Teori sumber daya nonklasikalitas kumpulan saluran

Teori sumber daya nonklasikalitas kumpulan saluran

Stempel Waktu: 10 Oktober 2023 12:15

Beata Zjawin1, David Schmid1, Matty J.Hoban2,3, dan Ana Belén Sainz1

1Pusat Internasional untuk Teori Teknologi Quantum, Universitas Gdańsk, 80-309 Gdańsk, Polandia
2Cambridge kuantum komputasi Ltd
3Kuantinum LLC

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

Abstrak

Ketika dua pihak, Alice dan Bob, berbagi sistem kuantum yang berkorelasi dan Alice melakukan pengukuran lokal, deskripsi terbaru Alice tentang keadaan Bob dapat memberikan bukti korelasi nonklasik. Skenario sederhana ini, yang terkenal diperkenalkan oleh Einstein, Podolsky dan Rosen (EPR), dapat dimodifikasi dengan mengizinkan Bob juga memiliki sistem klasik atau kuantum sebagai masukan. Dalam hal ini, Alice memperbarui pengetahuannya tentang saluran (bukan tentang keadaan) di lab Bob. Dalam makalah ini, kami memberikan kerangka terpadu untuk mempelajari nonklasikalitas berbagai generalisasi skenario EPR. Kami melakukannya dengan menggunakan teori sumber daya dimana operasi bebas adalah operasi lokal dan keacakan bersama (LOSR). Kami memperoleh program semidefinite untuk mempelajari pre-order sumber daya EPR dan menemukan kemungkinan konversi di antara sumber daya tersebut. Selain itu, kami mempelajari konversi antara sumber daya pasca-kuantum baik secara analitis maupun numerik.

Teori sumber daya nonklasikalitas kumpulan saluran PlatoBlockchain Data Intelligence. Pencarian Vertikal. Ai.

► data BibTeX

► Referensi

[1] John S Bell. “Tentang paradoks Einstein Podolsky Rosen”. Fisika Fisika Fizika 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani, and Stephanie Wehner. "Bell nonlocality". Ulasan Fisika Modern 86, 419 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[3] Albert Einstein, Boris Podolsky, dan Nathan Rosen. "Dapatkah deskripsi mekanika kuantum tentang realitas fisik dianggap lengkap?". Tinjauan fisik 47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777

[4] Erwin Schrödinger. "Diskusi hubungan probabilitas antara sistem yang terpisah". Prosiding Matematika dari Cambridge Philosophical Society 31, 555–563 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0305004100013554

[5] Eric Gama Cavalcanti, Steve J Jones, Howard M Wiseman, dan Margaret D Reid. “Kriteria eksperimental untuk kemudi dan paradoks Einstein-Podolsky-Rosen”. Tinjauan Fisik A 80, 032112 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.032112

[6] Howard M Wiseman, Steve James Jones, and Andrew C Doherty. "Kemudi, keterikatan, nonlocality, dan paradoks Einstein-Podolsky-Rosen". Surat tinjauan fisik 98, 140402 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.140402

[7] Roope Uola, Ana CS Costa, H Chau Nguyen, and Otfried Gühne. "Kemudi kuantum". Ulasan Fisika Modern 92, 015001 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.015001

[8] Cyril Branciard, Eric G Cavalcanti, Stephen P Walborn, Valerio Scarani, and Howard M Wiseman. "Distribusi kunci kuantum independen perangkat satu sisi: Keamanan, kelayakan, dan koneksi dengan kemudi". Tinjauan Fisik A 85, 010301 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301

[9] Yu Xiang, Ioannis Kogias, Gerardo Adesso, and Qiongyi He. "Kemudi gaussian multipartit: Batasan monogami dan aplikasi kriptografi kuantum". Fisika. Rev A 95, 010101 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.010101

