Entanglement katalyse for kvantetilstande og støjende kanaler

Entanglement katalyse for kvantetilstande og støjende kanaler

Entanglement katalyse for kvantetilstande og støjende kanaler PlatoBlockchain Data Intelligence. Lodret søgning. Ai.

Chandan Datta1,2,3, Tulja Varun Kondra1, Marek Miller1og Alexander Streltsov1

1Center for Quantum Optical Technologies, Center of New Technologies, University of Warszawa, Banacha 2c, 02-097 Warszawa, Polen
2Institut for Teoretisk Fysik III, Heinrich Heine Universitet Düsseldorf, Universitätsstraße 1, D-40225 Düsseldorf, Tyskland
3Institut for Fysik, Indian Institute of Technology Jodhpur, Jodhpur 342030, Indien

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

Abstrakt

Mange anvendelser af de nye kvanteteknologier, såsom kvanteteleportation og kvantenøglefordeling, kræver singletter, maksimalt sammenfiltrede tilstande af to kvantebits. Det er derfor af yderste vigtighed at udvikle optimale procedurer for etablering af singlet mellem eksterne parter. Som det er blevet vist for ganske nylig, kan singletter opnås fra andre kvantetilstande ved at bruge en kvantekatalysator, et sammenfiltret kvantesystem, som ikke ændres i proceduren. I dette arbejde tager vi denne idé videre og undersøger egenskaberne ved sammenfiltringskatalyse og dens rolle for kvantekommunikation. For transformationer mellem todelte rene tilstande beviser vi eksistensen af ​​en universel katalysator, som kan muliggøre alle mulige transformationer i denne opsætning. Vi demonstrerer fordelen ved katalyse i asymptotiske omgivelser, der går ud over den typiske antagelse om uafhængige og identisk distribuerede systemer. Vi videreudvikler metoder til at estimere antallet af singletter, som kan etableres via en støjende kvantekanal ved hjælp af sammenfiltrede katalysatorer. For forskellige typer kvantekanaler fører vores resultater til optimale protokoller, der gør det muligt at etablere det maksimale antal singletter med en enkelt brug af kanalen.

► BibTeX-data

► Referencer

[1] Daniel Jonathan og Martin B. Plenio. "Entanglement-assisteret lokal manipulation af rene kvantestater". Phys. Rev. Lett. 83, 3566-3569 (1999).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.83.3566

[2] Jens Eisert og Martin Wilkens. "Katalyse af sammenfiltringsmanipulation for blandede stater". Phys. Rev. Lett. 85, 437-440 (2000).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.85.437

[3] Tulja Varun Kondra, Chandan Datta og Alexander Streltsov. "Katalytiske transformationer af rene sammenfiltrede tilstande". Phys. Rev. Lett. 127, 150503 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.150503

[4] Patryk Lipka-Bartosik og Paul Skrzypczyk. "Katalytisk kvanteteleportation". Phys. Rev. Lett. 127, 080502 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.080502

[5] MA Nielsen. "Betingelser for en klasse af sammenfiltringstransformationer". Phys. Rev. Lett. 83, 436-439 (1999).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.83.436

[6] Guifré Vidal, Daniel Jonathan og MA Nielsen. "Omtrentlige transformationer og robust manipulation af todelt renstatssammenfiltring". Phys. Rev. A 62, 012304 (2000).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.62.012304

[7] Sumit Daftuar og Matthew Klimesh. "Matematisk struktur af sammenfiltringskatalyse". Phys. Rev. A 64, 042314 (2001).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.64.042314

[8] Runyao Duan, Yuan Feng, Xin Li og Mingsheng Ying. "Flere kopiers sammenfiltringstransformation og sammenfiltringskatalyse". Phys. Rev. A 71, 042319 (2005).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.71.042319

[9] S Turgut. "Katalytiske transformationer for todelte rene tilstande". J. Phys. A 40, 12185-12212 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​40/​012

[10] Matthew Klimesh. "Uligheder, der tilsammen fuldstændig karakteriserer den katalytiske majoriseringsrelation" (2007). arXiv:0709.3680.
arXiv: 0709.3680

