De minimale kommunikationsomkostninger for simulering af sammenfiltrede qubits

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Martin J. Renner^1,2 , Marco Túlio Quintino^3,2,1

¹Universitetet i Wien, Det Fysiske Fakultet, Wien Center for Kvantevidenskab og Teknologi (VCQ), Boltzmanngasse 5, 1090 Wien, Østrig
²Institut for kvanteoptik og kvanteinformation (IQOQI), Østrigske Videnskabsakademi, Boltzmanngasse 3, 1090 Wien, Østrig
³Sorbonne Université, CNRS, LIP6, F-75005 Paris, Frankrig

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

Abstrakt

Vi analyserer mængden af klassisk kommunikation, der kræves for at reproducere statistikken for lokale projektive målinger på et generelt par sammenfiltrede qubits, $|Psi_{AB}rangle=sqrt{p} |00rangle+sqrt{1-p} |11rangle$ (med $1/2leq p leq 1$). Vi konstruerer en klassisk protokol, der perfekt simulerer lokale projektive målinger på alle sammenfiltrede qubit-par ved at kommunikere en klassisk trit. Derudover, når $frac{2p(1-p)}{2p-1} log{left(frac{p}{1-p}right)}+2(1-p)leq1$, ca. $0.835 leq p leq 1 $, præsenterer vi en klassisk protokol, der kun kræver en enkelt smule kommunikation. Sidstnævnte model tillader endda en perfekt klassisk simulering med en gennemsnitlig kommunikationsomkostning, der nærmer sig nul i grænsen, hvor graden af sammenfiltring nærmer sig nul ($p til 1$). Dette beviser, at kommunikationsomkostningerne for at simulere svagt sammenfiltrede qubit-par er strengt taget mindre end for det maksimalt sammenfiltrede.

The minimal communication cost for simulating entangled qubits PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Udvalgt billede: $textbf{a)}$ Alice og Bob udfører lokale projektive målinger på et sammenfiltret qubit-par $textbf{b)}$ Alice og Bob ønsker at reproducere disse kvantekorrelationer med klassiske ressourcer

[Indlejret indhold]

► BibTeX-data

@article{Renner2023minimal, doi = {10.22331/q-2023-10-24-1149}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-10-24-1149}, title = {Den minimale kommunikationsomkostninger til simulering af entangled qubits}, forfatter = {Renner, Martin J. og Quintino, Marco T{'{u}}lio}, tidsskrift = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, udgiver = {{ Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, bind = {7}, sider = {1149}, måned = okt, år = {2023} }

► Referencer

[1] JS Bell, On the einstein podolsky rosen paradox, Physics Physique Fizika 1, 195-200 (1964).
https:///doi.org/10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] AK Ekert, Kvantekryptografi baseret på klokkens sætning, Phys. Rev. Lett. 67, 661-663 (1991).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.67.661

[3] A. Acín, N. Brunner, N. Gisin, S. Massar, S. Pironio og V. Scarani, Device-Independent Security of Quantum Cryptography against Collective Attacks, Phys. Rev. Lett. 98, 230501 (2007), arXiv:quant-ph/0702152 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.230501
arXiv:quant-ph/0702152

[4] S. Pironio, A. Acín, S. Massar, AB de La Giroday, DN Matsukevich, P. Maunz, S. Olmschenk, D. Hayes, L. Luo, TA Manning og C. Monroe, tilfældige tal certificeret af Bells teorem , Nature 464, 1021-1024 (2010), arXiv:0911.3427 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1038/nature09008
arXiv: 0911.3427

[5] U. Vazirani og T. Vidick, Fuldt enhedsuafhængig kvantenøglefordeling, Phys. Rev. Lett. 113, 140501 (2014), arXiv:1210.1810 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.140501
arXiv: 1210.1810

[6] I. Šupić og J. Bowles, Self-testing of quantum systems: a review, Quantum 4, 337 (2020), arXiv:1904.10042 [quant-ph].
https://doi.org/10.22331/q-2020-09-30-337
arXiv: 1904.10042

