Teletrasporto di stati quantistici post-selezionati

Teletrasporto di stati quantistici post-selezionati

Daniele Collins

Laboratorio di fisica HH Wills, Università di Bristol, Tyndall Avenue, Bristol BS8 1TL

Trovi questo documento interessante o vuoi discuterne? Scrivi o lascia un commento su SciRate.

Astratto

Il teletrasporto consente ad Alice di inviare a Bob uno stato quantico pre-preparato utilizzando solo l'entanglement pre-condiviso e la comunicazione classica. Qui mostriamo che è possibile teletrasportare uno stato che è anche $it{post}$ selezionato. La post-selezione di uno stato $Phi$ significa che dopo che Alice ha terminato l'esperimento, esegue una misurazione e mantiene solo le esecuzioni dell'esperimento in cui il risultato della misurazione è $Phi$. Dimostriamo anche il teletrasporto basato su $it{port}$ pre e post-selezionato. Infine utilizziamo questi protocolli per eseguire calcoli quantistici non locali istantanei su sistemi pre e post-selezionati e ridurre significativamente l'entanglement richiesto per misurare istantaneamente una variabile non locale arbitraria di sistemi pre e post-selezionati spazialmente separati.

Come possiamo inviare uno stato quantistico da un luogo a un altro? È complicato poiché gli stati quantistici tendono a decoerere e il principio di indeterminazione ci impedisce di convertire uno stato quantistico in bit classici da inviare lungo le nostre normali linee telefoniche. $textbf{Teletrasporto}$ è la soluzione. Utilizza l’entanglement pre-condiviso insieme ai bit classici per inviare lo stato quantistico, evitando nettamente la decoerenza e il principio di indeterminazione. Qui esaminiamo il teletrasporto di uno stato $textbf{post-selected}$ da un luogo a un altro. Post-selezione significa condizionare il sistema a trovarsi in uno stato particolare alla fine dell'esperimento. Lo stato post-selezionato può essere calcolato in tempi precedenti retrodicendolo $textbf{indietro nel tempo}$. È possibile teletrasportare uno stato che retrocede indietro nel tempo, quando noi stessi andiamo avanti nel tempo? Mostriamo come è possibile farlo e, come estensione, mostriamo come eseguire misurazioni e calcoli congiunti istantanei su sistemi multipartiti post-selezionati.

► dati BibTeX

► Riferimenti

, CH Bennett, G Brassard, C Crepeau, R Jozsa, A Peres e WK Wootters. "Teletrasporto di uno stato quantistico sconosciuto tramite doppi canali classici e Einstein-Podolsky-Rosen". Fis. Rev. Lett. 70, 1895–1899 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895

, D Boschi, S Branca, F De Martini, L Hardy, and S Popescu. "Realizzazione sperimentale del teletrasporto di uno stato quantistico puro sconosciuto tramite doppi canali classici e Einstein-Podolsky-Rosen". Fis. Rev. Lett. 80, 1121–1125 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.1121

, D. Bouwmeester, JM Pan, K. Mattle, M. Eibl, H. Wein-furter e A. Zeilinger. “Teletrasporto quantistico sperimentale”. Natura 390, 575–579 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 37539 mila

, S. Pirandola, J. Eisert, C. Weedbrook, A. Furusawa e SL Braunstein. “Progressi nel teletrasporto quantistico”. Natura Fotonica 9, 641–652 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2015.154

, Yakir Aharonov, Peter G. Bergmann e Joel L. Lebowitz. “Simmetria temporale nel processo quantistico di misurazione”. Fis. Rev. 134, B1410–B1416 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.134.B1410

, Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Jeff Tollaksen e Lev Vaidman. “Stati multitempo e misurazioni multitempo nella meccanica quantistica”. Fis. Rev. A 79, 052110 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.052110

, N Brunner, A Acin, D Collins, N Gisin e V Scarani. "Reti di telecomunicazioni ottiche come misurazioni quantistiche deboli con postselezione". Fis. Rev. Lett. 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.180402

, CK Hong e L Mandel. "Realizzazione sperimentale di uno stato localizzato di un fotone". Fis. Rev. Lett. 56, 58–60 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.56.58