[10] Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro, dan SP Walborn. “Deteksi keterjeratan dalam jaringan kuantum asimetris dan kemudi kuantum multipartit”. Komunikasi alam 6, 1–6 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms8941

[11] Alejandro Máttar, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro, SP Walborn, dan Daniel Cavalcanti. “Keterikatan multipartit eksperimental dan sertifikasi keacakan keadaan w dalam skenario kemudi kuantum”. Sains dan Teknologi Kuantum 2, 015011 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aa629b

[12] Elsa Passaro, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk, dan Antonio Acín. “Sertifikasi keacakan optimal dalam skenario pengarah kuantum dan persiapan dan pengukuran”. Jurnal Fisika Baru 17, 113010 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​11/​113010

[13] Hukum Yun Zhi, Jean-Daniel Bancal, Valerio Scarani, dkk. “Ekstraksi keacakan kuantum untuk berbagai tingkat karakterisasi perangkat”. Jurnal Fisika A: Matematika dan Teoritis 47, 424028 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424028

[14] Ivan Šupic dan Matty J Hoban. “Pengujian mandiri melalui kemudi EPR”. Jurnal Baru Fisika 18, 075006 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​7/​075006

[15] Suchetana Goswami, Bihalan Bhattacharya, Debarshi Das, Souradeep Sasmal, C Jebaratnam, dan AS Majumdar. “Pengujian mandiri satu sisi yang tidak bergantung pada perangkat terhadap keadaan terjerat dua qubit murni”. Tinjauan Fisik A 98, 022311 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022311

[16] Shin-Liang Chen, Huan-Yu Ku, Wenbin Zhou, Jordi Tura, and Yueh-Nan Chen. “Pengujian mandiri yang kuat dari kumpulan kuantum yang dapat dikemudikan dan aplikasinya pada sertifikasi kuantum yang tidak bergantung pada perangkat”. Kuantum 5, 552 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-28-552

[17] Matthew F. Pusey. "Negativitas dan kemudi: Dugaan Peres yang lebih kuat". Tinjauan Fisik A 88, 032313 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.032313

[18] Paul Skrzypczyk, Miguel Navascués, dan Daniel Cavalcanti. "Mengukur kemudi Einstein-Podolsky-Rosen". Surat tinjauan fisik 112, 180404 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.180404

[19] Marco Piani dan John Watrous. "Karakterisasi informasi kuantum yang diperlukan dan memadai dari kemudi Einstein-Podolsky-Rosen". Surat tinjauan fisik 114, 060404 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.060404

[20] Rodrigo Gallego dan Leandro Aolita. "Sumber teori kemudi". Tinjauan Fisik X 5, 041008 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041008

[21] Beata Zjawin, David Schmid, Matty J Hoban, dan Ana Belén Sainz. “Mengukur EPR: teori sumber daya nonklasikalitas dari kumpulan penyebab umum”. Kuantum 7, 926 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-02-16-926

[22] Elie Wolfe, David Schmid, Ana Belén Sainz, Ravi Kunjwal, and Robert W Spekkens. “Quantifying Bell: The resource theory of nonclassicality of common-cause box”. Kuantum 4, 280 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-06-08-280

[23] David Schmid, Thomas C Fraser, Ravi Kunjwal, Ana Belén Sainz, Elie Wolfe, dan Robert W Spekkens. “Memahami interaksi keterjeratan dan nonlokalitas: memotivasi dan mengembangkan cabang baru teori keterjeratan” (2020). url: https://​/​arxiv.org/​abs/​2004.09194.
arXiv: 2004.09194

[24] David Schmid, Denis Rosset, dan Francesco Buscemi. "Teori sumber daya tipe-independen dari operasi lokal dan keacakan bersama". Kuantum 4, 262 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-262

[25] Marco Piani. "Kemudi saluran". JOSA B 32, A1–A7 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1364 / JOSAB.32.0000A1

