Tiedonsiirto jatkuvatoimisilla kvanttipoistokanavilla

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Tiedonsiirto jatkuvasti muuttuvilla kvanttipoistokanavilla PlatoBlockchain Data Intelligence. Pystysuuntainen haku. Ai.

Changchun Zhong, Changhun Oh ja Liang Jiang

Pritzker-molekyylitekniikan koulu, Chicagon yliopisto, Chicago, IL 60637, USA

Onko tämä artikkeli mielenkiintoinen vai haluatko keskustella? Scite tai jätä kommentti SciRate.

Abstrakti

Kvanttikapasiteetti, joka on tietyn kvanttikanavan ansioluku, ylärajaa kanavan kykyä välittää kvanttiinformaatiota. Erilaisten kanavien tunnistaminen, vastaavan kvanttikapasiteetin arvioiminen ja kapasiteettia lähestyvän koodausmallin löytäminen ovat kvanttiviestintäteorian tärkeimpiä tehtäviä. Diskreettien muuttujien kvanttikanavasta on keskusteltu valtavasti eri virhemallien perusteella, kun taas jatkuvan muuttujan kanavan virhemallia on tutkittu vähemmän äärettömän ulottuvuuden ongelman vuoksi. Tässä artikkelissa tutkimme yleistä jatkuvaa muuttuvaa kvanttipoistokanavaa. Määrittämällä jatkuvan muuttujan järjestelmän tehollinen aliavaruus, löydämme jatkuvan muuttujan satunnaiskoodausmallin. Tämän jälkeen johdetaan jatkuvan muuttujan poistokanavan kvanttikapasiteetti irrottamisteorian puitteissa. Tämän artikkelin keskustelu täyttää kvanttipyyhkimiskanavan aukon jatkuvassa muuttuvassa asetuksessa ja valaisee ymmärrystä muun tyyppisistä jatkuvasti muuttuvista kvanttikanavista.

► BibTeX-tiedot

@article{Zhong2023information, doi = {10.22331/q-2023-03-06-939}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-03-06-939}, title = {Tiedonsiirto jatkuvalla muuttuvalla kvanttipoistokanavalla}, kirjoittaja = {Zhong, Changchun ja Oh, Changhun ja Jiang, Liang}, lehti = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, julkaisija = {{Verein zur F{“{ o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volyymi = {7}, sivut = {939}, kuukausi = maaliskuu, vuosi = {2023} }

► Viitteet

[1] M. Hayashi, S. Ishizaka, A. Kawachi, G. Kimura ja T. Ogawa, Introduction to quantum information science (Springer, 2014).
https://doi.org/10.1007/978-3-662-43502-1

[2] J. Watrous, Kvanttiinformaation teoria (Cambridge University Press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / +9781316848142

[3] L. Gyongyosi, S. Imre ja HV Nguyen, A survey on quantum channel capacities, IEEE Communications Surveys & Tutorials 20, 1149 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / COMST.2017.2786748

[4] CH Bennett ja PW Shor, Quantum information theory, IEEE transaktions on information theory 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / +18.720553

[5] P. Busch, P. Lahti, J.-P. Pellonpää ja K. Ylinen, Quantum mittaus, Voi. 23 (kevät, 2016).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-43389-9

[6] AS Holevo, Kvanttikanavan kapasiteetti yleisillä signaalitiloilla, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / +18.651037

[7] H. Barnum, MA Nielsen ja B. Schumacher, Tiedonsiirto meluisen kvanttikanavan kautta, Phys. Rev. A 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[8] S. Lloyd, Meluisen kvanttikanavan kapasiteetti, Phys. Rev. A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[9] J. Eisert ja MM Wolf, Gaussin kvanttikanavat, arXiv preprint quant-ph/0505151 (2005).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0505151
arXiv: kvant-ph / 0505151

[10] I. Devetak ja PW Shor, Kvanttikanavan kapasiteetti klassisen ja kvanttiinformaation samanaikaiseen siirtoon, Communications in Mathematical Physics 256, 287 (2005).
https://doi.org/10.1007/s00220-005-1317-6

[11] AS Holevo, Kvanttijärjestelmät, kanavat, informaatio, julkaisussa Quantum Systems, Channels, Information (de Gruyter, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / +9783110273403

[12] M. Rosati, A. Mari ja V. Giovannetti, Kapeat rajat lämpövaimentimien kvanttikapasiteetille, Nature communications 9, 1 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-06848-0

[13] K. Sharma, MM Wilde, S. Adhikari ja M. Takeoka, Bounding the energy-constrated quantum and private capacities of phase-insensitive bosonic Gaussian channels, New Journal of Physics 20, 063025 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aac11a

