もつれ量子ビットをシミュレーションするための最小限の通信コスト

もつれ量子ビットをシミュレーションするための最小限の通信コスト

マーティン・J・レナー1,2 および マルコ・トゥリオ・キンティーノ3,2,1

1ウィーン大学物理学部、ウィーン量子科学技術センター (VCQ)、Boltzmanngasse 5、1090 ウィーン、オーストリア
2量子光学量子情報学研究所(IQOQI)、オーストリア科学アカデミー、ボルツマンガッセ3、1090ウィーン、オーストリア
3ソルボンヌ大学、CNRS、LIP6、F-75005 パリ、フランス

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抽象

もつれ量子ビットの一般的なペア $|Psi_{AB}rangle=sqrt{p} |00rangle+sqrt{1-p} |11rangle$ ( $1/2leq p leq 1$)。 我々は、2 つの古典的なトリットを通信することによって、すべてのもつれ量子ビット ペアの局所射影測定を完全にシミュレートする古典的なプロトコルを構築します。 さらに、$frac{1p(2-p)}{1p-1} log{left(frac{p}{2-p}right)}+1(1-p)leq0.835$ の場合、約 $1 leq p leq 1 $ では、XNUMX ビットの通信のみを必要とする古典的なプロトコルを紹介します。 後者のモデルでは、もつれの程度がゼロに近づく限界 ($p から XNUMX$) で平均通信コストがゼロに近づく、完全な古典的シミュレーションも可能になります。 これは、弱くもつれている量子ビットのペアをシミュレートするための通信コストが、最大限にもつれている量子ビットのペアよりも厳密に小さいことを証明しています。

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►参照

【1] JS ベル、アインシュタイン ポドルスキー ローゼンのパラドックスについて、Physics Physique Fizika 1、195–200 (1964)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

【2] AK Ekert、ベルの定理に基づく量子暗号、Phys. レット牧師。 67、661–663 (1991)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

【3] A. Acín、N. Brunner、N. Gisin、S. Massar、S. Pironio、および V. Scarani、集団攻撃に対する量子暗号のデバイス独立セキュリティ、Phys. レット牧師。 98、230501 (2007)、arXiv:quant-ph/ 0702152 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501
arXiv:quant-ph / 0702152

【4] S. Pironio、A. Acín、S. Massar、AB de La Giroday、DN マツケビッチ、P. マウンツ、S. オルムシェンク、D. ヘイズ、L. ルオ、TA マニング、および C. モンロー、ベルの定理によって証明された乱数、Nature 464、1021–1024 (2010)、arXiv:0911.3427 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nature09008
arXiv:0911.3427

【5] U. Vazirani および T. Vidick、完全にデバイスに依存しない量子鍵配布、Phys. レット牧師。 113、140501 (2014)、arXiv:1210.1810 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140501
arXiv:1210.1810

【6] I. シュピッチと J. ボウルズ、量子システムの自己テスト: レビュー、Quantum 4、337 (2020)、arXiv:1904.10042 [quant-ph]。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-09-30-337
arXiv:1904.10042

【7] T. モードリン、ベルの不等式、情報伝達、およびプリズム モデル、PSA: Proceedings of the Biennial Meeting of the Philosophy of Science Association 1992、404–417 (1992)。
https:/ / doi.org/ 10.1086/ psaprocbienmeetp.1992.1.192771

【8] G. Brassard、R. Cleve、A. Tapp、Cost of Exactly Simulation Quantum Entanglement with Classical Communication、Phys. レット牧師。 83、1874–1877 (1999)、arXiv:quant-ph/9901035 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.1874
arXiv:quant-ph / 9901035

【9] M. Steiner、非局所情報伝達の定量化に向けて: 有限ビット非局所性、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

【10] NJ Cerf、N. Gisin、および S. Massar、「量子ビットの古典的テレポーテーション」、Phys. レット牧師。 84、2521–2524 (2000)、arXiv:quant-ph/9906105 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.84.2521
arXiv:quant-ph / 9906105

