Catalisi di entanglement per stati quantistici e canali rumorosi

Catalisi di entanglement per stati quantistici e canali rumorosi

Timestamp: 20 marzo 2024 11:17
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Chandan Datta1,2,3, Tulja Varun Kondra1, Marek Miller1e Aleksandr Streltsov1

1Center for Quantum Optical Technologies, Center of New Technologies, University of Warsaw, Banacha 2c, 02-097 Varsavia, Polonia
2Istituto di Fisica Teorica III, Università Heinrich Heine di Düsseldorf, Universitätsstraße 1, D-40225 Düsseldorf, Germania
3Dipartimento di Fisica, Indian Institute of Technology Jodhpur, Jodhpur 342030, India

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Astratto

Molte applicazioni delle tecnologie quantistiche emergenti, come il teletrasporto quantistico e la distribuzione delle chiavi quantistiche, richiedono singoletti, stati massimamente entangled di due bit quantistici. È quindi della massima importanza sviluppare procedure ottimali per stabilire singoletti tra parti remote. Come è stato dimostrato molto recentemente, i singoletti possono essere ottenuti da altri stati quantistici utilizzando un catalizzatore quantistico, un sistema quantistico entangled che non viene modificato nella procedura. In questo lavoro approfondiamo ulteriormente questa idea, indagando le proprietà della catalisi dell'entanglement e il suo ruolo per la comunicazione quantistica. Per le trasformazioni tra stati puri bipartiti, dimostriamo l'esistenza di un catalizzatore universale, che può consentire tutte le possibili trasformazioni in questa configurazione. Dimostriamo il vantaggio della catalisi in contesti asintotici, andando oltre il tipico presupposto di sistemi indipendenti e identicamente distribuiti. Sviluppiamo ulteriormente metodi per stimare il numero di singoletti che possono essere stabiliti tramite un canale quantistico rumoroso quando assistito da catalizzatori entangled. Per vari tipi di canali quantistici i nostri risultati portano a protocolli ottimali, consentendo di stabilire il numero massimo di singoletti con un singolo utilizzo del canale.

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► Riferimenti

, Daniel Jonathan e Martin B. Plenio. "Manipolazione locale assistita da entanglement di stati quantistici puri". Fis. Rev. Lett. 83, 3566–3569 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3566

, Jens Eisert e Martin Wilkens. "Catalisi della manipolazione dell'entanglement per gli stati misti". Fis. Rev. Lett. 85, 437–440 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.437

, Tulja Varun Kondra, Chandan Datta e Alexander Streltsov. “Trasformazioni catalitiche di stati puri entangled”. Fis. Rev. Lett. 127, 150503 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.150503

, Patryk Lipka-Bartosik e Paul Skrzypczyk. “Teletrasporto quantistico catalitico”. Fis. Rev. Lett. 127, 080502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.080502

, MA Nielsen. "Condizioni per una classe di trasformazioni di entanglement". Fis. Rev. Lett. 83, 436–439 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.436

, Guifré Vidal, Daniel Jonathan e MA Nielsen. "Trasformazioni approssimative e manipolazione robusta dell'entanglement bipartito allo stato puro". Fis. Rev. A 62, 012304 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.012304

, Sumit Daftuar e Matthew Klimesh. “Struttura matematica della catalisi dell'entanglement”. Fis. Rev. A 64, 042314 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.042314

, Runyao Duan, Yuan Feng, Xin Li e Mingsheng Ying. "Trasformazione dell'entanglement a più copie e catalisi dell'entanglement". Fis. Rev. A 71, 042319 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.042319

, S Turgut. “Trasformazioni catalitiche per stati puri bipartiti”. J. fisico. A40, 12185–12212 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​40/​012

, Matteo Klimesh. “Disuguaglianze che collettivamente caratterizzano completamente la relazione di maggiorazione catalitica” (2007). arXiv:0709.3680.
arXiv: 0709.3680

, Guillaume Aubrun e Ion Nechita. "Maggiorarizzazione catalitica e norme $ell_p$". Comune. Matematica. Fis. 278, 133–144 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-007-0382-4

, Yuval Rishu Sanders e Gilad Gour. "Condizioni necessarie per catalizzatori di entanglement". Fis. Rev.A79, 054302 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.054302

, Michael Grabowecky e Gilad Gour. "Limiti sui catalizzatori di entanglement". Fis. Rev. A 99, 052348 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.052348

, Rivu Gupta, Arghya Maity, Shiladitya Mal e Aditi Sen (De). "Statistiche della trasformazione dell'entanglement con gerarchie tra catalizzatori". Fis. Rev. A 106, 052402 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.052402

