The Minimal Communication Cost For Simulating Entangled Qubits

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

مارتین جی رنر^1,2 و مارکو تولیو کوئینتینو^3,2,1

¹دانشگاه وین، دانشکده فیزیک، مرکز وین برای علوم و فناوری کوانتومی (VCQ)، Boltzmanngasse 5، 1090 وین، اتریش
²موسسه اپتیک کوانتومی و اطلاعات کوانتومی (IQOQI)، آکادمی علوم اتریش، Boltzmanngasse 3، 1090 وین، اتریش
³دانشگاه سوربن، CNRS، LIP6، F-75005 پاریس، فرانسه

این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.

چکیده

ما میزان ارتباط کلاسیک مورد نیاز برای بازتولید آمار اندازه‌گیری‌های محلی را روی یک جفت کیوبیت درهم‌تنیده، $|Psi_{AB}rangle=sqrt{p} |00rangle+sqrt{1-p} |11 rangle$ (با $1/2leq p leq 1$). ما یک پروتکل کلاسیک می‌سازیم که کاملاً اندازه‌گیری‌های تصویری محلی را روی تمام جفت‌های کیوبیت درهم‌تنیده با برقراری ارتباط یک تریت کلاسیک شبیه‌سازی می‌کند. علاوه بر این، وقتی $frac{2p(1-p)}{2p-1} log{left(frac{p}{1-p}راست)}+2(1-p)leq1$، تقریباً 0.835$ leq p leq 1 $، ما یک پروتکل کلاسیک را ارائه می دهیم که تنها به یک بیت ارتباط نیاز دارد. مدل دوم حتی یک شبیه‌سازی کلاسیک کامل را با هزینه ارتباطی متوسط که در حدی که درجه درهم‌تنیدگی به صفر نزدیک می‌شود ($p تا 1$) به صفر نزدیک می‌شود، اجازه می‌دهد. این ثابت می‌کند که هزینه ارتباط برای شبیه‌سازی جفت‌های کیوبیت با درهم‌تنیدگی ضعیف به شدت کمتر از جفت‌های درهم‌تنیده حداکثر است.

The minimal communication cost for simulating entangled qubits PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

تصویر ویژه: $textbf{a)}$ آلیس و باب اندازه‌گیری‌های تصویری محلی را روی یک جفت کیوبیت درهم‌تنیده انجام می‌دهند $textbf{b)}$ آلیس و باب می‌خواهند این همبستگی‌های کوانتومی را با منابع کلاسیک بازتولید کنند.

[محتوای جاسازی شده]

► داده های BibTeX

@article{Renner2023minimal، doi = {10.22331/q-2023-10-24-1149}، url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-10-24-1149}، عنوان = {حداقل هزینه ارتباط برای شبیه سازی کیوبیت های درهم تنیده}، نویسنده = {Renner, Martin J. and Quintino, Marco T{'{u}}lio}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, ناشر = {{ Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}، جلد = {7}، صفحات = {1149}، ماه = اکتبر، سال = {2023} }

◄ مراجع

[1] جی اس بل، در مورد پارادوکس روزن پودولسکی اینشتین، فیزیک فیزیک فیزیکا 1، 195-200 (1964).
https://doi.org/10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] AK Ekert، رمزنگاری کوانتومی بر اساس قضیه بل، فیزیک. کشیش لِت 67, 661-663 (1991).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.67.661

[3] A. Acín، N. Brunner، N. Gisin، S. Massar، S. Pironio و V. Scarani، امنیت مستقل از دستگاه رمزنگاری کوانتومی در برابر حملات جمعی، فیزیک. کشیش لِت 98، 230501 (2007)، arXiv:quant-ph/0702152 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.230501
arXiv:quant-ph/0702152

[4] S. Pironio، A. Acín، S. Massar، AB de La Giroday، DN Matsukevich، P. Maunz، S. Olmschenk، D. Hayes، L. Luo، TA Manning و C. Monroe، اعداد تصادفی تایید شده توسط قضیه بل ، Nature 464، 1021-1024 (2010)، arXiv:0911.3427 [quant-ph].
https://doi.org/10.1038/nature09008
arXiv: 0911.3427

[5] U. Vazirani and T. Vidick، توزیع کلید کوانتومی کاملا مستقل از دستگاه، فیزیک. کشیش لِت 113، 140501 (2014)، arXiv:1210.1810 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.140501
arXiv: 1210.1810

