Informationstransmission med kontinuerlige variable kvantesletningskanaler

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Informationstransmission med kontinuerlige variable kvantesletningskanaler PlatoBlockchain Data Intelligence. Lodret søgning. Ai.

Changchun Zhong, Changhun Oh og Liang Jiang

Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA

Finder du denne artikel interessant eller vil du diskutere? Scite eller efterlade en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Kvantekapacitet, som nøgletallet for fortjeneste for en given kvantekanal, overskrider kanalens evne til at transmittere kvanteinformation. At identificere forskellige typer af kanaler, evaluere den tilsvarende kvantekapacitet og finde det kapacitetsnærende kodningsskema er de store opgaver inden for kvantekommunikationsteori. Kvantekanal i diskrete variable er blevet diskuteret enormt baseret på forskellige fejlmodeller, mens fejlmodel i den kontinuerlige variable kanal er blevet mindre undersøgt på grund af det uendelige dimensionelle problem. I dette papir undersøger vi en generel kontinuerlig variabel kvantesletningskanal. Ved at definere et effektivt underrum af det kontinuerte variabelsystem finder vi en kontinuert variabel tilfældig kodningsmodel. Vi udleder derefter kvantekapaciteten af den kontinuerlige variable slettekanal inden for rammerne af afkoblingsteori. Diskussionen i dette papir udfylder hullet i en kvantesletningskanal i kontinuerlig variabel indstilling og kaster lys over forståelsen af andre typer kontinuerte variable kvantekanaler.

► BibTeX-data

@article{Zhong2023information, doi = {10.22331/q-2023-03-06-939}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-03-06-939}, title = {Informationstransmission med kontinuerlige variable kvantesletningskanaler}, forfatter = {Zhong, Changchun og Oh, Changhun og Jiang, Liang}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, udgiver = {{Verein zur F{“{ o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, bind = {7}, sider = {939}, måned = marts, år = {2023} }

► Referencer

[1] M. Hayashi, S. Ishizaka, A. Kawachi, G. Kimura og T. Ogawa, Introduktion til kvanteinformationsvidenskab (Springer, 2014).
https://doi.org/10.1007/978-3-662-43502-1

[2] J. Watrous, Theory of quantum information (Cambridge university press, 2018).
https:///doi.org/10.1017/9781316848142

[3] L. Gyongyosi, S. Imre og HV Nguyen, En undersøgelse om kvantekanalkapaciteter, IEEE Communications Surveys & Tutorials 20, 1149 (2018).
https:///doi.org/10.1109/COMST.2017.2786748

[4] CH Bennett og PW Shor, Kvanteinformationsteori, IEEE-transaktioner om informationsteori 44, 2724 (1998).
https:///doi.org/10.1109/18.720553

[5] P. Busch, P. Lahti, J.-P. Pellonpää og K. Ylinen, Quantum measurement, Vol. 23 (Springer, 2016).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-43389-9

[6] AS Holevo, Kvantekanalens kapacitet med generelle signaltilstande, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https:///doi.org/10.1109/18.651037

[7] H. Barnum, MA Nielsen og B. Schumacher, Informationstransmission gennem en støjende kvantekanal, Phys. Rev. A 57, 4153 (1998).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.57.4153

[8] S. Lloyd, Kapacitet af den støjende kvantekanal, Phys. Rev. A 55, 1613 (1997).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.55.1613

[9] J. Eisert og MM Wolf, Gaussiske kvantekanaler, arXiv preprint quant-ph/0505151 (2005).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0505151
arXiv:quant-ph/0505151

[10] I. Devetak og PW Shor, Kapaciteten af en kvantekanal til samtidig transmission af klassisk og kvanteinformation, Communications in Mathematical Physics 256, 287 (2005).
https://doi.org/10.1007/s00220-005-1317-6

[11] AS Holevo, kvantesystemer, kanaler, information, i kvantesystemer, kanaler, information (de Gruyter, 2019).
https:///doi.org/10.1515/9783110273403

[12] M. Rosati, A. Mari og V. Giovannetti, Snævre grænser for termiske dæmperes kvantekapacitet, Nature communications 9, 1 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-06848-0

[13] K. Sharma, MM Wilde, S. Adhikari og M. Takeoka, Bounding the energy-constrained quantum and private capacities of fase-ufølsomme bosoniske gaussiske kanaler, New Journal of Physics 20, 063025 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aac11a

[14] K. Jeong, Y. Lim, J. Kim og S. Lee, Nye øvre grænser for kvantekapaciteten for generel attenuator og forstærker, i AIP Conference Proceedings, Vol. 2241 (AIP Publishing LLC, 2020) s. 020017.
https:///doi.org/10.1063/5.0011402

[15] M. Grassl, T. Beth og T. Pellizzari, Koder for kvantesletningskanalen, Phys. Rev. A 56, 33 (1997).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo og JA Smolin, Kapaciteter af kvantesletningskanaler, Phys. Rev. Lett. 78, 3217 (1997).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.3217

[17] SL Braunstein og P. Van Loock, Kvanteinformation med kontinuerte variable, anmeldelser af moderne fysik 77, 513 (2005).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.77.513

