1物理学科、デューク大学、ダーラム、ノースカロライナ州、米国 27708
2Centre for Quantum Information and Communication、Ecole polytechnique de Bruxelles、CP 165、Universitélibre de Bruxelles、1050ブリュッセル、ベルギー
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抽象
エンタングルメントを利用したワンショットの古典的コミュニケーションの問題を考察します。 エラーゼロ領域では、エンタングルメントは、Cubitt et al., Phys. Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ． 104、230503 (2010)。 この戦略は、射影測定にのみ適用される Kochen-Specker の定理を使用します。 そのため、ノイズの多い状態および/または測定の体制では、この戦略では容量を増やすことはできません。 一般的にノイズの多い状況に対応するために、固定数の従来のメッセージを送信するワンショット成功確率を調べます。 準備のコンテキスト性がこのタスクの量子的利点を強化し、ワンショットの成功確率を古典的な最大値を超えて増加させることを示します。 私たちの治療はCubittらを超えています。 これには、例えば、Ｐｒｅｖｅｄｅｌら、Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ． 106、110505 (2011)。 次に、このコミュニケーション タスクと対応する非ローカル ゲームの間のマッピングを示します。 このマッピングは、エラーゼロのケースで前述した疑似テレパシー ゲームとの関係を一般化します。 最後に、$textit{文脈に依存しない推測}$ と呼ぶ制約を動機付けた後、R. Kunjwal, Quantum 4, 219 (2020) で得られたノイズに強い非文脈性の不等式によって見られる文脈性が、3 つを強化するのに十分であることを示します。ショットの成功確率。 これにより、これらの不等式と関連する超グラフ不変量、R. Kunjwal、Quantum 184、2019 (XNUMX) で導入された加重最大予測可能性に操作上の意味が与えられます。 私たちの結果は、絡み合いを利用したワンショットの古典的コミュニケーションのタスクが、コッヘン・スペッカーの定理、スペッケンの文脈性、およびベルの非局所性の相互作用を研究するための肥沃な土壌を提供することを示しています。
主な画像: エンタングルメントを利用したワンショットの古典的な通信プロトコルの図。
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人気の要約
具体的には、次の通信問題を研究します。アリス (送信者) は、ノイズの多い古典的なチャネルを介してボブ (受信者) に接続されています。 共有エンタングルメントへのアクセスが許可され、ローカル量子測定を実装できます。 Kochen-Specker の定理に触発された特定の古典チャネルのファミリでは、古典チャネルを介してエラーなしで送信できるメッセージの数 (つまり、ワンショット ゼロ エラー容量) をアクセスによって増やすことができることが知られています。もつれを共有する。 Cubittらによるこのゼロエラーの結果。 [物理。 Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ． 104, 230503 (2010)] は、完全な量子勝利戦略を認める疑似テレパシー ゲームとして知られる非ローカル ゲームとも密接に関連しています。
Kochen-Specker の定理が適用できないノイズ領域でのこの通信問題を研究します。 そうすることで、Spekkens [Phys. Rev. A 71, 052108 (2005)] と、通信の問題に触発された非ローカル ゲームのファミリを使用しています。 関係者が古典的なチャネルに関連付けられた確率を信頼していないが、その可能性構造 (チャネル ハイパーグラフにエンコードされている) のみを信頼しているという仮定の下で、ハイパーグラフ不変量によって目撃されるノイズ ロバストなコンテキスト性が量子優位性に十分であることも示します。この仕事。 これは、R. Kunjwal, Quantum 4, 219 (2020) で得られた文脈性の証人に運用上の意味を提供します。
►BibTeXデータ
►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 1、195 (1964)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195
【2] JFクラウザー、MAホーン、A。シモニー、およびRAホルトは、ローカルの隠し変数理論をテストする実験を提案しました。 レット牧師。 23、880（1969）。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880
【3] S. Kochen と EP Specker、The Problem of Hidden Variables in Quantum Mechanics、量子力学への論理代数的アプローチ (Springer、1975) pp. 293–328。
https://doi.org/10.1007/978-94-010-1795-4_17
【4] R. Renner と S. Wolf による Quantum pseudo-telepathy と Kochen-Specker の定理 (International Symposium on Information Theory、2004 年)。ISIT 2004。Proceedings。 (IEEE、2004) pp. 322–322。
https：/ / doi.org/ 10.1109 / ISIT.2004.1365359
【5] G. Brassard、A. Broadbent、および A. Tapp、Quantum pseudo-telepathy、Foundations of Physics 35、1877 (2005)。
https://doi.org/10.1007/s10701-005-7353-4
【6] TS Cubitt、D. Leung、W. Matthews、および A. Winter、エンタングルメントによるエラーゼロの古典的コミュニケーションの改善、Phys. Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ． 104、230503 (2010)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.230503
【7] M. Howard、J. Wallman、V. Veitch、および J. Emerson、Contextuality は量子計算の「魔法」を提供します、Nature 510、351 (2014)。
https：/ / doi.org/ 10.1038 / nature13460
【8] J. Barrett および A. Kent、非文脈性、有限精度測定および Kochen-Specker の定理、科学の歴史と哲学の研究パート B: 現代物理学の歴史と哲学の研究 35、151 (2004)。
