Teleportering av post-utvalgte kvantestater

Teleportering av post-utvalgte kvantestater

Tidsstempel: 14. mars 2024 6:02

Daniel Collins

HH Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Tyndall Avenue, Bristol BS8 1TL

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

Abstrakt

Teleportering lar Alice sende en forhåndsforberedt kvantetilstand til Bob ved å bruke kun forhåndsdelt sammenfiltring og klassisk kommunikasjon. Her viser vi at det er mulig å teleportere en tilstand som også er $it{post}$-valgt. Ettervalg av en tilstand $Phi$ betyr at etter at Alice har fullført eksperimentet, utfører hun en måling og bare kjører forsøket der målingsresultatet er $Phi$. Vi demonstrerer også forhånds- og ettervalgt $it{port}$-basert teleportering. Til slutt bruker vi disse protokollene til å utføre øyeblikkelig ikke-lokal kvanteberegning på forhånds- og ettervalgte systemer, og reduserer betydelig sammenfiltringen som kreves for å øyeblikkelig måle en vilkårlig ikke-lokal variabel av romlig separerte forhånds- og ettervalgte systemer.

Teleportering av post-utvalgte kvantestater PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

Utvalgt bilde: Teleportering av en post valgt stat fra Alice til Bob.

Populært sammendrag

Hvordan kan vi sende en kvantetilstand fra ett sted til et annet? Det er vanskelig ettersom kvantetilstander har en tendens til å dekohere, og usikkerhetsprinsippet hindrer oss i å konvertere en kvantetilstand til klassiske biter som skal sendes nedover våre vanlige telefonlinjer. $textbf{Teleportation}$ er løsningen. Den bruker forhåndsdelt sammenfiltring sammen med klassiske biter for å sende kvantetilstanden, og unngår pent dekoherens og usikkerhetsprinsippet. Her undersøker vi teleportering av en $textbf{post-selected}$-tilstand fra ett sted til et annet. Ettervalg betyr at vi betinger at et system er i en bestemt tilstand ved slutten av eksperimentet. Den ettervalgte tilstanden kan beregnes på tidligere tidspunkter ved å retrodikte den $textbf{bakover i tid}$. Er det mulig å teleportere en tilstand som retrodikterer bakover i tid, når vi selv beveger oss fremover i tid? Vi viser hvordan det kan gjøres, og som en utvidelse viser vi hvordan man utfører momentane fellesmålinger og beregninger på ettervalgte flerpartite systemer.

► BibTeX-data

► Referanser

[1] CH Bennett, G Brassard, C Crepeau, R Jozsa, A Peres og WK Wootters. "Teleportering av en ukjent kvantetilstand via doble klassiske og einstein-podolsky-rosen-kanaler". Phys. Rev. Lett. 70, 1895–1899 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895

[2] D Boschi, S Branca, F De Martini, L Hardy og S Popescu. "Eksperimentell realisering av teleportering av en ukjent ren kvantetilstand via doble klassiske og einstein-podolsky-rosen-kanaler". Phys. Rev. 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 og A. Zeilinger. "Eksperimentell kvanteteleportering". Nature 390, 575–579 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 37539

[4] S. Pirandola, J. Eisert, C. Weedbrook, A. Furusawa og SL Braunstein. "Fremskritt innen kvanteteleportering". Nature Photonics 9, 641–652 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2015.154

[5] Yakir Aharonov, Peter G. Bergmann og Joel L. Lebowitz. "Tidssymmetri i kvanteprosessen for måling". Phys. Rev. 134, B1410–B1416 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.134.B1410

[6] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Jeff Tollaksen og Lev Vaidman. "Flertidstilstander og flergangsmålinger i kvantemekanikk". Phys. Rev. A 79, 052110 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.052110

[7] N Brunner, A Acin, D Collins, N Gisin og V Scarani. "Optiske telenettverk som svake kvantemålinger med postseleksjon". Phys. Rev. Lett. 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.180402

