사후 선택된 양자 상태의 순간이동

사후 선택된 양자 상태의 순간이동

타임 스탬프 : 14 년 2024 월 6 일 오전 02시 XNUMX 분

다니엘 콜린스

HH Wills 물리학 연구소, 브리스톨 대학교, Tyndall Avenue, Bristol BS8 1TL

이 논문이 흥미 롭거나 토론하고 싶습니까? SciRate에 댓글을 달거나 댓글 남기기.

추상

순간이동을 통해 Alice는 사전 공유된 얽힘과 고전적인 통신만을 사용하여 미리 준비된 양자 상태를 Bob에게 보낼 수 있습니다. 여기서 우리는 역시 $it{post}$-선택된 상태를 순간이동하는 것이 가능하다는 것을 보여줍니다. 상태 $Phi$의 사후 선택은 Alice가 실험을 마친 후 측정을 수행하고 측정 결과가 $Phi$인 실험만 계속 실행함을 의미합니다. 또한 사전 및 사후 선택된 $it{port}$ 기반 순간이동을 시연합니다. 마지막으로 우리는 이러한 프로토콜을 사용하여 사전 및 사후 선택된 시스템에서 즉각적인 비국소 양자 계산을 수행하고 공간적으로 분리된 사전 및 사후 선택된 시스템의 임의의 비국소 변수를 즉시 측정하는 데 필요한 얽힘을 크게 줄입니다.

사후 선택된 양자 상태의 순간 이동 PlatoBlockchain 데이터 인텔리전스. 수직 검색. 일체 포함.

주요 이미지: 선택된 게시물 상태를 Alice에서 Bob으로 순간이동합니다.

인기 요약

한 곳에서 다른 곳으로 양자 상태를 어떻게 보낼 수 있나요? 양자 상태는 분리되는 경향이 있기 때문에 까다로우며, 불확정성 원리로 인해 양자 상태를 일반 전화선으로 전송하기 위해 클래식 비트로 변환하는 것이 방지됩니다. $textbf{Teleportation}$이 해결책입니다. 이는 양자 상태를 전송하기 위해 클래식 비트와 함께 사전 공유된 얽힘을 사용하여 결맞음과 불확실성 원리를 깔끔하게 피합니다. 여기서는 $textbf{post-selected}$ 상태를 한 장소에서 다른 장소로 순간이동하는 방법을 조사합니다. 사후 선택은 실험이 끝날 때 시스템이 특정 상태에 있다는 조건을 의미합니다. 선택된 후 상태는 $textbf{시간을 거꾸로 거슬러 올라가서}$를 소급하여 더 이른 시간에 계산할 수 있습니다. 우리 자신이 시간 속에서 앞으로 나아갈 때, 시간을 거꾸로 역행하는 상태를 순간이동시키는 것이 가능할까요? 우리는 이것이 어떻게 수행될 수 있는지 보여주고, 확장하여 사후 선택된 다중 부분 시스템에서 즉각적인 관절 측정 및 계산을 수행하는 방법을 보여줍니다.

► BibTeX 데이터

► 참고 문헌

[1] CH 베넷, G Brassard, C Crepeau, R Jozsa, A Peres 및 WK Wootters. "이중 클래식 및 아인슈타인-포돌스키-로젠 채널을 통해 알려지지 않은 양자 상태를 순간 이동합니다." 물리. Lett 목사. 70, 1895~1899(1993).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.70.1895

[2] D Boschi, S Branca, F De Martini, L Hardy 및 S Popescu. "이중 고전 및 아인슈타인-포돌스키-로젠 채널을 통해 알려지지 않은 순수 양자 상태를 순간 이동하는 실험적 실현". 물리. Lett 목사. 80, 1121-1125(1998).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.80.1121

[3] D. Bouwmeester, JM Pan, K. Mattle, M. Eibl, H. Wein-furter 및 A. Zeilinger. “실험적 양자 순간이동”. 자연 390, 575–579 (1997).
https : / /doi.org/ 10.1038 / 37539