https：/ / doi.org/ 10.1016 / j.shpsb.2003.10.003
【9] A. Winter、量子文脈性の実験的テストは何を証明または反証しますか?、Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 47、424031 (2014)。
https://doi.org/10.1088/1751-8113/47/42/424031
【10] R. Kunjwal、「カベッロ-セヴェリーニ-ウィンター フレームワークを超えて: 測定値の鋭さなしに文脈性を理解する」、クォンタム 3、184 (2019)。
https://doi.org/10.22331/q-2019-09-09-184
【11] A. Cabello、Kochen-Specker 量子文脈性から量子論について何を学びますか?、PIRSA 17070034 (2017)。
https：/ / doi.org/ 10.48660 / 17070034
【12] G. Chiribella および X. Yuan、Measurement Sharpness cuts nonlocality and contextuality in every physical theory、arXiv プレプリント arXiv:1404.3348 (2014)。
https：/ / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1404.3348
arXiv：1404.3348
【13] RW Spekkens、準備、変換、および不鮮明な測定のためのコンテキスト性、Phys。 Rev.A 71、052108（2005）。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.052108
【14] MD Mazurek、MF Pusey、R。Kunjwal、KJ Resch、およびRW Spekkens、非物理的理想化を伴わない非文脈性の実験的テスト、Nature Communications 7、1（2016）。
https：/ / doi.org/ 10.1038 / ncomms11780
【15] MF Pusey, L. Del Rio, and B. Meyer, Contextuality without access to a tomographically complete set, arXiv preprint arXiv:1904.08699 (2019).
https：/ / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1904.08699
arXiv：1904.08699
【16] MD Mazurek、MF Pusey、KJ Resch、およびRW Spekkens、一般化された確率論のランドスケープにおける量子論からの実験的な限界偏差、PRX Quantum 2、020302（2021）。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020302
【17] R. Kunjwal および RW Spekkens、決定論を仮定せずに Kochen-Specker の定理から非文脈性の不等式へ、Phys。 Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ． 115、110403 (2015)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.110403
【18] R. Kunjwal および RW Spekkens、Kochen-Specker の定理の統計的証明からノイズに強い非文脈性の不等式まで、Phys. Rev. A 97、052110 (2018)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.052110
【19] RW Spekkens、DH Buzacott、AJ Keehn、B。Toner、およびGJ Pryde、Preparation Contextuality Powers Parity-Oblivious Multiplexing、Phys。 102、010401（2009）。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.010401
【20] A. Chailloux、I. Kerenidis、S. Kundu、および J. Sikora、Parity-Oblivious ランダム アクセス コードの最適境界、New Journal of Physics 18、045003 (2016)。
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/4/045003
【21] D. Schmid および RW Spekkens、状態弁別のためのコンテキストの利点、Phys。 Rev. X 8、011015 (2018)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.011015
【22] D. Saha および A. Chaturvedi、量子通信の利点の根底にある本質的な機能としての準備コンテキスト性、Phys。 Rev. A 100、022108 (2019)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022108
【23] D. Saha、P. Horodecki、および M. Pawłowski、状態に依存しないコンテキスト性が一方向通信を促進、New Journal of Physics 21、093057 (2019)。
https：/ / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ab4149
【24] R. Kunjwal、M. Lostaglio、および MF Pusey、異常な弱い値と文脈性: ロバストネス、タイトネス、および虚数部、Phys. Rev. A 100、042116 (2019)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.042116
【25] M. Lostaglio と G. Senno、状態に依存するクローニングのコンテキストの利点、Quantum 4、258 (2020)。
https://doi.org/10.22331/q-2020-04-27-258
【26] R. Kunjwal、Kochen-Specker の定理を超えたコンテキスト性、arXiv プレプリント arXiv:1612.07250 (2016)。
https：/ / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1612.07250
arXiv：1612.07250
【27] R. Kunjwal 著、コッヘン-スペッカーの定理の論理的証明による既約の非文脈不等式のためのハイパーグラフ フレームワーク、クォンタム 4、219 (2020)。
https://doi.org/10.22331/q-2020-01-10-219
