Minimalny koszt komunikacji przy symulowaniu splątanych kubitów

Minimalny koszt komunikacji przy symulowaniu splątanych kubitów

Znacznik czasu: 24 października 2023 10:17

Martina J. Rennera1,2 i Marco Tulio Quintino3,2,1

1Uniwersytet Wiedeński, Wydział Fizyki, Wiedeńskie Centrum Nauki i Technologii Kwantowej (VCQ), Boltzmanngasse 5, 1090 Wiedeń, Austria
2Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI), Austriacka Akademia Nauk, Boltzmanngasse 3, 1090 Wiedeń, Austria
3Sorbonne Université, CNRS, LIP6, F-75005 Paryż, Francja

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

Abstrakcyjny

Analizujemy ilość klasycznej komunikacji wymaganej do odtworzenia statystyk lokalnych pomiarów projekcyjnych na ogólnej parze splątanych kubitów, $|Psi_{AB}rangle=sqrt{p} |00rangle+sqrt{1-p} |11rangle$ (z 1/2 równoważnika na 1 równowartość 2 dolara). Konstruujemy klasyczny protokół, który doskonale symuluje lokalne pomiary projekcyjne na wszystkich splątanych parach kubitów, komunikując jedną klasyczną tritę. Dodatkowo, gdy $frac{1p(2-p)}{1p-1} log{left(frac{p}{2-p}right)}+1(1-p)leq0.835$, około 1 $ leq p leq 1 $, przedstawiamy klasyczny protokół, który wymaga tylko jednego bitu komunikacji. Ten ostatni model pozwala nawet na doskonałą klasyczną symulację przy średnim koszcie komunikacji zbliżającym się do zera w granicy, w której stopień splątania zbliża się do zera (od p do XNUMX dolara). Dowodzi to, że koszt komunikacji przy symulowaniu słabo splątanych par kubitów jest wyraźnie mniejszy niż w przypadku maksymalnie splątanej pary kubitów.

Minimalny koszt komunikacji przy symulacji splątanych kubitów PlatoBlockchain Data Intelligence. Wyszukiwanie pionowe. AI.

Wyróżniony obraz: $textbf{a)}$ Alicja i Bob wykonują lokalne pomiary projekcyjne na splątanej parze kubitów $textbf{b)}$ Alicja i Bob chcą odtworzyć te korelacje kwantowe za pomocą klasycznych zasobów

[Osadzone treści]

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] JS Bell, O paradoksie Einsteina Podolskiego Rosena, Physics Physique Fizika 1, 195–200 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] AK Ekert, Kryptografia kwantowa w oparciu o twierdzenie Bella, Phys. Wielebny Lett. 67, 661–663 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

[3] A. Acín, N. Brunner, N. Gisin, S. Massar, S. Pironio i V. Scarani, Device-Independent Security of Quantum Cryptography Against Collective Attacks, Phys. Wielebny Lett. 98, 230501 (2007), arXiv:quant-ph/​0702152 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501
arXiv: quant-ph / 0702152

[4] S. Pironio, A. Acín, S. Massar, AB de La Giroday, DN Matsukevich, P. Maunz, S. Olmschenk, D. Hayes, L. Luo, TA Manning i C. Monroe, Liczby losowe potwierdzone twierdzeniem Bella , Nature 464, 1021–1024 (2010), arXiv:0911.3427 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09008
arXiv: 0911.3427

[5] U. Vazirani i T. Vidick, W pełni niezależna od urządzenia dystrybucja klucza kwantowego, Phys. Wielebny Lett. 113, 140501 (2014), arXiv:1210.1810 [kwant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140501
arXiv: 1210.1810

[6] I. Šupić i J. Bowles, Samotestowanie systemów kwantowych: recenzja, Quantum 4, 337 (2020), arXiv:1904.10042 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-09-30-337
arXiv: 1904.10042

[7] T. Maudlin, Nierówność Bella, transmisja informacji i modele pryzmatyczne, PSA: Proceedings of the Biennial Meeting of the Philosophy of Science Association 1992, 404–417 (1992).
https://​/​doi.org/​10.1086/​psaproccienmeetp.1992.1.192771