[4] S. Pirandola, J. Eisert, C. Weedbrook, A. Furusawa 및 SL Braunstein. “양자 순간이동의 발전”. Nature Photonics 9, 641–652 (2015).
https : / /doi.org/ 10.1038 / nphoton.2015.154

[5] 야키르 아하로노프(Yakir Aharonov), 피터 G. 버그만(Peter G. Bergmann), 조엘 L. 레보비츠(Joel L. Lebowitz). “양자 측정 과정의 시간 대칭”. 물리. 개정판 134, B1410–B1416(1964).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRev.134.B1410

[6] 야키르 아하로노프(Yakir Aharonov), 산두 포페스쿠(Sandu Popescu), 제프 톨락센(Jeff Tollaksen), 레프 바이드만(Lev Vaidman). "양자 역학의 다중 시간 상태 및 다중 시간 측정". 물리. A 79, 052110(2009).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.79.052110

[7] N Brunner, A Acin, D Collins, N Gisin 및 V Scarani. "사후 선택을 통한 약한 양자 측정으로서의 광 통신 네트워크". 물리. Lett 목사. 91 (2003).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.91.180402

[8] CK 홍과 L 만델. “국지화된 단일 광자 상태의 실험적 실현”. 물리. Lett 목사. 56, 58–60(1986).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.56.58

[9] Y Aharanov, DZ Albert 및 L Vaidman. “스핀-1/2 입자의 스핀 성분을 측정한 결과가 어떻게 100이 될 수 있습니까?” 물리. Lett 목사. 60, 1351~1354(1988).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.60.1351

[10] L. Vaidman. “약한 가치 논란”. 필로스. 트랜스. R. Soc., A 375 (2017).
https : / /doi.org/ 10.1098 / rsta.2016.0395

[11] 오누르 호스텐(Onur Hosten)과 폴 크위아트(Paul Kwiat). “약한 측정을 통한 빛의 스핀 홀 효과 관찰”. 과학 319, 787-790(2008).
https : / /doi.org/10.1126/ science.1152697

[12] P. 벤 딕슨, 데이비드 J. 스탈링, 앤드류 N. 조던, 존 C. 하웰. "간섭계 약한 값 증폭을 통한 초민감 빔 편향 측정". 물리. Lett 목사. 102(2009).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.102.173601

[13] Ralph Silva, Yelena Guryanova, Anthony J. Short, Paul Skrzypczyk, Nicolas Brunner 및 Sandu Popescu. “무한한 인과 순서와 다중 시간 양자 상태로 프로세스를 연결합니다.” 새로운 J. Phys. 19(2017).
https : / /doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa84fe

[14] Yakir Aharonov, Fabrizio Colombo, Sandu Popescu, Irene Sabadini, Daniele C. Struppa 및 Jeff Tollaksen. “비둘기집 원리에 대한 양자 위반과 양자 상관관계의 본질”. PNAS 113, 532-535(2016).
https : / /doi.org/ 10.1073 / pnas.1522411112

[15] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Daniel Rohrlich 및 Paul Skrzypczyk. “양자 체셔 고양이”. 새로운 J. Phys. 15 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​11/​113015

[16] 레프 바이드만(Lev Vaidman)과 이즈하르 네보(Izhar Nevo). “시간대칭 양자역학의 비국소적 측정”. 국제 J. Mod. 물리. B20(2005).
https : / /doi.org/ 10.1142 / S0217979206034108

[17] 세스 로이드, 로렌조 맥코네, 라울 가르시아-패트론, 비토리오 지오바네티, 시카노 유타카. “선택 후 순간이동을 통한 시간 여행의 양자 역학”. 물리. D 84(2011).
https : / /doi.org/10.1103/PhysRevD.84.025007

[18] 이시자카 사토시와 히로시마 토야. "범용 프로그래밍 가능 양자 프로세서로서의 점근적 순간 이동 방식". 물리. Lett 목사. 101, 240501(2008).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.101.240501