[7] T. Maudlin, Bells ulighed, informationstransmission og prismemodeller, PSA: Proceedings of the Biennial Meeting of the Philosophy of Science Association 1992, 404-417 (1992).
https:///doi.org/10.1086/psaprocbienmeetp.1992.1.192771

[8] G. Brassard, R. Cleve og A. Tapp, Omkostninger ved nøjagtig simulering af kvantesammenfiltring med klassisk kommunikation, Phys. Rev. Lett. 83, 1874-1877 (1999), arXiv:quant-ph/9901035 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.1874
arXiv:quant-ph/9901035

[9] M. Steiner, Towards quantifying non-local information transfer: finite-bit non-locality, Physics Letters A 270, 239–244 (2000), arXiv:quant-ph/9902014 [quant-ph].
https://doi.org/10.1016/S0375-9601(00)00315-7
arXiv:quant-ph/9902014

[10] NJ Cerf, N. Gisin og S. Massar, Classical Teleportation of a Quantum Bit, Phys. Rev. Lett. 84, 2521-2524 (2000), arXiv:quant-ph/9906105 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.2521
arXiv:quant-ph/9906105

[11] AK Pati, Minimum klassisk bit til fjernforberedelse og måling af en qubit, Phys. Rev. A 63, 014302 (2000), arXiv:quant-ph/9907022 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.63.014302
arXiv:quant-ph/9907022

[12] S. Massar, D. Bacon, NJ Cerf og R. Cleve, Klassisk simulering af kvantesammenfiltring uden lokale skjulte variabler, Phys. Rev. A 63, 052305 (2001), arXiv:quant-ph/0009088 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.63.052305
arXiv:quant-ph/0009088

[13] BF Toner og D. Bacon, Kommunikationsomkostninger ved simulering af klokkekorrelationer, Phys. Rev. Lett. 91, 187904 (2003), arXiv:quant-ph/0304076 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.187904
arXiv:quant-ph/0304076

[14] D. Bacon og BF Toner, Bell Uligheder med Auxiliary Communication, Phys. Rev. Lett. 90, 157904 (2003), arXiv:quant-ph/0208057 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.157904
arXiv:quant-ph/0208057

[15] J. Degorre, S. Laplante og J. Roland, Simulering af kvantekorrelationer som et distribueret prøveudtagningsproblem, Phys. Rev. A 72, 062314 (2005), arXiv:quant-ph/0507120 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.72.062314
arXiv:quant-ph/0507120

[16] J. Degorre, S. Laplante og J. Roland, Klassisk simulering af sporløse binære observerbare objekter på enhver todelt kvantetilstand, Phys. Rev. A 75, 012309 (2007), arXiv:quant-ph/0608064 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.75.012309
arXiv:quant-ph/0608064

[17] O. Regev og B. Toner, Simulering af kvantekorrelationer med finit kommunikation, SIAM Journal on Computing 39, 1562–1580 (2010), arXiv:0708.0827 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1137/080723909
arXiv: 0708.0827

[18] C. Branciard og N. Gisin, Quantifying the Nonlocality of Greenberger-Horne-Zeilinger Quantum Correlations by a Bounded Communication Simulation Protocol, Phys. Rev. Lett. 107, 020401 (2011), arXiv:1102.0330 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.107.020401
arXiv: 1102.0330

[19] C. Branciard, N. Brunner, H. Buhrman, R. Cleve, N. Gisin, S. Portmann, D. Rosset og M. Szegedy, Classical Simulation of Entanglement Swapping with Bounded Communication, Phys. Rev. Lett. 109, 100401 (2012), arXiv:1203.0445 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.109.100401
arXiv: 1203.0445

[20] K. Maxwell og E. Chitambar, Bell uligheder med kommunikationshjælp, Phys. Rev. A 89, 042108 (2014), arXiv:1405.3211 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.89.042108
arXiv: 1405.3211

