1گروه فیزیک، دانشگاه دوک، دورهام، کارولینای شمالی، ایالات متحده آمریکا 27708
2مرکز اطلاعات و ارتباطات کوانتومی، Ecole polytechnique de Bruxelles، CP 165، Université libre de Bruxelles، 1050 Brussels, Belgium
این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.
چکیده
ما مشکل ارتباط کلاسیک تک شات به کمک درهم تنیدگی را در نظر می گیریم. در رژیم خطای صفر، درهم تنیدگی می تواند ظرفیت خطای صفر یک شات را در خانواده ای از کانال های کلاسیک به دنبال استراتژی Cubitt و همکاران، افزایش دهد. کشیش لِت 104, 230503 (2010). این استراتژی از قضیه Kochen-Specker استفاده می کند که فقط برای اندازه گیری های تصویری قابل استفاده است. به این ترتیب، در رژیم حالت های پر سر و صدا و/یا اندازه گیری ها، این استراتژی نمی تواند ظرفیت را افزایش دهد. برای انطباق با موقعیت‌های پر سر و صدا، احتمال موفقیت یکباره ارسال تعداد ثابتی از پیام‌های کلاسیک را بررسی می‌کنیم. ما نشان می‌دهیم که زمینه‌سازی آماده‌سازی مزیت کوانتومی را در این کار تقویت می‌کند و احتمال موفقیت یک شات را فراتر از حداکثر کلاسیک آن افزایش می‌دهد. درمان ما فراتر از Cubitt و همکاران است. و شامل، برای مثال، پروتکل تجربی اجرا شده Prevedel و همکاران، Phys. کشیش لِت 106, 110505 (2011). سپس یک نقشه بین این وظیفه ارتباطی و یک بازی غیر محلی مربوطه را نشان می دهیم. این نقشه‌برداری ارتباط با بازی‌های شبه تله‌پاتی را که قبلاً در مورد خطای صفر ذکر شده بود، تعمیم می‌دهد. در نهایت، پس از ایجاد محدودیتی که ما $textit{حدس زدن مستقل از متن}$ می‌گوییم، نشان می‌دهیم که زمینه‌ای که توسط نابرابری‌های غیرمکانی قوی نویز به دست آمده در R. Kunjwal، Quantum 4, 219 (2020)، برای تقویت یک- کافی است. احتمال موفقیت شلیک این یک معنای عملیاتی برای این نابرابری‌ها و غیرمتغیر هایپرگراف مرتبط، پیش‌بینی‌پذیری حداکثر وزنی، ارائه‌شده در R. Kunjwal، Quantum 3، 184 (2019) ارائه می‌کند. نتایج ما نشان می‌دهد که وظیفه ارتباط کلاسیک تک‌شات به کمک درهم‌تنیدگی، زمینه مناسبی را برای مطالعه تعامل قضیه کوچن-اسپکر، زمینه‌سازی اسپکنز، و غیرمحلی بل فراهم می‌کند.
تصویر ویژه: تصویر پروتکل ارتباط کلاسیک تک شات به کمک درهم تنیدگی.
[محتوای جاسازی شده]
خلاصه محبوب
به طور خاص، ما مشکل ارتباطی زیر را مطالعه می کنیم: آلیس (فرستنده) از طریق یک کانال کلاسیک پر سر و صدا به باب (گیرنده) متصل است. آنها اجازه دسترسی به درهم تنیدگی مشترک دارند و می توانند اندازه گیری های کوانتومی محلی را اجرا کنند. مشخص است که برای خانواده خاصی از کانال های کلاسیک الهام گرفته شده از قضیه کوشن-اسپکر، تعداد پیام هایی که می توان بدون خطا روی کانال کلاسیک ارسال کرد (یعنی ظرفیت صفر خطای یک شات) را می توان با دسترسی افزایش داد. به درهم تنیدگی مشترک این نتیجه صفر خطا ناشی از Cubitt et al. [فیزیک کشیش لِت 104، 230503 (2010)] نیز ارتباط نزدیکی با بازی‌های غیرمحلی معروف به بازی‌های شبه تله‌پاتی دارد که استراتژی‌های برنده کوانتومی عالی را قبول دارند.
