Põimumiskatalüüs kvantseisundite ja mürarikaste kanalite jaoks

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Kvantseisundite ja mürarikaste kanalite takerdumise katalüüs PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikaalne otsing. Ai.

Chandan Datta^1,2,3, Tulja Varun Kondra¹, Marek Miller¹ja Aleksander Streltsov¹

¹Kvantoptiliste tehnoloogiate keskus, Varssavi ülikooli uute tehnoloogiate keskus, Banacha 2c, 02-097 Varssavi, Poola
²III teoreetilise füüsika instituut, Heinrich Heine ülikool Düsseldorf, Universitätsstraße 1, D-40225 Düsseldorf, Saksamaa
³Füüsika osakond, India Tehnoloogiainstituut Jodhpur, Jodhpur 342030, India

Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.

Abstraktne

Paljud esilekerkivate kvanttehnoloogiate rakendused, nagu kvantteleportatsioon ja kvantvõtmejaotus, nõuavad singlette, kahe kvantbiti maksimaalselt põimunud olekuid. Seetõttu on ülimalt oluline töötada välja optimaalsed protseduurid üksikute sidemete loomiseks kaugemate osapoolte vahel. Nagu on hiljuti näidatud, saab singlete saada teistest kvantolekutest, kasutades kvantkatalüsaatorit, takerdunud kvantsüsteemi, mida protseduuri käigus ei muudeta. Selles töös võtame selle idee edasi, uurides takerdumise katalüüsi omadusi ja selle rolli kvantkommunikatsioonis. Kahepoolsete puhaste olekute vaheliste teisenduste jaoks tõestame universaalse katalüsaatori olemasolu, mis võimaldab selles seadistuses kõiki võimalikke teisendusi. Näitame katalüüsi eelist asümptootilistes seadetes, ületades sõltumatute ja identselt jaotatud süsteemide tüüpilist eeldust. Arendame edasi meetodeid, et hinnata singlettide arvu, mida saab luua mürarikka kvantkanali kaudu, kui neid abistavad takerdunud katalüsaatorid. Erinevat tüüpi kvantkanalite puhul viivad meie tulemused optimaalsete protokollideni, mis võimaldavad kanali ühekordse kasutamisega määrata maksimaalse arvu singlettide arvu.

► BibTeX-i andmed

@article{Datta2024tanglement, doi = {10.22331/q-2024-03-20-1290}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-03-20-1290}, title = {Kvantseisundite ja mürakanalite takerdumise katalüüs}, autor = {Datta, Chandan ja Kondra, Tulja Varun ja Miller, Marek ja Streltsov, Aleksander}, ajakiri = {{Kvant}}, issn = {2521-327X}, väljaandja = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, helitugevus = {8}, lehekülge = {1290}, kuu = märts, aasta = {2024} }

► Viited

[1] Daniel Jonathan ja Martin B. Plenio. "Puhtade kvantolekute põimumisabiga kohalik manipuleerimine". Phys. Rev. Lett. 83, 3566-3569 (1999).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.3566

[2] Jens Eisert ja Martin Wilkens. "Segariikide takerdumise manipuleerimise katalüüs". Phys. Rev. Lett. 85, 437–440 (2000).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.437

[3] Tulja Varun Kondra, Chandan Datta ja Aleksander Streltsov. "Puhaste põimunud olekute katalüütilised teisendused". Phys. Rev. Lett. 127, 150503 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.150503

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

[5] MA Nielsen. "Tingimused põimumistransformatsioonide klassile". Phys. Rev. Lett. 83, 436-439 (1999).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.436

[6] Guifré Vidal, Daniel Jonathan ja MA Nielsen. "Kahepoolse puhta olekuga põimumise ligikaudsed teisendused ja jõuline manipuleerimine". Phys. Rev. A 62, 012304 (2000).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.62.012304

[7] Sumit Daftuar ja Matthew Klimesh. "Põimumise katalüüsi matemaatiline struktuur". Phys. Rev. A 64, 042314 (2001).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.64.042314

