Informasjonsoverføring med kontinuerlig variable kvanteslettekanaler

Informasjonsoverføring med kontinuerlig variable kvanteslettekanaler

Tidsstempel: 6. mars 2023 10:31
Informasjonsoverføring med kontinuerlig variable kvanteslettekanaler PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

Changchun Zhong, Changhun Oh og Liang Jiang

Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA

Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Kvantekapasitet, som nøkkeltall for fortjeneste for en gitt kvantekanal, øvre grenser for kanalens evne til å overføre kvanteinformasjon. Å identifisere ulike typer kanaler, evaluere den tilsvarende kvantekapasiteten og finne det kapasitetsnærende kodeskjemaet er hovedoppgavene i kvantekommunikasjonsteorien. Kvantekanal i diskrete variabler har blitt diskutert enormt basert på ulike feilmodeller, mens feilmodell i den kontinuerlige variabelkanalen har blitt mindre studert på grunn av det uendelig dimensjonale problemet. I denne artikkelen undersøker vi en generell kontinuerlig variabel kvanteslettingskanal. Ved å definere et effektivt underrom av det kontinuerlige variabelsystemet, finner vi en kontinuerlig variabel tilfeldig kodingsmodell. Vi utleder deretter kvantekapasiteten til den kontinuerlige variable slettekanalen innenfor rammen av avkoblingsteori. Diskusjonen i denne artikkelen fyller gapet til en kvanteslettekanal i kontinuerlig variabelinnstilling og belyser forståelsen av andre typer kontinuerlige variable kvantekanaler.

► BibTeX-data

► Referanser

[1] M. Hayashi, S. Ishizaka, A. Kawachi, G. Kimura og T. Ogawa, Introduction to quantum information science (Springer, 2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-43502-1

[2] J. Watrous, Theory of quantum information (Cambridge university press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

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

[4] CH Bennett og PW Shor, Quantum information theory, IEEE transaksjoner på informasjonsteori 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.720553

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

[6] AS Holevo, Kapasiteten til kvantekanalen med generelle signaltilstander, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.651037

[7] H. Barnum, MA Nielsen og B. Schumacher, Informasjonsoverføring gjennom en støyende kvantekanal, Phys. Rev. A 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[8] S. Lloyd, Kapasiteten til den støyende kvantekanalen, Phys. Rev. A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[9] J. Eisert og MM Wolf, Gaussiske kvantekanaler, arXiv preprint quant-ph/​0505151 (2005).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​0505151
arxiv: Quant-ph / 0505151

[10] I. Devetak og PW Shor, Kapasiteten til en kvantekanal for samtidig overføring av klassisk og kvanteinformasjon, Communications in Mathematical Physics 256, 287 (2005).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-005-1317-6

[11] AS Holevo, Quantum systems, channels, information, in Quantum Systems, Channels, Information (de Gruyter, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403

[12] M. Rosati, A. Mari og V. Giovannetti, Smale grenser for kvantekapasiteten til termiske attenuatorer, Nature communications 9, 1 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06848-0

[13] K. Sharma, MM Wilde, S. Adhikari og M. Takeoka, Bounding the energy-constrained quantum and private capacities 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 og S. Lee, Nye øvre grenser for kvantekapasiteten for generell attenuator og forsterker, i AIP Conference Proceedings, Vol. 2241 (AIP Publishing LLC, 2020) s. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0011402

[15] M. Grassl, T. Beth og T. Pellizzari, Koder for kvanteslettekanalen, Phys. Rev. A 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo og JA Smolin, Kapasiteter til kvanteslettekanaler, Phys. Rev. Lett. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[17] SL Braunstein og P. Van Loock, Quantum information with continuous variables, 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 og S. Lloyd, Gaussisk kvanteinformasjon, Reviews of Modern Physics 84, 621 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[19] D. Gottesman, A. Kitaev og J. Preskill, Encoding a qubit in an 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 og L. Jiang, Kvantekontroll av bosoniske moduser med superledende kretser, Science Bulletin 66, 1789 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.05.024

[21] J. Niset, UL Andersen og NJ Cerf, Eksperimentelt mulig kvanteslettingskorrigerende kode for kontinuerlige variabler, Phys. Rev. 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., Advances in space quantum communications, IET Quantum Kommunikasjon 2, 182 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1049/​qtc2.12015

[23] R. Klesse, Omtrentlig kvantefeilkorreksjon, tilfeldige koder og kvantekanalkapasitet, Phys. Rev. A 75, 062315 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[24] P. Hayden, M. Horodecki, A. Winter og J. Yard, A decoupling approach to the quantum capacity, Open Systems & Information Dynamics 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[25] P. Hayden og J. Preskill, Black holes as mirrors: quantum information in random subsystems, 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 og NY Yao, Scrambling and complexity in phase space, Phys. Rev. A 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[27] M. Fukuda og R. Koenig, Typisk sammenfiltring for gaussiske stater, Journal of Mathematical Physics 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5119950

[28] Se vedlegget for en kort gjennomgang av beregningene for den diskrete variabelens frakobling med en eventuell endelig dimensjon.

[29] V. Paulsen, Completely bounded maps and operator algebras, 78 (Cambridge University Press, 2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511546631

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

[31] B. Schumacher og MD Westmoreland, Approximate quantum error correction, Quantum Information Processing 1, 5 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1019653202562

[32] F. Dupuis, The decoupling approach to quantum information theory, arXiv preprint arXiv:1004.1641 (2010).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1004.1641
arxiv: 1004.1641

[33] M. Horodecki, J. Oppenheim og A. Winter, Kvantetilstandssammenslåing og negativ informasjon, Communications in Mathematical Physics 269, 107 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0118-x

[34] S. Choi, Y. Bao, X.-L. Qi og E. Altman, Quantum error correction in scrambling dynamics og måleindusert faseovergang, Phys. Rev. Lett. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[35] B. Zhang og Q. Zhuang, Entanglement formation in continuous-variable random quantum networks, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-w

[36] En enhetlig utforming er en delmengde av enhetsgruppen der utvalgsgjennomsnittene til visse polynomer over settet samsvarer med det over hele enhetsgruppen.

[37] CE Shannon, A matematisk teori om kommunikasjon, The Bell system teknisk tidsskrift 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

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

[39] B. Collins og P. Śniady, Integrasjon med hensyn til haar-målet på enhetlig, ortogonal og symplektisk gruppe, 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 og L. Jiang, Performance and structure of single- modus bosoniske koder, Phys. Rev. A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[41] K. Brádler og C. Adami, Sorte hull som bosoniske gaussiske kanaler, Phys. Rev. D 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

Sitert av

Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.

Tidstempel:

Mer fra Kvantejournal