[26] Ana Belén Sainz, Matty J Hoban, Paul Skrzypczyk, and Leandro Aolita. "Kemudi postquantum bipartit dalam skenario umum". Surat Tinjauan Fisik 125, 050404 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.050404

[27] Eric G Cavalcanti, Michael JW Hall, dan Howard M Wiseman. “Verifikasi keterjeratan dan kemudi ketika alice dan bob tidak dapat dipercaya”. Tinjauan Fisik A 87, 032306 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.032306

[28] Denis Rosset, David Schmid, dan Francesco Buscemi. "Karakterisasi tipe-independen dari sumber daya yang dipisahkan seperti ruang angkasa". Surat Tinjauan Fisik 125, 210402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.210402

[29] Iman Marvian dan Robert W Spekkens. “Bagaimana mengukur koherensi: Membedakan gagasan yang dapat diucapkan dan yang tidak dapat diucapkan”. Tinjauan Fisik A 94, 052324 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.052324

[30] Iman Marvian, Robert W Spekkens, dan Paolo Zanardi. "Batas kecepatan kuantum, koherensi, dan asimetri". Tinjauan Fisik A 93, 052331 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.052331

[31] Andreas Winter dan Dong Yang. "Teori koherensi sumber daya operasional". Surat tinjauan fisik 116, 120404 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.120404

[32] Fernando GSL Brandao, Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim, Joseph M Renes, and Robert W Spekkens. "Teori sumber daya keadaan kuantum dari kesetimbangan termal". Surat tinjauan fisik 111, 250404 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.250404

[33] Paul Skrzypczyk, Anthony J Short, dan Sandu Popescu. "Ekstraksi kerja dan termodinamika untuk sistem kuantum individual". Komunikasi alam 5, 1–8 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms5185

[34] Dominik Janzing, Pawel Wocjan, Robert Zeier, Rubino Geiss, and Th Beth. "Biaya termodinamika keandalan dan suhu rendah: pengetatan prinsip landauer dan hukum kedua". Jurnal Internasional Fisika Teoritis 39, 2717–2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734

[35] Michał Horodecki dan Jonathan Oppenheim. "Keterbatasan mendasar untuk termodinamika kuantum dan skala nano". Komunikasi alam 4, 1–6 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms3059

[36] Gilad Gour, Markus P Müller, Varun Narasimhachar, Robert W Spekkens, and Nicole Yunger Halpern. "Teori sumber daya nonequilibrium informasional dalam termodinamika". Laporan Fisika 583, 1–58 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2015.04.003

[37] Zoë Holmes, Erick Hinds Mingo, Calvin YR Chen, dan Florian Mintert. "Mengukur atermalitas dan penyimpangan yang diinduksi kuantum dari hubungan fluktuasi klasik". Entropi 22, 111 (2020).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e22010111

[38] Michael A Nielsen. "Kondisi untuk kelas transformasi keterikatan". Surat Tinjauan Fisik 83, 436 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.436

[39] Charles H Bennett, Herbert J Bernstein, Sandu Popescu, and Benjamin Schumacher. "Memusatkan keterikatan parsial dengan operasi lokal". Tinjauan Fisik A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[40] Yuval Rishu Sanders dan Gilad Gour. "Kondisi yang diperlukan untuk katalis keterikatan". Tinjauan Fisik A 79, 054302 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.054302

[41] Francesco Buscemi. "Semua keadaan kuantum terjerat adalah nonlokal". Surat tinjauan fisik 108, 200401 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.200401

[42] David Schmid, Haoxing Du, Maryam Mudassar, Ghi Coulter-de Wit, Denis Rosset, and Matty J Hoban. "Saluran penyebab umum postquantum: teori sumber daya operasi lokal dan keterikatan bersama". Kuantum 5, 419 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-03-23-419

[43] Jonathan Barrett, Noah Linden, Serge Massar, Stefano Pironio, Sandu Popescu, and David Roberts. "Korelasi nonlokal sebagai sumber informasi-teoritis". Tinjauan fisik A 71, 022101 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.022101