, Chandan Datta, Tulja Varun Kondra, Marek Miller e Alexander Streltsov. “Catalisi dell’entanglement e altre risorse quantistiche”. Rapporti sui progressi in fisica 86, 116002 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​acfbec

, Seth Lloyd. “Capacità del canale quantistico rumoroso”. Fis. Rev. A 55, 1613–1622 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

, David P. DiVincenzo, Peter W. Shor e John A. Smolin. "Capacità di canali quantistici di canali molto rumorosi". Fis. Rev. A 57, 830–839 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.830

, Howard Barnum, MA Nielsen e Benjamin Schumacher. “Trasmissione di informazioni attraverso un canale quantistico rumoroso”. Fis. Rev. A 57, 4153–4175 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

, Benjamin Schumacher e Michael D. Westmoreland. “Privacy quantistica e coerenza quantistica”. Fis. Rev. Lett. 80, 5695–5697 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.5695

, I. Devetak. "La capacità classica privata e la capacità quantistica di un canale quantistico". Transazioni IEEE sulla teoria dell'informazione 51, 44–55 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2004.839515

, Roberto Rubboli e Marco Tomamichel. "Limiti fondamentali sulle trasformazioni di stato catalitico correlate". Fis. Rev. Lett. 129, 120506 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.120506

, Wim van Dam e Patrick Hayden. “Trasformazioni di entanglement universale senza comunicazione”. Fis. Rev. A 67, 060302 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.67.060302

, Karol Życzkowski, Paweł Horodecki, Anna Sanpera e Maciej Lewenstein. “Volume dell’insieme degli stati separabili”. Fis. Rev. A 58, 883–892 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.58.883

, G. Vidal e RF Werner. “Misura computabile dell’entanglement”. Fis. Rev. A 65, 032314 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.032314

, Charles H. Bennett, Herbert J. Bernstein, Sandu Popescu e Benjamin Schumacher. “Concentrare il coinvolgimento parziale da parte di operazioni locali”. Fis. Rev. A 53, 2046–2052 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

, V. Vedral, MB Plenio, MA Rippin e PL Knight. “Quantificare l'entanglement”. Fis. Rev. Lett. 78, 2275–2279 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.2275

, Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki e Karol Horodecki. "Entanglement quantistico". Rev.mod. Fis. 81, 865–942 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

, Patryk Lipka-Bartosik e Paul Skrzypczyk. “Tutti gli Stati sono catalizzatori universali nella termodinamica quantistica”. Fis. Rev. X 11, 011061 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011061

, Tulja Varun Kondra, Chandan Datta e Alexander Streltsov. "Conversione stocastica approssimativa dello stato per l'entanglement e teorie generali sulle risorse quantistiche" (2021). arXiv:2111.12646.
arXiv: 2111.12646

, Valentina Baccetti e Matt Visser. “Entropia di Shannon infinita”. Journal of Statistical Mechanics: Teoria ed esperimento 2013, P04010 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-5468/​2013/​04/​p04010

, Garry Bowen e Nilanjana Datta. "Manipolazione asintotica dell'entanglement di stati puri bipartiti". Transazioni IEEE sulla teoria dell'informazione 54, 3677–3686 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2008.926377

, Francesco Buscemi e Nilanjana Datta. "Distillare l'entanglement da risorse arbitrarie". Giornale di fisica matematica 51, 102201 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.3483717 mila

, Stephan Waeldchen, Janina Gertis, Earl T. Campbell e Jens Eisert. “Rinormalizzazione della distillazione dell'entanglement”. Fis. Rev. Lett. 116, 020502 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.020502

, CE Shannon. "Una teoria matematica di comunicazione". Giornale tecnico del sistema Bell 27, 379–423 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

, CE Shannon e W. Weaver. “La teoria matematica della comunicazione”. Stampa dell'Università dell'Illinois. (1998). URL: http://​/​www.worldcat.org/​oclc/​967725093.
http://​/​www.worldcat.org/​oclc/​967725093

, TM Cover e JA Thomas. “Elementi di teoria dell'informazione”. John Wiley & Figli, Ltd. (2005).
https: / / doi.org/ 10.1002 / 047174882X

, Benjamin Schumacher e MA Nielsen. “Elaborazione dei dati quantistici e correzione degli errori”. Fis. Rev. A 54, 2629–2635 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

, Michał Horodecki, Paweł Horodecki e Ryszard Horodecki. "Approccio unificato alle capacità quantistiche: verso il teorema della codifica quantistica rumorosa". Fis. Rev. Lett. 85, 433–436 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.433

, PW Shor. “La capacità del canale quantistico e l’informazione coerente”. Nel workshop MSRI sul calcolo quantistico. (2002).