, Y Aharanov, DZ Albert e L Vaidman. “Come il risultato di una misurazione di una componente dello spin di una particella con spin 1/​2 può risultare essere 100”. Fis. Rev. Lett. 60, 1351–1354 (1988).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.60.1351

, L. Vaidman. “Controversia sul valore debole”. Filos. Trans. R. Soc., A 375 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2016.0395

, Onur Hosten e Paul Kwiat. "Osservazione dell'effetto spin hall della luce tramite misurazioni deboli". Scienza 319, 787–790 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1152697

, P. Ben Dixon, David J. Starling, Andrew N. Jordan e John C. Howell. "Misurazione ultrasensibile della deflessione del raggio tramite amplificazione interferometrica del valore debole". Fis. Rev. Lett. 102 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.173601

, Ralph Silva, Yelena Guryanova, Anthony J. Short, Paul Skrzypczyk, Nicolas Brunner e Sandu Popescu. “Connessione di processi con ordine causale indefinito e stati quantistici multi-tempo”. Nuovo J. Phys. 19 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa84fe

, Yakir Aharonov, Fabrizio Colombo, Sandu Popescu, Irene Sabadini, Daniele C. Struppa e Jeff Tollaksen. “Violazione quantistica del principio della casella e natura delle correlazioni quantistiche”. PNAS 113, 532–535 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1522411112

, Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Daniel Rohrlich e Paul Skrzypczyk. “Gatti del Cheshire quantistici”. Nuovo J. Phys. 15 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​11/​113015

, Lev Vaidman e Izhar Nevo. “Misure nonlocali nella meccanica quantistica tempo-simmetrica”. interno J.Mod. Fis. B20 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0217979206034108

, Seth Lloyd, Lorenzo Maccone, Raul Garcia-Patron, Vittorio Giovannetti e Yutaka Shikano. “Meccanica quantistica del viaggio nel tempo attraverso il teletrasporto post-selezionato”. Fis. Rev. D 84 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.84.025007

, Satoshi Ishizaka e Tohya Hiroshima. "Schema di teletrasporto asintotico come processore quantistico programmabile universale". Fis. Rev. Lett. 101, 240501 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.240501

, Satoshi Ishizaka e Tohya Hiroshima. "Schema di teletrasporto quantistico selezionando una delle molteplici porte di uscita". Fis. Rev. A 79, 042306 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.042306

, Salman Beigi e Robert Koenig. "Calcolo quantistico istantaneo non locale semplificato con applicazioni alla crittografia basata sulla posizione". Nuovo J. Phys. 13 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​9/​093036

, Harry Buhrman, Lukasz Czekaj, Andrzej Grudka, Michal Horodecki, Pawel Horodecki, Marcin Markiewicz, Florian Speelman e Sergii Strelchuk. “Il vantaggio della complessità della comunicazione quantistica implica la violazione della disuguaglianza di campana”. Proc. Natl. Accade. Sci. 113 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1507647113

, Stefano Pirandola, Riccardo Laurenza, and Cosmo Lupo. "Limiti fondamentali alla discriminazione dei canali quantistici". npj Informazioni quantistiche 5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-019-0162-y

, Zhi-Wei Wang e Samuel L. Braunstein. "Prestazioni di dimensione superiore del teletrasporto portuale". Sci. Rappresentante 6 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep33004

, Michal Studzinski, Sergii Strelchuk, Marek Mozrzymas e Michal Horodecki. “Teletrasporto portuale in dimensione arbitraria”. Sci. Rappresentante 7 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-017-10051-4

, Marek Mozrzymas, Michal Studzinski, Sergii Strelchuk e Michal Horodecki. "Teletrasporto ottimale basato sul porto". Nuovo J. Phys. 20 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab8e7

, Marek Mozrzymas, Michal Studzinski e Michal Horodecki. "Un formalismo semplificato dell'algebra degli operatori di permutazione parzialmente trasposti con applicazioni". J. fisico. R: Matematica. Teore. 51 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aaad15

, Matthias Christandl, Felix Leditzky, Christian Majenz, Graeme Smith, Florian Speelman e Michael Walter. "Prestazioni asintotiche del teletrasporto portuale". Comune. Matematica. Fis. 381, 379–451 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03884-0