[18] C. Weedbrook, S. Pirandola, R. García-Patrón, NJ Cerf, TC Ralph, JH Shapiro og S. Lloyd, Gaussisk kvanteinformation, Reviews of Modern Physics 84, 621 (2012).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.84.621

[19] D. Gottesman, A. Kitaev og J. Preskill, Encoding a qubit in an oscillator, Physical Review A 64, 012310 (2001).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.64.012310

[20] W.-L. Ma, S. Puri, RJ Schoelkopf, MH Devoret, S. Girvin og L. Jiang, Kvantekontrol af bosoniske tilstande med superledende kredsløb, Science Bulletin 66, 1789 (2021).
https:///doi.org/10.1016/j.scib.2021.05.024

[21] J. Niset, UL Andersen og NJ Cerf, Eksperimentelt mulig kvantesletningskorrigerende kode for kontinuerte variable, Phys. Rev. Lett. 101, 130503 (2008).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.130503

[22] JS Sidhu, SK Joshi, M. Gündoğan, T. Brougham, D. Lowndes, L. Mazzarella, M. Krutzik, S. Mohapatra, D. Dequal, G. Vallone, et al., Advances in space quantum communications, IET Quantum Meddelelse 2, 182 (2021).
https:///doi.org/10.1049/qtc2.12015

[23] R. Klesse, Tilnærmet kvantefejlkorrektion, tilfældige koder og kvantekanalkapacitet, Phys. Rev. A 75, 062315 (2007).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.75.062315

[24] P. Hayden, M. Horodecki, A. Winter og J. Yard, En afkoblingstilgang til kvantekapaciteten, Open Systems & Information Dynamics 15, 7 (2008).
https:///doi.org/10.1142/S1230161208000043

[25] P. Hayden og J. Preskill, Sorte huller som spejle: kvanteinformation i tilfældige delsystemer, Journal of high energy physics 2007, 120 (2007).
https://doi.org/10.1088/1126-6708/2007/09/120

[26] Q. Zhuang, T. Schuster, B. Yoshida og NY Yao, Scrambling and complexity in phase space, Phys. Rev. A 99, 062334 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.99.062334

[27] M. Fukuda og R. Koenig, Typisk sammenfiltring for gaussiske stater, Journal of Mathematical Physics 60, 112203 (2019).
https:///doi.org/10.1063/1.5119950

[28] Se appendiks for en kort gennemgang af beregningerne for den diskrete variabel afkobling med enhver endelig dimension.

[29] V. Paulsen, Completely bounded maps and operator algebras, 78 (Cambridge University Press, 2002).
https:///doi.org/10.1017/CBO9780511546631

[30] B. Schumacher og MA Nielsen, Kvantedatabehandling og fejlretning, Fysisk. Rev. A 54, 2629 (1996).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.54.2629

[31] B. Schumacher og MD Westmoreland, Approximate quantum error correction, Quantum Information Processing 1, 5 (2002).
https://doi.org/10.1023/A:1019653202562

[32] F. Dupuis, The decoupling approach to quantum information theory, arXiv preprint arXiv:1004.1641 (2010).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1004.1641
arXiv: 1004.1641

[33] M. Horodecki, J. Oppenheim og A. Winter, Kvantetilstandssammensmeltning og negativ information, Communications in Mathematical Physics 269, 107 (2007).
https:///doi.org/10.1007/s00220-006-0118-x

[34] S. Choi, Y. Bao, X.-L. Qi og E. Altman, Kvantefejlkorrektion i scrambling-dynamik og måleinduceret faseovergang, Phys. Rev. Lett. 125, 030505 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.030505

[35] B. Zhang og Q. Zhuang, Entanglement formation in continuous-variable random quantum networks, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https:///doi.org/10.1038/s41534-021-00370-w

[36] Et enhedsdesign er en delmængde af enhedsgruppen, hvor stikprøvegennemsnittene af visse polynomier over mængden matcher det over hele enhedsgruppen.

[37] CE Shannon, A matematisk teori om kommunikation, The Bell system teknisk tidsskrift 27, 379 (1948).
https:///doi.org/10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x

[38] MM Wilde, Quantum information theory (Cambridge University Press, 2013).
https:///doi.org/10.1017/9781316809976

[39] B. Collins og P. Śniady, Integration med hensyn til haar-målet på enheds-, ortogonal og symplektisk gruppe, Communications in Mathematical Physics 264, 773 (2006).
https://doi.org/10.1007/s00220-006-1554-3

[40] VV Albert, K. Noh, K. Duivenvoorden, DJ Young, RT Brierley, P. Reinhold, C. Vuillot, L. Li, C. Shen, SM Girvin, BM Terhal og L. Jiang, Performance and structure of single- mode bosoniske koder, Phys. Rev. A 97, 032346 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.032346

[41] K. Brádler og C. Adami, Sorte huller som bosoniske gaussiske kanaler, Phys. Rev. D 92, 025030 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevD.92.025030

Citeret af

Dette papir er udgivet i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Ophavsretten forbliver hos de originale copyright-indehavere, såsom forfatterne eller deres institutioner.