, Giovanni Watrous. "La teoria dell'informazione quantistica". Pressa dell'Università di Cambridge. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142 mila

, Nicolas J. Cerf. “Clonazione Pauli di un bit quantistico”. Fis. Rev. Lett. 84, 4497–4500 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.84.4497

, AS Holevo e RF Werner. "Valutazione delle capacità dei canali gaussiani bosonici". Fis. Rev. A 63, 032312 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.032312

, Michael M. Wolf, David Pérez-García e Geza Giedke. “Capacità quantistiche dei canali bosonici”. Fis. Rev. Lett. 98, 130501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.130501

, Graeme Smith, John A. Smolin e Andreas Winter. “La capacità quantistica a canali laterali simmetrici”. Transazioni IEEE sulla teoria dell'informazione 54, 4208–4217 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2008.928269

, Francesco Buscemi e Nilanjana Datta. “La capacità quantistica di canali con rumore arbitrariamente correlato”. Transazioni IEEE sulla teoria dell'informazione 56, 1447–1460 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2039166

, Felix Leditzky, Debbie Leung e Graeme Smith. “Capacità quantistiche e private dei canali a basso rumore”. Fis. Rev. Lett. 120, 160503 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.160503

, Álvaro Cuevas, Massimiliano Proietti, Mario Arnolfo Ciampini, Stefano Duranti, Paolo Mataloni, Massimiliano F. Sacchi e Chiara Machiavello. "Rilevazione sperimentale delle capacità dei canali quantistici". Fis. Rev. Lett. 119, 100502 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.100502

, Chiara Machiavello e Massimiliano F. Sacchi. "Rilevazione dei limiti inferiori alle capacità dei canali quantistici". Fis. Rev. Lett. 116, 140501 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.140501

, Noah Davis, Maksim E. Shirokov e Mark M. Wilde. "Capacità private e quantistiche assistite a due vie con vincoli energetici dei canali quantistici". Fis. Rev. A 97, 062310 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.062310

, Laszlo Gyongyosi, Sandor Imre e Hung Viet Nguyen. "Un'indagine sulle capacità dei canali quantistici". Esercitazioni 20 sui sondaggi sulle comunicazioni IEEE, 1149–1205 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1109/​COMST.2017.2786748

, AS Holevo. "Capacità dei canali quantistici". Elettronica quantistica 50, 440–446 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1070/​qel17285

, Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra e Alexander Streltsov. “Equivalenza catalitica e asintotica per l’entanglement quantistico” (2023). arXiv:2305.03488.
arXiv: 2305.03488

, Igor Devetak e Andreas Winter. “Distillazione di chiavi segrete ed entanglement da stati quantistici”. Proc. R.Soc. Londra. A 461, 207–235 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2004.1372

, Matthias Christandl e Andreas Winter. ““Entanglement schiacciato”: una misura di entanglement additiva”. J. Matematica. Fis. 45, 829–840 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1643788 mila

, R Alicki e M Fannes. “Continuità dell'informazione condizionale quantistica”. J. fisico. A 37, L55–L57 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​37/​5/​l01

, Michael Horodecki, Peter W. Shor e Mary Beth Ruskai. "Canali di rottura dell'entanglement". Rev. Matematica. Fis. 15, 629–641 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0129055X03001709

, Alexander Streltsov, Remigiusz Augusiak, Maciej Demianowicz e Maciej Lewenstein. “Progressi verso un approccio unificato alla distribuzione degli entanglement”. Fis. Rev. A 92, 012335 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.012335

, Charles H. Bennett, David P. DiVincenzo, John A. Smolin e William K. Wootters. "Entanglement a stati misti e correzione dell'errore quantistico". Fis. Rev. A 54, 3824–3851 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.3824

, William K. Wootters. "Intreccio di formazione di uno stato arbitrario di due qubit". Fis. Rev. Lett. 80, 2245–2248 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.2245

, Arijit Dutta, Junghee Ryu, Wiesław Laskowski e Marek Żukowski. "Criteri di entanglement per la resistenza al rumore degli stati a due qudit". Lettere di fisica A 380, 2191–2199 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2016.04.043

, Remigiusz Augusiak, Maciej Demianowicz e Paweł Horodecki. "Osservabile universale che rileva tutti i test di entanglement a due qubit e separabilità basati su determinanti". Fis. Rev.A77, 030301 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.030301

, Michał Horodecki, Paweł Horodecki e Ryszard Horodecki. "Due matrici di densità Spin-$frac{1}{2}$ inseparabili possono essere distillate in una forma singoletto". Fis. Rev. Lett. 78, 574–577 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.574

