Dyskryminacja i certyfikacja nieznanych pomiarów kwantowych

Dyskryminacja i certyfikacja nieznanych pomiarów kwantowych

Aleksandra Krawiec1,2, Łukasz Paweł1, Zbigniewa Puchały1

1Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej PAN, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Polska
2AstroCeNT, Centrum Astronomiczne Mikołaja Kopernika, Polska Akademia Nauk, ul. Rektorska 4, 00-614 Warszawa, Polska

Czy ten artykuł jest interesujący czy chcesz dyskutować? Napisz lub zostaw komentarz do SciRate.

Abstrakcyjny

Badamy dyskryminację pomiarów von Neumanna w scenariuszu, w którym otrzymujemy pomiar referencyjny i inny pomiar. Celem dyskryminacji jest ustalenie, czy drugi pomiar jest taki sam jak pierwszy. Rozważamy przypadki, gdy pomiar referencyjny podany jest bez opisu klasycznego i znany jest jego klasyczny opis. Obydwa przypadki są badane w układach dyskryminacji symetrycznej i asymetrycznej. Ponadto zapewniamy optymalne schematy certyfikacji umożliwiające poświadczenie znanego pomiaru kwantowego w stosunku do nieznanego.

Dostajemy dwa urządzenia. Pierwsze urządzenie jest urządzeniem referencyjnym. Drugie urządzenie może być tym samym urządzeniem co pierwsze lub nie. Jak możemy sprawdzić, czy drugie urządzenie jest takie samo jak pierwsze? Badamy ten problem, gdy urządzeniami są pomiary kwantowe. Przedstawiamy schematy certyfikacji w przypadku, gdy wraz z opisem podano urządzenie referencyjne oraz w przypadku, gdy opis ten nie jest znany.

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] Jens Eisert, Dominik Hangleiter, Nathan Walk, Ingo Roth, Damian Markham, Rhea Parekh, Ulysse Chabaud i Elham Kashefi. „Certyfikacja kwantowa i benchmarking”. Nature Reviews Physics Strony 1–9 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42254-020-0186-4

[2] Matteo Paris i Jaroslav Rehacek. „Estymacja stanu kwantowego”. Tom 649. Springer Science & Business Media. (2004).
https: / / doi.org/ 10.1007 / b98673

[3] János A Bergou. „Dyskryminacja stanu kwantowego i wybrane zastosowania”. Journal of Physics: seria konferencji 84, 012001 (2007).
https://​/​doi.org/​10.1364/​CQO.2007.CMF4

[4] Stephena M. Barnetta i Sarah Croke. „Dyskryminacja stanu kwantowego”. Postępy w optyce i fotonice 1, 238–278 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1364 / AOP.1.000238

[5] Joonwoo Bae i Leong-Chuan Kwek. „Dyskryminacja stanu kwantowego i jej zastosowania”. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 48, 083001 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​48/​8/​083001

[6] Antoni Acin. „Statystyczna rozróżnialność operacji jednostkowych”. Listy przeglądu fizycznego 87, 177901 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.87.177901

[7] Joonwoo Bae. „Dyskryminacja unitarnych dwóch kubitów poprzez operacje lokalne i komunikację klasyczną”. Raporty Naukowe 5, 1–8 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep18270

[8] Akinori Kawachi, Kenichi Kawano, François Le Gall i Suguru Tamaki. „Kwantowa złożoność zapytań w przypadku jednolitej dyskryminacji operatorów”. IEICE TRANSAKCJE dotyczące informacji i systemów 102, 483–491 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1587/​transinf.2018FCP0012

[9] Massimiliano F. Sacchi. „Optymalna dyskryminacja operacji kwantowych”. Przegląd fizyczny A 71, 062340 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.062340

[10] Massimiliano F. Sacchi. „Splątanie może poprawić rozróżnialność kanałów przełamujących splątanie”. Przegląd fizyczny A 72, 014305 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.014305

[11] Marco Piani i John Watrous. „Wszystkie stany splątane są przydatne do rozróżniania kanałów”. Listy przeglądu fizycznego 102, 250501 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.250501

[12] Runyao Duan, Yuan Feng i Mingsheng Ying. „Doskonała rozróżnialność operacji kwantowych”. Listy przeglądu fizycznego 103, 210501 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.210501

[13] Guoming Wang i Mingsheng Ying. „Jednoznaczne rozróżnienie operacji kwantowych”. Przegląd fizyczny A 73, 042301 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.042301

[14] Aleksandra Krawiec, Łukasz Pawela i Zbigniew Puchała. „Z wyłączeniem fałszywie ujemnego błędu w certyfikacji kanałów kwantowych”. Raporty Naukowe 11, 1–11 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-021-00444-x

[15] Mario Zimana. „Miara procesu ceniona przez operatora: ramy matematyczne do opisu eksperymentów tomografii procesowej”. Przegląd fizyczny A 77, 062112 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.062112

[16] Michal Sedlák i Mário Ziman. „Jednoznaczne porównanie kanałów unitarnych”. Przegląd fizyczny A 79, 012303 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.012303

[17] Mário Ziman i Michal Sedlák. „Single-shot dyskryminacji procesów unitarnych kwantowych”. Journal of Modern Optics 57, 253–259 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 09500340903349963