【28] R. Prevedel、Y. Lu、W. Matthews、R. Kaltenbaek、および KJ Resch、騒々しい古典チャネルを介したエンタングルメント強化古典通信、Phys。 Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ． 106、110505 (2011)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.110505
【29] B. Hemenway、CA Miller、Y. Shi、および M. Wootters、最適なエンタングルメント支援ワンショット古典的コミュニケーション、Phys. Rev. A 87、062301 (2013)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.062301
【30] J.バレット、一般化された確率論における情報処理、Phys。 Rev.A 75、032304（2007）。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.032304
【31] A. Acín、T. Fritz、A. Leverrier、および AB Sainz、非局所性と文脈性への組み合わせアプローチ、数理物理学における通信 334、533 (2015)。
https://doi.org/10.1007/s00220-014-2260-1
【32] RW スペッケンズ、経験的識別不能物の存在論的同一性: ライプニッツの方法論的原理とアインシュタインの研究におけるその重要性、arXiv プレプリント arXiv:1909.04628 (2019)。
https：/ / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1909.04628
arXiv：1909.04628
【33] E. Wolfe、D. Schmid、AB Sainz、R. Kunjwal、RW Spekkens、Quantifying Bell: the Resource Theory of Nonclassicality of Common-Cause Boxes、Quantum 4、280 (2020)。
https://doi.org/10.22331/q-2020-06-08-280
【34] MF Pusey、最も単純なシナリオでの堅牢な準備の非文脈性の不等式、Phys。 Rev. A 98、022112 (2018)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022112
【35] A.TavakoliとR.Uola、測定の非互換性とステアリングは、運用のコンテキスト性のために必要かつ十分です、Phys。 Rev. Research 2、013011（2020）。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.013011
【36] MS Leifer と OJE Maroney、量子状態とコンテキストの最大認識論的解釈、Phys。 Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ． 110、120401 (2013)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.110.120401
【37] LP Hughston、R. Jozsa、および WK Wootters 著、与えられた密度行列を持つ量子アンサンブルの完全な分類、Physics Letters A 183、14 (1993)。
https://doi.org/10.1016/0375-9601(93)90880-9
【38] M. Banik、SS Bhattacharya、SK Choudhary、A. Mukherjee、および A. Roy、オントロジー モデル、準備コンテキスト性および非局所性、Foundations of Physics 44、1230 (2014)。
https://doi.org/10.1007/s10701-014-9839-4
【39] P. Heywood および ML Redhead、Nonlocality and the Kochen-Specker paradox、Foundations of Physics 13、481 (1983)。
https：/ / doi.org/ 10.1007 / BF00729511
【40] N. Brunner、D。Cavalcanti、S。Pironio、V。Scarani、およびS. Wehner、Bell nonlocality、Rev。Mod。 Phys。 86、419（2014）。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419
【41] S. Popescu および D. Rohrlich、公理としての量子非局所性、Foundations of Physics 24、379 (1994)。
https：/ / doi.org/ 10.1007 / BF02058098
【42] A. Peres、Kochen-Specker の定理の 24 つの簡単な証明、Journal of Physics A: Mathematical and General 175、L1991 (XNUMX)。
https://doi.org/10.1088/0305-4470/24/4/003
【43] A. Peres、量子測定の互換性のない結果、Physics Letters A 151、107 (1990)。
https://doi.org/10.1016/0375-9601(90)90172-K
【44] ND Mermin、隠し変数と John Bell、Rev. Mod の 65 つの定理。 物理。 803、1993 (XNUMX)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.65.803
【45] A.ペレス、量子論：概念と方法、Vol。 57 (Springer Science & Business Media、2006 年)。
https://doi.org/10.1007/0-306-47120-5
【46] AA Klyachko、MA Can、S. Binicioğlu、および AS Shumovsky、Spin-1 システムの隠れ変数の簡易テスト、Phys. Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ． 101、020403 (2008)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.020403
【47] S. Uijlen および B. Westerbaan、A Kochen-Specker system has at least 22 vector、New Generation Computing 34、3 (2016)。
https://doi.org/10.1007/s00354-016-0202-5
【48] F. Arends、最小の Kochen-Specker ベクトル システムのサイズの下限、修士論文、オックスフォード大学 (2009 年)。
