Transmisi informasi dengan saluran penghapusan kuantum variabel kontinu

Transmisi informasi dengan saluran penghapusan kuantum variabel kontinu

Stempel Waktu: 6 Maret 2023 10
Transmisi informasi dengan saluran penghapusan kuantum variabel berkelanjutan PlatoBlockchain Data Intelligence. Pencarian Vertikal. Ai.

Changchun Zhong, Changhun Oh, dan Liang Jiang

Sekolah Teknik Molekuler Pritzker, Universitas Chicago, Chicago, IL 60637, AS

Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.

Abstrak

Kapasitas kuantum, sebagai tokoh utama yang pantas untuk saluran kuantum tertentu, membatasi kemampuan saluran dalam mentransmisikan informasi kuantum. Mengidentifikasi berbagai jenis saluran, mengevaluasi kapasitas kuantum yang sesuai, dan menemukan skema pengkodean yang mendekati kapasitas adalah tugas utama dalam teori komunikasi kuantum. Saluran kuantum dalam variabel diskrit telah banyak dibahas berdasarkan berbagai model kesalahan, sedangkan model kesalahan dalam saluran variabel kontinu kurang dipelajari karena masalah dimensi tak terbatas. Dalam makalah ini, kami menyelidiki saluran penghapusan kuantum variabel kontinu umum. Dengan mendefinisikan subruang efektif dari sistem variabel kontinu, kami menemukan model pengkodean acak variabel kontinu. Kami kemudian menurunkan kapasitas kuantum dari saluran penghapusan variabel kontinu dalam kerangka teori decoupling. Diskusi dalam makalah ini mengisi celah saluran penghapusan kuantum dalam pengaturan variabel kontinu dan menjelaskan pemahaman tentang jenis saluran kuantum variabel kontinu lainnya.

โ–บ data BibTeX

โ–บ Referensi

[1] M. Hayashi, S. Ishizaka, A. Kawachi, G. Kimura, dan T. Ogawa, Pengantar ilmu informasi kuantum (Springer, 2014).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹978-3-662-43502-1

[2] J. Watrous, Teori informasi kuantum (Cambridge university press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[3] L. Gyongyosi, S. Imre, dan HV Nguyen, Sebuah survei tentang kapasitas saluran kuantum, Survei & Tutorial Komunikasi IEEE 20, 1149 (2018).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1109/โ€‹COMST.2017.2786748

[4] CH Bennett dan PW Shor, teori informasi Quantum, transaksi IEEE pada teori informasi 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.720553

[5] P. Busch, P. Lahti, J.-P. Pellonpรครค, dan K. Ylinen, Pengukuran kuantum, Vol. 23 (Musim Semi, 2016).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹978-3-319-43389-9

[6] AS Holevo, Kapasitas saluran kuantum dengan status sinyal umum, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.651037

[7] H. Barnum, MA Nielsen, dan B. Schumacher, Transmisi informasi melalui saluran kuantum yang berisik, Phys. Pdt.A 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[8] S. Lloyd, Kapasitas saluran kuantum yang bising, Phys. Pdt. A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[9] J. Eisert dan MM Wolf, saluran kuantum Gaussian, arXiv preprint quant-ph/โ€‹0505151 (2005).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.48550/โ€‹arXiv.quant-ph/โ€‹0505151
arXiv: quant-ph / 0505151

[10] I. Devetak dan PW Shor, Kapasitas saluran kuantum untuk transmisi simultan informasi klasik dan kuantum, Komunikasi dalam Fisika Matematika 256, 287 (2005).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹s00220-005-1317-6

[11] AS Holevo, Sistem kuantum, saluran, informasi, dalam Sistem Kuantum, Saluran, Informasi (de Gruyter, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403

[12] M. Rosati, A. Mari, dan V. Giovannetti, Batas sempit untuk kapasitas kuantum atenuasi termal, Komunikasi alam 9, 1 (2018).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1038/โ€‹s41467-018-06848-0

[13] K. Sharma, MM Wilde, S. Adhikari, dan M. Takeoka, Membatasi kuantum yang dibatasi energi dan kapasitas pribadi saluran gaussian bosonik fase-insensitif, New Journal of Physics 20, 063025 (2018).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹aac11a

[14] K. Jeong, Y. Lim, J. Kim, dan S. Lee, Batas atas baru pada kapasitas kuantum untuk atenuasi dan penguat umum, dalam Prosiding Konferensi AIP, Vol. 2241 (AIP Publishing LLC, 2020) hal. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0011402

[15] M. Grassl, T. Beth, dan T. Pellizzari, Kode untuk saluran penghapusan kuantum, Phys. Pdt. A 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo, dan JA Smolin, Kapasitas saluran penghapusan kuantum, Phys. Pendeta Lett. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[17] SL Braunstein dan P. Van Loock, Informasi kuantum dengan variabel kontinyu, Tinjauan fisika modern 77, 513 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