[8] CK Hong og L Mandel. "Eksperimentell realisering av en lokalisert ett-fotontilstand". Phys. Rev. Lett. 56, 58-60 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.56.58

[9] Y Aharanov, DZ Albert og L Vaidman. "Hvordan resultatet av en måling av en komponent av spinnet til en spin-1/2 partikkel kan vise seg å være 100". Phys. Rev. Lett. 60, 1351-1354 (1988).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.60.1351

[10] L. Vaidman. "Svak verdikontrovers". Philos. Trans. R. Soc., A 375 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2016.0395

[11] Onur Hosten og Paul Kwiat. "Observasjon av spinnhall-effekten av lys via svake målinger". Science 319, 787–790 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1152697

[12] P. Ben Dixon, David J. Starling, Andrew N. Jordan og John C. Howell. "Ultrasensitiv stråleavbøyningsmåling via interferometrisk svak verdiforsterkning". Phys. Rev. Lett. 102 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.173601

[13] Ralph Silva, Yelena Guryanova, Anthony J. Short, Paul Skrzypczyk, Nicolas Brunner og Sandu Popescu. "Koble prosesser med ubestemt årsaksrekkefølge og multi-time kvantetilstander". Ny J. Phys. 19 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa84fe

[14] Yakir Aharonov, Fabrizio Colombo, Sandu Popescu, Irene Sabadini, Daniele C. Struppa og Jeff Tollaksen. "Kvantebrudd på duehullprinsippet og naturen til kvantekorrelasjoner". PNAS 113, 532–535 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1522411112

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

[16] Lev Vaidman og Izhar Nevo. "Ikke-lokale målinger i den tidssymmetriske kvantemekanikken". Int. J. Mod. Phys. B 20 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0217979206034108

[17] Seth Lloyd, Lorenzo Maccone, Raul Garcia-Patron, Vittorio Giovannetti og Yutaka Shikano. "Kvantemekanikk for tidsreiser gjennom post-valgt teleportering". Phys. Rev. D 84 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.84.025007

[18] Satoshi Ishizaka og Tohya Hiroshima. "Asymptotisk teleporteringsskjema som en universell programmerbar kvanteprosessor". Phys. Rev. Lett. 101, 240501 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.240501

[19] Satoshi Ishizaka og Tohya Hiroshima. "Kvanteteleporteringsskjema ved å velge en av flere utgangsporter". Phys. Rev. A 79, 042306 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.042306

[20] Salman Beigi og Robert Koenig. "Forenklet øyeblikkelig ikke-lokal kvanteberegning med applikasjoner til posisjonsbasert kryptografi". Ny 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 og Sergii Strelchuk. "Kvantekommunikasjonskompleksitetsfordeler innebærer brudd på en klokkeulikhet". Proc. Natl. Acad. Sci. 113 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1507647113

[22] Stefano Pirandola, Riccardo Laurenza og Cosmo Lupo. "Grunnleggende grenser for kvantekanaldiskriminering". npj Quantum Information 5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-019-0162-y

[23] Zhi-Wei Wang og Samuel L. Braunstein. "Høyere dimensjonal ytelse av portbasert teleportering". Sci. Rep. 6 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep33004

[24] Michal Studzinski, Sergii Strelchuk, Marek Mozrzymas og Michal Horodecki. "Portbasert teleportering i vilkårlig dimensjon". Sci. Rep. 7 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-017-10051-4

[25] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski, Sergii Strelchuk og Michal Horodecki. "Optimal portbasert teleportering". Ny J. Phys. 20 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab8e7

[26] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski og Michal Horodecki. "En forenklet formalisme av algebraen til delvis transponerte permutasjonsoperatører med applikasjoner". J. Phys. A: Matematikk. Theor. 51 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aaad15