ما این مشکل ارتباطی را در رژیم پر سر و صدا که در آن قضیه کوچن-اسپکر غیرقابل اجرا است، مطالعه می کنیم. با انجام این کار، ما ارتباط صمیمی این مشکل را با زمینه‌های نویز قوی در فرمول پیشنهادی Spekkens نشان می‌دهیم [Phys. Rev. A 71, 052108 (2005)] و با خانواده ای از بازی های غیر محلی که از مشکل ارتباطی الهام گرفته شده اند. با این فرض که طرفین به احتمالات مرتبط با کانال کلاسیک اعتماد ندارند، بلکه فقط به ساختار احتمالی آن (که در هایپرگراف کانال کدگذاری شده است) اعتماد دارند، همچنین نشان می‌دهیم که زمینه‌ای قوی از نویز که توسط یک متغیر هایپرگراف مشاهده می‌شود برای مزیت کوانتومی کافی است. این وظیفه. این یک معنای عملیاتی برای شاهدان زمینه‌ای به‌دست‌آمده در R. Kunjwal، Quantum 4، 219 (2020) می‌دهد.
► داده های BibTeX
◄ مراجع
[1] جی اس بل، در مورد پارادوکس انیشتین-پودولسکی-روزن، فیزیک 1، 195 (1964).
https://doi.org/10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195
[2] JF Clauser، MA Horne، A. Shimony و RA Holt، آزمایش پیشنهادی برای آزمایش نظریه‌های متغیر پنهان محلی، فیزیک. کشیش لِت 23, 880 (1969).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.23.880
[3] S. Kochen و EP Specker، مسئله متغیرهای پنهان در مکانیک کوانتومی، در رویکرد منطقی-جبری به مکانیک کوانتومی (اسپرینگر، 1975) صفحات 293-328.
https://doi.org/10.1007/978-94-010-1795-4_17
[4] R. Renner و S. Wolf، شبه تله پاتی کوانتومی و قضیه کوچن-اسپکر، در سمپوزیوم بین المللی در نظریه اطلاعات، 2004. ISIT 2004. مجموعه مقالات. (IEEE، 2004) صفحات 322-322.
https://doi.org/10.1109/ISIT.2004.1365359
[5] G. Brassard، A. Broadbent و A. Tapp، شبه تله پاتی کوانتومی، مبانی فیزیک 35، 1877 (2005).
https://doi.org/10.1007/s10701-005-7353-4
[6] TS Cubitt، D. Leung، W. Matthews، و A. Winter، بهبود ارتباط کلاسیک بدون خطا با درهم تنیدگی، فیزیک. کشیش لِت 104, 230503 (2010).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.104.230503
[7] M. Howard، J. Wallman، V. Veitch و J. Emerson، Contextuality «جادو» را برای محاسبات کوانتومی فراهم می‌کند، Nature 510، 351 (2014).
https://doi.org/10.1038/nature13460
[8] J. Barrett and A. Kent، غیر زمینه‌گرایی، اندازه‌گیری دقیق محدود و قضیه کوشن-اسپکر، مطالعات تاریخ و فلسفه علم بخش B: مطالعات تاریخ و فلسفه فیزیک مدرن 35، 151 (2004).
https://doi.org/10.1016/j.shpsb.2003.10.003
[9] الف. وینتر، آزمایش تجربی زمینه کوانتومی چه چیزی را اثبات یا رد می کند؟، مجله فیزیک الف: ریاضی و نظری 47، 424031 (2014).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/47/42/424031
[10] R. Kunjwal، Beyond the Cabello-Severini-Winter: ایجاد حس زمینه سازی بدون وضوح اندازه گیری ها، Quantum 3، 184 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-09-09-184
[11] A. Cabello، ما در مورد نظریه کوانتومی از زمینه کوانتومی Kochen-Specker چه می آموزیم؟، PIRSA 17070034 (2017).
https://doi.org/10.48660/17070034
[12] G. Chiribella و X. Yuan، وضوح اندازه‌گیری غیرمحلی بودن و زمینه‌ای بودن را در هر نظریه فیزیکی کاهش می‌دهد، arXiv preprint arXiv:1404.3348 (2014).
https://doi.org/10.48550/arXiv.1404.3348
arXiv: 1404.3348
[13] RW Spekkens، زمینه سازی برای آماده سازی، تبدیل، و اندازه گیری های غیر واضح، فیزیک. Rev. A 71, 052108 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.71.052108
[14] MD Mazurek، MF Pusey، R. Kunjwal، KJ Resch، و RW Spekkens، آزمون آزمایشی غیر زمینه‌ای بدون ایده‌آل‌سازی‌های غیرفیزیکی، Nature Communications 7، 1 (2016).
https://doi.org/10.1038/ncomms11780
[15] MF Pusey، L. Del Rio، و B. Meyer، Contextuality بدون دسترسی به مجموعه کامل توموگرافی، arXiv preprint arXiv:1904.08699 (2019).
https://doi.org/10.48550/arXiv.1904.08699
arXiv: 1904.08699
[16] MD Mazurek، MF Pusey، KJ Resch، و RW Spekkens، انحرافات مرزی تجربی از نظریه کوانتومی در چشم انداز نظریه های احتمالی تعمیم یافته، PRX Quantum 2، 020302 (2021).
