انتقال از راه دور حالت های کوانتومی پس از انتخاب

انتقال از راه دور حالت های کوانتومی پس از انتخاب

تمبر زمان: 14 مارس 2024، 6:02 صبح

دانیل کالینز

آزمایشگاه فیزیک اچ اچ ویلز، دانشگاه بریستول، خیابان تیندال، بریستول BS8 1TL

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

چکیده

انتقال از راه دور به آلیس اجازه می‌دهد تا یک حالت کوانتومی از پیش آماده‌شده را تنها با استفاده از درهم‌تنیدگی از پیش مشترک و ارتباطات کلاسیک به باب بفرستد. در اینجا نشان می‌دهیم که امکان انتقال وضعیتی که $it{post}$-انتخاب شده است نیز وجود دارد. پس از انتخاب یک حالت $Phi$ به این معنی است که آلیس پس از پایان آزمایش خود یک اندازه گیری را انجام می دهد و فقط اجراهای آزمایش را در جایی که نتیجه اندازه گیری $Phi$ است نگه می دارد. ما همچنین انتقال از راه دور مبتنی بر $it{port}$ از قبل و بعد از انتخاب را نشان می‌دهیم. در نهایت ما از این پروتکل‌ها برای انجام محاسبات کوانتومی غیرمحلی آنی بر روی سیستم‌های از پیش و پس از انتخاب استفاده می‌کنیم، و به طور قابل‌توجهی درهم تنیدگی مورد نیاز برای اندازه‌گیری آنی یک متغیر غیرمحلی دلخواه سیستم‌های پیش و پس‌انتخاب شده از هم جدا شده فضایی را کاهش می‌دهیم.

انتقال اطلاعات از راه دور ایالات کوانتومی پس از انتخاب پلاتو بلاک چین. جستجوی عمودی Ai.

تصویر ویژه: انتقال از راه دور یک پست انتخاب شده از آلیس به باب.

خلاصه محبوب

چگونه می توانیم یک حالت کوانتومی را از یک مکان به مکان دیگر ارسال کنیم؟ چون حالت‌های کوانتومی تمایل به جداسازی دارند، مشکل است و اصل عدم قطعیت ما را از تبدیل حالت کوانتومی به بیت‌های کلاسیک برای ارسال به خطوط تلفن معمولی خود باز می‌دارد. $textbf{Teleportation}$ راه حل است. از درهم تنیدگی از پیش به اشتراک گذاشته شده همراه با بیت های کلاسیک برای ارسال حالت کوانتومی استفاده می کند و از عدم انسجام و اصل عدم قطعیت اجتناب می کند. در اینجا ما انتقال یک حالت $textbf{post-selected}$ را از یک مکان به مکان دیگر بررسی می کنیم. پس از انتخاب به این معنی است که ما در پایان آزمایش یک سیستم را در وضعیت خاصی شرط می کنیم. حالت پس از انتخاب را می توان در زمان های قبلی با بازگرداندن آن $textbf{به عقب در زمان}$ محاسبه کرد. آیا زمانی که خودمان در زمان به جلو حرکت می کنیم، می توان حالتی را که در زمان به عقب برمی گردد، از راه دور منتقل کرد؟ ما نشان می‌دهیم که چگونه می‌توان آن را انجام داد، و به عنوان یک توسعه نشان می‌دهیم که چگونه اندازه‌گیری‌ها و محاسبات مشترک آنی را روی سیستم‌های چند بخشی پس از انتخاب انجام دهیم.