[11] Guillaume Aubrun og Ion Nechita. "Katalytisk majorisering og $ell_p$-normer". Commun. Matematik. Phys. 278, 133-144 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-007-0382-4

[12] Yuval Rishu Sanders og Gilad Gour. "Nødvendige betingelser for sammenfiltringskatalysatorer". Phys. Rev. A 79, 054302 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.79.054302

[13] Michael Grabowecky og Gilad Gour. "Grænser for sammenfiltringskatalysatorer". Phys. Rev. A 99, 052348 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.99.052348

[14] Rivu Gupta, Arghya Maity, Shiladitya Mal og Aditi Sen(De). "Statistik over sammenfiltringstransformation med hierarkier blandt katalysatorer". Phys. Rev. A 106, 052402 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.106.052402

[15] Chandan Datta, Tulja Varun Kondra, Marek Miller og Alexander Streltsov. "Katalyse af sammenfiltring og andre kvanteressourcer". Rapporter om fremskridt i fysik 86, 116002 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​acfbec

[16] Seth Lloyd. "Kapacitet af den støjende kvantekanal". Phys. Rev. A 55, 1613-1622 (1997).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.55.1613

[17] David P. DiVincenzo, Peter W. Shor og John A. Smolin. "Kvantekanalkapacitet for meget støjende kanaler". Phys. Rev. A 57, 830-839 (1998).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.57.830

[18] Howard Barnum, MA Nielsen og Benjamin Schumacher. "Informationstransmission gennem en støjende kvantekanal". Phys. Rev. A 57, 4153-4175 (1998).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.57.4153

[19] Benjamin Schumacher og Michael D. Westmoreland. "Quanteprivacy and quantum coherence". Phys. Rev. Lett. 80, 5695-5697 (1998).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.80.5695

[20] I. Devetak. "Den private klassiske kapacitet og kvantekapacitet af en kvantekanal". IEEE Transactions on Information Theory 51, 44-55 (2005).
https://​/​doi.org/​10.1109/​TIT.2004.839515

[21] Roberto Rubboli og Marco Tomamichel. "Fundamentelle grænser for korrelerede katalytiske tilstandstransformationer". Phys. Rev. Lett. 129, 120506 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.129.120506

[22] Wim van Dam og Patrick Hayden. "Universelle sammenfiltringstransformationer uden kommunikation". Phys. Rev. A 67, 060302 (2003).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.67.060302

[23] Karol Życzkowski, Paweł Horodecki, Anna Sanpera og Maciej Lewenstein. "Volumen af ​​sættet af adskillelige tilstande". Phys. Rev. A 58, 883-892 (1998).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.58.883

[24] G. Vidal og RF Werner. "Beregneligt mål for sammenfiltring". Phys. Rev. A 65, 032314 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.65.032314

[25] Charles H. Bennett, Herbert J. Bernstein, Sandu Popescu og Benjamin Schumacher. "Koncentrering af delvis sammenfiltring af lokale operationer". Phys. Rev. A 53, 2046-2052 (1996).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.53.2046

[26] V. Vedral, MB Plenio, MA Rippin og PL Knight. "Kvantificerende sammenfiltring". Phys. Rev. Lett. 78, 2275-2279 (1997).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.78.2275

[27] Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki og Karol Horodecki. "Kvanteforviklinger". Rev. Mod. Phys. 81, 865-942 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.81.865

[28] Patryk Lipka-Bartosik og Paul Skrzypczyk. "Alle stater er universelle katalysatorer i kvantetermodynamik". Phys. Rev. X 11, 011061 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.11.011061

[29] Tulja Varun Kondra, Chandan Datta og Alexander Streltsov. "Stokastisk omtrentlig tilstandskonvertering for sammenfiltring og generelle kvanteressourceteorier" (2021). arXiv:2111.12646.
arXiv: 2111.12646

[30] Valentina Baccetti og Matt Visser. "Uendelig shannon-entropi". Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2013, P04010 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-5468/​2013/​04/​p04010