[21] G. Brassard, L. Devroye og C. Gravel, Eksakt klassisk simulering af den kvantemekaniske ghz-fordeling, IEEE Transactions on Information Theory 62, 876–890 (2016), arXiv:1303.5942 [cs.IT].
https:///doi.org/10.1109/TIT.2015.2504525
arXiv: 1303.5942

[22] G. Brassard, L. Devroye og C. Gravel, Remote Sampling with Applications to General Entanglement Simulation, Entropy 21, 92 (2019), arXiv:1807.06649 [quant-ph].
https:///doi.org/10.3390/e21010092
arXiv: 1807.06649

[23] E. Zambrini Cruzeiro og N. Gisin, Bell Inequalities with One Bit of Communication, Entropy 21, 171 (2019), arXiv:1812.05107 [quant-ph].
https:///doi.org/10.3390/e21020171
arXiv: 1812.05107

[24] MJ Renner, A. Tavakoli og MT Quintino, Klassiske omkostninger ved at sende en Qubit, Phys. Rev. Lett. 130, 120801 (2023), arXiv:2207.02244 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.120801
arXiv: 2207.02244

[25] N. Brunner, N. Gisin og V. Scarani, Entanglement and non-locality er forskellige ressourcer, New Journal of Physics 7, 88 (2005), arXiv:quant-ph/0412109 [quant-ph].
https://doi.org/10.1088/1367-2630/7/1/088
arXiv:quant-ph/0412109

[26] NJ Cerf, N. Gisin, S. Massar og S. Popescu, Simulering af maksimal kvantesammenfiltring uden kommunikation, Phys. Rev. Lett. 94, 220403 (2005), arXiv:quant-ph/0410027 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.220403
arXiv:quant-ph/0410027

[27] PH Eberhard, Baggrundsniveau og tællereffektivitet, der kræves for et smuthulsfrit einstein-podolsky-rosen-eksperiment, Phys. Rev. A 47, R747-R750 (1993).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.47.R747

[28] A. Cabello og J.-Å. Larsson, Minimum detektionseffektivitet for et smuthulsfrit Atom-Photon Bell-eksperiment, Phys. Rev. Lett. 98, 220402 (2007), arXiv:quant-ph/0701191 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.220402
arXiv:quant-ph/0701191

[29] N. Brunner, N. Gisin, V. Scarani og C. Simon, Detection Loophole in Asymmetric Bell Experiments, Phys. Rev. Lett. 98, 220403 (2007), arXiv:quant-ph/0702130 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.220403
arXiv:quant-ph/0702130

[30] M. Araújo, MT Quintino, D. Cavalcanti, MF Santos, A. Cabello og MT Cunha, Test af klokkeulighed med vilkårlig lav fotodetektionseffektivitet og homodyne målinger, Phys. Rev. A 86, 030101 (2012), arXiv:1112.1719 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.86.030101
arXiv: 1112.1719

[31] S. Kochen og EP Specker, The problem of hidden variables in quantum mechanics, Journal of Mathematics and Mechanics 17, 59-87 (1967).
http://www.jstor.org/stable/24902153

[32] N. Gisin og B. Gisin, En lokal skjult variabel model af kvantekorrelation, der udnytter detektionssmuthullet, Physics Letters A 260, 323-327 (1999), arXiv:quant-ph/9905018 [quant-ph].
https://doi.org/10.1016/S0375-9601(99)00519-8
arXiv:quant-ph/9905018

[33] N. Gisin, Bells ulighed gælder for alle ikke-produktstater, Physics Letters A 154, 201-202 (1991).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(91)90805-I

[34] AC Elitzur, S. Popescu og D. Rohrlich, Quantum nonlocality for hvert par i et ensemble, Physics Letters A 162, 25-28 (1992).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(92)90952-I