► داده های BibTeX

◄ مراجع

[1] CH Bennett، G Brassard، C Crepeau، R Jozsa، A Peres، و WK Wootters. انتقال از راه دور یک حالت کوانتومی ناشناخته از طریق دو کانال کلاسیک و انیشتین-پودولسکی-رزن. فیزیک کشیش لِت 70، 1895-1899 (1993).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.70.1895

[2] دی بوشی، اس برانکا، اف د مارتینی، ال هاردی و اس پوپسکو. "تحقق تجربی انتقال از راه دور یک حالت کوانتومی خالص ناشناخته از طریق کانال های کلاسیک دوگانه و اینشتین-پودولسکی-رزن". فیزیک کشیش لِت 80, 1121-1125 (1998).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.80.1121

[3] D. Bouwmeester، JM Pan، K. Mattle، M. Eibl، H. Wein-furter، و A. Zeilinger. "تلپورت کوانتومی تجربی". Nature 390, 575-579 (1997).
https://doi.org/​10.1038/​37539

[4] S. Pirandola، J. Eisert، C. Weedbrook، A. Furusawa، و SL Braunstein. "پیشرفت در تله پورت کوانتومی". Nature Photonics 9، 641-652 (2015).
https://doi.org/​10.1038/​nphoton.2015.154

[5] یاکیر آهارونوف، پیتر جی. برگمان، و جوئل ال. لبوویتز. "تقارن زمانی در فرآیند کوانتومی اندازه گیری". فیزیک Rev. 134, B1410–B1416 (1964).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRev.134.B1410

[6] یاکیر آهارونوف، ساندو پوپسکو، جف تولاکسن و لو ویدمن. "حالت های چند زمانه و اندازه گیری های چند زمانه در مکانیک کوانتومی". فیزیک Rev. A 79, 052110 (2009).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.79.052110

[7] N Brunner، A Acin، D Collins، N Gisin و V Scarani. "شبکه های مخابراتی نوری به عنوان اندازه گیری های کوانتومی ضعیف با پس انتخاب". فیزیک کشیش لِت 91 (2003).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.91.180402

[8] سی کی هونگ و ال مندل. "تحقق تجربی یک حالت یک فوتون موضعی". فیزیک کشیش لِت 56، 58-60 (1986).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.56.58

[9] Y Aharanov، DZ Albert، و L Vaidman. "چگونه نتیجه اندازه گیری یک جزء از اسپین یک ذره اسپین 1/2 می تواند 100 شود". فیزیک کشیش لِت 60، 1351–1354 (1988).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.60.1351

[10] ال ویدمن. "جنجال ارزش ضعیف". فیلوس ترانس. R. Soc., A 375 (2017).
https://doi.org/​10.1098/​rsta.2016.0395

[11] اونور هاستن و پل کویت. "مشاهده اثر سالن اسپین نور از طریق اندازه گیری های ضعیف". Science 319, 787-790 (2008).
https://doi.org/​10.1126/​science.1152697

[12] پی. بن دیکسون، دیوید جی استارلینگ، اندرو ان. جردن و جان سی. هاول. "اندازه گیری انحراف پرتو فوق حساس از طریق تقویت مقدار ضعیف تداخل سنجی". فیزیک کشیش لِت 102 (2009).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.102.173601

[13] رالف سیلوا، یلنا گوریانووا، آنتونی جی شورت، پل اسکرزیپچیک، نیکلاس برونر، و ساندو پوپسکو. "ارتباط فرآیندها با نظم علی نامعین و حالت های کوانتومی چند زمانه". جدید جی. فیزیک. 19 (2017).
https://doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa84fe

[14] یاکیر آهارونوف، فابریزیو کلمبو، ساندو پوپسکو، ایرنه سابادینی، دانیله سی استروپا و جف تولاکسن. نقض کوانتومی اصل چاله کبوتر و ماهیت همبستگی های کوانتومی. PNAS 113, 532-535 (2016).
https://doi.org/​10.1073/​pnas.1522411112

[15] یاکیر آهارونوف، ساندو پوپسکو، دانیل رورلیچ و پل اسکرزیپچیک. "گربه های کوانتومی چشایر". جدید جی. فیزیک. 15 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​11/​113015

[16] Lev Vaidman و Izhar Nevo. اندازه‌گیری‌های غیرمحلی در مکانیک کوانتومی متقارن زمان. بین المللی J. Mod. فیزیک B 20 (2005).
https://doi.org/​10.1142/​S0217979206034108