[31] Garry Bowen og Nilanjana Datta. "Asymptotisk sammenfiltringsmanipulation af bipartite rene tilstande". IEEE Transactions on Information Theory 54, 3677–3686 (2008).
https://​/​doi.org/​10.1109/​TIT.2008.926377

[32] Francesco Buscemi og Nilanjana Datta. "Destillering af sammenfiltring fra vilkårlige ressourcer". Journal of Mathematical Physics 51, 102201 (2010).
https://​/​doi.org/​10.1063/​1.3483717

[33] Stephan Waeldchen, Janina Gertis, Earl T. Campbell og Jens Eisert. "Renormaliserende sammenfiltringsdestillation". Phys. Rev. Lett. 116, 020502 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.116.020502

[34] CE Shannon. "En matematisk teori om kommunikation". Bell System Technical Journal 27, 379–423 (1948).
https://​/​doi.org/​10.1002/​j.1538-7305.1948.tb01338.x

[35] CE Shannon og W. Weaver. "Den matematiske teori om kommunikation". University of Illinois Press. (1998). url: http://www.worldcat.org/​oclc/​967725093.
http://​/​www.worldcat.org/​oclc/​967725093

[36] TM Cover og JA Thomas. "Elementer af informationsteori". John Wiley & Sons, Ltd. (2005).
https://doi.org/​10.1002/​047174882X

[37] Benjamin Schumacher og MA Nielsen. "Kvantedatabehandling og fejlretning". Phys. Rev. A 54, 2629-2635 (1996).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.54.2629

[38] Michał Horodecki, Paweł Horodecki og Ryszard Horodecki. "Ensrettet tilgang til kvantekapaciteter: Mod kvantestøjende kodningssætning". Phys. Rev. Lett. 85, 433-436 (2000).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.85.433

[39] PW Shor. "Kvantekanalkapaciteten og sammenhængende information". I MSRI Workshop om kvanteberegning. (2002).

[40] John Watrous. "Teorien om kvanteinformation". Cambridge University Press. (2018).
https://​/​doi.org/​10.1017/​9781316848142

[41] Nicolas J. Cerf. "Pauli-kloning af en kvantebit". Phys. Rev. Lett. 84, 4497-4500 (2000).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.84.4497

[42] AS Holevo og RF Werner. "Evaluering af kapaciteter af bosoniske gaussiske kanaler". Phys. Rev. A 63, 032312 (2001).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.63.032312

[43] Michael M. Wolf, David Pérez-García og Geza Giedke. "Kvantekapaciteter af bosoniske kanaler". Phys. Rev. Lett. 98, 130501 (2007).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.98.130501

[44] Graeme Smith, John A. Smolin og Andreas Winter. "Kvantekapaciteten med symmetriske sidekanaler". IEEE Transactions on Information Theory 54, 4208–4217 (2008).
https://​/​doi.org/​10.1109/​TIT.2008.928269

[45] Francesco Buscemi og Nilanjana Datta. "Kvantekapaciteten af ​​kanaler med vilkårligt korreleret støj". IEEE Transactions on Information Theory 56, 1447–1460 (2010).
https://​/​doi.org/​10.1109/​TIT.2009.2039166

[46] Felix Leditzky, Debbie Leung og Graeme Smith. "Kvante og private kapaciteter af støjsvage kanaler". Phys. Rev. Lett. 120, 160503 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.120.160503

[47] Álvaro Cuevas, Massimiliano Proietti, Mario Arnolfo Ciampini, Stefano Duranti, Paolo Mataloni, Massimiliano F. Sacchi og Chiara Macchiavello. "Eksperimentel detektion af kvantekanalkapaciteter". Phys. Rev. Lett. 119, 100502 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.119.100502

[48] Chiara Macchiavello og Massimiliano F. Sacchi. "Detektering af nedre grænser for kvantekanalkapaciteter". Phys. Rev. Lett. 116, 140501 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.116.140501