[8] Runyao Duan, Yuan Feng, Xin Li ja Mingsheng Ying. "Mitme koopiaga takerdumise transformatsioon ja takerdumise katalüüs". Phys. Rev. A 71, 042319 (2005).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.71.042319

[9] S Turgut. "Katalüütilised teisendused kahepoolsete puhaste olekute jaoks". J. Phys. A 40, 12185–12212 (2007).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/40/40/012

[10] Matthew Klimesh. "Ebavõrdsused, mis ühiselt täielikult iseloomustavad katalüütilise majoriseerimise seost" (2007). arXiv: 0709.3680.
arXiv: 0709.3680

[11] Guillaume Aubrun ja Ion Nechita. "Katalüütiline majoriseerimine ja $ell_p$ normid". Commun. matemaatika. Phys. 278, 133–144 (2008).
https://doi.org/10.1007/s00220-007-0382-4

[12] Yuval Rishu Sanders ja Gilad Gour. "Vajalikud tingimused takerdumise katalüsaatorite jaoks". Phys. Rev. A 79, 054302 (2009).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.79.054302

[13] Michael Grabowecky ja Gilad Gour. "Piirid takerdumise katalüsaatoritel". Phys. Rev. A 99, 052348 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.99.052348

[14] Rivu Gupta, Arghya Maity, Shiladitya Mal ja Aditi Sen (De). "Katalüsaatorite hierarhiate põimumise teisendamise statistika". Phys. Rev. A 106, 052402 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.106.052402

[15] Chandan Datta, Tulja Varun Kondra, Marek Miller ja Aleksander Streltsov. "Põimumise ja muude kvantressursside katalüüs". Aruanded füüsika edenemise kohta 86, 116002 (2023).
https:///doi.org/10.1088/1361-6633/acfbec

[16] Seth Lloyd. "Müraka kvantkanali võimsus". Phys. Rev. A 55, 1613–1622 (1997).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.55.1613

[17] David P. DiVincenzo, Peter W. Shor ja John A. Smolin. "Väga mürarikaste kanalite kvantkanalivõimsus". Phys. Rev. A 57, 830–839 (1998).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.57.830

[18] Howard Barnum, MA Nielsen ja Benjamin Schumacher. "Teabe edastamine mürarikka kvantkanali kaudu". Phys. Rev. A 57, 4153–4175 (1998).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.57.4153

[19] Benjamin Schumacher ja Michael D. Westmoreland. "Kvantprivaatsus ja kvantsidusus". Phys. Rev. Lett. 80, 5695–5697 (1998).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.80.5695

[20] I. Devetak. "Kvantkanali privaatne klassikaline võimsus ja kvantvõimsus". IEEE Transactions on Information Theory, 51, 44–55 (2005).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2004.839515

[21] Roberto Rubboli ja Marco Tomamichel. "Korreleeritud katalüütiliste olekute teisenduste põhipiirangud". Phys. Rev. Lett. 129, 120506 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.120506

[22] Wim van Dam ja Patrick Hayden. "Universaalsed takerdumise transformatsioonid ilma suhtlemiseta". Phys. Rev. A 67, 060302 (2003).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.67.060302

[23] Karol Życzkowski, Paweł Horodecki, Anna Sanpera ja Maciej Lewenstein. “Separeeritavate olekute hulga maht”. Phys. Rev. A 58, 883–892 (1998).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.58.883

[24] G. Vidal ja RF Werner. "Arvutatav takerdumise mõõt". Phys. Rev. A 65, 032314 (2002).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.65.032314

[25] Charles H. Bennett, Herbert J. Bernstein, Sandu Popescu ja Benjamin Schumacher. "Osalise takerdumise koondamine kohalike operatsioonide abil". Phys. Rev. A 53, 2046–2052 (1996).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.53.2046

[26] V. Vedral, MB Plenio, MA Rippin ja PL Knight. "Põimumise kvantifitseerimine". Phys. Rev. Lett. 78, 2275–2279 (1997).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.2275