[6] I. Šupić و J. Bowles، خودآزمایی سیستم های کوانتومی: بررسی، Quantum 4، 337 (2020)، arXiv:1904.10042 [quant-ph].
https://doi.org/10.22331/q-2020-09-30-337
arXiv: 1904.10042

[7] T. Maudlin، مدل‌های نابرابری، انتقال اطلاعات و منشور بل، PSA: مجموعه مقالات نشست دوسالانه انجمن فلسفه علم 1992، 404-417 (1992).
https://doi.org/10.1086/psaprocbienmeetp.1992.1.192771

[8] G. Brassard، R. Cleve و A. Tapp، هزینه شبیه سازی دقیق درهم تنیدگی کوانتومی با ارتباطات کلاسیک، فیزیک. کشیش لِت 83، 1874–1877 (1999)، arXiv:quant-ph/9901035 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.1874
arXiv:quant-ph/9901035

[9] M. Steiner، به سوی کمیت کردن انتقال اطلاعات غیر محلی: غیرمحلی بیت محدود، Physics Letters A 270, 239-244 (2000)، arXiv:quant-ph/9902014 [quant-ph].
https://doi.org/10.1016/S0375-9601(00)00315-7
arXiv:quant-ph/9902014

[10] NJ Cerf, N. Gisin و S. Massar, Teleportation Classical of a Quantum Bit, Phys. کشیش لِت 84، 2521–2524 (2000)، arXiv:quant-ph/9906105 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.2521
arXiv:quant-ph/9906105

[11] AK Pati، حداقل بیت کلاسیک برای آماده سازی و اندازه گیری از راه دور یک کیوبیت، Phys. Rev. A 63, 014302 (2000), arXiv:quant-ph/9907022 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.63.014302
arXiv:quant-ph/9907022

[12] S. Massar، D. Bacon، NJ Cerf و R. Cleve، شبیه سازی کلاسیک درهم تنیدگی کوانتومی بدون متغیرهای پنهان محلی، فیزیک. Rev. A 63, 052305 (2001), arXiv:quant-ph/0009088 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.63.052305
arXiv:quant-ph/0009088

[13] BF Toner and D. Bacon, Communication Cost of Simulating Bell Correlations, Phys. کشیش لِت 91، 187904 (2003)، arXiv:quant-ph/0304076 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.187904
arXiv:quant-ph/0304076

[14] D. بیکن و تونر BF، نابرابری های بل با ارتباط کمکی، فیزیک. کشیش لِت 90، 157904 (2003)، arXiv:quant-ph/0208057 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.157904
arXiv:quant-ph/0208057

[15] J. Degorre، S. Laplante و J. Roland، شبیه سازی همبستگی های کوانتومی به عنوان یک مسئله نمونه برداری توزیع شده، فیزیک. Rev. A 72, 062314 (2005), arXiv:quant-ph/0507120 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.72.062314
arXiv:quant-ph/0507120

[16] J. Degorre، S. Laplante و J. Roland، شبیه‌سازی کلاسیک مشاهده‌پذیرهای دوتایی بدون ردیابی در هر حالت کوانتومی دوبخشی، Phys. Rev. A 75, 012309 (2007), arXiv:quant-ph/0608064 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.75.012309
arXiv:quant-ph/0608064

[17] O. Regev و B. Toner، شبیه سازی همبستگی های کوانتومی با ارتباطات محدود، SIAM Journal on Computing 39، 1562-1580 (2010)، arXiv: 0708.0827 [quant-ph].
https://doi.org/10.1137/080723909
arXiv: 0708.0827

[18] C. Branciard و N. Gisin، کمی کردن غیرمحلی بودن همبستگی های کوانتومی گرینبرگر-هورن-زیلینگر توسط یک پروتکل شبیه سازی ارتباط محدود، فیزیک. کشیش لِت 107، 020401 (2011)، arXiv:1102.0330 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.107.020401
arXiv: 1102.0330

[19] C. Branciard، N. Brunner، H. Buhrman، R. Cleve، N. Gisin، S. Portmann، D. Rosset و M. Szegedy، شبیه سازی کلاسیک مبادله درهم تنیدگی با ارتباطات محدود، فیزیک. کشیش لِت 109، 100401 (2012)، arXiv:1203.0445 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.109.100401
arXiv: 1203.0445