[44] Nicolas Brunner dan Paul Skrzypczyk. "Distilasi nonlokalitas dan teori postquantum dengan kompleksitas komunikasi sepele". Surat tinjauan fisik 102, 160403 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.160403

[45] Mutiara Yudea. "Hubungan sebab dan akibat". Pers Universitas Cambridge. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[46] Christopher J Wood dan Robert W Spekkens. "Pelajaran tentang algoritme penemuan kausal untuk korelasi kuantum: penjelasan kausal tentang pelanggaran ketidaksetaraan lonceng memerlukan penyesuaian yang tepat". Jurnal Baru Fisika 17, 033002 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002

[47] Paulo J Cavalcanti, John H Selby, Jamie Sikora, Thomas D Galley, and Ana Belén Sainz. “Pengendalian pasca-kuantum adalah sumber daya yang lebih kuat daripada kuantum untuk pemrosesan informasi”. npj Informasi Kuantum 8, 1–10 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-022-00574-8

[48] Ana Belén Sainz, Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk, dan Tamás Vértesi. "Kemudi postkuantum". Surat tinjauan fisik 115, 190403 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.190403

[49] Sandu Popescu dan Daniel Rohrlich. "Nonlokalitas kuantum sebagai aksioma". Dasar Fisika 24, 379–385 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098

[50] Nicolas Gisin. "Dinamika dan relativitas kuantum stokastik". Helvetica Physica Acta 62, 363–371 (1989).
https://​/​doi.org/​10.5169/​seals-116034

[51] Lane P Hughston, Richard Jozsa, dan William K Wootters. "Klasifikasi lengkap ansambel kuantum yang memiliki matriks kerapatan tertentu". Fisika Surat A 183, 14-18 (1993).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(93)90880-9

[52] Michael A. Nielsen dan Isaac L. Chuang. “Komputasi kuantum dan informasi kuantum: edisi peringatan 10 tahun”. Pers Universitas Cambridge. (2011).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[53] David Schmid, Katja Ried, dan Robert W. Spekkens. "Mengapa korelasi sistem-lingkungan awal tidak menyiratkan kegagalan kepositifan total: Perspektif kausal". Fisika. Rev A 100, 022112 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022112

[54] Man-Duen Choi. "Peta linier yang sepenuhnya positif pada matriks kompleks". Aljabar linier dan penerapannya 10, 285–290 (1975).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0024-3795(75)90075-0

[55] Andrzej Jamiołkowski. "Transformasi linier yang mempertahankan jejak dan semidefinisi positif dari operator". Laporan Fisika Matematika 3, 275–278 (1972).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0034-4877(72)90011-0

[56] Gus Gutoski dan John Watrous. “Menuju teori umum permainan kuantum”. Dalam Prosiding simposium ACM tahunan ke tiga puluh sembilan tentang Teori komputasi. Halaman 565. (2007).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 1250790.1250873

[57] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, and Paolo Perinotti. "Kerangka teoritis untuk jaringan kuantum". Tinjauan Fisik A 80, 022339 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.022339

[58] Arthur Baik. "Variabel Tersembunyi, Probabilitas Bersama, dan Ketidaksetaraan Lonceng". Fisika. Pendeta Lett. 48, 291–295 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.291

[59] “Matlab”. url: https://​/​www.mathworks.com/​.
https://​/​www.mathworks.com/​

[60] Michael Grant dan Stephen Boyd. “CVX: Perangkat lunak MATLAB untuk pemrograman cembung yang disiplin”. url: http://​/​cvxr.com/​cvx.
http://​/​cvxr.com/​cvx

[61] Michael Grant dan Stephen Boyd. "Implementasi grafik untuk program cembung yang tidak mulus". Dalam V. Blondel, S. Boyd, dan H. Kimura, editor, Kemajuan Terkini dalam Pembelajaran dan Kontrol. Halaman 95–110. Catatan Kuliah Ilmu Kontrol dan Informasi. Springer-Verlag Limited (2008).

