Il costo di comunicazione minimo per la simulazione di qubit entangled

Il costo di comunicazione minimo per la simulazione di qubit entangled

Timestamp: 24 ottobre 2023 10:17

Martin J. Renner1,2 ed Marco Tulio Quintino3,2,1

1Università di Vienna, Facoltà di Fisica, Centro di Vienna per la Scienza e la Tecnologia Quantistica (VCQ), Boltzmanngasse 5, 1090 Vienna, Austria
2Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI), Accademia austriaca delle scienze, Boltzmanngasse 3, 1090 Vienna, Austria
3Sorbonne Université, CNRS, LIP6, F-75005 Parigi, Francia

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Astratto

Analizziamo la quantità di comunicazione classica richiesta per riprodurre le statistiche delle misurazioni proiettive locali su una coppia generale di qubit entangled, $|Psi_{AB}rangle=sqrt{p} |00rangle+sqrt{1-p} |11rangle$ (con $1/2leq p leq 1$). Costruiamo un protocollo classico che simula perfettamente le misurazioni proiettive locali su tutte le coppie di qubit entangled comunicando un trit classico. Inoltre, quando $frac{2p(1-p)}{2p-1} log{left(frac{p}{1-p}right)}+2(1-p)leq1$, circa $0.835 leq p leq 1 $, presentiamo un protocollo classico che richiede solo un singolo bit di comunicazione. Quest'ultimo modello consente addirittura una simulazione classica perfetta con un costo medio di comunicazione che si avvicina allo zero nel limite in cui il grado di entanglement si avvicina allo zero (da $p a 1$). Ciò dimostra che il costo di comunicazione per simulare coppie di qubit debolmente entangled è strettamente inferiore rispetto a quello massimamente entangled.

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Immagine in primo piano: $textbf{a)}$ Alice e Bob eseguono misurazioni proiettive locali su una coppia di qubit entangled $textbf{b)}$ Alice e Bob vogliono riprodurre queste correlazioni quantistiche con risorse classiche

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► Riferimenti

, JS Bell, Sul paradosso di Einstein Podolsky Rosen, Physics Physique Fizika 1, 195–200 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

, AK Ekert, Crittografia quantistica basata sul teorema di Bell, Phys. Rev. Lett. 67, 661–663 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

, A. Acín, N. Brunner, N. Gisin, S. Massar, S. Pironio e V. Scarani, Sicurezza indipendente dal dispositivo della crittografia quantistica contro gli attacchi collettivi, Phys. Rev. Lett. 98, 230501 (2007), arXiv:quant-ph/​0702152 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501
arXiv: Quant-ph / 0702152

, S. Pironio, A. Acín, S. Massar, AB de La Giroday, DN Matsukevich, P. Maunz, S. Olmschenk, D. Hayes, L. Luo, TA Manning e C. Monroe, Numeri casuali certificati dal teorema di Bell , Natura 464, 1021–1024 (2010), arXiv:0911.3427 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09008
arXiv: 0911.3427

, U. Vazirani e T. Vidick, Distribuzione di chiavi quantistiche completamente indipendente dal dispositivo, Phys. Rev. Lett. 113, 140501 (2014), arXiv:1210.1810 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140501
arXiv: 1210.1810

, I. Šupić e J. Bowles, Autotest dei sistemi quantistici: una revisione, Quantum 4, 337 (2020), arXiv:1904.10042 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-09-30-337
arXiv: 1904.10042

, T. Maudlin, Disuguaglianza di Bell, trasmissione delle informazioni e modelli di prismi, PSA: Atti del convegno biennale della Philosophy of Science Association 1992, 404–417 (1992).
https://​/​doi.org/​10.1086/​psaprocbienmeetp.1992.1.192771

, G. Brassard, R. Cleve e A. Tapp, Costo della simulazione esatta dell'entanglement quantistico con la comunicazione classica, Phys. Rev. Lett. 83, 1874–1877 (1999), arXiv:quant-ph/​9901035 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.1874
arXiv: Quant-ph / 9901035

, M. Steiner, Towards quantifying non-local information transfer: non-locality a bit finito, Physics Letters A 270, 239–244 (2000), arXiv:quant-ph/​9902014 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(00)00315-7
arXiv: Quant-ph / 9902014

, NJ Cerf, N. Gisin e S. Massar, Teletrasporto classico di un bit quantico, Phys. Rev. Lett. 84, 2521–2524 (2000), arXiv:quant-ph/​9906105 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.84.2521
arXiv: Quant-ph / 9906105