[8] G. Brassard, R. Cleve i A. Tapp, Koszt dokładnej symulacji splątania kwantowego za pomocą komunikacji klasycznej, Phys. Wielebny Lett. 83, 1874–1877 (1999), arXiv:quant-ph/​9901035 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.1874
arXiv: quant-ph / 9901035

[9] M. Steiner, Towards Quantifying Non-Local Information Transfer: finite-bit non-locality, Physics Letters A 270, 239–244 (2000), arXiv:quant-ph/​9902014 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(00)00315-7
arXiv: quant-ph / 9902014

[10] NJ Cerf, N. Gisin i S. Massar, Klasyczna teleportacja bitu kwantowego, Phys. Wielebny Lett. 84, 2521–2524 (2000), arXiv:quant-ph/​9906105 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.84.2521
arXiv: quant-ph / 9906105

[11] AK Pati, Minimalny klasyczny bit do zdalnego przygotowania i pomiaru kubitu, Phys. Rev. A 63, 014302 (2000), arXiv:quant-ph/​9907022 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.014302
arXiv: quant-ph / 9907022

[12] S. Massar, D. Bacon, NJ Cerf i R. Cleve, Klasyczna symulacja splątania kwantowego bez lokalnych zmiennych ukrytych, Phys. Rev. A 63, 052305 (2001), arXiv:quant-ph/​0009088 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.052305
arXiv: quant-ph / 0009088

[13] BF Toner i D. Bacon, Koszt komunikacji symulowania korelacji Bella, Phys. Wielebny Lett. 91, 187904 (2003), arXiv:quant-ph/​0304076 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.187904
arXiv: quant-ph / 0304076

[14] D. Bacon i BF Toner, Nierówności Bella z komunikacją pomocniczą, Phys. Wielebny Lett. 90, 157904 (2003), arXiv:quant-ph/​0208057 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.157904
arXiv: quant-ph / 0208057

[15] J. Degorre, S. Laplante i J. Roland, Symulacja korelacji kwantowych jako problem próbkowania rozproszonego, Phys. Rev. A 72, 062314 (2005), arXiv:quant-ph/​0507120 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.062314
arXiv: quant-ph / 0507120

[16] J. Degorre, S. Laplante i J. Roland, Klasyczna symulacja bezśladowych obserwabli binarnych w dowolnym dwudzielnym stanie kwantowym, Phys. Rev. A 75, 012309 (2007), arXiv:quant-ph/​0608064 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012309
arXiv: quant-ph / 0608064

[17] O. Regev i B. Toner, Symulowanie korelacji kwantowych za pomocą skończonej komunikacji, SIAM Journal on Computing 39, 1562–1580 (2010), arXiv:0708.0827 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1137 / 080723909
arXiv: 0708.0827

[18] C. Branciard i N. Gisin, Quantifying the Nonlocality of Greenberger-Horne-Zeilinger Quantum Correlations by a Bounded Communication Simulation Protocol, Phys. Wielebny Lett. 107, 020401 (2011), arXiv:1102.0330 [kwant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.020401
arXiv: 1102.0330

[19] C. Branciard, N. Brunner, H. Buhrman, R. Cleve, N. Gisin, S. Portmann, D. Rosset i M. Szegedy, Klasyczna symulacja zamiany splątania za pomocą komunikacji ograniczonej, Phys. Wielebny Lett. 109, 100401 (2012), arXiv:1203.0445 [kwant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.100401
arXiv: 1203.0445

[20] K. Maxwell i E. Chitambar, Nierówności Bella ze wspomaganiem komunikacji, Phys. Rev. A 89, 042108 (2014), arXiv:1405.3211 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.042108
arXiv: 1405.3211

[21] G. Brassard, L. Devroye i C. Gravel, Dokładna klasyczna symulacja rozkładu kwantowo-mechanicznego ghz, IEEE Transactions on Information Theory 62, 876–890 (2016), arXiv:1303.5942 [cs.IT].
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2015.2504525
arXiv: 1303.5942

[22] G. Brassard, L. Devroye i C. Gravel, Remote Sampling with Applications to General Entanglement Simulation, Entropy 21, 92 (2019), arXiv:1807.06649 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21010092
arXiv: 1807.06649