[27] Matthias Christandl, Felix Leditzky, Christian Majenz, Graeme Smith, Florian Speelman og Michael Walter. "Asymptotisk ytelse av portbasert teleportering". Commun. Matte. Phys. 381, 379–451 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03884-0

[28] Piotr Kopszak, Marek Mozrzymas, Michal Studzinski og Michal Horodecki. "Multiportbasert teleportering - overføring av en stor mengde kvanteinformasjon". Quantum 5 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-576

[29] Michal Studzinski, Marek Mozrzymas, Piotr Kopszak og Michal Horodecki. "Effektive multiport-baserte teleporteringsordninger". IEEE Trans. Inf. Theory 68, 7892–7912 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2022.3187852

[30] Marek Mozrzymas, Michał Studziński og Piotr Kopszak. "Optimale multiportbaserte teleporteringsskjemaer". Quantum 5, 477 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-17-477

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

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

[33] Yakir Aharonov og David Z. Albert. "Tilstander og observerbare i relativistiske kvantefeltteorier". Phys. Rev. D 21, 3316-3324 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.21.3316

[34] Yakir Aharonov og David Z. Albert. "Kan vi gi mening ut av måleprosessen i relativistisk kvantemekanikk?". Phys. Rev. D 24, 359-370 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.24.359

[35] Yakir Aharonov og David Z. Albert. "Er den vanlige forestillingen om tidsevolusjon tilstrekkelig for kvantemekaniske systemer? Jeg". Phys. Rev. D 29, 223-227 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.223

[36] Yakir Aharonov og David Z. Albert. "Er den vanlige forestillingen om tidsevolusjon tilstrekkelig for kvantemekaniske systemer? ii. relativistiske betraktninger». Phys. Rev. D 29, 228-234 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.228

[37] Yakir Aharonov, David Z. Albert og Lev Vaidman. "Måleprosess i relativistisk kvanteteori". Phys. Rev. D 34, 1805–1813 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.1805

[38] Sandu Popescu og Lev Vaidman. "Kausalitetsbegrensninger på ikke-lokale kvantemålinger". Phys. Rev. A 49, 4331–4338 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.49.4331

[39] Berry Groisman og Lev Vaidman. "Ikke-lokale variabler med egentilstander i produkttilstand". J. Phys. A: Matematikk. Gen. 34, 6881 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

[40] Berry Groisman og Benni Reznik. "Målinger av semilokale og ikke-maksimalt sammenfiltrede tilstander". Phys. Rev. A 66, 022110 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.022110

[41] L Vaidman. "Øyeblikkelig måling av ikke-lokale variabler". Phys. Rev. Lett. 90, 010402 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.010402

[42] SR Clark, AJ Connor, D Jaksch og S Popescu. "Forviklingsforbruk av øyeblikkelige ikke-lokale kvantemålinger". Ny J. Phys. 12, 083034 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

[43] Alvin Gonzales og Eric Chitambar. "Grenser for øyeblikkelig ikke-lokal kvanteberegning". IEEE Trans. Inf. Theory 66, 2951–2963 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2950190

[44] Ralph Silva, Yelena Guryanova, Nicolas Brunner, Noah Linden, Anthony J. Short og Sandu Popescu. "Forhånds- og ettervalgte kvantetilstander: Tetthetsmatriser, tomografi og kraus-operatorer". Phys. Rev. A 89, 012121 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.012121

[45] Michal Sedlak, Alessandro Bisio og Mario Ziman. "Optimal probabilistisk lagring og gjenfinning av enhetlige kanaler". Phys. Rev. Lett. 122 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.170502

[46] Lev Vaidman. "Bakoverutviklende kvantetilstander". J. Phys. A: Matematikk. Theor. 40, 3275–3284 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S23

[47] Charles H. Bennett og Stephen J. Wiesner. "Kommunikasjon via en- og to-partikkeloperatører på einstein-podolsky-rosen-tilstander". Phys. Rev. Lett. 69, 2881-2884 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.69.2881

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