1قسم الفيزياء ، جامعة ديوك ، دورهام ، نورث كارولينا ، الولايات المتحدة الأمريكية 27708
2مركز معلومات الكم والاتصالات ، مدرسة الفنون التطبيقية في بروكسل ، CP 165 ، جامعة ليبر دو بروكسيل ، 1050 بروكسل ، بلجيكا
تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.
ملخص
نحن نعتبر مشكلة التواصل الكلاسيكي من طلقة واحدة بمساعدة التشابك. في نظام الخطأ الصفري ، يمكن أن يؤدي التشابك إلى زيادة قدرة الطلقة الواحدة للخطأ الصفري لعائلة من القنوات الكلاسيكية باتباع استراتيجية Cubitt et al.، Phys. القس ليت. 104 ، 230503 (2010). تستخدم هذه الإستراتيجية نظرية Kochen-Specker التي تنطبق فقط على القياسات الإسقاطية. على هذا النحو ، في نظام الدول و / أو القياسات الصاخبة ، لا يمكن لهذه الاستراتيجية زيادة السعة. لاستيعاب المواقف الصاخبة بشكل عام ، نقوم بفحص احتمالية نجاح طلقة واحدة لإرسال عدد ثابت من الرسائل الكلاسيكية. نظهر أن سياق الإعداد يدعم الميزة الكمية في هذه المهمة ، مما يزيد من احتمالية نجاح الطلقة الواحدة إلى ما بعد الحد الأقصى الكلاسيكي. يمتد علاجنا إلى ما بعد Cubitt et al. ويتضمن ، على سبيل المثال ، البروتوكول المنفذ تجريبياً لـ Prevedel et al.، Phys. القس ليت. 106 ، 110505 (2011). ثم نعرض مخططًا بين مهمة الاتصال هذه واللعبة غير المحلية المقابلة. يعمم هذا التعيين الاتصال بألعاب العلاج الكاذب التي لوحظت سابقًا في حالة عدم وجود أخطاء. أخيرًا ، بعد تحفيز أحد القيود ، نطلق على textit $ textit {تخمين مستقل عن السياق} $ ، نظهر أن السياق الذي يشهده عدم المساواة القوية غير السياقية التي تم الحصول عليها في R. Kunjwal ، الكم 4 ، 219 (2020) ، كافٍ لتعزيز احتمالية نجاح إطلاق النار. يوفر هذا معنى تشغيليًا لهذه التفاوتات وما يرتبط بها من ثوابت الرسم البياني الفائق ، القدرة القصوى المرجحة للتنبؤ ، المقدمة في R. Kunjwal، Quantum 3، 184 (2019). تُظهر نتائجنا أن مهمة الاتصال الكلاسيكي ذي الطلقة الواحدة بمساعدة التشابك يوفر أرضية خصبة لدراسة التفاعل بين نظرية كوتشين-شبيكر وسياق سبيكنز وعدم تموضع بيل.
الصورة المميزة: رسم توضيحي لبروتوكول الاتصال الكلاسيكي ذي الطلقة الواحدة بمساعدة التشابك.
[المحتوى جزءا لا يتجزأ]
ملخص شعبي
على وجه التحديد ، ندرس مشكلة الاتصال التالية: Alice (المرسل) متصلة بـ Bob (جهاز الاستقبال) عبر قناة كلاسيكية صاخبة. يُسمح لهم بالوصول إلى التشابك المشترك ويمكنهم تنفيذ قياسات الكم المحلية. من المعروف أنه بالنسبة لعائلة معينة من القنوات الكلاسيكية المستوحاة من نظرية Kochen-Specker ، يمكن زيادة عدد الرسائل التي يمكن إرسالها بدون أخطاء عبر القناة الكلاسيكية (أي قدرة طلقة واحدة خالية من الأخطاء) من خلال الوصول للتشابك المشترك. هذه النتيجة الصفرية الخطأ بسبب Cubitt et al. [فيز. القس ليت. 104، 230503 (2010)] أيضًا مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالألعاب غير المحلية المعروفة باسم ألعاب pseudotelepathy التي تعترف باستراتيجيات الفوز الكمي المثالية.
