Transformationen in Quantennetzwerken über lokale Operationen, unterstützt durch endlich viele Runden klassischer Kommunikation

Transformationen in Quantennetzwerken über lokale Operationen, unterstützt durch endlich viele Runden klassischer Kommunikation

Zeitstempel: 14. März 2024, 11:22 Uhr

Cornelia Spee1,2 und Tristan Kraft1,3

1Institut für Theoretische Physik, Universität Innsbruck, Technikerstraße 21A, 6020 Innsbruck, Österreich
2Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI), Österreichische Akademie der Wissenschaften, Boltzmanngasse 3, 1090 Wien, Österreich
3Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät, Universität Siegen, Walter-Flex-Straße 3, 57068 Siegen, Deutschland

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Abstrakt

Jüngste Fortschritte haben zu ersten Prototypen von Quantennetzwerken geführt, in denen die Verschränkung durch Quellen verteilt wird, die zweiteilige verschränkte Zustände erzeugen. Dies wirft die Frage auf, welche Zustände in Quantennetzwerken basierend auf bipartiten Quellen mithilfe lokaler Operationen und klassischer Kommunikation erzeugt werden können. In dieser Arbeit untersuchen wir Zustandstransformationen unter endlichen Runden lokaler Operationen und klassischer Kommunikation (LOCC) in Netzwerken, die auf maximal verschränkten Zwei-Qubit-Zuständen basieren. Wir leiten zunächst die Symmetrien für beliebige Netzwerkstrukturen ab, da diese bestimmen, welche Transformationen möglich sind. Dann zeigen wir, dass es im Gegensatz zu Baumgraphen, für die bereits gezeigt wurde, dass jeder Zustand innerhalb derselben Verschränkungsklasse erreicht werden kann, Zustände gibt, die probabilistisch, aber nicht deterministisch erreicht werden können, wenn das Netzwerk einen Zyklus enthält. Darüber hinaus bieten wir eine systematische Möglichkeit zur Bestimmung von Zuständen, die in Netzwerken, die aus einem Zyklus bestehen, nicht erreichbar sind. Darüber hinaus liefern wir eine vollständige Charakterisierung der Zustände, die in einem Zyklusnetzwerk mit einem Protokoll erreicht werden können, bei dem jede Partei nur einmal misst und jeder Schritt des Protokolls zu einer deterministischen Transformation führt. Abschließend präsentieren wir ein Beispiel, das mit einem so einfachen Protokoll nicht erreicht werden kann und unseres Wissens das erste Beispiel einer LOCC-Transformation zwischen vollständig verschränkten Zuständen darstellt, die drei Runden klassischer Kommunikation erfordert.

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Ausgewähltes Bild: Ein LOCC-Protokoll mit endlichen Runden in einem Zyklusnetzwerk, das den Anfangszustand $|Phi^+rangle^{otimes 5}$ in einen Zielzustand $h |Psirangle$ umwandelt.

► BibTeX-Daten

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Zitiert von

[1] Kiara Hansenne, Zhen-Peng Naturkommunikation 13, 496 (2022).

[2] Patricia Contreras-Tejada, Carlos Palazuelos und Julio I. de Vicente, „Asymptotic Survival of Genuine Multipartite Entanglement in Noisy Quantum Networks Depends on the Topology“, Physische Überprüfungsschreiben 128 22, 220501 (2022).

[3] Nicky Kai Hong Li, Cornelia Spee, Martin Hebenstreit, Julio I. de Vicente und Barbara Kraus, „Identifizierung von Familien von Mehrparteienstaaten mit nicht-trivialen lokalen Verschränkungstransformationen“, Quantum 8, 1270 (2024).

[4] Owidiusz Makuta, Laurens T. Ligthart und Remigiusz Augusiak: „In Quantennetzwerken mit bipartiten Quellen und ohne klassische Kommunikation ist kein Graphzustand präparierbar“, npj Quanteninformation 9, 117 (2023).

[5] Simon Morelli, David Sauerwein, Michalis Skotiniotis und Nicolai Friis, „Metrologie-unterstützte Verschränkungsverteilung in verrauschten Quantennetzwerken“, Quantum 6, 722 (2022).

Die obigen Zitate stammen von SAO / NASA ADS (Zuletzt erfolgreich aktualisiert am 2024, 03:15:03 Uhr). Die Liste ist möglicherweise unvollständig, da nicht alle Verlage geeignete und vollständige Zitationsdaten bereitstellen.

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