Informatieoverdracht met continu variabele kwantumverwijderingskanalen

Informatieoverdracht met continu variabele kwantumverwijderingskanalen

Tijdstempel: 6 maart 2023 10:31 uur
Informatieoverdracht met continu variabele kwantumwiskanalen PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Changchun Zhong, Changhun Oh en Liang Jiang

Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, IL 60637, VS.

Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.

Abstract

Kwantumcapaciteit, als het belangrijkste cijfer van verdienste voor een bepaald kwantumkanaal, bovengrenzen van het vermogen van het kanaal om kwantuminformatie te verzenden. Het identificeren van verschillende soorten kanalen, het evalueren van de bijbehorende kwantumcapaciteit en het vinden van het capaciteitsbenaderende coderingsschema zijn de belangrijkste taken in de kwantumcommunicatietheorie. Kwantumkanaal in discrete variabelen is enorm besproken op basis van verschillende foutmodellen, terwijl foutmodel in het continu variabele kanaal minder is bestudeerd vanwege het oneindig-dimensionale probleem. In dit artikel onderzoeken we een algemeen continu variabel kwantumwiskanaal. Door een effectieve deelruimte van het continu variabele systeem te definiëren, vinden we een continu variabel willekeurig coderingsmodel. Vervolgens leiden we de kwantumcapaciteit van het continu variabele uitwiskanaal af in het kader van de ontkoppelingstheorie. De discussie in dit artikel vult de leemte van een kwantumverwijderingskanaal in continu variabele setting en werpt licht op het begrip van andere soorten continu variabele kwantumkanalen.

► BibTeX-gegevens

► Referenties

[1] M. Hayashi, S. Ishizaka, A. Kawachi, G. Kimura en T. Ogawa, Inleiding tot kwantuminformatiewetenschap (Springer, 2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-43502-1

[2] J. Watrous, De theorie van kwantuminformatie (Cambridge University Press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[3] L. Gyongyosi, S. Imre en HV Nguyen, A survey on quantum channel capacity, IEEE Communications Surveys & Tutorials 20, 1149 (2018).
https:/​/​doi.org/10.1109/​COMST.2017.2786748

[4] CH Bennett en PW Shor, Quantum informatietheorie, IEEE transacties op informatietheorie 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.720553

[5] P. Busch, P. Lahti, J.-P. Pellonpää, en K. Ylinen, Quantummeting, Vol. 23 (Springer, 2016).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-43389-9

[6] AS Holevo, De capaciteit van het kwantumkanaal met algemene signaaltoestanden, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.651037

[7] H. Barnum, MA Nielsen en B. Schumacher, Informatieoverdracht via een luidruchtig kwantumkanaal, Phys. Rev. A 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[8] S. Lloyd, Capaciteit van het lawaaierige kwantumkanaal, Phys. Rev. A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[9] J. Eisert en MM Wolf, Gaussische kwantumkanalen, arXiv preprint quant-ph/0505151 (2005).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​0505151
arXiv: quant-ph / 0505151

[10] I. Devetak en PW Shor, De capaciteit van een kwantumkanaal voor gelijktijdige overdracht van klassieke en kwantuminformatie, Communications in Mathematical Physics 256, 287 (2005).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-005-1317-6

[11] AS Holevo, Kwantumsystemen, kanalen, informatie, in Kwantumsystemen, kanalen, informatie (de Gruyter, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403

[12] M. Rosati, A. Mari en V. Giovannetti, Smalle grenzen voor de kwantumcapaciteit van thermische verzwakkers, Nature Communications 9, 1 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06848-0

[13] K. Sharma, MM Wilde, S. Adhikari en M. Takeoka, Bounding the energy-restricted quantum and private capacity of phase-insensitive bosonic gaussian channels, New Journal of Physics 20, 063025 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aac11a

[14] K. Jeong, Y. Lim, J. Kim en S. Lee, Nieuwe bovengrenzen voor de kwantumcapaciteit voor algemene verzwakker en versterker, in AIP Conference Proceedings, Vol. 2241 (AIP Publishing LLC, 2020) p. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0011402

[15] M. Grassl, T. Beth en T. Pellizzari, Codes voor het kwantumwiskanaal, Phys. Rev. A 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo en JA Smolin, Capaciteiten van kwantumverwijderingskanalen, Phys. Eerwaarde Lett. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[17] SL Braunstein en P. Van Loock, Kwantuminformatie met continue variabelen, Reviews of modern physics 77, 513 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