[49] Noah Davis, Maksim E. Shirokov og Mark M. Wilde. "Energi-begrænset to-vejs assisteret private og kvantekapaciteter af kvantekanaler". Phys. Rev. A 97, 062310 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.97.062310

[50] Laszlo Gyongyosi, Sandor Imre og Hung Viet Nguyen. "En undersøgelse om kvantekanalkapaciteter". IEEE Communications Surveys Tutorials 20, 1149–1205 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1109/​COMST.2017.2786748

[51] AS Holevo. "Kvantekanalkapaciteter". Quantum Electronics 50, 440–446 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1070/​qel17285

[52] Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra og Alexander Streltsov. "Katalytisk og asymptotisk ækvivalens for kvantesammenfiltring" (2023). arXiv:2305.03488.
arXiv: 2305.03488

[53] Igor Devetak og Andreas Winter. "Destillation af hemmelig nøgle og sammenfiltring fra kvantetilstande". Proc. R. Soc. Lond. A 461, 207-235 (2005).
https://​/​doi.org/​10.1098/​rspa.2004.1372

[54] Matthias Christandl og Andreas Winter. ""Squashed entanglement": En additiv sammenfiltringsforanstaltning". J. Math. Phys. 45, 829-840 (2004).
https://​/​doi.org/​10.1063/​1.1643788

[55] R Alicki og M Fannes. "Kontinuitet af kvantebetinget information". J. Phys. A 37, L55-L57 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​37/​5/​l01

[56] Michael Horodecki, Peter W. Shor og Mary Beth Ruskai. "Entanglement Breaking Channels". Rev. Math. Phys. 15, 629-641 (2003).
https://​/​doi.org/​10.1142/​S0129055X03001709

[57] Alexander Streltsov, Remigiusz Augusiak, Maciej Demianowicz og Maciej Lewenstein. "Fremskridt hen imod en samlet tilgang til distribution af sammenfiltringer". Phys. Rev. A 92, 012335 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.92.012335

[58] Charles H. Bennett, David P. DiVincenzo, John A. Smolin og William K. Wootters. "Blandet-tilstand sammenfiltring og kvantefejlkorrektion". Phys. Rev. A 54, 3824-3851 (1996).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.54.3824

[59] William K. Wootters. "Forvikling af dannelse af en vilkårlig tilstand af to qubits". Phys. Rev. Lett. 80, 2245-2248 (1998).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.80.2245

[60] Arijit Dutta, Junghee Ryu, Wiesław Laskowski og Marek Żukowski. "Entanglement-kriterier for støjmodstand for to-qudit-tilstande". Physics Letters A 380, 2191–2199 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.physleta.2016.04.043

[61] Remigiusz Augusiak, Maciej Demianowicz og Paweł Horodecki. "Universal observerbar detektering af alle to-qubit entanglement og determinant-baserede separabilitetstests". Phys. Rev. A 77, 030301 (2008).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.77.030301

[62] Michał Horodecki, Paweł Horodecki og Ryszard Horodecki. "Uadskillelige to spin- $frac{1}{2}$-densitetsmatricer kan destilleres til en singletform". Phys. Rev. Lett. 78, 574-577 (1997).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.78.574

[63] Gilad Gour, Markus P. Müller, Varun Narasimhachar, Robert W. Spekkens og Nicole Yunger Halpern. "Ressourceteorien om informationsmæssig uligevægt i termodynamik". Physics Reports 583, 1-58 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.physrep.2015.04.003

[64] Fernando Brandão, Michał Horodecki, Nelly Ng, Jonathan Oppenheim og Stephanie Wehner. "Kvantermodynamikkens anden lov". Proc. Natl. Acad. Sci. USA 112, 3275-3279 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1073/​pnas.1411728112

[65] Henrik Wilming, Rodrigo Gallego og Jens Eisert. "Aksiomatisk karakterisering af den kvante relative entropi og fri energi". Entropy 19, 241 (2017).
https://​/​doi.org/​10.3390/​e19060241

[66] Paul Boes, Jens Eisert, Rodrigo Gallego, Markus P. Müller og Henrik Wilming. "Von Neumann Entropi fra enhed". Phys. Rev. Lett. 122, 210402 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.122.210402