ندرس مشكلة الاتصال هذه في النظام الصاخب حيث تكون نظرية كوشين-شبيكر غير قابلة للتطبيق. عند القيام بذلك ، نظهر الارتباط الوثيق لهذه المشكلة مع السياق القوي للضوضاء في الصيغة التي اقترحها Spekkens [Phys. القس أ 71 ، 052108 (2005)] ومع عائلة من الألعاب غير المحلية مستوحاة من مشكلة الاتصال. في ظل افتراض أن الأطراف لا تثق في الاحتمالات المرتبطة بالقناة الكلاسيكية ، ولكن تثق فقط في هيكلها المحتمل (المشفر في الرسم البياني للقناة) ، نظهر أيضًا أن السياق القوي للضوضاء الذي يشهده ثابت الرسم البياني العالي كافٍ للميزة الكمية في هذه المهمة. يوفر هذا معنى تشغيليًا لشهود السياق الذين تم الحصول عليهم في R. Kunjwal، Quantum 4، 219 (2020).
► بيانات BibTeX
ferences المراجع
[1] شبيبة بيل ، حول مفارقة أينشتاين-بودولسكي-روزين ، الفيزياء 1 ، 195 (1964).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195
[2] JF Clauser و MA Horne و A. Shimony و RA Holt تجربة مقترحة لاختبار نظريات محلية متغيرة مخفية ، فيز. القس ليت. 23 ، 880 (1969).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880
[3] س. كوشن وإي بي شبيكر ، مشكلة المتغيرات المخفية في ميكانيكا الكم ، في المنهج المنطقي-الجبري لميكانيكا الكم (سبرينغر ، 1975) ص 293-328.
https://doi.org/10.1007/978-94-010-1795-4_17
[4] ر. رينر وس. وولف ، التخاطر الكوانتي الزائف ونظرية كوشن شبيكر ، في الندوة الدولية حول نظرية المعلومات ، 2004. ISIT 2004. وقائع. (IEEE، 2004) ص 322 - 322.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / ISIT.2004.1365359
[5] براسارد ، أ. برودبنت ، وأ. تاب ، التخاطر الزائف الكمومي ، أسس الفيزياء 35 ، 1877 (2005).
https://doi.org/10.1007/s10701-005-7353-4
[6] TS Cubitt ، D. Leung ، W. Matthews ، و A. Winter ، تحسين الاتصال الكلاسيكي الصفري مع التشابك ، فيز. القس ليت. 104 ، 230503 (2010).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.230503
[7] هوارد ، جيه وولمان ، فيتش ، وجي إيمرسون ، يوفر السياق "السحر" للحسابات الكمومية ، Nature 510 ، 351 (2014).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nature13460
[8] J. Barrett and A. Kent، Non-Contextuality ،limited Precision theorem and the Kochen-Specker theorem، Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics 35، 151 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.shpsb.2003.10.003
[9] وينتر ، ما الذي يثبت أو يدحض اختبار تجريبي لسياق الكم ؟، مجلة الفيزياء أ: الرياضيات والنظرية 47 ، 424031 (2014).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/47/42/424031
[10] R. Kunjwal ، ما وراء إطار Cabello-Severini-Winter: فهم السياق دون حدة القياسات ، الكم 3 ، 184 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-09-09-184
[11] أ.كابيلو ، ماذا نتعلم عن نظرية الكم من السياق الكمومي لكوشن شبيكر ؟، PIRSA 17070034 (2017).
الشبكي: / / doi.org/ 10.48660 / 17070034
[12] جي شيريبيلا و إكس يوان ، حدة القياس تقطع اللامركزية والسياق في كل نظرية فيزيائية ، arXiv preprint arXiv: 1404.3348 (2014).
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.1404.3348
أرخايف: 1404.3348
[13] RW Spekkens ، سياق الاستعدادات والتحولات والقياسات غير الحادة ، Phys. القس أ 71 ، 052108 (2005).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.052108
[14] MD Mazurek ، و MF Pusey ، و R. Kunjwal ، و KJ Resch ، و RW Spekkens ، وهو اختبار تجريبي لعدم السياق دون عمليات مثالية غير مادية ، Nature Communications 7 ، 1 (2016).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms11780
[15] MF Pusey، L. Del Rio، and B. Meyer، Contextuality دون الوصول إلى مجموعة التصوير المقطعي الكاملة، arXiv preprint arXiv: 1904.08699 (2019).
