Quantificazione delle risorse basata sulla distanza per insiemi di misurazioni quantistiche

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Luca Tendick¹, Martin Kliesch^1,2, Hermann Kampermann¹e Dagmar Bruß¹

¹Istituto di Fisica Teorica, Heinrich Heine University Düsseldorf, D-40225 Düsseldorf, Germania
²Institute for Quantum-Inspired and Quantum Optimization, Hamburg University of Technology, D-21079 Amburgo, Germania

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Astratto

Il vantaggio che i sistemi quantistici forniscono per determinate attività di elaborazione delle informazioni quantistiche rispetto alle loro controparti classiche può essere quantificato all'interno del quadro generale delle teorie delle risorse. Alcune funzioni di distanza tra stati quantistici sono state utilizzate con successo per quantificare risorse come l'entanglement e la coerenza. Forse sorprendentemente, un tale approccio basato sulla distanza non è stato adottato per studiare le risorse delle misurazioni quantistiche, dove invece vengono utilizzati altri quantificatori geometrici. Qui, definiamo le funzioni di distanza tra insiemi di misurazioni quantistiche e mostriamo che inducono naturalmente monotoni delle risorse per le teorie delle misurazioni delle risorse convesse. Concentrandoci su una distanza basata sulla norma del diamante, stabiliamo una gerarchia di risorse di misurazione e deriviamo limiti analitici sull'incompatibilità di qualsiasi insieme di misurazioni. Mostriamo che questi limiti sono stretti per determinate misurazioni proiettive basate su basi reciprocamente imparziali e identifichiamo scenari in cui diverse risorse di misurazione raggiungono lo stesso valore quando quantificate dalla nostra risorsa monotona. I nostri risultati forniscono un quadro generale per confrontare le risorse basate sulla distanza per insiemi di misurazioni e ci consentono di ottenere limitazioni sugli esperimenti di tipo Bell.

Quantificazione delle risorse basata sulla distanza per serie di misurazioni quantistiche PlatoBlockchain Data Intelligence. Ricerca verticale. Ai.

Riepilogo popolare

Le tecnologie quantistiche consentono notevoli miglioramenti rispetto agli approcci convenzionali in diversi compiti nei campi del calcolo, del rilevamento e della crittografia. Identificare quali proprietà rendono i sistemi quantistici più potenti delle loro controparti classiche promette ulteriori miglioramenti futuri. A differenza dei sistemi classici, lo stato di un sistema quantistico non può essere osservato completamente direttamente. Invece, una misurazione quantistica cambia lo stato di un sistema quantistico e produce solo risultati probabilistici. Per ottenere i vantaggi quantistici desiderati, spesso è necessario progettare con cura schemi di misurazione sofisticati, che coinvolgono insiemi di diverse impostazioni di misurazione. Pertanto, è importante caratterizzare l'utilità di un determinato insieme di impostazioni di misurazione per un determinato compito. L'obiettivo delle teorie delle risorse è quantificare tale utilità dipendente dal compito in modo sistematico. Una delle caratteristiche più famose delle misurazioni quantistiche, notata per la prima volta da Heisenberg, è che alcuni insiemi di impostazioni di misurazione, in netto contrasto con la fisica classica, non possono essere misurati simultaneamente. Inizialmente considerata un inconveniente, questa incompatibilità delle misurazioni quantistiche è al centro di molte attività di elaborazione delle informazioni quantistiche. Ad esempio, è necessario impiegare queste misurazioni quantistiche incompatibili per rivelare che i sistemi quantistici possono mostrare correlazioni molto più forti di qualsiasi sistema classico, il che consente vantaggi quantistici nei dispositivi di comunicazione e crittografia. Il nostro lavoro fornisce nuovi metodi per quantificare le risorse per serie di misurazioni in modo unificato. Ciò ci consente non solo di quantificare l'incompatibilità di insiemi di misurazioni quantistiche, ma anche di stabilire una gerarchia che metta in relazione questa incompatibilità con molte altre importanti risorse di misurazione.

► dati BibTeX

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Citato da

[1] Lucas Tendick, Hermann Kampermann e Dagmar Bruß, "Distribuzione dell'incompatibilità quantistica tra sottoinsiemi di misurazioni", arXiv: 2301.08670, (2023).

Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2023-05-17 12:02:07). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

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