Jälkivalittujen kvanttitilojen teleportaatio

Jälkivalittujen kvanttitilojen teleportaatio

Aikaleima: 14. maaliskuuta 2024 6

Daniel Collins

HH Wills Physics Laboratory, Bristolin yliopisto, Tyndall Avenue, Bristol BS8 1TL

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

Abstrakti

Teleportaation avulla Alice voi lähettää valmiiksi valmistetun kvanttitilan Bobille käyttämällä vain ennalta jaettua takertumista ja klassista viestintää. Tässä näytämme, että on mahdollista teleportoida tila, joka on myös $it{post}$-valittu. Tilan $Phi$ jälkivalinta tarkoittaa, että kun Alice on lopettanut kokeensa, hän suorittaa mittauksen ja jatkaa vain kokeita, joissa mittaustulos on $Phi$. Esittelemme myös esi- ja jälkivalinnan $it{port}$-pohjaista teleportaatiota. Lopuksi käytämme näitä protokollia suorittaaksemme välitöntä ei-paikallista kvanttilaskentaa ennalta ja jälkeen valituissa järjestelmissä ja vähentää merkittävästi kietoutumista, joka tarvitaan tilallisesti erotettujen esi- ja jälkivalittujen järjestelmien mielivaltaisen ei-paikallisen muuttujan välittömään mittaamiseen.

Jälkivalittujen kvanttitilojen teleportaatio PlatoBlockchain Data Intelligence. Pystysuuntainen haku. Ai.

Suositeltu kuva: Viestivalitun osavaltion teleportaatio Alicesta Bobille.

Suosittu yhteenveto

Kuinka voimme lähettää kvanttitilan paikasta toiseen? Se on hankalaa, koska kvanttitiloilla on taipumus hajota, ja epävarmuusperiaate estää meitä muuntamasta kvanttitilaa klassisiksi bitteiksi, jotka lähetetään tavallisia puhelinlinjoja pitkin. $textbf{Teleportation}$ on ratkaisu. Se käyttää esijaettua kietoutumista yhdessä klassisten bittien kanssa kvanttitilan lähettämiseen välttäen siististi dekoherenssia ja epävarmuusperiaatetta. Tässä tutkimme $textbf{post-selected}$-tilan teleportointia paikasta toiseen. Jälkivalinta tarkoittaa, että edellytämme järjestelmän olevan tietyssä tilassa kokeen lopussa. Jälkivalittu tila voidaan laskea aikaisempina aikoina retrodicoimalla se $textbf{ajassa taaksepäin}$. Onko mahdollista teleportoida tilaa, joka katkaisee ajassa taaksepäin, kun me itse kuljemme ajassa eteenpäin? Näytämme, kuinka se voidaan tehdä, ja laajennukseksi näytämme kuinka suorittaa välittömiä yhteismittauksia ja laskelmia jälkivalittujen moniosaisten järjestelmien kanssa.

► BibTeX-tiedot

► Viitteet

[1] CH Bennett, G Brassard, C Crepeau, R Jozsa, A Peres ja WK Wootters. "Tuntemattoman kvanttitilan teleportointi kahden klassisen ja Einstein-podolsky-rosen-kanavan kautta". Phys. Rev. Lett. 70, 1895-1899 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895

[2] D Boschi, S Branca, F De Martini, L Hardy ja S Popescu. "Kokeellinen toteutus tuntemattoman puhtaan kvanttitilan teleportoimisesta kahden klassisen ja Einstein-podolsky-rosen-kanavan kautta". Phys. Rev. Lett. 80, 1121-1125 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.1121

[3] D. Bouwmeester, JM Pan, K. Mattle, M. Eibl, H. Wein-furter ja A. Zeilinger. "Kokeellinen kvanttiteleportaatio". Nature 390, 575-579 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1038 / +37539

[4] S. Pirandola, J. Eisert, C. Weedbrook, A. Furusawa ja SL Braunstein. "Kvanttiteleportaation edistysaskel". Nature Photonics 9, 641–652 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2015.154

[5] Yakir Aharonov, Peter G. Bergmann ja Joel L. Lebowitz. "Aikasymmetria mittauksen kvanttiprosessissa". Phys. Rev. 134, B1410–B1416 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.134.B1410

[6] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Jeff Tollaksen ja Lev Vaidman. "Monikertaiset tilat ja moninkertaiset mittaukset kvanttimekaniikassa". Phys. Rev. A 79, 052110 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.052110