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.1904.08699
أرخايف: 1904.08699
[16] MD Mazurek و MF Pusey و KJ Resch و RW Spekkens ، الانحرافات التجريبية المقيدة عن نظرية الكم في مشهد النظريات الاحتمالية المعممة ، PRX Quantum 2 ، 020302 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020302
[17] R. Kunjwal و RW Spekkens ، من نظرية Kochen-Specker إلى عدم المساواة غير السياقية دون افتراض الحتمية ، Phys. القس ليت. 115 ، 110403 (2015).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.110403
[18] R. Kunjwal و RW Spekkens ، من البراهين الإحصائية لنظرية Kochen-Specker إلى عدم المساواة القوية غير السياقية للضوضاء ، Phys. القس أ 97 ، 052110 (2018).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.052110
[19] RW Spekkens ، و DH Buzacott ، و AJ Keehn ، و B. Toner ، و GJ Pryde ، إعداد السياق السياقية تعدد الإرسال المتكافئ ، فيز. القس ليت. 102 ، 010401 (2009).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.010401
[20] A. Chailloux، I. Kerenidis، S. Kundu، and J. Sikora، Optimal bounds for parity-oblivious access randomodes، New Journal of Physics 18، 045003 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/4/045003
[21] شميد و RW Spekkens ، ميزة السياق لتمييز الدولة ، فيز. القس X 8 ، 011015 (2018).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.011015
[22] د ساها وأ. شاتورفيدي ، إعداد السياق كميزة أساسية تكمن وراء ميزة الاتصال الكمي ، فيز. القس أ 100 ، 022108 (2019).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022108
[23] ساها ، ب.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ab4149
[24] R. Kunjwal ، M. Lostaglio ، و MF Pusey ، القيم الضعيفة الشاذة والسياق: المتانة ، الضيق ، والأجزاء التخيلية ، فيز. القس أ 100 ، 042116 (2019).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.042116
[25] M. Lostaglio و G. Senno ، الميزة السياقية للاستنساخ المعتمد على الدولة ، الكم 4 ، 258 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-04-27-258
[26] R. Kunjwal، Contextuality Beyond the Kochen-Specker theorem، arXiv preprint arXiv: 1612.07250 (2016).
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.1612.07250
أرخايف: 1612.07250
[27] R. Kunjwal ، إطار Hypergraph للتفاوتات غير السياقية غير القابلة للاختزال من البراهين المنطقية لنظرية Kochen-Specker ، الكم 4 ، 219 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-01-10-219
[28] R. Prevedel ، Y. Lu ، W. Matthews ، R. Kaltenbaek ، و KJ Resch ، اتصال كلاسيكي محسّن من التشابك عبر قناة كلاسيكية صاخبة ، فيز. القس ليت. 106 ، 110505 (2011).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.110505
[29] B. Hemenway ، CA Miller ، Y. Shi ، و M. Wootters ، اتصال كلاسيكي طلقة واحدة بمساعدة التشابك الأمثل ، فيز. القس أ 87 ، 062301 (2013).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.062301
[30] J. Barrett ، معالجة المعلومات في النظريات الاحتمالية المعممة ، فيز. القس أ 75 ، 032304 (2007).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.032304
[31] A. Acín، T. Fritz، A. Leverrier، and AB Sainz، A Combinatorial Approach to Nonlocality and Contextuality، Communications in Mathematical Physics 334، 533 (2015).
https://doi.org/10.1007/s00220-014-2260-1
[32] RW Spekkens ، الهوية الوجودية لمن لا يميزون التجريبي: مبدأ Leibniz المنهجي وأهميته في عمل أينشتاين ، arXiv preprint arXiv: 1909.04628 (2019).