http：/ / www.cs.ox.ac.uk/ people / joel.ouaknine / download / arends09.pdf
【49] R. Kunjwal、C. Heunen、および T. Fritz、任意のジョイント可測構造の量子実現、Phys. Rev. A 89、052126 (2014)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.052126
【50] N. Andrejic および R. Kunjwal、量子ビット測定で実現可能な共同測定可能構造: 境界手術による非互換性、Phys. Rev. Research 2、043147 (2020)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.043147
【51] R. Kunjwal および S. Ghosh、量子ビットの測定コンテキスト性の最小状態依存証明、Phys。 Rev. A 89、042118 (2014)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.042118
【52] X. Zhan、EG Cavalcanti、J. Li、Z. Bian、Y. Zhang、HM Wiseman、P. Xue、単一光子量子ビットによる実験的一般化コンテキスト、Optica 4、966 (2017)。
https：/ / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.4.000966
【53] I. Marvian、量子システムの確率モデルにおけるアクセスできない情報、非文脈性の不等式および文脈性のノイズしきい値、arXiv プレプリント arXiv:2003.05984 (2020)。
https：/ / doi.org/ 10.48550 / arXiv.2003.05984
arXiv：2003.05984
【54] TS Cubitt、D. Leung、W. Matthews、および A. Winter、非ローカル相関によって支援されるゼロエラー チャネル容量およびシミュレーション、IEEE Transactions on Information Theory 57、5509 (2011)。
https：/ / doi.org/ 10.1109 / TIT.2011.2159047
【55] CE シャノン、通信チャネルの半順序に関するメモ、情報と制御 1、390 (1958)。
https://doi.org/10.1016/S0019-9958(58)90239-0
【56] D. Schmid, TC Fraser, R. Kunjwal, AB Sainz, E. Wolfe, and RW Spekkens, Understanding the interplay of entanglement and nonlocality: Motivating and development a new branch of entanglement theory, arXiv preprint arXiv:2004.09194 (2020).
https：/ / doi.org/ 10.48550 / arXiv.2004.09194
arXiv：2004.09194
【57] L. Hardy、ほとんどすべての絡み合った状態で不等式のない 71 つの粒子の非局所性、Phys. Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ． 1665、1993（XNUMX）。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.1665
【58] A. Cabello、J. Estebaranz、および G. García-Alcaine、Bell-Kochen-Specker の定理: 18 ベクトルによる証明、Physics Letters A 212、183 (1996)。
https://doi.org/10.1016/0375-9601(96)00134-X
によって引用
[1] ビクター・ギットンとミーシャ・P・ウッズ、「一般化された非文脈性のシステムの抜け穴について」、 arXiv：2209.04469.
[2] Lorenzo Catani、Matthew Leifer、David Schmid、Robert W. Spekkens、「干渉現象が量子論の本質を捉えていない理由」、 arXiv：2111.13727.
[3] John H. Selby、Elie Wolfe、David Schmid、およびAnaBelénSainz、「非古典性をテストするためのオープンソース線形計画法」、 arXiv：2204.11905.
[4] David Schmid、Haoxing Du、John H. Selby、Matthew F. Pusey、「スタビライザー サブセオリーの非文脈モデルの独自性」、 フィジカルレビューレター129 12、120403（2022）.
[5] John H. Selby、David Schmid、Elie Wolfe、Ana Belén Sainz、Ravi Kunjwal、および Robert W. Spekkens、「非互換性のないコンテキスト」、 arXiv：2106.09045.
[6] Armin Tavakoli、Emmanuel Zambrini Cruzeiro、Roope Uola、およびAlastair A. Abbott、「量子論における文脈相関の境界とシミュレーション」、 PRX Quantum 2 2、020334（2021）.
[7] John H. Selby、David Schmid、Elie Wolfe、AnaBelénSainz、Ravi Kunjwal、Robert W. Spekkens、「一般化された確率論のアクセス可能な断片、コーンの同等性、および非古典性を目撃するためのアプリケーション」、 arXiv：2112.04521.
[8] Lorenzo Catani と Matthew Leifer、「運用上の微調整のための数学的フレームワーク」、 arXiv：2003.10050.
[9] Victoria J Wright と Ravi Kunjwal、「複合システムにおける文脈性: コッヘン-スペッカー定理におけるエンタングルメントの役割」、 arXiv：2109.13594.
[10] Anubhav Chaturvedi、MátéFarkas、およびVictoria J Wright、「コンテキストシナリオにおける一連の量子動作の特性評価と境界設定」、 arXiv：2010.05853.
[11] Lorenzo Catani、Ricardo Faleiro、Pierre-Emmanuel Emeriau、Shane Mansfield、Anna Pappa、「XOR と XOR* ゲームの接続」、 arXiv：2210.00397.
上記の引用は SAO / NASA ADS （最後に正常に更新された2022-10-14 04:01:02）。 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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