, AK Pati, Bit classico minimo per la preparazione remota e la misurazione di un qubit, Phys. Rev. A 63, 014302 (2000), arXiv:quant-ph/​9907022 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.014302
arXiv: Quant-ph / 9907022

, S. Massar, D. Bacon, NJ Cerf e R. Cleve, Simulazione classica dell'entanglement quantistico senza variabili nascoste locali, Phys. Rev. A 63, 052305 (2001), arXiv:quant-ph/​0009088 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.052305
arXiv: Quant-ph / 0009088

, BF Toner e D. Bacon, Costo di comunicazione della simulazione delle correlazioni di campana, Phys. Rev. Lett. 91, 187904 (2003), arXiv:quant-ph/​0304076 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.187904
arXiv: Quant-ph / 0304076

, D. Bacon e BF Toner, Disuguaglianze di campana con comunicazione ausiliaria, Phys. Rev. Lett. 90, 157904 (2003), arXiv:quant-ph/​0208057 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.157904
arXiv: Quant-ph / 0208057

, J. Degorre, S. Laplante e J. Roland, Simulazione delle correlazioni quantistiche come problema di campionamento distribuito, Phys. Rev. A 72, 062314 (2005), arXiv:quant-ph/​0507120 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.062314
arXiv: Quant-ph / 0507120

, J. Degorre, S. Laplante e J. Roland, Simulazione classica di osservabili binarie senza tracce su qualsiasi stato quantistico bipartito, Phys. Rev. A 75, 012309 (2007), arXiv:quant-ph/​0608064 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012309
arXiv: Quant-ph / 0608064

, O. Regev e B. Toner, Simulazione delle correlazioni quantistiche con comunicazione finita, SIAM Journal on Computing 39, 1562–1580 (2010), arXiv:0708.0827 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1137 / 080723909 mila
arXiv: 0708.0827

, C. Branciard e N. Gisin, Quantificazione della nonlocalità delle correlazioni quantistiche di Greenberger-Horne-Zeilinger mediante un protocollo di simulazione di comunicazione limitata, Phys. Rev. Lett. 107, 020401 (2011), arXiv:1102.0330 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.020401
arXiv: 1102.0330

, C. Branciard, N. Brunner, H. Buhrman, R. Cleve, N. Gisin, S. Portmann, D. Rosset e M. Szegedy, Simulazione classica dello scambio di entanglement con comunicazione limitata, Phys. Rev. Lett. 109, 100401 (2012), arXiv:1203.0445 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.100401
arXiv: 1203.0445

, K. Maxwell e E. Chitambar, Disuguaglianze di Bell con assistenza alla comunicazione, Phys. Rev. A 89, 042108 (2014), arXiv:1405.3211 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.042108
arXiv: 1405.3211

, G. Brassard, L. Devroye e C. Gravel, Simulazione classica esatta della distribuzione ghz quantomeccanica, IEEE Transactions on Information Theory 62, 876–890 (2016), arXiv:1303.5942 [cs.IT].
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2015.2504525
arXiv: 1303.5942

, G. Brassard, L. Devroye e C. Gravel, Campionamento remoto con applicazioni alla simulazione generale dell'entanglement, Entropy 21, 92 (2019), arXiv:1807.06649 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21010092
arXiv: 1807.06649

, E. Zambrini Cruzeiro e N. Gisin, Bell Inequalities with One Bit of Communication, Entropy 21, 171 (2019), arXiv:1812.05107 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21020171
arXiv: 1812.05107

, MJ Renner, A. Tavakoli e MT Quintino, Costo classico della trasmissione di un Qubit, Phys. Rev. Lett. 130, 120801 (2023), arXiv:2207.02244 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.120801
arXiv: 2207.02244

, N. Brunner, N. Gisin e V. Scarani, Entanglement and non-locality sono risorse diverse, New Journal of Physics 7, 88 (2005), arXiv:quant-ph/​0412109 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​7/​1/​088
arXiv: Quant-ph / 0412109

, NJ Cerf, N. Gisin, S. Massar e S. Popescu, Simulazione dell'entanglement quantistico massimo senza comunicazione, Phys. Rev. Lett. 94, 220403 (2005), arXiv:quant-ph/​0410027 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.220403
arXiv: Quant-ph / 0410027

, PH Eberhard, Livello di fondo e controefficienze richieste per un esperimento di Einstein-Podolsky-Rosen senza scappatoie, Phys. Rev. A 47, R747–R750 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.R747