[19] 이시자카 사토시와 히로시마 토야. "여러 출력 포트 중 하나를 선택하여 양자 순간 이동 방식". 물리. A 79, 042306(2009).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.79.042306

[20] 살만 베이지(Salman Beigi)와 로버트 쾨닉(Robert Koenig). “위치 기반 암호화를 적용하여 순간적이고 비국소적인 양자 계산을 단순화했습니다.” 새로운 J. Phys. 13(2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​9/​093036

[21] Harry Buhrman, Lukasz Czekaj, Andrzej Grudka, Michal Horodecki, Pawel Horodecki, Marcin Markiewicz, Florian Speelman 및 Sergii Strelchuk. “양자 통신 복잡성 이점은 종 불평등 위반을 의미합니다.” 진행 Natl. Acad. 과학. 113(2015).
https : / /doi.org/ 10.1073 / pnas.1507647113

[22] 스테파노 피란돌라, 리카르도 라우렌자, 코스모 루포. “양자 채널 차별의 근본적인 한계”. npj 양자 정보 5(2018).
https : / /doi.org/ 10.1038 / s41534-019-0162-y

[23] 왕지웨이(Zhi-Wei Wang)와 사무엘 L. 브라운스타인(Samuel L. Braunstein). “항구 기반 순간이동의 고차원적 성능”. 과학. 6호(2016년).
https : / /doi.org/ 10.1038 / srep33004

[24] Michal Studzinski, Sergii Strelchuk, Marek Mozrzymas, Michal Horodecki. “임의의 차원에서의 항구 기반 순간이동”. 과학. 7호(2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-017-10051-4

[25] 마렉 모즈지마스, 미할 스투진스키, 세르기 스트렐추크, 미할 호로데츠키. “최적의 항구 기반 순간이동”. 새로운 J. Phys. 20(2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab8e7

[26] 마렉 모즈지마스(Marek Mozrzymas), 미할 스투진스키(Michal Studzinski), 미할 호로덱키(Michal Horodecki). "응용 프로그램을 사용하여 부분적으로 전치된 순열 연산자 대수학의 단순화된 형식화". J. Phys. 답: 수학. 이론. 51 (2018).
https : / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aaad15

[27] Matthias Christandl, Felix Leditzky, Christian Majenz, Graeme Smith, Florian Speelman 및 Michael Walter. “항구 기반 순간이동의 점근적 성능”. 커뮤니케이터 수학. 물리. 381, 379–451(2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03884-0

[28] Piotr Kopszak, Marek Mozrzymas, Michal Studzinski, Michal Horodecki. “멀티포트 기반 순간이동 – 대량의 양자 정보 전송”. 퀀텀 5(2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-576

[29] Michal Studzinski, Marek Mozrzymas, Piotr Kopszak, Michal Horodecki. “효율적인 다중 포트 기반 순간이동 방식”. IEEE 트랜스. 정보 이론 68, 7892-7912(2022).
https : / //doi.org/10.1109/TIT.2022.3187852

[30] Marek Mozrzymas, Michał Studziński, Piotr Kopszak. “최적의 다중 포트 기반 순간이동 방식”. 양자 5, 477(2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-17-477

[31] L. Landau 및 R. Peierls. "Erweiterung des unbestimmtheitsprinzips für die 상대주의 양자이론". Zeitschrift für Physik 69, 56–69(1931).
https : / /doi.org/ 10.1007 / BF01391513

[32] 닐스 헨리크 데이비드 보어(Niels Henrik David Bohr)와 L. 로젠펠트(L. Rosenfeld). "Zur frage der messbarkeit der elektromagnetischen feldgrössen". Det Kgl. Danske Videnskabernes Selskab Mathematisk-fysiske Meddelelser 12, 1–65 (1933).