[67] H. Wilming. "Entropi og reversibel katalyse". Phys. Rev. Lett. 127, 260402 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.260402

[68] Naoto Shiraishi og Takahiro Sagawa. "Kvantetermodynamik af korreleret-katalytisk tilstandskonvertering i lille skala". Phys. Rev. Lett. 126, 150502 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.126.150502

[69] Ivan Henao og Raam Uzdin. "Katalytiske transformationer med begrænset størrelse miljøer: anvendelser til køling og termometri". Quantum 5, 547 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-21-547

[70] I. Henao og R. Uzdin. "Katalytisk udnyttelse af korrelationer og afbødning af spredning i informationssletning". Phys. Rev. Lett. 130, 020403 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.130.020403

[71] Kaifeng Bu, Uttam Singh og Junde Wu. "Katalytiske kohærenstransformationer". Phys. Rev. A 93, 042326 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.93.042326

[72] Alexander Streltsov, Gerardo Adesso og Martin B. Plenio. "Colloquium: Quantum coherence as a ressource". Rev. Mod. Phys. 89, 041003 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.89.041003

[73] Johan Åberg. "Katalytisk sammenhæng". Phys. Rev. Lett. 113, 150402 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.113.150402

[74] Joan A Vaccaro, Sarah Croke og Stephen M Barnett. "Er kohærens katalytisk?". J. Phys. A 51, 414008 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aac112

[75] Matteo Lostaglio og Markus P. Müller. "Kohærens og asymmetri kan ikke udsendes". Phys. Rev. Lett. 123, 020403 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.020403

[76] Ryuji Takagi og Naoto Shiraishi. "Korrelation i katalysatorer muliggør vilkårlig manipulation af kvantekohærens". Phys. Rev. Lett. 128, 240501 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.128.240501

[77] Priyabrata Char, Dipayan Chakraborty, Amit Bhar, Indrani Chattopadhyay og Debasis Sarkar. "Katalytiske transformationer i kohærensteori". Phys. Rev. A 107, 012404 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.107.012404

[78] Chandan Datta, Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra og Alexander Streltsov. "Er der et endeligt komplet sæt af monotoner i enhver kvanteressourceteori?". Phys. Rev. Lett. 130, 240204 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.130.240204

Citeret af

[1] Chandan Datta, Tulja Varun Kondra, Marek Miller og Alexander Streltsov, "Katalyse af sammenfiltring og andre kvanteressourcer", Rapporter om fremskridt i fysik 86 11, 116002 (2023).

[2] Patryk Lipka-Bartosik, Henrik Wilming og Nelly HY Ng, "Catalysis in Quantum Information Theory", arXiv: 2306.00798, (2023).

[3] I. Henao og R. Uzdin, "Catalytic Leverage of Correlations and Mitigation of Dissipation in Information Erasure", Physical Review Letters 130 2, 020403 (2023).

[4] Seok Hyung Lie og Hyunseok Jeong, "Delokaliseret og dynamisk katalytisk tilfældighed og informationsflow", Fysisk anmeldelse A 107 4, 042430 (2023).

[5] Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra og Alexander Streltsov, "Katalytisk og asymptotisk ækvivalens for kvantesammenfiltring", arXiv: 2305.03488, (2023).

[6] Elia Zanoni, Thomas Theurer og Gilad Gour, "Complete Characterization of Entanglement Embezzlement", arXiv: 2303.17749, (2023).

[7] Chandan Datta, Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra og Alexander Streltsov, "Er der et endeligt komplet sæt af monotoner i enhver kvanteressourceteori?", Physical Review Letters 130 24, 240204 (2023).

Ovenstående citater er fra SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2024-03-21 03:41:02). Listen kan være ufuldstændig, da ikke alle udgivere leverer passende og fuldstændige citatdata.

On Crossrefs citeret af tjeneste ingen data om at citere værker blev fundet (sidste forsøg 2024-03-21 03:41:00).

Tidsstempel:

Mere fra Quantum Journal