Τηλεμεταφορά μετα-επιλεγμένων κβαντικών καταστάσεων

Τηλεμεταφορά μετα-επιλεγμένων κβαντικών καταστάσεων

Χρονική σήμανση: 14 Μαρτίου 2024 6:02 π.μ.

Ντάνιελ Κόλινς

HH Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Tyndall Avenue, Bristol BS8 1TL

Βρείτε αυτό το άρθρο ενδιαφέρουσα ή θέλετε να συζητήσετε; Scite ή αφήστε ένα σχόλιο για το SciRate.

Περίληψη

Η τηλεμεταφορά επιτρέπει στην Alice να στείλει μια προετοιμασμένη κβαντική κατάσταση στον Bob χρησιμοποιώντας μόνο προ-κοινοποιημένη εμπλοκή και κλασική επικοινωνία. Εδώ δείχνουμε ότι είναι δυνατή η τηλεμεταφορά μιας κατάστασης που έχει επίσης επιλεγεί $it{post}$. Η μετά την επιλογή μιας κατάστασης $Phi$ σημαίνει ότι αφού η Alice τελειώσει το πείραμά της, εκτελεί μια μέτρηση και διατηρεί μόνο τις εκτελέσεις του πειράματος όπου το αποτέλεσμα της μέτρησης είναι $Phi$. Επιδεικνύουμε επίσης προ και μετα-επιλεγμένη τηλεμεταφορά που βασίζεται στο $it{port}$. Τέλος, χρησιμοποιούμε αυτά τα πρωτόκολλα για την εκτέλεση στιγμιαίων μη τοπικών κβαντικών υπολογισμών σε προ και μετα-επιλεγμένα συστήματα και μειώνουμε σημαντικά την εμπλοκή που απαιτείται για τη στιγμιαία μέτρηση μιας αυθαίρετης μη τοπικής μεταβλητής χωρικά διαχωρισμένων προ και μετα-επιλεγμένων συστημάτων.

Τηλεμεταφορά μετα-επιλεγμένων κβαντικών καταστάσεων PlatoBlockchain Data Intelligence. Κάθετη αναζήτηση. Ολα συμπεριλαμβάνονται.

Επιλεγμένη εικόνα: Τηλεμεταφορά μιας επιλεγμένης κατάστασης ανάρτησης από την Αλίκη στον Μπομπ.

Δημοφιλή περίληψη

Πώς μπορούμε να στείλουμε μια κβαντική κατάσταση από το ένα μέρος στο άλλο; Είναι δύσκολο καθώς οι κβαντικές καταστάσεις τείνουν να αποσυντονίζονται και η αρχή της αβεβαιότητας μας εμποδίζει να μετατρέψουμε μια κβαντική κατάσταση σε κλασικά bit που θα σταλούν στις κανονικές τηλεφωνικές μας γραμμές. $textbf{Teleportation}$ είναι η λύση. Χρησιμοποιεί προ-κοινόχρηστη εμπλοκή μαζί με κλασικά bits για να στείλει την κβαντική κατάσταση, αποφεύγοντας τακτοποιημένα την αποσυνοχή και την αρχή της αβεβαιότητας. Εδώ διερευνούμε την τηλεμεταφορά μιας κατάστασης $textbf{post-selected}$ από το ένα μέρος στο άλλο. Η μετα-επιλογή σημαίνει ότι ορίζουμε ότι ένα σύστημα βρίσκεται σε μια συγκεκριμένη κατάσταση στο τέλος του πειράματος. Η εκ των υστέρων επιλεγμένη κατάσταση μπορεί να υπολογιστεί σε προηγούμενες χρονικές στιγμές, αναθεωρώντας την $textbf{προς τα πίσω στο χρόνο}$. Είναι δυνατόν να τηλεμεταφέρουμε μια κατάσταση που αναδρομεί στο χρόνο, όταν εμείς οι ίδιοι προχωράμε στον χρόνο; Δείχνουμε πώς μπορεί να γίνει και ως επέκταση δείχνουμε πώς να εκτελούμε στιγμιαίες μετρήσεις και υπολογισμούς αρθρώσεων σε μετα-επιλεγμένα πολυμερή συστήματα.

► Δεδομένα BibTeX

► Αναφορές

[1] CH Bennett, G Brassard, C Crepeau, R Jozsa, A Peres και WK Wootters. «Τηλεμεταφορά μιας άγνωστης κβαντικής κατάστασης μέσω διπλών κλασικών καναλιών και καναλιών einstein-podolsky-rosen». Phys. Αναθ. Lett. 70, 1895–1899 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895

[2] D Boschi, S Branca, F De Martini, L Hardy και S Popescu. «Πειραματική υλοποίηση της τηλεμεταφοράς μιας άγνωστης καθαρής κβαντικής κατάστασης μέσω διπλών κλασικών καναλιών και καναλιών einstein-podolsky-rosen». Phys. Αναθ. Lett. 80, 1121-1125 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.1121

[3] D. Bouwmeester, JM Pan, K. Mattle, Μ. Eibl, Η. Wein-furter, and A. Zeilinger. «Πειραματική κβαντική τηλεμεταφορά». Nature 390, 575–579 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 37539

[4] S. Pirandola, J. Eisert, C. Weedbrook, A. Furusawa, and SL Braunstein. «Πρόοδοι στην κβαντική τηλεμεταφορά». Nature Photonics 9, 641–652 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2015.154

[5] Yakir Aharonov, Peter G. Bergmann και Joel L. Lebowitz. «Χρονοσυμμετρία στην κβαντική διαδικασία μέτρησης». Phys. Rev. 134, B1410–B1416 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.134.B1410

[6] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Jeff Tollaksen και Lev Vaidman. «Πολλαπλές καταστάσεις και πολλαπλές μετρήσεις στην κβαντική μηχανική». Phys. Αναθ. Α 79, 052110 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.052110

[7] N Brunner, A Acin, D Collins, N Gisin και V Scarani. «Τα οπτικά δίκτυα τηλεπικοινωνιών ως αδύναμες κβαντικές μετρήσεις με μεταεπιλογή». Phys. Αναθ. Lett. 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.180402

[8] CK Hong και L Mandel. «Πειραματική υλοποίηση μιας τοπικής κατάστασης ενός φωτονίου». Phys. Αναθ. Lett. 56, 58-60 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.56.58

[9] Y Aharanov, DZ Albert και L Vaidman. «Πώς το αποτέλεσμα μιας μέτρησης μιας συνιστώσας του σπιν ενός σωματιδίου spin-1/​2 μπορεί να είναι 100». Phys. Αναθ. Lett. 60, 1351–1354 (1988).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.60.1351

[10] L. Vaidman. «Διαμάχη αδύναμης αξίας». Philos. Μεταφρ. R. Soc., A 375 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2016.0395

[11] Onur Hosten και Paul Kwiat. «Παρατήρηση του φαινομένου spin hall του φωτός μέσω αδύναμων μετρήσεων». Science 319, 787–790 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1152697

[12] P. Ben Dixon, David J. Starling, Andrew N. Jordan και John C. Howell. «Μέτρηση εκτροπής υπερευαίσθητης δέσμης μέσω παρεμβολομετρικής ενίσχυσης χαμηλής τιμής». Phys. Αναθ. Lett. 102 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.173601

[13] Ralph Silva, Yelena Guryanova, Anthony J. Short, Paul Skrzypczyk, Nicolas Brunner και Sandu Popescu. «Σύνδεση διεργασιών με αόριστη αιτιακή σειρά και πολυχρονικές κβαντικές καταστάσεις». New J. Phys. 19 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa84fe

[14] Yakir Aharonov, Fabrizio Colombo, Sandu Popescu, Irene Sabadini, Daniele C. Struppa και Jeff Tollaksen. «Κβαντική παραβίαση της αρχής της περιστερότρυπας και η φύση των κβαντικών συσχετισμών». PNAS 113, 532–535 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1522411112

[15] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Daniel Rohrlich και Paul Skrzypczyk. «Κβαντικές γάτες cheshire». New J. Phys. 15 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​11/​113015

[16] Lev Vaidman και Izhar Nevo. «Μη τοπικές μετρήσεις στη χρονοσυμμετρική κβαντομηχανική». Int. J. Mod. Phys. Β 20 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0217979206034108

[17] Seth Lloyd, Lorenzo Maccone, Raul Garcia-Patron, Vittorio Giovannetti και Yutaka Shikano. «Κβαντική μηχανική του ταξιδιού στο χρόνο μέσω της εκ των υστέρων τηλεμεταφοράς». Phys. Αναθ. Δ 84 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.84.025007

[18] Satoshi Ishizaka και Tohya Hiroshima. «Σχέδιο ασυμπτωτικής τηλεμεταφοράς ως καθολικός προγραμματιζόμενος κβαντικός επεξεργαστής». Phys. Αναθ. Lett. 101, 240501 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.240501

[19] Satoshi Ishizaka και Tohya Hiroshima. «Σχήμα κβαντικής τηλεμεταφοράς επιλέγοντας μία από τις πολλαπλές θύρες εξόδου». Phys. Αναθ. Α 79, 042306 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.042306

[20] Salman Beigi και Robert Koenig. «Απλοποιημένος στιγμιαίος μη τοπικός κβαντικός υπολογισμός με εφαρμογές κρυπτογραφίας βάσει θέσης». New J. Phys. 13 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​9/​093036

[21] Harry Buhrman, Lukasz Czekaj, Andrzej Grudka, Michal Horodecki, Pawel Horodecki, Marcin Markiewicz, Florian Speelman και Sergii Strelchuk. "Το πλεονέκτημα της κβαντικής πολυπλοκότητας της επικοινωνίας συνεπάγεται παραβίαση μιας ανισότητας καμπάνας". Proc. Natl. Ακαδ. Sci. 113 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1507647113

[22] Stefano Pirandola, Riccardo Laurenza και Cosmo Lupo. «Βασικά όρια στη διάκριση κβαντικών καναλιών». npj Quantum Information 5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-019-0162-y

[23] Zhi-Wei Wang και Samuel L. Braunstein. «Υψηλότερες διαστάσεις απόδοση τηλεμεταφοράς που βασίζεται σε λιμάνι». Sci. Απ. 6 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep33004

[24] Michal Studzinski, Sergii Strelchuk, Marek Mozrzymas και Michal Horodecki. «Η τηλεμεταφορά με βάση το λιμάνι σε αυθαίρετη διάσταση». Sci. Απ. 7 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-017-10051-4

[25] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski, Sergii Strelchuk και Michal Horodecki. «Βέλτιστη τηλεμεταφορά βασισμένη σε λιμάνι». New J. Phys. 20 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab8e7

[26] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski και Michal Horodecki. «Ένας απλοποιημένος φορμαλισμός της άλγεβρας των μερικώς μεταφερόμενων τελεστών μετάθεσης με εφαρμογές». J. Phys. Α: Μαθηματικά. Θεωρ. 51 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aaad15

[27] Matthias Christandl, Felix Leditzky, Christian Majenz, Graeme Smith, Florian Speelman και Michael Walter. «Ασυμπτωτική απόδοση τηλεμεταφοράς που βασίζεται σε λιμάνι». Commun. Μαθηματικά. Phys. 381, 379–451 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03884-0

[28] Piotr Kopszak, Marek Mozrzymas, Michal Studzinski και Michal Horodecki. «Τηλεμεταφορά βασισμένη σε πολλαπλές θύρες – μετάδοση μεγάλου όγκου κβαντικών πληροφοριών». Quantum 5 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-576

[29] Michal Studzinski, Marek Mozrzymas, Piotr Kopszak και Michal Horodecki. «Αποτελεσματικά συστήματα τηλεμεταφοράς βασισμένα σε πολλές θύρες». IEEE Trans. Inf. Theory 68, 7892–7912 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2022.3187852

[30] Marek Mozrzymas, Michał Studziński και Piotr Kopszak. «Βέλτιστα σχήματα τηλεμεταφοράς βασισμένα σε πολλές θύρες». Quantum 5, 477 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-17-477

[31] L. Landau και R. Peierls. «Erweiterung des unbestimmtheitsprinzips für die relativistische quantentheorie». Zeitschrift für Physik 69, 56–69 (1931).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01391513

[32] Niels Henrik David Bohr και L. Rosenfeld. “Zur frage der messbarkeit der elektromagnetischen feldgrössen”. Det Kgl. Danske Videnskabernes Selskab Mathematisk-fysiske Meddelelser 12, 1–65 (1933).

[33] Yakir Aharonov και David Z. Albert. «Καταστάσεις και παρατηρήσιμα στοιχεία σε σχετικιστικές κβαντικές θεωρίες πεδίου». Phys. Rev. D 21, 3316-3324 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.21.3316

[34] Yakir Aharonov και David Z. Albert. «Μπορούμε να βγάλουμε νόημα από τη διαδικασία μέτρησης στη σχετικιστική κβαντική μηχανική;». Phys. Rev. D 24, 359-370 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.24.359

[35] Yakir Aharonov και David Z. Albert. «Είναι η συνήθης έννοια της εξέλιξης του χρόνου επαρκής για τα κβαντομηχανικά συστήματα; Εγώ". Phys. Rev. D 29, 223-227 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.223

[36] Yakir Aharonov και David Z. Albert. «Είναι η συνήθης έννοια της εξέλιξης του χρόνου επαρκής για τα κβαντομηχανικά συστήματα; ii. σχετικιστικές εκτιμήσεις». Phys. Rev. D 29, 228-234 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.228

[37] Yakir Aharonov, David Z. Albert και Lev Vaidman. «Διαδικασία μέτρησης στη σχετικιστική κβαντική θεωρία». Phys. Rev. D 34, 1805–1813 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.1805

[38] Sandu Popescu και Lev Vaidman. «Περιορισμοί αιτιότητας στις μη τοπικές κβαντικές μετρήσεις». Phys. Rev. Α 49, 4331-4338 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.49.4331

[39] Μπέρι Γκρόισμαν και Λεβ Βάιντμαν. «Μη τοπικές μεταβλητές με ιδιοκαταστάσεις προϊόντος-κατάστασης». J. Phys. Α: Μαθηματικά. Gen. 34, 6881 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

[40] Μπέρι Γκρόισμαν και Μπένι Ρέζνικ. «Μετρήσεις ημιτοπικών και μη εμπλεκόμενων καταστάσεων». Phys. Αναθ. Α 66, 022110 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.022110

[41] L Vaidman. «Στιγμιαία μέτρηση μη τοπικών μεταβλητών». Phys. Αναθ. Lett. 90, 010402 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.010402

[42] SR Clark, AJ Connor, D Jaksch και S Popescu. «Κατανάλωση εμπλοκής στιγμιαίων μη τοπικών κβαντικών μετρήσεων». New J. Phys. 12, 083034 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

[43] Alvin Gonzales και Eric Chitambar. «Όρια στιγμιαίου μη τοπικού κβαντικού υπολογισμού». IEEE Trans. Inf. Theory 66, 2951–2963 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2950190

[44] Ralph Silva, Yelena Guryanova, Nicolas Brunner, Noah Linden, Anthony J. Short και Sandu Popescu. «Προ-και μετα-επιλεγμένες κβαντικές καταστάσεις: Πίνακες πυκνότητας, τομογραφία και τελεστές kraus». Phys. Α' 89, 012121 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.012121

[45] Michal Sedlak, Alessandro Bisio και Mario Ziman. «Βέλτιστη πιθανολογική αποθήκευση και ανάκτηση ενιαίων καναλιών». Phys. Αναθ. Lett. 122 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.170502

[46] Λεβ Βάιντμαν. «Πίσω εξελισσόμενες κβαντικές καταστάσεις». J. Phys. Α: Μαθηματικά. Θεωρ. 40, 3275–3284 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S23

[47] Charles H. Bennett και Stephen J. Wiesner. «Επικοινωνία μέσω τελεστών ενός και δύο σωματιδίων σε καταστάσεις einstein-podolsky-rosen». Phys. Αναθ. Lett. 69, 2881-2884 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.69.2881

Αναφέρεται από

Αυτό το Βιβλίο δημοσιεύεται στο Quantum στο πλαίσιο του Creative Commons Attribution 4.0 Διεθνής (CC BY 4.0) άδεια. Τα πνευματικά δικαιώματα παραμένουν στους κατόχους των πρωτότυπων δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας όπως οι δημιουργοί ή τα ιδρύματά τους

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Quantum Journal