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

[28] Patryk Lipka-Bartosik ja Paul Skrzypczyk. "Kõik olekud on kvanttermodünaamikas universaalsed katalüsaatorid". Phys. Rev. X 11, 011061 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011061

[29] Tulja Varun Kondra, Chandan Datta ja Aleksander Streltsov. "Stohhastiline ligikaudne olekuteisendus takerdumise ja üldiste kvantressursside teooriate jaoks" (2021). arXiv:2111.12646.
arXiv: 2111.12646

[30] Valentina Baccetti ja Matt Visser. "Lõpmatu Shannoni entroopia". Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2013, P04010 (2013).
https://doi.org/10.1088/1742-5468/2013/04/p04010

[31] Garry Bowen ja Nilanjana Datta. "Kahepoolsete puhaste olekute asümptootilise takerdumise manipuleerimine". IEEE Transactions on Information Theory, 54, 3677–3686 (2008).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2008.926377

[32] Francesco Buscemi ja Nilanjana Datta. "Suvaliste ressursside destilleerimine". Journal of Mathematical Physics 51, 102201 (2010).
https:///doi.org/10.1063/1.3483717

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

[34] CE Shannon. "Suhtlemise matemaatiline teooria". Bell System Technical Journal 27, 379–423 (1948).
https:///doi.org/10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x

[35] CE Shannon ja W. Weaver. "Suhtlemise matemaatiline teooria". Illinoisi ülikooli press. (1998). url: http:///www.worldcat.org/oclc/967725093.
http:///www.worldcat.org/oclc/967725093

[36] TM Cover ja JA Thomas. "Infoteooria elemendid". John Wiley & Sons, Ltd. (2005).
https:///doi.org/10.1002/047174882X

[37] Benjamin Schumacher ja MA Nielsen. "Kvantandmete töötlemine ja vigade parandamine". Phys. Rev. A 54, 2629–2635 (1996).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.54.2629

[38] Michał Horodecki, Paweł Horodecki ja Ryszard Horodecki. "Ühtne lähenemine kvantvõimsustele: kvantmüraga kodeerimise teoreemi poole". Phys. Rev. Lett. 85, 433–436 (2000).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.433

[39] PW Shor. "Kvantkanali võimsus ja ühtne teave". MSRI kvantarvutuste töötoas. (2002).

[40] John Watrous. "Kvantinformatsiooni teooria". Cambridge University Press. (2018).
https:///doi.org/10.1017/9781316848142

[41] Nicolas J. Cerf. "Pauli kvantbiti kloonimine". Phys. Rev. Lett. 84, 4497–4500 (2000).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.4497

[42] AS Holevo ja RF Werner. "Bosooniliste Gaussi kanalite võimsuste hindamine". Phys. Rev. A 63, 032312 (2001).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.63.032312

[43] Michael M. Wolf, David Pérez-García ja Geza Giedke. "Bosoonikanalite kvantvõimsused". Phys. Rev. Lett. 98, 130501 (2007).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.130501

[44] Graeme Smith, John A. Smolin ja Andreas Winter. "Kvantvõimsus sümmeetriliste külgkanalitega". IEEE Transactions on Information Theory, 54, 4208–4217 (2008).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2008.928269

[45] Francesco Buscemi ja Nilanjana Datta. "Suvaliselt korreleeritud müraga kanalite kvantvõimsus". IEEE Transactions on Information Theory 56, 1447–1460 (2010).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2009.2039166

[46] Felix Leditzky, Debbie Leung ja Graeme Smith. "Madala müratasemega kanalite kvant- ja privaatvõimsused". 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 ja Chiara Macchiavello. "Kvantkanali võimsuste eksperimentaalne tuvastamine". Phys. Rev. Lett. 119, 100502 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.100502

[48] Chiara Macchiavello ja Massimiliano F. Sacchi. "Kvantkanali võimsuse alumiste piiride tuvastamine". Phys. Rev. Lett. 116, 140501 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.140501