【11] AK Pati、量子ビットの遠隔準備と測定のための最小古典ビット、物理学。 Rev. A 63、014302 (2000)、arXiv:quant-ph/9907022 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.014302
arXiv:quant-ph / 9907022

【12] S. Massar、D. Bacon、NJ Cerf、および R. Cleve、ローカル隠れ変数を使用しない量子もつれの古典的シミュレーション、Phys. Rev. A 63、052305 (2001)、arXiv:quant-ph/0009088 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.052305
arXiv:quant-ph / 0009088

【13] BF Toner と D. Bacon、ベル相関シミュレーションの通信コスト、Phys. レット牧師。 91、187904 (2003)、arXiv:quant-ph/ 0304076 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.187904
arXiv:quant-ph / 0304076

【14] D. Bacon と BF Toner、Bell Inequalities with Auxiliary Communication、Phys. レット牧師。 90、157904 (2003)、arXiv:quant-ph/ 0208057 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.157904
arXiv:quant-ph / 0208057

【15] J. Degorre、S. Laplante、および J. Roland、分散サンプリング問題としての量子相関のシミュレーション、Phys. Rev. A 72、062314 (2005)、arXiv:quant-ph/ 0507120 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.062314
arXiv:quant-ph / 0507120

【16] J. Degorre、S. Laplante、および J. Roland、任意の二部量子状態上の追跡のないバイナリ観測可能性の古典的シミュレーション、Phys. Rev. A 75、012309 (2007)、arXiv:quant-ph/ 0608064 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012309
arXiv:quant-ph / 0608064

【17] O. Regev および B. Toner、有限通信による量子相関のシミュレーション、SIAM Journal on Computing 39、1562–1580 (2010)、arXiv:0708.0827 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1137 / 080723909
arXiv:0708.0827

【18] C. Branciard および N. Gisin、境界通信シミュレーション プロトコルによるグリーンバーガー ホーン ツァイリンガー量子相関の非局所性の定量化、Phys. レット牧師。 107、020401 (2011)、arXiv:1102.0330 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.020401
arXiv:1102.0330

【19] C. Branciard、N. Brunner、H. Buhrman、R. Cleve、N. Gisin、S. Portmann、D. Rosset、および M. Szegedy、境界付き通信によるエンタングルメント スワッピングの古典的シミュレーション、Phys. レット牧師。 109、100401 (2012)、arXiv:1203.0445 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.100401
arXiv:1203.0445

【20] K. Maxwell および E. Chitambar、コミュニケーション支援によるベルの不等式、Phys. Rev. A 89、042108 (2014)、arXiv:1405.3211 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.042108
arXiv:1405.3211

【21] G. Brassard、L. Devroye、および C. Gravel、量子力学的 ghz 分布の正確な古典的シミュレーション、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

【22] G. Brassard、L. Devroye、および C. Gravel、一般的なもつれシミュレーションへのアプリケーションを使用したリモート サンプリング、Entropy 21、92 (2019)、arXiv:1807.06649 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.3390 / e21010092
arXiv:1807.06649

【23] E. Zambrini Cruzeiro および 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

【24] MJ Renner、A. Tavakoli、および MT Quintino、量子ビット送信の古典的コスト、Phys. レット牧師。 130、120801 (2023)、arXiv:2207.02244 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.120801
arXiv:2207.02244

【25] N. Brunner、N. Gisin、および V. Scarani、エンタングルメントと非局所性は異なるリソース、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

【26] NJ Cerf、N. Gisin、S. Massar、および S. Popescu、Simulation Maximal Quantum Entanglement without Communication、Phys. レット牧師。 94、220403 (2005)、arXiv:quant-ph/ 0410027 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.220403
arXiv:quant-ph / 0410027

【27] PH Eberhard、抜け穴のないアインシュタイン・ポドルスキー・ローゼン実験に必要なバックグラウンドレベルとカウンター効率、Phys. Rev. A 47、R747–R750 (1993)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.R747

【28] A. カベロと J.-Å. Larsson、抜け穴のない原子フォトンベル実験の最小検出効率、Phys. レット牧師。 98、220402 (2007)、arXiv:quant-ph/ 0701191 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.220402
arXiv:quant-ph / 0701191