[18] Yujun Choi, Tanmay Singal, Young-Wook Cho, Sang-Wook Han, Kyunghwan Oh, Sung Moon, Yong-Su Kim i Joonwoo Bae. „Certyfikacja w jednym egzemplarzu bramek dwukubitowych bez splątania”. Zastosowano przegląd fizyczny 18, 044046 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.18.044046

[19] Mark Hillery, Erika Andersson, Stephen M. Barnett i Daniel Oi. „Problemy decyzyjne z czarnymi skrzynkami kwantowymi”. Journal of Modern Optics 57, 244–252 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 09500340903203129

[20] Akihito Soeda, Atsushi Shimbo i Mio Murao. „Optymalna dyskryminacja kwantowa jednokubitowych bramek unitarnych między dwoma kandydatami”. Przegląd fizyczny A 104, 022422 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.104.022422

[21] Yutaka Hashimoto, Akihito Soeda i Mio Murao. „Porównanie nieznanych kanałów unitarnych o wielu zastosowaniach” (2022). arXiv:2208.12519.
arXiv: 2208.12519

[22] Johna Watrousa. „Teoria informacji kwantowej”. Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[23] Zbigniew Puchała, Łukasz Pawela, Aleksandra Krawiec i Ryszard Kukulski. „Strategie optymalnej dyskryminacji pojedynczego strzału pomiarów kwantowych”. Przegląd fizyczny A 98, 042103 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.042103

[24] Zbigniew Puchała, Łukasz Pawela, Aleksandra Krawiec, Ryszard Kukulski i Michał Oszmaniec. „Wielokrotna i jednoznaczna dyskryminacja pomiarów von Neumanna”. Kwant 5, 425 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-04-06-425

[25] Paulina Lewandowska, Aleksandra Krawiec, Ryszard Kukulski, Łukasz Pawela i Zbigniew Puchała. „O optymalnej certyfikacji pomiarów von Neumanna”. Raporty Naukowe 11, 1–16 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-022-10219-7

[26] M Miková, M Sedlák, I Straka, M Mičuda, M Ziman, M Ježek, M Dušek i J Fiurášek. „Optymalna dyskryminacja pomiarów kwantowych wspomagana splątaniem”. Przegląd fizyczny A 90, 022317 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.90.022317

[27] Mario Ziman, Teiko Heinosaari i Michal Sedlák. „Jednoznaczne porównanie pomiarów kwantowych”. Przegląd fizyczny A 80, 052102 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.052102

[28] Michal Sedlák i Mário Ziman. „Optymalne strategie pojedynczego strzału dla dyskryminacji pomiarów kwantowych”. Przegląd fizyczny A 90, 052312 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.90.052312

[29] Paulina Lewandowska, Łukasz Pawela i Zbigniew Puchała. „Strategie jednostkowej dyskryminacji macierzy procesów”. Raporty Naukowe 13, 3046 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-023-30191-0

[30] Kieran Flatt, Hanwool Lee, Carles Roch I Carceller, Jonatan Bohr Brask i Joonwoo Bae. „Korzyści kontekstowe i certyfikacja w zakresie dyskryminacji o maksymalnej pewności”. PRX Quantum 3, 030337 (2022).
https: // doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.030337

[31] Ion Nechita, Zbigniew Puchała, Łukasz Pawela i Karol Życzkowski. „Prawie wszystkie kanały kwantowe są w jednakowej odległości”. Journal of Mathematical Physics 59, 052201 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5019322

[32] Carl W Helstrom. „Kwantowa teoria detekcji i estymacji”. Journal of Statistical Physics 1, 231–252 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01007479

[33] Farzin Salek, Masahito Hayashi i Andreas Winter. „Przydatność strategii adaptacyjnych w asymptotycznej dyskryminacji kanałów kwantowych”. Przegląd fizyczny A 105, 022419 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022419

[34] Mark M Wilde, Mario Berta, Christoph Hirche i Eneet Kaur. „Amortyzowana dywergencja kanałów dla asymptotycznej dyskryminacji kanałów kwantowych”. Listy z fizyki matematycznej 110, 2277–2336 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11005-020-01297-7

[35] Sisi Zhou i Liang Jiang. „Asymptotyczna teoria estymacji kanałów kwantowych”. PRX Quantum 2, 010343 (2021).
https: // doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.010343

[36] Tom Cooney, Milán Mosonyi i Mark M. Wilde. „Silne przeciwne wykładniki problemu dyskryminacji kanałów kwantowych i komunikacji wspomaganej kwantowym sprzężeniem zwrotnym”. Komunikacja w fizyce matematycznej 344, 797–829 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-016-2645-4

[37] Z Puchała i JA Miszczak. „Integracja symboliczna względem miary Haara na grupach unitarnych”. Biuletyn Polskiej Akademii Nauk. Nauki Techniczne 65 (2017).
https: // doi.org/ 10.1515 / bpasts-2017-0003

[38] Benoı̂t Collins i Piotr Śniady. „Całkowanie względem miary Haara na grupie unitarnej, ortogonalnej i symplektycznej”. Komunikacja w fizyce matematycznej 264, 773–795 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1554-3

Cytowany przez

Znak czasu:

Więcej z Dziennik kwantowy