[33] 야키르 아하로노프(Yakir Aharonov)와 데이비드 Z. 앨버트(David Z. Albert). “상대론적 양자장 이론의 상태와 관찰 가능”. 물리. D 21, 3316-3324(1980).
https : / /doi.org/10.1103/PhysRevD.21.3316

[34] 야키르 아하로노프(Yakir Aharonov)와 데이비드 Z. 앨버트(David Z. Albert). “상대론적 양자역학의 측정 ​​과정을 이해할 수 있을까요?” 물리. D 24, 359-370(1981).
https : / /doi.org/10.1103/PhysRevD.24.359

[35] 야키르 아하로노프(Yakir Aharonov)와 데이비드 Z. 앨버트(David Z. Albert). “시간 진화라는 일반적인 개념이 양자 역학 시스템에 적합합니까? 나". 물리. D 29, 223-227(1984).
https : / /doi.org/10.1103/PhysRevD.29.223

[36] 야키르 아하로노프(Yakir Aharonov)와 데이비드 Z. 앨버트(David Z. Albert). “시간 진화라는 일반적인 개념이 양자 역학 시스템에 적합합니까? ii. 상대론적 고려”. 물리. D 29, 228-234(1984).
https : / /doi.org/10.1103/PhysRevD.29.228

[37] Yakir Aharonov, David Z. Albert, Lev Vaidman. “상대론적 양자이론의 측정과정”. 물리. D 34, 1805-1813(1986).
https : / /doi.org/10.1103/PhysRevD.34.1805

[38] 산두 포페스쿠(Sandu Popescu)와 레프 바이드만(Lev Vaidman). “비국소적 양자 측정에 대한 인과관계 제약”. 물리. A 49, 4331-4338(1994).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.49.4331

[39] 베리 그로이스만(Berry Groisman)과 레프 바이드만(Lev Vaidman). “제품 상태 고유 상태를 갖는 비지역 변수”. J. Phys. 답: 수학. Gen. 34, 6881(2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

[40] 베리 그로이스만(Berry Groisman)과 베니 레즈닉(Benni Reznik). "반국소적 및 비최대 얽힌 상태의 측정". 물리. A 66, 022110(2002).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.66.022110

[41] L 바이드만. "비지역 변수의 즉각적인 측정". 물리. Lett 목사. 90, 010402(2003).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.90.010402

[42] SR Clark, AJ Connor, D Jaksch 및 S Popescu. “순간적인 비국소적 양자 측정의 얽힘 소비”. 새로운 J. Phys. 12, 083034(2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

[43] 앨빈 곤잘레스와 에릭 치탐바르. “순간적인 비국소 양자 계산의 한계”. IEEE 트랜스. 정보 이론 66, 2951-2963(2020).
https : / //doi.org/10.1109/TIT.2019.2950190

[44] Ralph Silva, Yelena Guryanova, Nicolas Brunner, Noah Linden, Anthony J. Short 및 Sandu Popescu. "사전 및 사후 선택된 양자 상태: 밀도 행렬, 단층 촬영 및 크라우스 연산자". 물리. A 89, 012121(2014).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.89.012121

[45] 미칼 세들락, 알레산드로 비시오, 마리오 지만. "최적의 확률론적 저장 및 단일 채널 검색". 물리. Lett 목사. 122(2019).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.122.170502

[46] 레프 바이드만. “역방향으로 진화하는 양자 상태”. J. Phys. 답: 수학. 이론. 40, 3275-3284(2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S23

[47] 찰스 H. 베넷과 스티븐 J. 위스너. "아인슈타인-포돌스키-로젠 상태에서 69입자 및 2881입자 연산자를 통한 통신". 물리. Lett 목사. 2884, 1992-XNUMX(XNUMX).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.69.2881

인용

이 백서는 Quantum에서 Creative Commons Attribution 4.0 International(CC BY 4.0) 특허. 저작권은 저자 또는 기관과 같은 원래 저작권 보유자에게 있습니다.

타임 스탬프 :

더보기 양자 저널