【29] N. Brunner、N. Gisin、V. Scarani、および C. Simon、非対称ベル実験の検出抜け穴、Phys. レット牧師。 98、220403 (2007)、arXiv:quant-ph/ 0702130 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.220403
arXiv:quant-ph / 0702130

【30] M. Araújo、MT Quintino、D. Cavalcanti、MF Santos、A. Cabello、および MT Cunha、任意に低い光検出効率とホモダイン測定によるベルの不等式のテスト、Phys. Rev. A 86、030101 (2012)、arXiv:1112.1719 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.030101
arXiv:1112.1719

【31] S. Kochen および EP Specker、量子力学における隠れた変数の問題、Journal of Mathematics and Mechanics 17、59–87 (1967)。
http:/ / www.jstor.org/ stable / 24902153

【32] N. Gisin および B. Gisin、検出抜け穴を利用した量子相関の局所隠れ変数モデル、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

【33] N. Gisin、「ベルの不等式はすべての非積状態に適用される」、Physics Letters A 154、201–202 (1991)。
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(91)90805-I

【34] AC Elitzur、S. Popescu、および D. Rohrlich、アンサンブル内の各ペアの量子の非局所性、Physics Letters A 162、25–28 (1992)。
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(92)90952-I

【35] J. Barrett、A. Kent、および S. Pironio、Maximally Nonlocal and Monogamous Quantum Correlations、Phys. レット牧師。 97、170409 (2006)、arXiv:quant-ph/ 0605182 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.97.170409
arXiv:quant-ph / 0605182

【36] S. Portmann、C. Branciard、および N. Gisin、すべての純粋な 86 量子ビット状態のローカル コンテンツ、Phys. Rev. A 012104、2012 (1204.2982)、arXiv:XNUMX [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.012104
arXiv:1204.2982

【37] P. Sidajaya、A. Dewen Lim、B. Yu、および V. Scarani、「2023 ビットの通信によるもつれ状態のシミュレーションへのニューラル ネットワーク アプローチ」、arXiv e-prints (2305.19935)、arXiv:XNUMX [quant-ph]。
arXiv:2305.19935

【38] N. Gisin および F. Fröwis、量子の基礎から応用まで、そしてその逆、Philosophical Transactions of the Royal Society of London シリーズ A 376、20170326 (2018)、arXiv:1802.00736 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1098 / rsta.2017.0326
arXiv:1802.00736

【39] G. Brassard、量子通信の複雑さ、Foundation of Physics 33、1593–1616 (2003)。
https:/ / doi.org/ 10.1023 / A:1026009100467

【40] N. Brunner、D. Cavalcanti、S. Pironio、V. Scarani、および S. Wehner、ベル非局所性、Review of Modern Physics 86、419–478 (2014)、arXiv:1303.2849 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.86.419
arXiv:1303.2849

【41] V. Scarani、二部量子ビットおよび量子ビット相関のローカルおよび非ローカル内容、Phys. Rev. A 77、042112 (2008)、arXiv:0712.2307 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.042112
arXiv:0712.2307

【42] C. Branciard、N. Gisin、V. Scarani、二部量子ビット相関の局所内容、Phys. Rev. A 81、022103 (2010)、arXiv:0909.3839 [quant-ph]。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.022103
arXiv:0909.3839

によって引用

[1] Armin Tavakoli、「もつれ量子ビットの古典的な値札」、 Quantum Views 7、76(2023).

[2] István Márton、Erika Bene、Péter Diviánszky、Tamás Vértesi、「量子擬似テレパシーの有無にかかわらず、わずかなコミュニケーションを打ち破る」、 arXiv:2308.10771, (2023).

[3] Peter Sidajaya、Aloysius Dewen Lim、Baichu Yu、Valerio Scarani、「XNUMX ビットの通信によるもつれた状態のシミュレーションへのニューラル ネットワーク アプローチ」、 arXiv:2305.19935, (2023).

上記の引用は Crossrefの被引用サービス (最後に正常に更新された2023-10-28 02:31:07)および SAO / NASA ADS (最後に正常に更新された2023-10-28 02:31:08)。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。

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