[7] N Brunner, A Acin, D Collins, N Gisin ja V Scarani. "Optiset tietoliikenneverkot heikkoina kvantimittauksina jälkivalinnan kanssa". Phys. Rev. Lett. 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.180402

[8] CK Hong ja L Mandel. "Lokalisoidun yhden fotonin tilan kokeellinen toteutus". Phys. Rev. Lett. 56, 58-60 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.56.58

[9] Y Aharanov, DZ Albert ja L Vaidman. "Kuinka spin-1/2-hiukkasen spinin komponentin mittaustulos voi osoittautua 100:ksi." Phys. Rev. Lett. 60, 1351-1354 (1988).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.60.1351

[10] L. Vaidman. "Heikko arvokiista". Philos. Trans. R. Soc., A 375 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2016.0395

[11] Onur Hosten ja Paul Kwiat. "Valon spin hall -efektin havainnointi heikkojen mittausten avulla". Science 319, 787–790 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1152697

[12] P. Ben Dixon, David J. Starling, Andrew N. Jordan ja John C. Howell. "Ultrasensitive säteen taipuman mittaus interferometrisen heikon arvon vahvistuksen avulla". Phys. Rev. Lett. 102 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.173601

[13] Ralph Silva, Jelena Guryanova, Anthony J. Short, Paul Skrzypczyk, Nicolas Brunner ja Sandu Popescu. "Prosessien yhdistäminen määrittelemättömän kausaalijärjestyksen ja moniaikaisten kvanttitilojen kanssa". Uusi J. Phys. 19 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa84fe

[14] Yakir Aharonov, Fabrizio Colombo, Sandu Popescu, Irene Sabadini, Daniele C. Struppa ja Jeff Tollaksen. "Kvanttirikkomus kyyhkynenreikäperiaatteelle ja kvanttikorrelaatioiden luonteelle". PNAS 113, 532–535 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1522411112

[15] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Daniel Rohrlich ja Paul Skrzypczyk. "Kvantti Cheshire-kissat". Uusi J. Phys. 15 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​11/​113015

[16] Lev Vaidman ja Izhar Nevo. "Epäpaikalliset mittaukset aikasymmetrisessä kvanttimekaniikassa". Int. J. Mod. Phys. B 20 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0217979206034108

[17] Seth Lloyd, Lorenzo Maccone, Raul Garcia-Patron, Vittorio Giovannetti ja Yutaka Shikano. "Aikamatkustuksen kvanttimekaniikka jälkivalitun teleportaation kautta". Phys. Rev. D 84 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.84.025007

[18] Satoshi Ishizaka ja Tohya Hiroshima. "Asymptoottinen teleportaatiomalli universaalina ohjelmoitavana kvanttiprosessorina". Phys. Rev. Lett. 101, 240501 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.240501

[19] Satoshi Ishizaka ja Tohya Hiroshima. "Kvanttiteleportaatiomalli valitsemalla yksi useista lähtöporteista". Phys. Rev. A 79, 042306 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.042306

[20] Salman Beigi ja Robert Koenig. "Yksinkertaistettu hetkellinen ei-paikallinen kvanttilaskenta sovelluksilla paikkapohjaiseen kryptografiaan". Uusi J. Phys. 13 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​9/​093036

[21] Harry Buhrman, Lukasz Czekaj, Andrzej Grudka, Michal Horodecki, Pawel Horodecki, Marcin Markiewicz, Florian Speelman ja Sergii Strelchuk. "Kvanttiviestinnän monimutkaisuuden etu merkitsee kellon epätasa-arvon rikkomista". Proc. Natl. Acad. Sci. 113 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1507647113

[22] Stefano Pirandola, Riccardo Laurenza ja Cosmo Lupo. "Kvanttikanavasyrjinnän perusrajat". npj Quantum Information 5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-019-0162-y

[23] Zhi-Wei Wang ja Samuel L. Braunstein. "Porttipohjaisen teleportaation korkeampi ulottuvuus". Sci. Rep. 6 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep33004

[24] Michal Studzinski, Sergii Strelchuk, Marek Mozrzymas ja Michal Horodecki. "Porttipohjainen teleportaatio mielivaltaisessa ulottuvuudessa". Sci. Rep. 7 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-017-10051-4

[25] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski, Sergii Strelchuk ja Michal Horodecki. "Optimaalinen porttipohjainen teleportaatio". Uusi J. Phys. 20 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab8e7

[26] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski ja Michal Horodecki. "Osittain transponoitujen permutaatiooperaattorien algebran yksinkertaistettu formalismi sovellusten kanssa". J. Phys. V: Matematiikka. Theor. 51 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aaad15