[20] K. Maxwell and E. Chitambar، نابرابری های بل با کمک ارتباطی، فیزیک. Rev. A 89, 042108 (2014), arXiv:1405.3211 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.89.042108
arXiv: 1405.3211

[21] G. Brassard، L. Devroye و C. Gravel، شبیه سازی کلاسیک دقیق توزیع ghz مکانیکی کوانتومی، IEEE Transactions on Information Theory 62، 876-890 (2016)، arXiv:1303.5942 [cs.IT].
https://doi.org/10.1109/TIT.2015.2504525
arXiv: 1303.5942

[22] G. Brassard، L. Devroye، و C. Gravel، نمونه‌برداری از راه دور با کاربردها در شبیه‌سازی درهم تنیدگی عمومی، آنتروپی 21، 92 (2019)، arXiv:1807.06649 [quant-ph].
https://doi.org/10.3390/e21010092
arXiv: 1807.06649

[23] E. Zambrini Cruzeiro و N. Gisin، نابرابری های بل با یک بیت ارتباط، آنتروپی 21، 171 (2019)، arXiv:1812.05107 [quant-ph].
https://doi.org/10.3390/e21020171
arXiv: 1812.05107

[24] ام جی رنر، ا. توکلی و ام تی کوئینتینو، هزینه کلاسیک انتقال یک کیوبیت، فیزیک. کشیش لِت 130، 120801 (2023)، arXiv:2207.02244 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.120801
arXiv: 2207.02244

[25] N. Brunner، N. Gisin و V. Scarani، Entanglement و non-locality منابع متفاوتی هستند، New Journal of Physics 7، 88 (2005)، arXiv:quant-ph/0412109 [quant-ph].
https://doi.org/10.1088/1367-2630/7/1/088
arXiv:quant-ph/0412109

[26] NJ Cerf، N. Gisin، S. Massar و S. Popescu، شبیه سازی حداکثر درهم تنیدگی کوانتومی بدون ارتباط، فیزیک. کشیش لِت 94، 220403 (2005)، arXiv:quant-ph/0410027 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.220403
arXiv:quant-ph/0410027

[27] PH ابرهارد، سطح پس‌زمینه و بازده ضد مورد نیاز برای آزمایش انیشتین-پودولسکی-رزن بدون حفره، Phys. Rev. A 47, R747–R750 (1993).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.47.R747

[28] A. Cabello و J.-Å. لارسون، حداقل راندمان تشخیص برای آزمایش زنگ اتم-فوتون بدون حفره، فیزیک. کشیش لِت 98، 220402 (2007)، arXiv:quant-ph/0701191 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.220402
arXiv:quant-ph/0701191

[29] N. Brunner، N. Gisin، V. Scarani، و C. Simon، حفره تشخیص در آزمایشات بل نامتقارن، فیزیک. کشیش لِت 98، 220403 (2007)، arXiv:quant-ph/0702130 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.220403
arXiv:quant-ph/0702130

[30] M. Araújo، MT Quintino، D. Cavalcanti، MF Santos، A. Cabello، و MT Cunha، آزمون‌های نابرابری بل با راندمان تشخیص نور خودسرانه پایین و اندازه‌گیری‌های هموداین، فیزیک. Rev. A 86, 030101 (2012), arXiv:1112.1719 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.86.030101
arXiv: 1112.1719

[31] S. Kochen و EP Specker، مسئله متغیرهای پنهان در مکانیک کوانتومی، مجله ریاضیات و مکانیک 17، 59-87 (1967).
http://www.jstor.org/stable/24902153

[32] N. Gisin و B. Gisin، یک مدل متغیر پنهان محلی از همبستگی کوانتومی با بهره‌برداری از حفره تشخیص، Physics Letters A 260, 323-327 (1999)، arXiv:quant-ph/9905018 [quant-ph].
https://doi.org/10.1016/S0375-9601(99)00519-8
arXiv:quant-ph/9905018

[33] N. Gisin، نابرابری بل برای همه حالت‌های غیر محصول صادق است، Physics Letters A 154، 201-202 (1991).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(91)90805-I

[34] AC Elitzur، S. Popescu و D. Rohrlich، غیرمحلی کوانتومی برای هر جفت در یک مجموعه، Physics Letters A 162، 25-28 (1992).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(92)90952-I

[35] J. Barrett, A. Kent, and S. Pironio, Maximally Nonlocal and Monogamous Quantum Correlations, Phys. کشیش لِت 97، 170409 (2006)، arXiv:quant-ph/0605182 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.170409
arXiv:quant-ph/0605182