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.1909.04628
أرخايف: 1909.04628
[33] E. Wolfe ، D. Schmid ، AB Sainz ، R. Kunjwal ، و RW Spekkens ، الكمي Bell: The Resource Theory of Nonclassicality of Common-Cause Boxes ، الكم 4 ، 280 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-06-08-280
[34] MF Pusey ، التحضير القوي لعدم المساواة في عدم السياق في أبسط سيناريو ، فيز. القس أ 98 ، 022112 (2018).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022112
[35] A. Tavakoli و R. Uola ، عدم توافق القياس والتوجيه ضروريان وكافيان لسياق التشغيل ، فيز. Rev. Research 2، 013011 (2020).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.013011
[36] MS Leifer و OJE Maroney، Maximally Epistemic Interpretations of the Quantum State and Contextuality، Phys. القس ليت. 110 ، 120401 (2013).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.110.120401
[37] LP Hughston ، R. Jozsa ، و WK Wootters ، تصنيف كامل للمجموعات الكمومية ذات مصفوفة كثافة معينة ، رسائل الفيزياء أ 183 ، 14 (1993).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(93)90880-9
[38] M. Banik ، SS Bhattacharya ، SK Choudhary ، A. Mukherjee ، and A. Roy ، النماذج الأنطولوجية ، سياق الإعداد وعدم التواجد ، أسس الفيزياء 44 ، 1230 (2014).
https://doi.org/10.1007/s10701-014-9839-4
[39] P. Heywood و ML Redhead، Nonlocality and the Kochen-Specker paradox، Foundations of Physics 13، 481 (1983).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1007 / BF00729511
[40] N. Brunner، D. Cavalcanti، S. Pironio، V. Scarani، and S. Wehner، Bell nonlocality، Rev Mod. فيز. 86 ، 419 (2014).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419
[41] S. Popescu و D. Rohrlich ، عدم التمركز الكمي كبديهية ، أسس الفيزياء 24 ، 379 (1994).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098
[42] أ.بيريز ، دليلان بسيطان على نظرية كوشن-شبيكر ، مجلة الفيزياء أ: الرياضيات والعامة 24 ، إل 175 (1991).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/24/4/003
[43] أ. بيرس ، النتائج غير المتوافقة للقياسات الكمومية ، رسائل الفيزياء أ 151 ، 107 (1990).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(90)90172-K
[44] ND Mermin ، المتغيرات المخفية ونظريتي جون بيل ، Rev. Mod. فيز. 65 ، 803 (1993).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.65.803
[45] أ. بيرس ، نظرية الكم: المفاهيم والأساليب ، المجلد. 57 (Springer Science & Business Media، 2006).
https://doi.org/10.1007/0-306-47120-5
[46] AA Klyachko و MA Can و S. Binicioğlu و AS Shumovsky ، اختبار بسيط للمتغيرات المخفية في أنظمة Spin-1 ، Phys. القس ليت. 101 ، 020403 (2008).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.020403
[47] S. Uijlen و B. Westerbaan ، يحتوي نظام Kochen-Specker على 22 متجهًا على الأقل ، New Generation Computing 34 ، 3 (2016).
https://doi.org/10.1007/s00354-016-0202-5
[48] F. Arends ، الحد الأدنى على حجم أصغر نظام ناقل Kochen-Specker ، أطروحة الماجستير ، جامعة أكسفورد (2009).
http: / / www.cs.ox.ac.uk/ people / joel.ouaknine / download / arends09.pdf
[49] R. Kunjwal ، C. Heunen ، و T. Fritz ، الإدراك الكمي لهياكل قابلية القياس المشتركة التعسفية ، Phys. القس أ 89 ، 052126 (2014).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.052126
[50] N. Andrejic و R. Kunjwal ، هياكل قياس مشتركة يمكن تحقيقها باستخدام قياسات كيوبت: عدم التوافق عن طريق الجراحة الهامشية ، فيز. Rev. Research 2، 043147 (2020).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.043147
[51] R. Kunjwal و S. Ghosh ، الحد الأدنى المعتمد على الحالة لإثبات سياقية القياس للكيوبت ، فيز. القس أ 89 ، 042118 (2014).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.042118
[52] X. Zhan ، EG Cavalcanti ، J. Li ، Z. Bian ، Y. Zhang ، HM Wiseman ، and P. Xue ، سياق تجريبي معمم مع كيوبتات أحادية الفوتون ، Optica 4 ، 966 (2017).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.4.000966
[53] 2003.05984. Marvian ، معلومات يتعذر الوصول إليها في النماذج الاحتمالية للأنظمة الكمية ، وعدم المساواة غير السياقية وعتبات الضوضاء للسياق ، arXiv preprint arXiv: 2020 (XNUMX).
