:1204.2982 [الكمية فتاه].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.012104
أرخايف: 1204.2982

[37] P. Sidajaya، A. Dewen Lim، B. Yu، and V. Scarani، نهج الشبكة العصبية لمحاكاة الحالات المتشابكة مع قطعة واحدة من الاتصال، arXiv e-prints (2023)، arXiv:2305.19935 [quant-ph].
أرخايف: 2305.19935

[38] N. Gisin and F. Fröwis، من الأسس الكمية إلى التطبيقات والعودة، المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن السلسلة A 376، 20170326 (2018)، أرخايف:1802.00736 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2017.0326
أرخايف: 1802.00736

[39] براسارد، تعقيد الاتصالات الكمومية، أسس الفيزياء 33، 1593-1616 (2003).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026009100467

[40] N. Brunner، D. Cavalcanti، S. Pironio، V. Scarani، and S. Wehner، Bell Nonlocality، مراجعات الفيزياء الحديثة 86، 419–478 (2014)، أرخايف:1303.2849 [quant-ph].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.86.419
أرخايف: 1303.2849

[41] V. Scarani، المحتوى المحلي وغير المحلي للارتباطات الثنائية بين الكيوبت والكيوتريت، فيز. القس أ 77، 042112 (2008)، أرخايف:0712.2307 [الكمية فتاه].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.042112
أرخايف: 0712.2307

[42] C. Branciard، N. Gisin، وV. Scarani، المحتوى المحلي لارتباطات الكيوبتات الثنائية، فيز. القس أ 81، 022103 (2010)، أرخايف:0909.3839 [الكمية فتاه].
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.022103
أرخايف: 0909.3839

دليلنا يستخدم من قبل

[1] أرمين تافاكولي، "السعر الكلاسيكي للكيوبتات المتشابكة"، كوانتوم فيوز 7 ، 76 (2023).

[2] إستفان مارتون، وإريكا بيني، وبيتر ديفيانسكي، وتاماس فيرتيسي، "التغلب على جزء واحد من التواصل مع وبدون التخاطر الكمي الزائف"، أرخايف: 2308.10771, (2023).

[3] بيتر سيداجايا، وألويسيوس ديوين ليم، وبيشو يو، وفاليريو سكاراني، "نهج الشبكة العصبية لمحاكاة الحالات المتشابكة مع جزء واحد من الاتصال"، أرخايف: 2305.19935, (2023).

الاستشهادات المذكورة أعلاه من خدمة Crossref's cited-by service (تم آخر تحديث بنجاح 2023-10-28 02:31:07) و إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2023-10-28 02:31:08). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.

نشرت هذه الورقة في الكم تحت نسبة المشاع الإبداعي 4.0 الدولية (CC BY 4.0) رخصة. يظل حقوق الطبع والنشر مع مالكي حقوق الطبع والنشر الأصليين مثل المؤلفين أو مؤسساتهم.

الطابع الزمني:

اكثر من مجلة الكم