Teleportatie van postgeselecteerde kwantumstaten

Teleportatie van postgeselecteerde kwantumstaten

Tijdstempel: 14 maart 2024 6:02 uur

Daniël Collins

HH Wills Physics Laboratory, Universiteit van Bristol, Tyndall Avenue, Bristol BS8 1TL

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

Abstract

Dankzij teleportatie kan Alice een vooraf voorbereide kwantumtoestand naar Bob sturen met alleen vooraf gedeelde verstrengeling en klassieke communicatie. Hier laten we zien dat het mogelijk is om een ​​staat te teleporteren die ook $it{post}$-geselecteerd is. Naselectie van een staat $Phi$ betekent dat Alice, nadat ze haar experiment heeft beëindigd, een meting uitvoert en alleen runs van het experiment bijhoudt waarbij de meetuitkomst $Phi$ is. We demonstreren ook voor- en achteraf geselecteerde op $it{port}$ gebaseerde teleportatie. Ten slotte gebruiken we deze protocollen om onmiddellijke niet-lokale kwantumberekeningen uit te voeren op voor- en achteraf geselecteerde systemen, en om de verstrengeling die nodig is om onmiddellijk een willekeurige niet-lokale variabele van ruimtelijk gescheiden voor- en achteraf geselecteerde systemen te meten aanzienlijk te verminderen.

Teleportatie van postgeselecteerde kwantumstaten PlatoBlockchain-gegevensintelligentie. Verticaal zoeken. Ai.

Uitgelichte afbeelding: Teleportatie van een postgeselecteerde staat van Alice naar Bob.

Populaire samenvatting

Hoe kunnen we een kwantumtoestand van de ene plaats naar de andere sturen? Het is lastig omdat kwantumtoestanden de neiging hebben om te decohereren, en het onzekerheidsprincipe verhindert dat we een kwantumtoestand omzetten in klassieke bits die via onze reguliere telefoonlijnen worden verzonden. $textbf{Teleportatie}$ is de oplossing. Het maakt gebruik van vooraf gedeelde verstrengeling samen met klassieke bits om de kwantumtoestand te verzenden, waarbij decoherentie en het onzekerheidsprincipe netjes worden vermeden. Hier onderzoeken we het teleporteren van een $textbf{post-selected}$-status van de ene plaats naar de andere. Naselectie betekent dat we ervan uitgaan dat een systeem zich aan het eind van het experiment in een bepaalde staat bevindt. De achteraf geselecteerde status kan op eerdere tijdstippen worden berekend door deze $textbf{terug in de tijd}$ te retrodicteren. Is het mogelijk een staat te teleporteren die teruggaat in de tijd, terwijl wij zelf vooruitgaan in de tijd? We laten zien hoe het kan worden gedaan, en in het verlengde daarvan laten we zien hoe u onmiddellijke gezamenlijke metingen en berekeningen kunt uitvoeren op achteraf geselecteerde meerpartiete systemen.

► BibTeX-gegevens

► Referenties

[1] CH Bennett, G Brassard, C Crepeau, R Jozsa, A Peres en WK Wootters. "Het teleporteren van een onbekende kwantumtoestand via dubbele klassieke en Einstein-Podolsky-Rosen-kanalen". Fys. Ds. Lett. 70, 1895-1899 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895

[2] D Boschi, S Branca, F De Martini, L Hardy en S Popescu. "Experimentele realisatie van het teleporteren van een onbekende zuivere kwantumtoestand via dubbele klassieke en Einstein-Podolsky-Rosen-kanalen". Fys. Ds. Lett. 80, 1121–1125 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.1121

[3] D. Bouwmeester, JM Pan, K. Mattle, M. Eibl, H. Wein-furter en A. Zeilinger. "Experimentele kwantumteleportatie". Natuur 390, 575-579 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 37539

[4] S. Pirandola, J. Eisert, C. Weedbrook, A. Furusawa en SL Braunstein. "Vooruitgang in kwantumteleportatie". Natuurfotonica 9, 641–652 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2015.154

[5] Yakir Aharonov, Peter G. Bergmann en Joel L. Lebowitz. "Tijdsymmetrie in het kwantummeetproces". Fys. 134, B1410-B1416 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.134.B1410

[6] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Jeff Tollaksen en Lev Vaidman. ‘Meerdere tijdtoestanden en meervoudige metingen in de kwantummechanica’. Fys. Rev.A 79, 052110 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.052110