[18] C. Weedbrook, S. Pirandola, R. Garcรญa-Patrรณn, NJ Cerf, TC Ralph, JH Shapiro, dan S. Lloyd, informasi kuantum Gaussian, Tinjauan Fisika Modern 84, 621 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[19] D. Gottesman, A. Kitaev, dan J. Preskill, Mengkodekan qubit dalam osilator, Tinjauan Fisik A 64, 012310 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[20] W.-L. Ma, S. Puri, RJ Schoelkopf, MH Devoret, S. Girvin, dan L. Jiang, Kontrol kuantum mode bosonik dengan sirkuit superkonduktor, Buletin Sains 66, 1789 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.05.024

[21] J. Niset, UL Andersen, dan NJ Cerf, Kode koreksi penghapusan kuantum yang layak secara eksperimental untuk variabel kontinu, Phys. Pendeta Lett. 101, 130503 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.130503

[22] JS Sidhu, SK Joshi, M. GรผndoฤŸan, T. Brougham, D. Lowndes, L. Mazzarella, M. Krutzik, S. Mohapatra, D. Dequal, G. Vallone, dkk., Kemajuan dalam komunikasi ruang kuantum, IET Quantum Komunikasi 2, 182 (2021).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1049/โ€‹qtc2.12015

[23] R. Klesse, Perkiraan koreksi kesalahan kuantum, kode acak, dan kapasitas saluran kuantum, Phys. Rev A 75, 062315 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[24] P. Hayden, M. Horodecki, A. Winter, dan J. Yard, Pendekatan decoupling untuk kapasitas kuantum, Sistem Terbuka & Dinamika Informasi 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[25] P. Hayden dan J. Preskill, Lubang hitam sebagai cermin: informasi kuantum dalam subsistem acak, Jurnal fisika energi tinggi 2007, 120 (2007).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1126-6708/โ€‹2007/โ€‹09/โ€‹120

[26] Q. Zhuang, T. Schuster, B. Yoshida, dan NY Yao, Perebutan dan kompleksitas dalam ruang fase, Phys. Rev A 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[27] M. Fukuda dan R. Koenig, Keterikatan khas untuk keadaan gaussian, Jurnal Fisika Matematika 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5119950

[28] Lihat lampiran untuk review singkat perhitungan untuk decoupling variabel diskrit dengan dimensi yang terbatas.

[29] V. Paulsen, peta berbatas lengkap dan aljabar operator, 78 (Cambridge University Press, 2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511546631

[30] B. Schumacher dan MA Nielsen, Pemrosesan data kuantum dan koreksi kesalahan, Phys. Pdt. A 54, 2629 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[31] B. Schumacher dan MD Westmoreland, Perkiraan koreksi kesalahan kuantum, Pemrosesan Informasi Kuantum 1, 5 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1019653202562

[32] F. Dupuis, Pendekatan pemisahan teori informasi kuantum, arXiv pracetak arXiv:1004.1641 (2010).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.48550/โ€‹arXiv.1004.1641
arXiv: 1004.1641

[33] M. Horodecki, J. Oppenheim, dan A. Winter, Penggabungan keadaan kuantum dan informasi negatif, Komunikasi dalam Fisika Matematika 269, 107 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0118-x

[34] S.Choi, Y.Bao, X.-L. Qi, dan E. Altman, Koreksi kesalahan kuantum dalam dinamika pengacakan dan transisi fase yang diinduksi pengukuran, Phys. Pendeta Lett. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[35] B. Zhang dan Q. Zhuang, Pembentukan keterikatan dalam jaringan kuantum acak variabel kontinu, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-w

[36] Desain kesatuan adalah bagian dari kelompok kesatuan di mana sampel rata-rata polinomial tertentu pada himpunan cocok dengan keseluruhan kelompok kesatuan.

[37] CE Shannon, Sebuah teori matematika komunikasi, jurnal teknis sistem Bell 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

[38] MM Wilde, teori informasi kuantum (Cambridge University Press, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976

[39] B. Collins dan P. ลšniady, Integrasi sehubungan dengan ukuran haar pada kelompok kesatuan, ortogonal dan simplektis, Komunikasi dalam Fisika Matematika 264, 773 (2006).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹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, dan L. Jiang, Penampilan dan struktur single- mode kode bosonik, Phys. Rev A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[41] K. Brรกdler dan C. Adami, Lubang hitam sebagai saluran gaussian bosonik, Phys. Rev.D 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

Dikutip oleh

Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.

Stempel Waktu:

Lebih dari Jurnal Kuantum