[14] K. Jeong, Y. Lim, J. Kim ja S. Lee, Uudet ylärajat yleisen vaimentimen ja vahvistimen kvanttikapasiteetille, julkaisussa AIP Conference Proceedings, Voi. 2241 (AIP Publishing LLC, 2020) s. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / +5.0011402

[15] M. Grassl, T. Beth ja T. Pellizzari, Codes for the quantum erasure channel, Phys. Rev. A 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo ja JA Smolin, Kvanttipoistokanavien kapasiteetit, Phys. Rev. Lett. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[17] SL Braunstein ja P. Van Loock, Kvanttiinformaatio jatkuvilla muuttujilla, Reviews of modern physics 77, 513 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

[18] C. Weedbrook, S. Pirandola, R. García-Patron, NJ Cerf, TC Ralph, JH Shapiro ja 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 ja J. Preskill, Encoding a qubit in an oscillator, 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 ja L. Jiang, Quantum control of Bosonic Mode with supraconducting circuits, Science Bulletin 66, 1789 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.05.024

[21] J. Niset, UL Andersen ja NJ Cerf, kokeellisesti toteutettavissa oleva kvanttipoistoa korjaava koodi jatkuville muuttujille, 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 ai., Advances in space quantum communications, IET Quantum Tiedonanto 2, 182 (2021).
https:///doi.org/10.1049/qtc2.12015

[23] R. Klesse, Approximate quantum error correction, satunnaiskoodit ja kvanttikanavan kapasiteetti, Phys. Rev. A 75, 062315 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[24] P. Hayden, M. Horodecki, A. Winter ja J. Yard, A irrotettava lähestymistapa kvanttikapasiteettiin, Open Systems & Information Dynamics 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[25] P. Hayden ja J. Preskill, Mustat aukot peilinä: kvanttitieto satunnaisissa alijärjestelmissä, Journal of high energy physics 2007, 120 (2007).
https://doi.org/10.1088/1126-6708/2007/09/120

[26] Q. Zhuang, T. Schuster, B. Yoshida ja NY Yao, Scrambling and complexity in phase space, Phys. Rev. A 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[27] M. Fukuda ja R. Koenig, Typical Enanglement for Gaussian states, Journal of Mathematical Physics 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / +1.5119950

[28] Katso liite, jossa on lyhyt katsaus laskelmiin diskreetin muuttujan irrottamisesta minkä tahansa äärellisen ulottuvuuden kanssa.

[29] V. Paulsen, Täysin rajatut kartat ja operaattorialgebrat, 78 (Cambridge University Press, 2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511546631

[30] B. Schumacher ja MA Nielsen, Kvanttidatan käsittely ja virheiden korjaus, Phys. Rev. A 54, 2629 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[31] B. Schumacher ja MD Westmoreland, Approximate quantum error correction, Quantum Information Processing 1, 5 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1019653202562

[32] F. Dupuis, Kvanttiinformaatioteorian erotusmenetelmä, arXiv preprint arXiv:1004.1641 (2010).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1004.1641
arXiv: 1004.1641

[33] M. Horodecki, J. Oppenheim ja A. Winter, Quantum state merging and negatiivinen tieto, Communications in Mathematical Physics 269, 107 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0118-x

[34] S. Choi, Y. Bao, X.-L. Qi ja E. Altman, Kvanttivirheen korjaus sekoitusdynamiikassa ja mittauksen aiheuttamassa vaihemuutoksessa, Phys. Rev. Lett. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[35] B. Zhang ja Q. Zhuang, Kietoutuminen jatkuvan muuttujan satunnaisissa kvanttiverkoissa, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-w

[36] Unitaarinen malli on unitaariryhmän osajoukko, jossa tiettyjen polynomien otoskeskiarvot joukossa vastaavat koko unitaariryhmän otoskeskiarvoja.

[37] CE Shannon, Viestinnän matemaattinen teoria, The Bell system Technical Journal 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

[38] MM Wilde, Quantum information theory (Cambridge University Press, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / +9781316809976

[39] B. Collins ja P. Śniady, Integraatio haar-mitan suhteen unitaarisessa, ortogonaalisessa ja symplektisessa ryhmässä, 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 ja L. Jiang, Performance and structure of single- tilan bosonikoodit, Phys. Rev. A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[41] K. Brádler ja C. Adami, Mustat aukot bosonisina Gaussin kanavina, Phys. Rev. D 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

Viitattu

Tämä kirja on julkaistu Quantum - lehdessä Creative Commons Nimeäminen 4.0 Kansainvälinen (CC BY 4.0) lisenssin. Tekijänoikeudet säilyvät alkuperäisillä tekijänoikeuksien haltijoilla, kuten tekijöillä tai heidän instituutioillaan.