[7] N Brunner, A Acin, D Collins, N Gisin en V Scarani. “Optische telecomnetwerken als zwakke kwantummetingen met naselectie”. Fys. Ds. Lett. 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.180402

[8] CK Hong en L Mandel. ‘Experimentele realisatie van een gelokaliseerde toestand van één foton’. Fys. Ds. Lett. 56, 58-60 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.56.58

[9] Y Aharanov, DZ Albert en L Vaidman. “Hoe het resultaat van een meting van een component van de spin van een spin-1/2-deeltje 100 kan zijn”. Fys. Ds. Lett. 60, 1351-1354 (1988).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.60.1351

[10] L. Vaidman. “Zwakke waardecontroverse”. Filos. Trans. R. Soc., A 375 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2016.0395

[11] Onur Hosten en Paul Kwiat. “Waarneming van het spin-hall-effect van licht via zwakke metingen”. Wetenschap 319, 787-790 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1152697

[12] P. Ben Dixon, David J. Starling, Andrew N. Jordan en John C. Howell. "Ultragevoelige bundelafbuigingsmeting via interferometrische versterking van zwakke waarden". Fys. Ds. Lett. 102 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.173601

[13] Ralph Silva, Yelena Guryanova, Anthony J. Short, Paul Skrzypczyk, Nicolas Brunner en Sandu Popescu. “Proces verbinden met een onbepaalde causale orde en multi-time kwantumtoestanden”. Nieuwe J. Phys. 19 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa84fe

[14] Yakir Aharonov, Fabrizio Colombo, Sandu Popescu, Irene Sabadini, Daniele C. Struppa en Jeff Tollaksen. "Kwantumschending van het duiventilprincipe en de aard van kwantumcorrelaties". PNAS 113, 532-535 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1522411112

[15] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Daniel Rohrlich en Paul Skrzypczyk. "Quantum Cheshire-katten". Nieuwe J. Phys. 15 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​11/​113015

[16] Lev Vaidman en Izhar Nevo. ‘Niet-lokale metingen in de tijdsymmetrische kwantummechanica’. Int. J.Mod. Fys. B20 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0217979206034108

[17] Seth Lloyd, Lorenzo Maccone, Raul Garcia-Patron, Vittorio Giovannetti en Yutaka Shikano. "Kwantummechanica van tijdreizen door post-geselecteerde teleportatie". Fys. Dz. D 84 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.84.025007

[18] Satoshi Ishizaka en Tohya Hiroshima. "Asymptotisch teleportatieschema als een universeel programmeerbare kwantumprocessor". Fys. Ds. Lett. 101, 240501 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.240501

[19] Satoshi Ishizaka en Tohya Hiroshima. "Kwantumteleportatieschema door een van meerdere uitvoerpoorten te selecteren". Fys. Rev.A 79, 042306 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.042306

[20] Salman Beigi en Robert Koenig. "Vereenvoudigde onmiddellijke niet-lokale kwantumberekening met toepassingen op positiegebaseerde cryptografie". Nieuwe 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 en Sergii Strelchuk. “Het voordeel van kwantumcommunicatiecomplexiteit impliceert schending van een bel-ongelijkheid”. Proc. Nat. Acad. Wetenschap 113 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1507647113

[22] Stefano Pirandola, Riccardo Laurenza en Cosmo Lupo. “Fundamentele grenzen aan de discriminatie van kwantumkanalen”. npj Quantuminformatie 5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-019-0162-y

[23] Zhi-Wei Wang en Samuel L. Braunstein. "Hoger-dimensionale prestaties van havengebaseerde teleportatie". Wetenschap Rep.6 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep33004

[24] Michal Studzinski, Sergii Strelchuk, Marek Mozrzymas en Michal Horodecki. "Havengebaseerde teleportatie in willekeurige dimensie". Wetenschap Rep.7 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-017-10051-4

[25] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski, Sergii Strelchuk en Michal Horodecki. “Optimale havengebaseerde teleportatie”. Nieuwe J. Phys. 20 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab8e7

[26] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski en Michal Horodecki. "Een vereenvoudigd formalisme van de algebra van gedeeltelijk getransponeerde permutatie-operatoren met toepassingen". J. Phys. EEN: Wiskunde. Theor. 51 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aaad15