, Piotr Kopszak, Marek Mozrzymas, Michal Studzinski e Michal Horodecki. "Teletrasporto basato su multiporta: trasmissione di una grande quantità di informazioni quantistiche". Quantistico 5 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-576

, Michal Studzinski, Marek Mozrzymas, Piotr Kopszak e Michal Horodecki. "Schemi di teletrasporto efficienti basati su più porti". IEEE Trans. Inf. Teoria 68, 7892–7912 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2022.3187852

, Marek Mozrzymas, Michał Studziński e Piotr Kopszak. "Schemi ottimali di teletrasporto basati su multiporta". Quantico 5, 477 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-17-477

, L. Landau e R. Peierls. “Erweiterung des unbestimmtheitsprinzips für die relativistische quantentheorie”. Zeitschrift für Physik 69, 56–69 (1931).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01391513

, Niels Henrik David Bohr e L. Rosenfeld. “Zur frage der messbarkeit der elektromagnetischen feldgrössen”. Det Kgl. Danske Videnskabernes Selskab Mathematisk-fysiske Meddelelser 12, 1–65 (1933).

, Yakir Aharonov e David Z. Albert. “Stati e osservabili nelle teorie quantistiche relativistiche dei campi”. Fis. Rev. D 21, 3316–3324 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.21.3316

, Yakir Aharonov e David Z. Albert. “Possiamo dare un senso al processo di misurazione nella meccanica quantistica relativistica?”. Fis. Rev. D 24, 359–370 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.24.359

, Yakir Aharonov e David Z. Albert. “La solita nozione di evoluzione temporale è adeguata per i sistemi quanto-meccanici? io". Fis. Rev. D 29, 223–227 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.223

, Yakir Aharonov e David Z. Albert. “La solita nozione di evoluzione temporale è adeguata per i sistemi quanto-meccanici? ii. considerazioni relativistiche”. Fis. Rev. D 29, 228–234 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.228

, Yakir Aharonov, David Z. Albert e Lev Vaidman. “Processo di misurazione nella teoria quantistica relativistica”. Fis. Rev. D 34, 1805–1813 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.1805

, Sandu Popescu e Lev Vaidman. “Vincoli di causalità su misurazioni quantistiche non locali”. Fis. Rev. A 49, 4331–4338 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.49.4331

, Berry Groisman e Lev Vaidman. "Variabili non locali con autostati prodotto-stato". J. fisico. R: Matematica. Gen. 34, 6881 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

, Berry Groisman e Benni Reznik. "Misure di stati semilocali e non massimamente entangled". Fis. Rev. A 66, 022110 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.022110

, L. Vaidman. “Misurazione istantanea di variabili non locali”. Fis. Rev. Lett. 90, 010402 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.010402

, SR Clark, AJ Connor, D Jaksch e S Popescu. "Consumo di entanglement di misurazioni quantistiche istantanee non locali". Nuovo J. Phys. 12, 083034 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

, Alvin Gonzales e Eric Chitambar. "Limiti del calcolo quantistico istantaneo non locale". IEEE Trans. Inf. Teoria 66, 2951–2963 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2950190

, Ralph Silva, Yelena Guryanova, Nicolas Brunner, Noah Linden, Anthony J. Short e Sandu Popescu. "Stati quantistici pre e postselezionati: matrici di densità, tomografia e operatori di Kraus". Fis. Rev. A 89, 012121 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.012121

, Michal Sedlak, Alessandro Bisio e Mario Ziman. "Memorizzazione e recupero probabilistico ottimali di canali unitari". Fis. Rev. Lett. 122 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.170502

, Lev Vaidmann. “Stati quantistici ad evoluzione all’indietro”. J. fisico. R: Matematica. Teore. 40, 3275–3284 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S23

, Charles H. Bennett e Stephen J. Wiesner. "Comunicazione tramite operatori a una e due particelle sugli stati di Einstein-Podolsky-Rosen". Fis. Rev. Lett. 69, 2881–2884 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.69.2881

Citato da

Timestamp:

Di più da Diario quantistico