Transformationer i kvantenetværk via lokale operationer assisteret af endeligt mange runder af klassisk kommunikation

Transformationer i kvantenetværk via lokale operationer assisteret af endeligt mange runder af klassisk kommunikation

Tidsstempel: 14. marts 2024 kl. 11:22

Cornelia Spee1,2 og Tristan Kraft1,3

1Institut for Teoretisk Fysik, Innsbruck Universitet, Technikerstraße 21A, 6020 Innsbruck, Østrig
2Institut for kvanteoptik og kvanteinformation (IQOQI), Østrigske Videnskabsakademi, Boltzmanngasse 3, 1090 Wien, Østrig
3Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät, Universität Siegen, Walter-Flex-Straße 3, 57068 Siegen, Tyskland

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

Abstrakt

Nylige fremskridt har ført til de første prototyper af kvantenetværk, hvor sammenfiltring distribueres af kilder, der producerer todelte sammenfiltrede tilstande. Dette rejser spørgsmålet om, hvilke stater der kan genereres i kvantenetværk baseret på todelte kilder ved hjælp af lokale operationer og klassisk kommunikation. I dette arbejde studerer vi tilstandstransformationer under endelige runder af lokale operationer og klassisk kommunikation (LOCC) i netværk baseret på maksimalt sammenfiltrede to-qubit-tilstande. Vi udleder først symmetrierne for arbitrære netværksstrukturer, da disse bestemmer hvilke transformationer der er mulige. Derefter viser vi, at i modsætning til trægrafer, hvor det allerede er blevet vist, at enhver tilstand inden for den samme sammenfiltringsklasse kan nås, eksisterer der tilstande, som kan nås sandsynligt, men ikke deterministisk, hvis netværket indeholder en cyklus. Desuden giver vi en systematisk måde at bestemme tilstande, som ikke er tilgængelige i netværk bestående af en cyklus. Desuden giver vi en komplet karakterisering af de tilstande, som kan nås i et cyklusnetværk med en protokol, hvor hver part kun måler én gang, og hvert trin i protokollen resulterer i en deterministisk transformation. Til sidst præsenterer vi et eksempel, som ikke kan nås med en så simpel protokol, og udgør, så vidt vi ved, det første eksempel på en LOCC-transformation blandt fuldt indviklede stater, der kræver tre runder af klassisk kommunikation.

Transformationer i kvantenetværk via lokale operationer assisteret af endeligt mange runder af klassisk kommunikation PlatoBlockchain Data Intelligence. Lodret søgning. Ai.

Udvalgt billede: En endelig rund LOCC-protokol i et cyklusnetværk, der transformerer starttilstanden $|Phi^+rangle^{nogle gange 5}$ til en måltilstand $h |Psirangle$.

► BibTeX-data

► Referencer

[1] HJ Kimble, Nature 453, 1023 (2008).
https://​/​doi.org/​10.1038/​nature07127

[2] S. Wehner, D. Elkouss og R. Hanson, Science 362, 9288 (2018).
https://​doi.org/​10.1126/​science.aam9288

[3] JI Cirac, P. Zoller, HJ Kimble og H. Mabuchi, Phys. Rev. Lett. 78, 3221 (1997).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.78.3221

[4] L.-M. Duan og C. Monroe, Rev. Mod. Phys. 82, 1209 (2010).
https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.82.1209

[5] A. Reiserer og G. Rempe, Rev. Mod. Phys. 87,1379 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.87.1379

[6] L.-M. Duan, MD Lukin, JI Cirac, P. Zoller, Nature 414, 413 (2001).
https://​/​doi.org/​10.1038/​35106500

[7] JI Cirac, AK Ekert, SF Huelga og C. Macchiavello, Phys. Rev. A 59, 4249 (1999).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.59.4249

[8] TP Spiller, K. Nemoto, SL Braunstein, WJ Munro, P. van Loock og GJ Milburn, New J. Phys. 8, 30 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​8/​2/​030

[9] K. Azuma, S. Bäuml, T. Coopmans, D. Elkouss, B. Li, AVS Quantum Sci. 3, 014101 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1116/​5.0024062

[10] N. Gisin, J.-D. Bancal, Y. Cai, P. Remy, A. Tavakoli, E. Zambrini Cruzeiro, S. Popescu, N. Brunner, Nat. Commun. 11, 2378 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-16137-4

[11] T. Kraft, S. Designolle, C. Ritz, N. Brunner, O. Gühne og M. Huber, Phys. Rev. A. 103, L060401 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.103.L060401

[12] M. Navascués, E. Wolfe, D. Rosset og A. Pozas-Kerstjens, Phys. Rev. Lett. 125, 240505 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.125.240505

[13] M.-X. Luo, Adv. Quantum Technol., 2000123 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1002/​qute.202000123

[14] J. Åberg, R. Nery, C. Duarte, R. Chaves, Phys. Rev. Lett. 125, 110505 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.125.110505

[15] T. Kraft, C. Spee, X.-D. Yu og O. Gühne, Phys. Rev. A 103, 052405 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.103.052405