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.2003.05984
أرخايف: 2003.05984
[54] TS Cubitt ، D. Leung ، W. Matthews ، و A. Winter ، سعة القناة الصفرية والمحاكاة بمساعدة الارتباطات غير المحلية ، IEEE Transactions on Information Theory 57 ، 5509 (2011).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2011.2159047
[55] م شانون ، ملاحظة حول الطلب الجزئي لقنوات الاتصال ، المعلومات والتحكم 1 ، 390 (1958).
https://doi.org/10.1016/S0019-9958(58)90239-0
[56] شميد ، TC Fraser ، R. Kunjwal ، AB Sainz ، E. Wolfe ، و RW Spekkens ، فهم التفاعل بين التشابك وعدم التمركز: تحفيز وتطوير فرع جديد لنظرية التشابك ، arXiv preprint arXiv: 2004.09194 (2020).
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.2004.09194
أرخايف: 2004.09194
[57] L. هاردي ، عدم تموضع جسيمين بدون متباينات لجميع حالات التشابك تقريبًا ، فيز. القس ليت. 71 ، 1665 (1993).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.1665
[58] A. Cabello ، J. Estebaranz ، و G. García-Alcaine ، نظرية Bell-Kochen-Specker: إثبات بـ 18 متجهًا ، رسائل الفيزياء A 212 ، 183 (1996).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(96)00134-X
دليلنا يستخدم من قبل
[1] فيكتور جيتون وميشا بي وودز ، "في ثغرة نظام عدم السياق المعمم" ، أرخايف: 2209.04469.
[2] لورنزو كاتاني ، وماثيو ليفر ، وديفيد شميد ، وروبرت دبليو سبيكنز ، "لماذا لا تلتقط ظاهرة التداخل جوهر نظرية الكم" ، أرخايف: 2111.13727.
[3] جون سيلبي ، وإيلي وولف ، وديفيد شميد ، وآنا بيلين ساينز ، "برنامج خطي مفتوح المصدر لاختبار غير الكلاسيكية" ، أرخايف: 2204.11905.
[4] ديفيد شميد ، وهاوكسينغ دو ، وجون إتش سيلبي ، وماثيو إف. خطابات المراجعة البدنية 129 12 ، 120403 (2022).
[5] جون سيلبي ، وديفيد شميد ، وإيلي وولف ، وآنا بيلين ساينز ، ورافي كونجوال ، وروبرت دبليو سبيكنز ، "السياق دون عدم التوافق" ، أرخايف: 2106.09045.
[6] أرمين تافاكولي ، إيمانويل زامبريني كروزيرو ، رووب يولا ، وألاستير إيه أبوت ، "ربط ومحاكاة الارتباطات السياقية في نظرية الكم" ، PRX كوانتوم 2 2 ، 020334 (2021).
[7] جون سيلبي ، وديفيد شميد ، وإيلي وولف ، وآنا بيلين ساينز ، ورافي كونجوال ، وروبرت دبليو سبيكنز ، "أجزاء يمكن الوصول إليها من النظريات الاحتمالية المعممة ، والتكافؤ المخروطي ، والتطبيقات لمشاهدة غير الكلاسيكية" ، أرخايف: 2112.04521.
[8] لورنزو كاتاني وماثيو لايفر ، "إطار رياضي للتوليفات التشغيلية الدقيقة" ، أرخايف: 2003.10050.
[9] Victoria J Wright و Ravi Kunjwal ، "السياق في الأنظمة المركبة: دور التشابك في نظرية Kochen-Specker" ، أرخايف: 2109.13594.
[10] Anubhav Chaturvedi و Máté Farkas و Victoria J Wright ، "توصيف وإحاطة مجموعة السلوكيات الكمية في سيناريوهات السياق" ، أرخايف: 2010.05853.
[11] لورنزو كاتاني ، وريكاردو فاليرو ، وبيير إيمانويل إيميرو ، وشين مانسفيلد ، وآنا بابا ، "ألعاب Connecting XOR و XOR *" ، أرخايف: 2210.00397.
الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2022-10-14 04:01:02). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.
On خدمة Crossref's cited-by service لم يتم العثور على بيانات حول الاستشهاد بالأعمال (المحاولة الأخيرة 2022-10-14 04:01:00).
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.