[27] Matthias Christandl, Felix Leditzky, Christian Majenz, Graeme Smith, Florian Speelman en Michael Walter. "Asymptotische prestaties van teleportatie in de haven". Gemeenschappelijk. Wiskunde. Fys. 381, 379–451 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03884-0

[28] Piotr Kopszak, Marek Mozrzymas, Michal Studzinski en Michal Horodecki. "Op meerdere poorten gebaseerde teleportatie - overdracht van een grote hoeveelheid kwantuminformatie". Kwantum 5 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-576

[29] Michal Studzinski, Marek Mozrzymas, Piotr Kopszak en Michal Horodecki. "Efficiënte teleportatieschema's op basis van meerdere havens". IEEE Trans. Inf. Theorie 68, 7892–7912 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2022.3187852

[30] Marek Mozrzymas, Michał Studziński en Piotr Kopszak. "Optimale op meerdere havens gebaseerde teleportatieschema's". Kwantum 5, 477 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-17-477

[31] L. Landau en R. Peierls. "Erweiterung des unbestimmtheitsprinzips für die relativistische kwantitatieve theorie". Zeitschrift voor Physik 69, 56-69 (1931).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01391513

[32] Niels Henrik David Bohr en L. Rosenfeld. “Zur frage der messbarkeit der elektromagnetischen feldgrössen”. Det Kgl. Danske Videnskabernes Selskab Wiskunde-fysiske Meddelelser 12, 1-65 (1933).

[33] Yakir Aharonov en David Z. Albert. “States en waarneembare in relativistische kwantumveldentheorieën”. Fys. Dz. D 21, 3316–3324 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.21.3316

[34] Yakir Aharonov en David Z. Albert. "Kunnen we het meetproces in de relativistische kwantummechanica begrijpen?". Fys. Dz. D 24, 359–370 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.24.359

[35] Yakir Aharonov en David Z. Albert. “Is het gebruikelijke idee van tijdsevolutie geschikt voor kwantummechanische systemen? i". Fys. Dz. D 29, 223–227 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.223

[36] Yakir Aharonov en David Z. Albert. “Is het gebruikelijke idee van tijdsevolutie geschikt voor kwantummechanische systemen? ii. relativistische overwegingen”. Fys. Dz. D 29, 228–234 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.228

[37] Yakir Aharonov, David Z. Albert en Lev Vaidman. ‘Meetproces in de relativistische kwantumtheorie’. Fys. D 34, 1805-1813 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.1805

[38] Sandu Popescu en Lev Vaidman. ‘Causaliteitsbeperkingen voor niet-lokale kwantummetingen’. Fys. Rev.A 49, 4331-4338 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.49.4331

[39] Berry Groisman en Lev Vaidman. "Niet-lokale variabelen met eigentoestanden van producttoestanden". J. Phys. EEN: Wiskunde. Gen. 34, 6881 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

[40] Berry Groisman en Benni Reznik. ‘Metingen van semilokale en niet-maximaal verstrengelde staten’. Fys. Rev. A 66, 022110 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.022110

[41] L Vaidman. "Onmiddellijke meting van niet-lokale variabelen". Fys. Ds. Lett. 90, 010402 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.010402

[42] SR Clark, AJ Connor, D Jaksch en S Popescu. ‘Verstrengelingsconsumptie van onmiddellijke niet-lokale kwantummetingen’. Nieuwe J. Phys. 12, 083034 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

[43] Alvin Gonzales en Eric Chitambar. "Grenzen aan onmiddellijke niet-lokale kwantumberekening". IEEE Trans. Inf. Theorie 66, 2951–2963 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2950190

[44] Ralph Silva, Yelena Guryanova, Nicolas Brunner, Noah Linden, Anthony J. Short en Sandu Popescu. "Voor- en postgeselecteerde kwantumtoestanden: dichtheidsmatrices, tomografie en kraus-operatoren". Fys. Rev.A 89, 012121 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.012121

[45] Michal Sedlak, Alessandro Bisio en Mario Ziman. "Optimale probabilistische opslag en ophalen van unitaire kanalen". Fys. Ds. Lett. 122 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.170502

[46] Lev Vaidman. "Achterwaarts evoluerende kwantumstaten". J. Phys. EEN: Wiskunde. Theor. 40, 3275-3284 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S23

[47] Charles H. Bennett en Stephen J. Wiesner. "Communicatie via operatoren met één en twee deeltjes over de staten van Einstein-Podolsky-Rosen". Fys. Ds. Lett. 69, 2881-2884 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.69.2881

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