[49] Noah Davis, Maksim E. Shirokov ja Mark M. Wilde. "Energiaga piiratud kahesuunalise abiga kvantkanalite privaat- ja kvantvõimsused". Phys. Rev. A 97, 062310 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.062310

[50] Laszlo Gyongyosi, Sandor Imre ja Hung Viet Nguyen. "Uuring kvantkanalite võimsuste kohta". IEEE Communications Surveys Tutorials 20, 1149–1205 (2018).
https:///doi.org/10.1109/COMST.2017.2786748

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

[52] Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra ja Aleksander Streltsov. "Katalüütiline ja asümptootiline ekvivalentsus kvantpõimumiseks" (2023). arXiv:2305.03488.
arXiv: 2305.03488

[53] Igor Devetak ja Andreas Winter. "Salajase võtme destilleerimine ja kvantolekutest takerdumine". Proc. R. Soc. London. A 461, 207–235 (2005).
https:///doi.org/10.1098/rspa.2004.1372

[54] Matthias Christandl ja Andreas Winter. „“Põimunud takerdumine”: aditiivne takerdumise mõõt. J. Math. Phys. 45, 829–840 (2004).
https:///doi.org/10.1063/1.1643788

[55] R Alicki ja M Fannes. "Kvanttingimusliku teabe järjepidevus". J. Phys. A 37, L55–L57 (2004).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/37/5/l01

[56] Michael Horodecki, Peter W. Shor ja Mary Beth Ruskai. "Põimumise katkestavad kanalid". Rev. Math. Phys. 15, 629–641 (2003).
https:///doi.org/10.1142/S0129055X03001709

[57] Aleksander Streltsov, Remigiusz Augusiak, Maciej Demianowicz ja Maciej Lewenstein. Edusammud takerdumise jaotamise ühtse lähenemisviisi suunas. Phys. Rev. A 92, 012335 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.92.012335

[58] Charles H. Bennett, David P. DiVincenzo, John A. Smolin ja William K. Wootters. "Segaseisundi takerdumine ja kvantvigade korrigeerimine". Phys. Rev. A 54, 3824–3851 (1996).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.54.3824

[59] William K. Wootters. "Kahe kubiidi meelevaldse riigi kujunemise takerdumine". Phys. Rev. Lett. 80, 2245–2248 (1998).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.80.2245

[60] Arijit Dutta, Junghee Ryu, Wiesław Laskowski ja Marek Żukowski. "Kahekvaditiliste olekute mürakindluse takerdumiskriteeriumid". Physics Letters A 380, 2191–2199 (2016).
https:///doi.org/10.1016/j.physleta.2016.04.043

[61] Remigiusz Augusiak, Maciej Demianowicz ja Paweł Horodecki. "Universaalne jälgitav, mis tuvastab kõik kahe qubit takerdumise ja determinandipõhised eraldatavuse testid". Phys. Rev. A 77, 030301 (2008).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.77.030301

[62] Michał Horodecki, Paweł Horodecki ja Ryszard Horodecki. Lahutamatut kahe spin-$frac{1}{2}$ tihedusega maatriksit saab destilleerida üksikvormiks. 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 ja Nicole Yunger Halpern. "Termodünaamika informatsioonilise mittetasakaalu ressursiteooria". 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 ja Stephanie Wehner. "Kvanttermodünaamika teised seadused". Proc. Natl. Acad. Sci. USA 112, 3275–3279 (2015).
https:///doi.org/10.1073/pnas.1411728112

[65] Henrik Wilming, Rodrigo Gallego ja Jens Eisert. "Kvantsuhtelise entroopia ja vaba energia aksiomaatiline iseloomustus". Entroopia 19, 241 (2017).
https:///doi.org/10.3390/e19060241

[66] Paul Boes, Jens Eisert, Rodrigo Gallego, Markus P. Müller ja Henrik Wilming. "Von Neumann Entroopia Unitarity'st". Phys. Rev. Lett. 122, 210402 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.210402