, Gilad Gour, Markus P. Müller, Varun Narasimhachar, Robert W. Spekkens e Nicole Yunger Halpern. “La teoria delle risorse del non equilibrio informativo in termodinamica”. Rapporti di fisica 583, 1–58 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2015.04.003

, Fernando Brandão, Michał Horodecki, Nelly Ng, Jonathan Oppenheim e Stephanie Wehner. “Le seconde leggi della termodinamica quantistica”. Proc. Natl. Accade. Sci. USA 112, 3275–3279 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1411728112

, Henrik Wilming, Rodrigo Gallego e Jens Eisert. "Caratterizzazione assiomatica dell'entropia relativa quantistica e dell'energia libera". Entropia 19, 241 (2017).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e19060241

, Paul Boes, Jens Eisert, Rodrigo Gallego, Markus P. Müller e Henrik Wilming. “Entropia di von Neumann dall’unitarietà”. Fis. Rev. Lett. 122, 210402 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.210402

, H. Wilming. “Entropia e catalisi reversibile”. Fis. Rev. Lett. 127, 260402 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.260402

, Naoto Shiraishi e Takahiro Sagawa. "Termodinamica quantistica della conversione dello stato catalitico correlato su piccola scala". Fis. Rev. Lett. 126, 150502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.150502

, Ivan Henao e Raam Uzdin. “Trasformazioni catalitiche con ambienti a dimensione finita: applicazioni al raffreddamento e alla termometria”. Quantico 5, 547 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-21-547

, I. Henao e R. Uzdin. “Leva catalitica delle correlazioni e mitigazione della dissipazione nella cancellazione delle informazioni”. Fis. Rev. Lett. 130, 020403 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.020403

, Kaifeng Bu, Uttam Singh e Junde Wu. “Trasformazioni di coerenza catalitica”. Fis. Rev. A 93, 042326 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.042326

, Alexander Streltsov, Gerardo Adesso e Martin B. Plenio. “Colloquio: la coerenza quantistica come risorsa”. Rev. Mod. Fis. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

, Johan Åberg. “Coerenza catalitica”. Fis. Rev. Lett. 113, 150402 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.150402

, Joan A Vaccaro, Sarah Croke e Stephen M Barnett. “La coerenza è catalitica?”. J. fisico. A51, 414008 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aac112

, Matteo Lostaglio e Markus P. Müller. “Coerenza e asimmetria non possono essere trasmesse”. Fis. Rev. Lett. 123, 020403 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.020403

, Ryuji Takagi e Naoto Shiraishi. "La correlazione nei catalizzatori consente la manipolazione arbitraria della coerenza quantistica". Fis. Rev. Lett. 128, 240501 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.240501

, Priyabrata Char, Dipayan Chakraborty, Amit Bhar, Indrani Chattopadhyay e Debasis Sarkar. “Trasformazioni catalitiche nella teoria della coerenza”. Fis. Rev. A 107, 012404 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.107.012404

, Chandan Datta, Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra e Alexander Streltsov. "Esiste un insieme finito e completo di monotoni in qualsiasi teoria delle risorse quantistiche?". Fis. Rev. Lett. 130, 240204 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.240204

Citato da

[1] Chandan Datta, Tulja Varun Kondra, Marek Miller e Alexander Streltsov, "Catalisi dell'entanglement e altre risorse quantistiche", Rapporti sui progressi della fisica 86 11, 116002 (2023).

[2] Patryk Lipka-Bartosik, Henrik Wilming e Nelly HY Ng, "Catalysis in Quantum Information Theory", arXiv: 2306.00798, (2023).

[3] I. Henao e R. Uzdin, "Leva catalitica delle correlazioni e mitigazione della dissipazione nella cancellazione delle informazioni", Lettere di revisione fisica 130 2, 020403 (2023).

[4] Seok Hyung Lie e Hyunseok Jeong, “Casualità catalitica delocalizzata e dinamica e flusso di informazioni”, Revisione fisica A 107 4, 042430 (2023).

[5] Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra e Alexander Streltsov, "Equivalenza catalitica e asintotica per l'entanglement quantistico", arXiv: 2305.03488, (2023).

[6] Elia Zanoni, Thomas Theurer e Gilad Gour, "Caratterizzazione completa dell'appropriazione indebita di entanglement", arXiv: 2303.17749, (2023).

[7] Chandan Datta, Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra e Alexander Streltsov, "Esiste un insieme finito e completo di monotoni in qualsiasi teoria delle risorse quantistiche?", Lettere di revisione fisica 130 24, 240204 (2023).

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