[35] J. Barrett, A. Kent og S. Pironio, Maximally Nonlocal and Monogamous Quantum Correlations, Phys. Rev. Lett. 97, 170409 (2006), arXiv:quant-ph/0605182 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.170409
arXiv:quant-ph/0605182

[36] S. Portmann, C. Branciard og N. Gisin, Lokalt indhold af alle rene to-qubit-tilstande, Phys. Rev. A 86, 012104 (2012), arXiv:1204.2982 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.86.012104
arXiv: 1204.2982

[37] P. Sidajaya, A. Dewen Lim, B. Yu og V. Scarani, Neural Network Approach to the Simulation of Entangled States with One Bit of Communication, arXiv e-prints (2023), arXiv:2305.19935 [quant-ph].
arXiv: 2305.19935

[38] N. Gisin og F. Fröwis, Fra kvantefundamenter til applikationer og tilbage, Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series A 376, 20170326 (2018), arXiv:1802.00736 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1098/rsta.2017.0326
arXiv: 1802.00736

[39] G. Brassard, Kvantekommunikationskompleksitet, Foundations of Physics 33, 1593-1616 (2003).
https://doi.org/10.1023/A:1026009100467

[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani og S. Wehner, Bell nonlocality, Reviews of Modern Physics 86, 419–478 (2014), arXiv:1303.2849 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/revmodphys.86.419
arXiv: 1303.2849

[41] V. Scarani, Lokalt og ikke-lokalt indhold af bipartite qubit- og qutrit-korrelationer, Phys. Rev. A 77, 042112 (2008), arXiv:0712.2307 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.77.042112
arXiv: 0712.2307

[42] C. Branciard, N. Gisin og V. Scarani, Lokalt indhold af bipartite qubit-korrelationer, Phys. Rev. A 81, 022103 (2010), arXiv:0909.3839 [quant-ph].
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.81.022103
arXiv: 0909.3839

Citeret af

[1] Armin Tavakoli, "Det klassiske prisskilt på indviklede qubits", Quantum Views 7, 76 (2023).

[2] István Márton, Erika Bene, Péter Diviánszky og Tamás Vértesi, "Slå en smule kommunikation med og uden kvante-pseudo-telepati", arXiv: 2308.10771, (2023).

[3] Peter Sidajaya, Aloysius Dewen Lim, Baichu Yu og Valerio Scarani, "Neural Network Approach to the Simulation of Entangled States with One Bit of Communication", arXiv: 2305.19935, (2023).

Ovenstående citater er fra Crossrefs citeret af tjeneste (sidst opdateret 2023-10-28 02:31:07) og SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2023-10-28 02:31:08). Listen kan være ufuldstændig, da ikke alle udgivere leverer passende og fuldstændige citatdata.

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.

SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
Kilde: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-10-24-1149/

Tidsstempel: Oktober 24, 2023

Tidsstempel: Oktober 3, 2023

De minimale kommunikationsomkostninger til simulering af sammenfiltrede qubits

Genudgivet af Platon

Abstrakt

► BibTeX-data

► Referencer

Citeret af

Mere fra Quantum Journal

Tilfældige kvantekredsløb er omtrentlige unitære $t$-designs i dybden $Oleft(nt^{5+o(1)}right)$

Korrigering af ikke-uafhængige og ikke-identisk distribuerede fejl med overfladekoder

Strenge begrænsninger på probabilistisk konvertibilitet af kvantetilstande

Her kommer SU(N): multivariate kvanteporte og gradienter

Kvanteberegning Floquet energispektre

Ergodicitet bryde under indeslutning i Cold-Atom kvantesimulatorer

Det syntetiske Hilbert-rum af laserdrevne frie elektroner

Variationskvantealgoritme til ubegrænset binær optimering af sort boks: Anvendelse til valg af funktioner

Energitætheder i kvantemekanik

Kvantesimulering med just-in-time kompilering

Eksperimentel kommunikation gennem superposition af kvantekanaler

Om os

Vertikal søgning & Ai

perron

Stay Connected

Konto