[16] K. Hansenne, Z.-P. Xu, T. Kraft og O. Gühne, Nat. Commun. 13, 496 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-022-28006-3

[17] CH Bennett, G. Brassard, C. Crépeau, R. Jozsa, A. Peres og WK Wootters, Phys. Rev. Lett. 70, 1895 (1993).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.70.1895

[18] A. Acín, J. Cirac, M. Lewenstein, Nature Physics 3, 256 (2007).
https://doi.org/​10.1038/​nphys549

[19] MA Nielsen, fys. Rev. Lett. 83, 436 (1999).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.83.436

[20] W. Dür, G. Vidal og JI Cirac, Phys. Rev. A 62,062314 (2000).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.62.062314

[21] F. Verstraete, J. Dehaene, B. De Moor og H. Verschelde, Phys. Rev. A 65, 052112 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.65.052112

[22] MJ Donald, M. Horodecki og O. Rudolph, J. Math. Phys. 43, 4252 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1063/​1.1495917

[23] E. Chitambar, Phys. Rev. Lett. 107, 190502 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.107.190502

[24] E. Chitambar, W. Cui og H.-K-. Se, fys. Rev. Lett. 108, 240504 (2012).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.108.240504

[25] E. Chitambar, D. Leung, L. Mancinska, M. Ozols, A. Winter, Commun. Matematik. Phys. 328, 303 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-014-1953-9

[26] SM Cohen, fys. Rev. Lett. 118, 020501 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.118.020501

[27] S. Turgut, Y. Gül og NK Pak, Phys. Rev. A 81, 012317 (2010).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.81.012317

[28] S. Kintas og S. Turgut, J. Math. Phys. 51, 092202 (2010).
https://​/​doi.org/​10.1063/​1.3481573

[29] C. Spee, JI de Vicente, D. Sauerwein, B. Kraus, Phys. Rev. Lett. 118, 040503 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.118.040503

[30] JI de Vicente, C. Spee, D. Sauerwein, B. Kraus, Phys. Rev. A 95, 012323 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.95.012323

[31] JI de Vicente, C. Spee og B. Kraus, Phys. Rev. Lett. 111, 110502 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.111.110502

[32] K. Schwaiger, D. Sauerwein, M. Cuquet, JI de Vicente, B. Kraus, Phys. Rev. Lett. 115, 150502 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.115.150502

[33] C. Spee, JI de Vicente, B. Kraus, J. Math. Phys. 57, 052201 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1063/​1.4946895

[34] M. Hebenstreit, C. Spee og B. Kraus, Phys. Rev. A 93, 012339 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.93.012339

[35] H. Yamasaki, A. Soeda og M. Murao, Phys. Rev. A 96, 032330 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.96.032330

[36] M. Hebenstreit, M. Englbrecht, C. Spee, JI de Vicente og B. Kraus, New J. Phys. 23, 033046 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abe60c

[37] G. Gour og NR Wallach, New J. Phys. 13, 073013 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​7/​073013

[38] G Gour og NR Wallach, New J. Phys. 21, 109502 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ab4c88

[39] D. Sauerwein, A. Molnar, JI Cirac og B. Kraus, Phys. Rev. Lett. 123, 170504 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.170504

[40] M. Hebenstreit, C. Spee, NKH Li, B. Kraus, JI de Vicente, Phys. Rev. A 105, 032458 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.105.032458

[41] F. Verstraete, J. Dehaene og B. De Moor, Phys. Rev. A 64, 010101(R) (2001).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.64.010101

[42] H.-K. Lo og S. Popescu, Phys. Rev. A, 63, 022301 (2001).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.63.022301

Citeret af

[1] Kiara Hansenne, Zhen-Peng Xu, Tristan Kraft og Otfried Gühne, "Symmetrier i kvantenetværk fører til no-go teoremer for sammenfiltringsfordeling og til verifikationsteknikker", Nature Communications 13, 496 (2022).

[2] Patricia Contreras-Tejada, Carlos Palazuelos og Julio I. de Vicente, "Asymptotisk overlevelse af ægte multipartite entanglement i støjende kvantenetværk afhænger af topologien", Physical Review Letters 128 22, 220501 (2022).

[3] Nicky Kai Hong Li, Cornelia Spee, Martin Hebenstreit, Julio I. de Vicente og Barbara Kraus, "Identificering af familier af flerpartistater med ikke-trivielle lokale sammenfiltringstransformationer", Quantum 8 (1270).

[4] Owidiusz Makuta, Laurens T. Ligthart og Remigiusz Augusiak, "Ingen graftilstand kan forberedes i kvantenetværk med todelte kilder og ingen klassisk kommunikation", npj Quantum Information 9, 117 (2023).

[5] Simon Morelli, David Sauerwein, Michalis Skotiniotis og Nicolai Friis, "Metrologi-assisteret sammenfiltringsdistribution i støjende kvantenetværk", Quantum 6 (722).

Ovenstående citater er fra SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2024-03-15 03:31:06). 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 2024-03-15 03:31:05).

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.

Tidsstempel:

Mere fra Quantum Journal