[36] S. Portmann، C. Branciard، و N. Gisin، محتوای محلی همه حالات دو کیوبیت خالص، Phys. Rev. A 86, 012104 (2012), arXiv:1204.2982 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.86.012104
arXiv: 1204.2982

[37] P. Sidajaya, A. Dewen Lim, B. Yu, and V. Scarani, Neural Network Approach to the Simulation of Entangled State with One Bit of Communication, arXiv e-prints (2023), arXiv:2305.19935 [quant-ph].
arXiv: 2305.19935

[38] N. Gisin و F. Fröwis, From Quantum Foundations to Applications and Back, Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series A 376, 20170326 (2018), arXiv:1802.00736 [quant-ph].
https://doi.org/10.1098/rsta.2017.0326
arXiv: 1802.00736

[39] G. Brassard، پیچیدگی ارتباطات کوانتومی، مبانی فیزیک 33، 1593-1616 (2003).
https://doi.org/10.1023/A:1026009100467

[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani, and S. Wehner, Bell nonlocality, Reviews of Modern Physics 86, 419–478 (2014), arXiv:1303.2849 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/revmodphys.86.419
arXiv: 1303.2849

[41] V. Scarani، محتوای محلی و غیر محلی همبستگی کیوبیت و کوتریت دوبخشی، فیزیک. Rev. A 77, 042112 (2008), arXiv:0712.2307 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.77.042112
arXiv: 0712.2307

[42] C. Branciard، N. Gisin، و V. Scarani، محتوای محلی همبستگی کیوبیت دو بخشی، فیزیک. Rev. A 81, 022103 (2010), arXiv:0909.3839 [quant-ph].
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.81.022103
arXiv: 0909.3839

ذکر شده توسط

[1] آرمین توکلی، «برچسب قیمت کلاسیک کیوبیت‌های درهم تنیده» نماهای کوانتومی 7، 76 (2023).

[2] István Marton، Erika Bene، Péter Diviánszky، و Tamás Vértesi، «غلبه بر یک بیت ارتباط با و بدون شبه تله پاتی کوانتومی» arXiv: 2308.10771, (2023).

[3] پیتر سیداجایا، آلویسیوس دیون لیم، بایچو یو و والریو اسکارانی، "رویکرد شبکه عصبی به شبیه سازی حالات درهم تنیده با یک بیت ارتباط"، arXiv: 2305.19935, (2023).

نقل قول های بالا از سرویس استناد شده توسط Crossref (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2023-10-28 02:31:07) و SAO/NASA Ads (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2023-10-28 02:31:08). فهرست ممکن است ناقص باشد زیرا همه ناشران داده های استنادی مناسب و کاملی را ارائه نمی دهند.

این مقاله در Quantum تحت عنوان منتشر شده است Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) مجوز. حق چاپ نزد دارندگان حق چاپ اصلی مانند نویسندگان یا مؤسسات آنها باقی می ماند.

محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
منبع: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-10-24-1149/

تمبر زمان: اکتبر 24، 2023

تمبر زمان: آوریل 30، 2024

حداقل هزینه ارتباطی برای شبیه سازی کیوبیت های درهم تنیده

بازنشر افلاطون

چکیده

► داده های BibTeX

◄ مراجع

ذکر شده توسط

بیشتر از مجله کوانتومی

LIMDD: نمودار تصمیم گیری برای شبیه سازی محاسبات کوانتومی شامل حالات تثبیت کننده

کشف نگاشت بهینه فرمیون-کیوبیت از طریق شمارش الگوریتمی

یک کران پایین پیچیدگی نمونه بهبود یافته برای توموگرافی حالت کوانتومی (Fidelity).

فراخوان برای ویرایشگران 2024

کشف دیجیتال 100 آزمایش کوانتومی متنوع با PyTheus

رژیم‌های درهم‌تنیدگی چند بخشی ناشی از اندازه‌گیری در سیستم‌های اسپین جمعی

ملاحظات تأخیر برای بهینه سازهای تصادفی در الگوریتم های کوانتومی متغیر

اثربخشی در مقابل نظریه فلوکه برای نوسانگر پارامتری کر

خانواده ای از کدهای کوانتومی تغییر ناپذیر

درباره‌ ما

جستجوی عمودی و هوش مصنوعی

سکو

همیشه در ارتباط ماندن

حساب