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.020302
[17] R. Kunjwal و RW Spekkens, From the Kochen-Specker theorem to noncontextuality inequalities without assuming determinism, Phys. کشیش لِت 115, 110403 (2015).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.110403
[18] R. Kunjwal و RW Spekkens، از اثبات‌های آماری قضیه کوچن-اسپکر تا نابرابری‌های غیر زمینه‌ای مقاوم در برابر نویز، فیزیک. Rev. A 97, 052110 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.97.052110
[19] RW Spekkens، DH Buzacott، AJ Keehn، B. Toner، و GJ Pryde، Preparation Contextuality Powers Parity-Oblivious Multiplexing، Phys. کشیش لِت 102, 010401 (2009).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.010401
[20] A. Chailloux، I. Kerenidis، S. Kundu، و J. Sikora، مرزهای بهینه برای کدهای دسترسی تصادفی نادیده گرفته شده برابری، مجله جدید فیزیک 18، 045003 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/4/045003
[21] D. Schmid و RW Spekkens, Contextual Advantage for State Discrimination, Phys. Rev. X 8, 011015 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevX.8.011015
[22] D. Saha و A. Chaturvedi، زمینه سازی آماده سازی به عنوان یک ویژگی اساسی زیربنای مزیت ارتباط کوانتومی، فیزیک. Rev. A 100, 022108 (2019).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.022108
[23] D. Saha، P. Horodecki، و M. Pawłowski، زمینه مستقل ایالتی ارتباطات یک طرفه را پیش می برد، مجله جدید فیزیک 21، 093057 (2019).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab4149
[24] R. Kunjwal، M. Lostaglio، و MF Pusey، ارزش‌های ضعیف غیرعادی و زمینه‌سازی: استحکام، سفتی، و بخش‌های خیالی، فیزیک. Rev. A 100, 042116 (2019).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.042116
[25] M. Lostaglio و G. Senno، مزیت متنی برای شبیه‌سازی وابسته به حالت، Quantum 4، 258 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-04-27-258
[26] R. Kunjwal، Contextuality فراتر از قضیه Kochen-Specker، arXiv preprint arXiv:1612.07250 (2016).
https://doi.org/10.48550/arXiv.1612.07250
arXiv: 1612.07250
[27] R. Kunjwal، چارچوب هایپرگراف برای نابرابری‌های غیرزمینه‌ای تقلیل‌ناپذیر از اثبات‌های منطقی قضیه کوچن-اسپکر، Quantum 4، 219 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-01-10-219
[28] R. Prevedel, Y. Lu, W. Matthews, R. Kaltenbaek, and KJ Resch, Entanglement-Enhanced Classical Communication Over a Noisy Classical Channel, Phys. کشیش لِت 106, 110505 (2011).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.110505
[29] B. Hemenway، CA Miller، Y. Shi، و M. Wootters، ارتباطات کلاسیک تک شات به کمک درهم تنیدگی، فیزیک. Rev. A 87, 062301 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.87.062301
[30] J. Barrett، پردازش اطلاعات در نظریه های احتمالی تعمیم یافته، فیزیک. Rev. A 75, 032304 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.75.032304
[31] A. Acin, T. Fritz, A. Leverrier, and AB Sainz, A Combinatorial Approach to Nonlocality and Contextuality, Communications in Mathematical Physics 334, 533 (2015).
https://doi.org/10.1007/s00220-014-2260-1
[32] RW Spekkens، هویت هستی‌شناختی غیر قابل تشخیص‌های تجربی: اصل روش‌شناختی لایب‌نیتس و اهمیت آن در کار انیشتین، arXiv preprint arXiv:1909.04628 (2019).