, A. Cabello e J.-Å. Larsson, Efficienza di rilevamento minima per un esperimento con campana atomo-fotone senza scappatoie, Phys. Rev. Lett. 98, 220402 (2007), arXiv:quant-ph/​0701191 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.220402
arXiv: Quant-ph / 0701191

, N. Brunner, N. Gisin, V. Scarani e C. Simon, Detection Loophole in Asymmetric Bell Experiments, Phys. Rev. Lett. 98, 220403 (2007), arXiv:quant-ph/​0702130 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.220403
arXiv: Quant-ph / 0702130

, M. Araújo, MT Quintino, D. Cavalcanti, MF Santos, A. Cabello e MT Cunha, Tests of Bell disuguaglianza con efficienza di fotorilevamento arbitrariamente bassa e misurazioni omodine, Phys. Rev. A 86, 030101 (2012), arXiv:1112.1719 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.030101
arXiv: 1112.1719

, S. Kochen e EP Specker, Il problema delle variabili nascoste nella meccanica quantistica, Journal of Mathematics and Mechanics 17, 59–87 (1967).
http: / / www.jstor.org/ stabile / 24902153

, N. Gisin e B. Gisin, Un modello locale a variabili nascoste di correlazione quantistica che sfrutta la scappatoia di rilevamento, Physics Letters A 260, 323–327 (1999), arXiv:quant-ph/​9905018 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(99)00519-8
arXiv: Quant-ph / 9905018

, N. Gisin, La disuguaglianza di Bell vale per tutti gli stati non produttivi, Physics Letters A 154, 201–202 (1991).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(91)90805-I

, AC Elitzur, S. Popescu e D. Rohrlich, Nonlocalità quantistica per ogni coppia in un insieme, Physics Letters A 162, 25–28 (1992).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(92)90952-I

, J. Barrett, A. Kent e S. Pironio, Correlazioni quantistiche massimamente non locali e monogame, Phys. Rev. Lett. 97, 170409 (2006), arXiv:quant-ph/​0605182 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.97.170409
arXiv: Quant-ph / 0605182

, S. Portmann, C. Branciard e N. Gisin, Contenuto locale di tutti gli stati puri a due qubit, Phys. Rev. A 86, 012104 (2012), arXiv:1204.2982 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.012104
arXiv: 1204.2982

, P. Sidajaya, A. Dewen Lim, B. Yu e V. Scarani, Neural Network Approach to the Simulation of Entangled States with One Bit of Communication, arXiv e-prints (2023), arXiv:2305.19935 [quant-ph].
arXiv: 2305.19935

, N. Gisin e F. Fröwis, Dai fondamenti quantistici alle applicazioni e ritorno, Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series A 376, 20170326 (2018), arXiv:1802.00736 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2017.0326
arXiv: 1802.00736

, G. Brassard, Complessità della comunicazione quantistica, Fondamenti di fisica 33, 1593–1616 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026009100467 millions

, N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani e S. Wehner, Bell nonlocality, Reviews of Modern Physics 86, 419–478 (2014), arXiv:1303.2849 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.86.419
arXiv: 1303.2849

, V. Scarani, Contenuto locale e non locale delle correlazioni bipartite di qubit e qutrit, Phys. Rev. A 77, 042112 (2008), arXiv:0712.2307 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.042112
arXiv: 0712.2307

, C. Branciard, N. Gisin e V. Scarani, Contenuto locale delle correlazioni di qubit bipartiti, Phys. Rev. A 81, 022103 (2010), arXiv:0909.3839 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.022103
arXiv: 0909.3839

Citato da

[1] Armin Tavakoli, “Il classico prezzo da pagare dei qubit entangled”, Visualizzazioni quantistiche 7, 76 (2023).

[2] István Márton, Erika Bene, Péter Diviánszky e Tamás Vértesi, "Battere un po' di comunicazione con e senza pseudo-telepatia quantistica", arXiv: 2308.10771, (2023).

[3] Peter Sidajaya, Aloysius Dewen Lim, Baichu Yu e Valerio Scarani, "Approccio della rete neurale alla simulazione di stati intrecciati con un bit di comunicazione", arXiv: 2305.19935, (2023).

Le citazioni sopra sono di Il servizio citato da Crossref (ultimo aggiornamento riuscito 2023-10-28 02:31:07) e ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2023-10-28 02:31:08). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

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