[67] H. Wilming. "Entroopia ja pöörduv katalüüs". Phys. Rev. Lett. 127, 260402 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.260402

[68] Naoto Shiraishi ja Takahiro Sagawa. "Korrelatsiooni-katalüütilise oleku teisendamise kvanttermodünaamika väikeses skaalas". Phys. Rev. Lett. 126, 150502 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.150502

[69] Ivan Henao ja Raam Uzdin. "Katalüütilised teisendused piiratud suurusega keskkondadega: rakendused jahutamisel ja termomeetrias". Quantum 5, 547 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-09-21-547

[70] I. Henao ja R. Uzdin. "Korrelatsioonide katalüütiline võimendamine ja hajumise leevendamine teabe kustutamisel". Phys. Rev. Lett. 130, 020403 (2023).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.020403

[71] Kaifeng Bu, Uttam Singh ja Junde Wu. "Katalüütilised koherentsuse teisendused". Phys. Rev. A 93, 042326 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.93.042326

[72] Aleksander Streltsov, Gerardo Adesso ja Martin B. Plenio. “Kollokvium: kvantsidusus kui ressurss”. Rev. Mod. Phys. 89, 041003 (2017).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.89.041003

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

[74] Joan A Vaccaro, Sarah Croke ja Stephen M Barnett. "Kas sidusus on katalüütiline?". J. Phys. A 51, 414008 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1751-8121/aac112

[75] Matteo Lostaglio ja Markus P. Müller. Sidusust ja asümmeetriat ei saa edastada. Phys. Rev. Lett. 123, 020403 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.020403

[76] Ryuji Takagi ja Naoto Shiraishi. "Katalüsaatorite korrelatsioon võimaldab kvantkoherentsi meelevaldset manipuleerimist." Phys. Rev. Lett. 128, 240501 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.240501

[77] Priyabrata Char, Dipayan Chakraborty, Amit Bhar, Indrani Chattopadhyay ja Debasis Sarkar. "Katalüütilised teisendused koherentsiteoorias". Phys. Rev. A 107, 012404 (2023).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.107.012404

[78] Chandan Datta, Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra ja Aleksander Streltsov. "Kas mis tahes kvantressursside teoorias on täielik monotoonide komplekt?" Phys. Rev. Lett. 130, 240204 (2023).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.240204

Viidatud

[1] Chandan Datta, Tulja Varun Kondra, Marek Miller ja Aleksander Streltsov, „Catalysis of Enanglement and other quantum resources”, Aruanded füüsika edusammude kohta 86 11, 116002 (2023).

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

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

[4] Seok Hyung Lie ja Hyunseok Jeong, "Delokaliseeritud ja dünaamiline katalüütiline juhuslikkus ja teabevoog", Füüsiline ülevaade A 107 4, 042430 (2023).

[5] Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra ja Alexander Streltsov, "Katalüütiline ja asümptootiline ekvivalentsus kvantpõimumiseks", arXiv: 2305.03488, (2023).

[6] Elia Zanoni, Thomas Theurer ja Gilad Gour, "Täielik iseloomustus takerdumisest omastamise kohta", arXiv: 2303.17749, (2023).

[7] Chandan Datta, Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra ja Aleksander Streltsov, "Kas mis tahes kvantressursside teoorias on täielik monotoonide komplekt?", Physical Review Letters 130 24, 240204 (2023).

Ülaltoodud tsitaadid on pärit SAO/NASA KUULUTUSED (viimati edukalt värskendatud 2024-03-21 03:41:02). Loend võib olla puudulik, kuna mitte kõik väljaandjad ei esita sobivaid ja täielikke viiteandmeid.

On Crossrefi viidatud teenus teoste viitamise andmeid ei leitud (viimane katse 2024-03-21 03:41:00).

See raamat on avaldatud Quantum all Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsents. Autoriõigus jääb algsetele autoriõiguste valdajatele, näiteks autoritele või nende institutsioonidele.