[17] ست لوید، لورنزو مکونه، رائول گارسیا-پاترون، ویتوریو جیووانتی و یوتاکا شیکانو. "مکانیک کوانتومی سفر در زمان از طریق دوربری پس از انتخاب". فیزیک Rev. D 84 (2011).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevD.84.025007

[18] ساتوشی ایشیزاکا و توهیا هیروشیما. "طرح انتقال مجانبی از راه دور به عنوان یک پردازنده کوانتومی قابل برنامه ریزی جهانی". فیزیک کشیش لِت 101, 240501 (2008).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.101.240501

[19] ساتوشی ایشیزاکا و توهیا هیروشیما. "طرح انتقال کوانتومی با انتخاب یکی از چندین پورت خروجی". فیزیک Rev. A 79, 042306 (2009).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.79.042306

[20] سلمان بیگی و رابرت کونیگ. محاسبات کوانتومی غیرمحلی آنی ساده شده با کاربردهای رمزنگاری مبتنی بر موقعیت. جدید جی. فیزیک. 13 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​9/​093036

[21] هری بورمن، لوکاس چکای، آندری گرودکا، میکال هورودسکی، پاول هورودکی، مارسین مارکیوویچ، فلوریان اسپیلمن و سرگی استرلچوک. "مزیت پیچیدگی ارتباط کوانتومی به معنای نقض نابرابری زنگ است." Proc. Natl. آکادمی علمی 113 (2015).
https://doi.org/​10.1073/​pnas.1507647113

[22] استفانو پیراندولا، ریکاردو لورنزا و کاسمو لوپو. "محدودیت های اساسی برای تبعیض کانال کوانتومی". npj Quantum Information 5 (2018).
https://doi.org/​10.1038/​s41534-019-0162-y

[23] ژی وی وانگ و ساموئل ال. براونشتاین. "عملکرد با ابعاد بالاتر انتقال از راه دور مبتنی بر بندر". علمی جمهوری 6 (2016).
https://doi.org/​10.1038/​srep33004

[24] میکال استودزینسکی، سرگی استرلچوک، مارک موزرزیماس و میکال هورودسکی. "تلپورت مبتنی بر بندر در ابعاد دلخواه". علمی Rep. 7 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-017-10051-4

[25] مارک موزرزیماس، میکال استودزینسکی، سرگی استرلچوک و میکال هورودسکی. "تلپورت بهینه مبتنی بر پورت". جدید جی. فیزیک. 20 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab8e7

[26] مارک موزرزیماس، میکال استودزینسکی و میکال هورودکی. "یک فرمالیسم ساده شده از جبر عملگرهای جابجایی جزئی با کاربردها". J. Phys. ج: ریاضی نظریه. 51 (2018).
https://doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aaad15

[27] ماتیاس کریستندل، فلیکس لدیتزکی، کریستین ماجنز، گرام اسمیت، فلوریان اسپیلمن و مایکل والتر. "عملکرد مجانبی تله پورت مبتنی بر پورت". اشتراک. ریاضی. فیزیک 381، 379-451 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03884-0

[28] پیوتر کوپساک، مارک موزرزیماس، میکال استودزینسکی و میکال هورودسکی. "تلپورت مبتنی بر چند پورت - انتقال حجم زیادی از اطلاعات کوانتومی". Quantum 5 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-576

[29] میکال استودزینسکی، مارک موزرزیماس، پیوتر کوپساک و میکال هورودسکی. "طرح های کارآمد انتقال از راه دور مبتنی بر چند پورت". IEEE Trans. Inf. نظریه 68، 7892-7912 (2022).
https://doi.org/​10.1109/​TIT.2022.3187852

[30] مارک موزرزیماس، میشال استودزینسکی و پیوتر کوپساک. «طرح‌های انتقال از راه دور مبتنی بر چند پورت بهینه». Quantum 5, 477 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-17-477

[31] L. Landau و R. Peierls. "Erweiterung des unbestimmtheitsprinzips für die relativistische quantentheorie". Zeitschrift für Physik 69, 56-69 (1931).
https://doi.org/​10.1007/​BF01391513

[32] نیلز هنریک دیوید بور و ال. روزنفلد. “Zur frage der messbarkeit der elektromagnetischen feldgrössen”. Det Kgl. Danske Videnskabernes Selskab Mathematick-fysiske Meddelelser 12, 1–65 (1933).