[23] E. Zambrini Cruzeiro i N. Gisin, Bell Inequalities with One Bit of Communication, Entropy 21, 171 (2019), arXiv:1812.05107 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21020171
arXiv: 1812.05107

[24] MJ Renner, A. Tavakoli i MT Quintino, Klasyczny koszt transmisji Qubitu, Phys. Wielebny Lett. 130, 120801 (2023), arXiv:2207.02244 [kwant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.120801
arXiv: 2207.02244

[25] N. Brunner, N. Gisin i V. Scarani, Entanglement and non-local are another Resources, New Journal of Physics 7, 88 (2005), arXiv:quant-ph/​0412109 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​7/​1/​088
arXiv: quant-ph / 0412109

[26] NJ Cerf, N. Gisin, S. Massar i S. Popescu, Symulacja maksymalnego splątania kwantowego bez komunikacji, Phys. Wielebny Lett. 94, 220403 (2005), arXiv:quant-ph/​0410027 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.220403
arXiv: quant-ph / 0410027

[27] PH Eberhard, Poziom tła i wydajności przeciwne wymagane do pozbawionego luk prawnych eksperymentu Einsteina-Podolsky'ego-Rosena, Phys. Rev. A 47, R747 – R750 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.R747

[28] A. Cabello i J.-Å. Larsson, Minimalna skuteczność wykrywania w eksperymencie atomowo-fotonowym bez luk, Phys. Wielebny Lett. 98, 220402 (2007), arXiv:quant-ph/​0701191 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.220402
arXiv: quant-ph / 0701191

[29] N. Brunner, N. Gisin, V. Scarani i C. Simon, Luka w wykrywaniu w eksperymentach z asymetrycznym dzwonkiem, Phys. Wielebny Lett. 98, 220403 (2007), arXiv:quant-ph/​0702130 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.220403
arXiv: quant-ph / 0702130

[30] M. Araújo, MT Quintino, D. Cavalcanti, MF Santos, A. Cabello i MT Cunha, Testy nierówności Bella z arbitralnie niską wydajnością fotodetekcji i pomiarami homodyny, Phys. Rev. A 86, 030101 (2012), arXiv:1112.1719 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.030101
arXiv: 1112.1719

[31] S. Kochen i EP Specker, Problem ukrytych zmiennych w mechanice kwantowej, Journal of Mathematics and Mechanics 17, 59–87 (1967).
http: // www.jstor.org/ stabilny / 24902153

[32] N. Gisin i B. Gisin, Lokalny model ukrytych zmiennych korelacji kwantowej wykorzystujący lukę w detekcji, Physics Letters A 260, 323–327 (1999), arXiv:quant-ph/​9905018 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(99)00519-8
arXiv: quant-ph / 9905018

[33] N. Gisin, Nierówność Bella obowiązuje dla wszystkich stanów niebędących produktem, Physics Letters A 154, 201–202 (1991).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(91)90805-I

[34] AC Elitzur, S. Popescu i D. Rohrlich, Nonlokalność kwantowa dla każdej pary w zespole, Physics Letters A 162, 25–28 (1992).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(92)90952-I

[35] J. Barrett, A. Kent i S. Pironio, Maksymalnie nielokalne i monogamiczne korelacje kwantowe, Phys. Wielebny Lett. 97, 170409 (2006), arXiv:quant-ph/​0605182 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.97.170409
arXiv: quant-ph / 0605182

[36] S. Portmann, C. Branciard i N. Gisin, Lokalna zawartość wszystkich czystych stanów dwóch kubitów, Phys. Rev. A 86, 012104 (2012), arXiv:1204.2982 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.012104
arXiv: 1204.2982

[37] P. Sidajaya, A. Dewen Lim, B. Yu i V. Scarani, Neural Network Approach to the Simulation of Entangled States with One Bit of Communication, arXiv e-prints (2023), arXiv:2305.19935 [quant-ph].
arXiv: 2305.19935

[38] N. Gisin i F. Fröwis, Od podstaw kwantowych do zastosowań i z powrotem, Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series A 376, 20170326 (2018), arXiv:1802.00736 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2017.0326
arXiv: 1802.00736

[39] G. Brassard, