Transmisión de información con canales de borrado cuántico variables continuos

Reeditado por Platón

seguidores: 0

Transmisión de información con canales de borrado cuántico variable continuo PlatoBlockchain Data Intelligence. Búsqueda vertical. Ai.

Changchun Zhong, Changhun Oh y Liang Jiang

Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular, Universidad de Chicago, Chicago, IL 60637, EE. UU.

¿Encuentra este documento interesante o quiere discutirlo? Scite o deje un comentario en SciRate.

Resumen

La capacidad cuántica, como figura clave de mérito para un canal cuántico determinado, limita la capacidad del canal para transmitir información cuántica. Identificar diferentes tipos de canales, evaluar la capacidad cuántica correspondiente y encontrar el esquema de codificación de aproximación a la capacidad son las tareas principales en la teoría de la comunicación cuántica. El canal cuántico en variables discretas ha sido ampliamente discutido en base a varios modelos de error, mientras que el modelo de error en el canal de variable continua ha sido menos estudiado debido al problema de dimensión infinita. En este artículo, investigamos un canal general de borrado cuántico de variable continua. Al definir un subespacio efectivo del sistema de variable continua, encontramos un modelo de codificación aleatoria de variable continua. Luego derivamos la capacidad cuántica del canal de borrado variable continuo en el marco de la teoría del desacoplamiento. La discusión en este documento llena el vacío de un canal de borrado cuántico en una configuración de variable continua y arroja luz sobre la comprensión de otros tipos de canales cuánticos de variable continua.

► datos BibTeX

@article{Zhong2023information, doi = {10.22331/q-2023-03-06-939}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-03-06-939}, title = {Transmisión de información con canales de borrado cuántico variables continuos}, autor = {Zhong, Changchun y Oh, Changhun y Jiang, Liang}, revista = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, editorial = {{Verein zur F{“{ o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volumen = {7}, páginas = {939}, mes = marzo, año = {2023} }

► referencias

[ 1 ] M. Hayashi, S. Ishizaka, A. Kawachi, G. Kimura y T. Ogawa, Introducción a la ciencia de la información cuántica (Springer, 2014).
https://doi.org/10.1007/978-3-662-43502-1

[ 2 ] J. Watrous, La teoría de la información cuántica (Cambridge university press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[ 3 ] L. Gyongyosi, S. Imre y HV Nguyen, Una encuesta sobre las capacidades del canal cuántico, IEEE Communications Surveys & Tutorials 20, 1149 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / COMST.2017.2786748

[ 4 ] CH Bennett y PW Shor, Teoría de la información cuántica, transacciones IEEE sobre teoría de la información 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.720553

[ 5 ] P. Busch, P. Lahti, J.-P. Pellonpää y K. Ylinen, Medición cuántica, vol. 23 (Primavera, 2016).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-43389-9

[ 6 ] AS Holevo, La capacidad del canal cuántico con estados de señal generales, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.651037

[ 7 ] H. Barnum, MA Nielsen y B. Schumacher, Transmisión de información a través de un canal cuántico ruidoso, Phys. Rev. A 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[ 8 ] S. Lloyd, Capacidad del canal cuántico ruidoso, Phys. Rev. A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[ 9 ] J. Eisert y MM Wolf, canales cuánticos gaussianos, arXiv preprint quant-ph/0505151 (2005).
https://doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0505151
arXiv: quant-ph / 0505151

[ 10 ] I. Devetak y PW Shor, La capacidad de un canal cuántico para la transmisión simultánea de información clásica y cuántica, Communications in Mathematical Physics 256, 287 (2005).
https://doi.org/10.1007/s00220-005-1317-6

[ 11 ] AS Holevo, Sistemas cuánticos, canales, información, en Sistemas cuánticos, Canales, Información (de Gruyter, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403

[ 12 ] M. Rosati, A. Mari y V. Giovannetti, Límites estrechos para la capacidad cuántica de los atenuadores térmicos, Comunicaciones de la naturaleza 9, 1 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-06848-0

[ 13 ] K. Sharma, MM Wilde, S. Adhikari y M. Takeoka, Limitación de las capacidades privadas y cuánticas con restricciones de energía de los canales gaussianos bosónicos insensibles a la fase, New Journal of Physics 20, 063025 (2018).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/aac11a

[ 14 ] K. Jeong, Y. Lim, J. Kim y S. Lee, Nuevos límites superiores de la capacidad cuántica para atenuador y amplificador general, en AIP Conference Proceedings, vol. 2241 (AIP Publishing LLC, 2020) pág. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0011402

[ 15 ] M. Grassl, T. Beth y T. Pellizzari, Códigos para el canal de borrado cuántico, Phys. Rev. A 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[ 16 ] CH Bennett, DP DiVincenzo y JA Smolin, Capacidades de los canales de borrado cuántico, Phys. Rev. Lett. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[ 17 ] SL Braunstein y P. Van Loock, Información cuántica con variables continuas, Reseñas de física moderna 77, 513 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

[ 18 ] C. Weedbrook, S. Pirandola, R. García-Patrón, NJ Cerf, TC Ralph, JH Shapiro y S. Lloyd, Gaussian quantum information, Reviews of Modern Physics 84, 621 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[ 19 ] D. Gottesman, A. Kitaev y J. Preskill, Codificación de un qubit en un oscilador, Physical Review A 64, 012310 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[ 20 ] W.-L. Ma, S. Puri, RJ Schoelkopf, MH Devoret, S. Girvin y L. Jiang, Control cuántico de modos bosónicos con circuitos superconductores, Science Bulletin 66, 1789 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.05.024

[ 21 ] J. Niset, UL Andersen y NJ Cerf, Código de corrección de borrado cuántico factible experimentalmente para variables continuas, Phys. Rev. Lett. 101, 130503 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.130503

[ 22 ] JS Sidhu, SK Joshi, M. Gündoğan, T. Brougham, D. Lowndes, L. Mazzarella, M. Krutzik, S. Mohapatra, D. Dequal, G. Vallone, et al., Avances en las comunicaciones cuánticas espaciales, IET Quantum Comunicación 2, 182 (2021).
https:///doi.org/10.1049/qtc2.12015

[ 23 ] R. Klesse, Corrección aproximada de errores cuánticos, códigos aleatorios y capacidad del canal cuántico, Phys. Rev. A 75, 062315 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[ 24 ] P. Hayden, M. Horodecki, A. Winter y J. Yard, Un enfoque de desacoplamiento de la capacidad cuántica, Open Systems & Information Dynamics 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[ 25 ] P. Hayden y J. Preskill, Agujeros negros como espejos: información cuántica en subsistemas aleatorios, Revista de física de alta energía 2007, 120 (2007).
https://doi.org/10.1088/1126-6708/2007/09/120

[ 26 ] Q. Zhuang, T. Schuster, B. Yoshida y NY Yao, Codificación y complejidad en el espacio de fases, Phys. Rev. A 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[ 27 ] M. Fukuda y R. Koenig, entrelazamiento típico para estados gaussianos, Journal of Mathematical Physics 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5119950

[ 28 ] Consulte el apéndice para obtener una breve revisión de los cálculos para el desacoplamiento de variables discretas con cualquier dimensión finita.

[ 29 ] V. Paulsen, Mapas completamente delimitados y álgebras de operadores, 78 (Cambridge University Press, 2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511546631

[ 30 ] B. Schumacher y MA Nielsen, procesamiento de datos cuánticos y corrección de errores, Phys. Rev. A 54, 2629 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[ 31 ] B. Schumacher y MD Westmoreland, Corrección aproximada de errores cuánticos, Procesamiento de información cuántica 1, 5 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1019653202562

[ 32 ] F. Dupuis, El enfoque de desacoplamiento de la teoría cuántica de la información, preimpresión de arXiv arXiv:1004.1641 (2010).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1004.1641
arXiv: 1004.1641

[ 33 ] M. Horodecki, J. Oppenheim y A. Winter, Información negativa y fusión de estados cuánticos, Communications in Mathematical Physics 269, 107 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0118-x

[ 34 ] S. Choi, Y. Bao, X.-L. Qi y E. Altman, Corrección de errores cuánticos en la dinámica de codificación y transición de fase inducida por la medición, Phys. Rev. Lett. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[ 35 ] B. Zhang y Q. Zhuang, Formación de entrelazamiento en redes cuánticas aleatorias de variable continua, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-w

[ 36 ] Un diseño unitario es un subconjunto del grupo unitario donde los promedios muestrales de ciertos polinomios sobre el conjunto coinciden con los de todo el grupo unitario.

[ 37 ] CE Shannon, Una teoría matemática de la comunicación, Revista técnica del sistema Bell 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

[ 38 ] MM Wilde, Teoría de la información cuántica (Cambridge University Press, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976

[ 39 ] B. Collins y P. Śniady, Integración con respecto a la medida haar en grupo unitario, ortogonal y simpléctico, Communications in Mathematical Physics 264, 773 (2006).
https://doi.org/10.1007/s00220-006-1554-3

[ 40 ] VV Albert, K. Noh, K. Duivenvoorden, DJ Young, RT Brierley, P. Reinhold, C. Vuillot, L. Li, C. Shen, SM Girvin, BM Terhal y L. Jiang, Performance and structure of single- códigos bosónicos de modo, Phys. Rev. A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[ 41 ] K. Brádler y C. Adami, Agujeros negros como canales gaussianos bosónicos, Phys. Rev. D 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

Citado por

Este documento se publica en Quantum bajo el Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional (CC BY 4.0) licencia. Los derechos de autor permanecen con los titulares de derechos de autor originales, como los autores o sus instituciones.

Distribución de relaciones públicas y contenido potenciado por SEO. Consiga amplificado hoy.
Platoblockchain. Inteligencia del Metaverso Web3. Conocimiento amplificado. Accede Aquí.
Fuente: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-03-06-939/

Sello de tiempo: Marzo 6, 2023