[33] یاکیر آهارونوف و دیوید زی آلبرت. "حالت ها و موارد مشاهده پذیر در نظریه های میدان کوانتومی نسبیتی". فیزیک Rev. D 21, 3316-3324 (1980).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevD.21.3316

[34] یاکیر آهارونوف و دیوید زی آلبرت. «آیا می‌توانیم از فرآیند اندازه‌گیری در مکانیک کوانتومی نسبیتی معنا پیدا کنیم؟» فیزیک Rev. D 24, 359-370 (1981).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevD.24.359

[35] یاکیر آهارونوف و دیوید زی آلبرت. آیا تصور معمول از تکامل زمان برای سیستم‌های مکانیکی کوانتومی کافی است؟ من". فیزیک Rev. D 29, 223-227 (1984).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevD.29.223

[36] یاکیر آهارونوف و دیوید زی آلبرت. آیا تصور معمول از تکامل زمان برای سیستم‌های مکانیکی کوانتومی کافی است؟ ii ملاحظات نسبیتی». فیزیک Rev. D 29, 228-234 (1984).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevD.29.228

[37] یاکیر آهارونوف، دیوید زی آلبرت و لو ویدمن. "فرایند اندازه گیری در نظریه کوانتومی نسبیتی". فیزیک Rev. D 34, 1805–1813 (1986).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevD.34.1805

[38] ساندو پوپسکو و لو ویدمن. "محدودیت های علیت در اندازه گیری های کوانتومی غیر محلی". فیزیک Rev. A 49, 4331–4338 (1994).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.49.4331

[39] بری گرویسمن و لو ویدمن "متغیرهای غیر محلی با حالت های ویژه محصول-وضعیت". J. Phys. ج: ریاضی Gen. 34, 6881 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

[40] بری گرویسمن و بنی رزنیک. "اندازه گیری حالت های نیمه محلی و غیر حداکثری درهم". فیزیک Rev. A 66, 022110 (2002).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.66.022110

[41] ال ویدمن. "اندازه گیری لحظه ای متغیرهای غیر محلی". فیزیک کشیش لِت 90, 010402 (2003).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.90.010402

[42] SR Clark، AJ Connor، D Jaksch و S Popescu. "مصرف درهم تنیدگی اندازه گیری های کوانتومی غیرمحلی لحظه ای". جدید جی. فیزیک. 12, 083034 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

[43] آلوین گونزالس و اریک چیتامبار. "محدودیت های محاسبات کوانتومی غیرمحلی آنی". IEEE Trans. Inf. نظریه 66، 2951-2963 (2020).
https://doi.org/​10.1109/​TIT.2019.2950190

[44] رالف سیلوا، یلنا گوریانووا، نیکلاس برونر، نوآ لیندن، آنتونی جی شورت و ساندو پوپسکو. حالت های کوانتومی از پیش و پس از انتخاب: ماتریس های چگالی، توموگرافی و عملگرهای کراوس. فیزیک Rev. A 89, 012121 (2014).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevA.89.012121

[45] میکال سدلاک، الساندرو بیسیو و ماریو زیمان. "ذخیره سازی احتمالی بهینه و بازیابی کانال های واحد". فیزیک کشیش لِت 122 (2019).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.122.170502

[46] لو ویدمن. "حالت های کوانتومی در حال تکامل عقب". J. Phys. ج: ریاضی نظریه. 40, 3275-3284 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S23

[47] چارلز اچ. بنت و استفن جی ویزنر. "ارتباط از طریق عملگرهای یک و دو ذره در حالات انیشتین-پودولسکی-رزن". فیزیک کشیش لِت 69، 2881-2884 (1992).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.69.2881

ذکر شده توسط

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.

تمبر زمان:

بیشتر از مجله کوانتومی