[18] C. Weedbrook, S. Pirandola, R. García-Patrón, NJ Cerf, TC Ralph, JH Shapiro en S. Lloyd, Gaussiaanse kwantuminformatie, Reviews of Modern Physics 84, 621 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[19] D. Gottesman, A. Kitaev en J. Preskill, Coderen van een qubit in een oscillator, Physical Review A 64, 012310 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[20] W.-L. Ma, S. Puri, RJ Schoelkopf, MH Devoret, S. Girvin en L. Jiang, Quantumcontrole van bosonische modi met supergeleidende circuits, Science Bulletin 66, 1789 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.05.024

[21] J. Niset, UL Andersen en NJ Cerf, experimenteel haalbare kwantumverwijderingscorrigerende code voor continue variabelen, Phys. Eerwaarde Lett. 101, 130503 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.130503

[22] JS Sidhu, SK Joshi, M. Gündoğan, T. Brougham, D. Lowndes, L. Mazzarella, M. Krutzik, S. Mohapatra, D. Dequal, G. Vallone, et al., Vooruitgang in kwantumcommunicatie in de ruimte, IET Quantum Mededeling 2, 182 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1049/​qtc2.12015

[23] R. Klesse, Geschatte kwantumfoutcorrectie, willekeurige codes en kwantumkanaalcapaciteit, Phys. Rev. A 75, 062315 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[24] P. Hayden, M. Horodecki, A. Winter en J. Yard, Een ontkoppelingsbenadering van de kwantumcapaciteit, Open Systems & Information Dynamics 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[25] P. Hayden en J. Preskill, Zwarte gaten als spiegels: kwantuminformatie in willekeurige subsystemen, Journal of high energy physics 2007, 120 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1126-6708/​2007/​09/​120

[26] Q. Zhuang, T. Schuster, B. Yoshida en NY Yao, Scrambling en complexiteit in faseruimte, Phys. Rev. A 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[27] M. Fukuda en R. Koenig, Typische verstrengeling voor gaussiaanse toestanden, Journal of Mathematical Physics 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5119950

[28] Zie de bijlage voor een kort overzicht van de berekeningen voor de discrete variabele ontkoppeling met elke eindige dimensie.

[29] V. Paulsen, volledig begrensde kaarten en operatoralgebra's, 78 (Cambridge University Press, 2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511546631

[30] B. Schumacher en MA Nielsen, Kwantumgegevensverwerking en foutcorrectie, Phys. Rev. A 54, 2629 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[31] B. Schumacher en MD Westmoreland, Geschatte kwantumfoutcorrectie, Quantum Information Processing 1, 5 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1019653202562

[32] F. Dupuis, De ontkoppelingsbenadering van de kwantuminformatietheorie, arXiv preprint arXiv:1004.1641 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1004.1641
arXiv: 1004.1641

[33] M. Horodecki, J. Oppenheim en A. Winter, samenvoeging van kwantumtoestanden en negatieve informatie, Communications in Mathematical Physics 269, 107 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0118-x

[34] S. Choi, Y. Bao, X.-L. Qi en E. Altman, kwantumfoutcorrectie in versleutelingsdynamiek en door metingen geïnduceerde faseovergang, Phys. Eerwaarde Lett. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[35] B. Zhang en Q. Zhuang, Verstrengelingsvorming in continu variabele willekeurige kwantumnetwerken, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-w

[36] Een unitair ontwerp is een subset van de unitaire groep waarbij de steekproefgemiddelden van bepaalde polynomen over de set overeenkomen met die over de hele unitaire groep.

[37] CE Shannon, Een wiskundige theorie van communicatie, The Bell system technisch tijdschrift 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

[38] MM Wilde, Quantum-informatietheorie (Cambridge University Press, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976

[39] B. Collins en P. Śniady, Integratie met betrekking tot de haar-maat op unitaire, orthogonale en symplectische groepen, Communications in Mathematical Physics 264, 773 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1554-3

[40] VV Albert, K. Noh, K. Duivenvoorden, DJ Young, RT Brierley, P. Reinhold, C. Vuillot, L. Li, C. Shen, SM Girvin, BM Terhal en L. Jiang, Prestaties en structuur van single- modus bosonische codes, Phys. Rev. A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[41] K. Brádler en C. Adami, Zwarte gaten als bosonische gaussiaanse kanalen, Phys. Rev. D 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

Geciteerd door

Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.

Tijdstempel:

Meer van Quantum Journaal