[62] Jos F Sturm. “Menggunakan sedumi 1.02, kotak peralatan matlab untuk optimasi pada kerucut simetris”. Metode optimasi dan perangkat lunak 11, 625–653 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 10556789908805766

[63] Nathaniel Johnston. "QETLAB: kotak alat MATLAB untuk keterikatan kuantum". url: http://qetlab.com.
http://www.qetlab.com

[64] Beata Zjawin, David Schmid, Matty J. Hoban, and Ana Belén Sainz. kode: beatazjawin/​Quantifying-EPR.
https://​/​github.com/​beatazjawin/​Quantifying-EPR

[65] Daniel Cavalcanti dan Paul Skrzypczyk. “Kemudi kuantum: tinjauan dengan fokus pada pemrograman semidefinite”. Laporan Kemajuan Fisika 80, 024001 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​80/​2/​024001

[66] Miguel Navascués, Yelena Guryanova, Matty J Hoban, dan Antonio Acín. “Hampir korelasi kuantum”. Komunikasi alam 6, 1 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms7288

[67] Marcin Pawłowski, Tomasz Paterek, Dagomir Kaszlikowski, Valerio Scarani, Andreas Winter, dan Marek Żukowski. “Kausalitas informasi sebagai prinsip fisik”. Alam 461, 1101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08400

[68] Miguel Navascués dan Harald Wunderlich. “Sekilas tentang model kuantum”. Prosiding Royal Society A: Ilmu Matematika, Fisika dan Teknik 466, 881 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2009.0453

[69] Ana Belén Sainz, Tobias Fritz, Remigiusz Augusiak, J Bohr Brask, Rafael Chaves, Anthony Leverrier, dan Antonio Acín. “Menjelajahi prinsip ortogonalitas lokal”. Tinjauan Fisik A 89, 032117 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.032117

[70] Antonio Acín, Tobias Fritz, Anthony Leverrier, dan Ana Belén Sainz. “Pendekatan kombinatorial terhadap nonlokalitas dan kontekstualitas”. Komunikasi dalam Fisika Matematika 334, 533–628 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-014-2260-1

[71] Joe Henson dan Ana Belén Sainz. "Nonkontekstualitas makroskopik sebagai prinsip untuk korelasi hampir-kuantum". Tinjauan Fisik A 91, 042114 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.042114

[72] John F Clauser, Michael A Horne, Abner Shimony, dan Richard A Holt. “Usulan eksperimen untuk menguji teori variabel tersembunyi lokal”. Tinjauan fisik surat 23, 880 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[73] Matty J Hoban dan Ana Belén Sainz. “Kerangka kerja berbasis saluran untuk kemudi, non-lokalitas, dan seterusnya”. Jurnal Baru Fisika 20, 053048 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aabea8

[74] Michał Banacki, Ravishankar Ramanathan, dan Paweł Horodecki. “Kumpulan saluran multipartit” (2022). url: https://​/​arxiv.org/​pdf/​2205.05033.pdf.
https: / / arxiv.org/ pdf / 2205.05033.pdf

[75] Miguel Navascués, Stefano Pironio, dan Antonio Acín. “Membatasi kumpulan korelasi kuantum”. Surat Tinjauan Fisik 98, 010401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.010401

[76] Miguel Navascués, Stefano Pironio, dan Antonio Acín. “Hierarki konvergen dari program semidefinite yang mencirikan kumpulan korelasi kuantum”. Jurnal Fisika Baru 10, 073013 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​7/​073013

[77] Tilo Eggeling, Dirk Schlingemann, dan Reinhard F Werner. “Operasi semikausal bersifat semilokalisasi”. EPL (Surat Eurofisika) 57, 782 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1209 / epl / i2002-00579-4

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