[27] Matthias Christandl, Felix Leditzky, Christian Majenz, Graeme Smith, Florian Speelman ja Michael Walter. "Porttipohjaisen teleportaation asymptoottinen suorituskyky". Commun. Matematiikka. Phys. 381, 379–451 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03884-0

[28] Piotr Kopszak, Marek Mozrzymas, Michal Studzinski ja Michal Horodecki. "Moniporttipohjainen teleportaatio – suuren kvanttiinformaation siirto". Quantum 5 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-576

[29] Michal Studzinski, Marek Mozrzymas, Piotr Kopszak ja Michal Horodecki. "Tehokkaat moniporttipohjaiset teleportaatiojärjestelmät". IEEE Trans. Inf. Theory 68, 7892–7912 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2022.3187852

[30] Marek Mozrzymas, Michał Studziński ja Piotr Kopszak. "Optimaaliset moniporttiset teleportointijärjestelmät". Quantum 5, 477 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-17-477

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

[32] Niels Henrik David Bohr ja L. Rosenfeld. "Zur frage der messbarkeit der elektromagnetischen feldgrössen". Det Kgl. Danske Videnskabernes Selskab Mathematisk-fysiske Meddelelser 12, 1–65 (1933).

[33] Yakir Aharonov ja David Z. Albert. "Tilat ja havainnot relativistisissa kvanttikenttäteorioissa". Phys. Rev. D 21, 3316–3324 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.21.3316

[34] Yakir Aharonov ja David Z. Albert. "Voimmeko saada järkeä mittausprosessista relativistisessa kvanttimekaniikassa?". Phys. Rev. D 24, 359–370 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.24.359

[35] Yakir Aharonov ja David Z. Albert. "Onko tavallinen ajatus ajan evoluutiosta riittävä kvanttimekaanisille järjestelmille? minä". Phys. Rev. D 29, 223–227 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.223

[36] Yakir Aharonov ja David Z. Albert. "Onko tavallinen ajatus ajan evoluutiosta riittävä kvanttimekaanisille järjestelmille? ii. relativistiset näkökohdat”. Phys. Rev. D 29, 228–234 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.228

[37] Yakir Aharonov, David Z. Albert ja Lev Vaidman. "Mittausprosessi relativistisessa kvanttiteoriassa". Phys. Rev. D 34, 1805–1813 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.1805

[38] Sandu Popescu ja Lev Vaidman. "Syy-suhteen rajoitukset ei-paikallisissa kvanttimittauksissa". Phys. Rev. A 49, 4331–4338 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.49.4331

[39] Berry Groisman ja Lev Vaidman. "Ei-paikalliset muuttujat, joilla on tuotetilan ominaistilat". J. Phys. V: Matematiikka. Gen. 34, 6881 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

[40] Berry Groisman ja Benni Reznik. "Puolipaikallisten ja ei-maksimaalisesti takertuneiden tilojen mittaukset". Phys. Rev. A 66, 022110 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.022110

[41] L Vaidman. "Ei-paikallisten muuttujien hetkellinen mittaus". Phys. Rev. Lett. 90, 010402 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.010402

[42] SR Clark, AJ Connor, D Jaksch ja S Popescu. "Hetkellisen ei-paikallisen kvanttimittauksen takertumiskulutus". Uusi J. Phys. 12, 083034 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

[43] Alvin Gonzales ja Eric Chitambar. "Rajat hetkelliseen ei-paikalliseen kvanttilaskentaan". IEEE Trans. Inf. Theory 66, 2951–2963 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2950190

[44] Ralph Silva, Jelena Guryanova, Nicolas Brunner, Noah Linden, Anthony J. Short ja Sandu Popescu. "Esi- ja jälkivalitut kvanttitilat: tiheysmatriisit, tomografia ja kraus-operaattorit". Phys. Rev. A 89, 012121 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.012121

[45] Michal Sedlak, Alessandro Bisio ja Mario Ziman. "Optimaalinen todennäköisyyspohjainen tallennus ja yhtenäisten kanavien haku". Phys. Rev. Lett. 122 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.170502

[46] Lev Vaidman. "Taakse kehittyvät kvanttitilat". J. Phys. V: Matematiikka. Theor. 40, 3275–3284 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S23

[47] Charles H. Bennett ja Stephen J. Wiesner. "Kommunikaatio yhden ja kahden hiukkasen operaattorien kautta einstein-podolsky-rosen-tiloissa". Phys. Rev. Lett. 69, 2881-2884 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.69.2881

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.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Quantum Journal