https://doi.org/10.48550/arXiv.1909.04628
arXiv: 1909.04628
[33] E. Wolfe, D. Schmid, AB Sainz, R. Kunjwal, and RW Spekkens, Quantifying Bell: the Resource Theory of Noclassicality of Common-Cause Boxes, Quantum 4, 280 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-06-08-280
[34] MF Pusey، نابرابری‌های غیر زمینه‌ای آماده‌سازی قوی در ساده‌ترین سناریو، فیزیک. Rev. A 98, 022112 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.022112
[35] ع. توکلی و ر. اولا، ناسازگاری اندازه‌گیری و هدایت برای زمینه‌سازی عملیاتی لازم و کافی است، فیزیک. Rev. Research 2, 013011 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.013011
[36] MS Leifer و OJE Maroney، تفسیرهای معرفتی حداکثری از حالت کوانتومی و زمینه، فیزیک. کشیش لِت 110, 120401 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.120401
[37] LP Hughston، R. Jozsa، و WK Wootters، طبقه‌بندی کامل مجموعه‌های کوانتومی با ماتریس چگالی معین، Physics Letters A 183، 14 (1993).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(93)90880-9
[38] M. Banik، SS Bhattacharya، SK Choudhary، A. Mukherjee، و A. Roy، مدل‌های هستی‌شناختی، زمینه‌سازی و غیرمحلی بودن آماده‌سازی، مبانی فیزیک 44، 1230 (2014).
https://doi.org/10.1007/s10701-014-9839-4
[39] P. Heywood و ML Redhead, Nonlocality and the Kochen-Specker paradox, Foundations of Physics 13, 481 (1983).
https://doi.org/10.1007/BF00729511
[40] N. Brunner، D. Cavalcanti، S. Pironio، V. Scarani، و S. Wehner، Bell nonlocality، Rev. Mod. فیزیک 86, 419 (2014).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.86.419
[41] S. Popescu و D. Rohrlich، غیرمحلی کوانتومی به عنوان یک اصل موضوع، مبانی فیزیک 24، 379 (1994).
https://doi.org/10.1007/BF02058098
[42] پرز، دو برهان ساده قضیه کوشن-اسپکر، مجله فیزیک الف: ریاضی و عمومی 24، L175 (1991).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/24/4/003
[43] A. Peres، نتایج ناسازگار اندازه‌گیری‌های کوانتومی، Physics Letters A 151، 107 (1990).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(90)90172-K
[44] ND Mermin، متغیرهای پنهان و دو قضیه جان بل، Rev. فیزیک 65, 803 (1993).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.65.803
[45] پرز، نظریه کوانتومی: مفاهیم و روشها، ج. 57 (Springer Science & Business Media, 2006).
https://doi.org/10.1007/0-306-47120-5
[46] AA Klyachko، MA Can، S. Binicioğlu، و AS Shumovsky، آزمون ساده برای متغیرهای پنهان در سیستم‌های Spin-1، فیزیک. کشیش لِت 101, 020403 (2008).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.020403
[47] S. Uijlen و B. Westerbaan، یک سیستم Kochen-Specker حداقل 22 بردار دارد، New Generation Computing 34, 3 (2016).
https://doi.org/10.1007/s00354-016-0202-5
[48] F. Arends، کران پایینی در اندازه کوچکترین سیستم برداری کوچن-اسپکر، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آکسفورد (2009).
http://www.cs.ox.ac.uk/people/joel.ouaknine/download/arends09.pdf
[49] R. Kunjwal، C. Heunen، و T. Fritz، تحقق کوانتومی ساختارهای اندازه‌گیری مشترک دلخواه، فیزیک. Rev. A 89, 052126 (2014).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.89.052126
[50] N. Andrejic و R. Kunjwal، ساختارهای اندازه‌گیری مشترک قابل تحقق با اندازه‌گیری‌های کیوبیت: ناسازگاری از طریق جراحی حاشیه‌ای، Phys. Rev. Research 2, 043147 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.043147
[51] R. Kunjwal و S. Ghosh، حداقل مدرک وابسته به حالت اندازه گیری زمینه ای برای یک کیوبیت، Phys. Rev. A 89, 042118 (2014).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.89.042118
[52] X. Zhan، EG Cavalcanti، J. Li، Z. Bian، Y. Zhang، HM Wiseman و P. Xue، زمینه‌سازی تعمیم‌یافته تجربی با کیوبیت‌های تک فوتون، Optica 4، 966 (2017).
https://doi.org/10.1364/OPTICA.4.000966
[53] I. مرویان، اطلاعات غیر قابل دسترس در مدل‌های احتمالی سیستم‌های کوانتومی، نابرابری‌های غیر زمینه‌ای و آستانه‌های نویز برای زمینه‌سازی، arXiv preprint arXiv:2003.05984 (2020).
https://doi.org/10.48550/arXiv.2003.05984
arXiv: 2003.05984
[54] TS Cubitt، D. Leung، W. Matthews، و A. Winter، ظرفیت کانال خطای صفر و شبیه‌سازی به کمک همبستگی‌های غیرمحلی، IEEE Transactions on Information Theory 57، 5509 (2011).
https://doi.org/10.1109/TIT.2011.2159047
[55] CE شانون، یادداشتی در مورد یک سفارش جزئی برای کانال های ارتباطی، اطلاعات و کنترل 1، 390 (1958).
https://doi.org/10.1016/S0019-9958(58)90239-0
[56] D. Schmid، TC Fraser، R. Kunjwal، AB Sainz، E. Wolfe، و RW Spekkens، درک تأثیر متقابل درهم تنیدگی و غیرمحلی: ایجاد انگیزه و توسعه شاخه جدیدی از نظریه درهم تنیدگی، arXiv preprint arXiv:2004.09194 (2020).
https://doi.org/10.48550/arXiv.2004.09194
arXiv: 2004.09194
[57] L. Hardy, Nonlocality برای دو ذره بدون نابرابری برای تقریباً همه حالات درهم تنیده, Phys. کشیش لِت 71، 1665 (1993).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.71.1665
[58] A. Cabello، J. Estebaranz و G. García-Alcaine، قضیه بل-کوچن-اسپکر: اثباتی با 18 بردار، حروف فیزیک A 212، 183 (1996).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(96)00134-X
ذکر شده توسط
[1] ویکتور گیتون و میشا پی وودز، "درباره شکاف سیستمی غیر زمینه ای تعمیم یافته"، arXiv: 2209.04469.
[2] لورنزو کاتانی، متیو لیفر، دیوید اشمید و رابرت دبلیو اسپکنز، «چرا پدیده‌های تداخل جوهر نظریه کوانتومی را در بر نمی‌گیرند؟» arXiv: 2111.13727.
[3] جان اچ. سلبی، الی ولف، دیوید اشمید، و آنا بلن ساینز، "یک برنامه خطی منبع باز برای آزمایش غیرکلاسیک بودن"، arXiv: 2204.11905.
[4] دیوید اشمید، هاوکسینگ دو، جان اچ. سلبی، و متیو اف. پوزی، "بی نظیر بودن مدل های غیرمتنی برای زیرنظریه های تثبیت کننده"، نامه‌های بازبینی فیزیکی 129 12، 120403 (2022).
[5] جان اچ. سلبی، دیوید اشمید، الی ولف، آنا بلن ساینز، راوی کونجوال، و رابرت دبلیو اسپکنز، «زمینه‌سازی بدون ناسازگاری»، arXiv: 2106.09045.
[6] آرمین توکلی، امانوئل زامبرینی کروزیرو، روپ اولا، و آلستر ا. PRX Quantum 2 2, 020334 (2021).
[7] جان اچ. سلبی، دیوید اشمید، الی ولف، آنا بلن ساینز، راوی کونجوال و رابرت دبلیو اسپکنز، "قطعات قابل دسترسی از نظریه های احتمالی تعمیم یافته، هم ارزی مخروط، و کاربردهایی برای مشاهده غیرکلاسیک بودن"، arXiv: 2112.04521.
[8] لورنزو کاتانی و متیو لیفر، "یک چارچوب ریاضی برای تنظیم دقیق عملیاتی"، arXiv: 2003.10050.
[9] ویکتوریا جی رایت و راوی کونجوال، «زمینه‌سازی در سیستم‌های مرکب: نقش درهم‌تنیدگی در قضیه کوچن-اسپکر»، arXiv: 2109.13594.
[10] Anubhav Chaturvedi، Máté Farkas، و Victoria J Wright، "مشخص سازی و محدود کردن مجموعه رفتارهای کوانتومی در سناریوهای زمینه". arXiv: 2010.05853.
[11] لورنزو کاتانی، ریکاردو فالیرو، پیر-امانوئل امریو، شین منسفیلد، و آنا پاپا، "اتصال بازی های XOR و XOR*"، arXiv: 2210.00397.
نقل قول های بالا از SAO/NASA Ads (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2022-10-14 04:01:02). فهرست ممکن است ناقص باشد زیرا همه ناشران داده های استنادی مناسب و کاملی را ارائه نمی دهند.
On سرویس استناد شده توسط Crossref هیچ داده ای در مورد استناد به آثار یافت نشد (آخرین تلاش 2022-10-14 04:01:00).
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.
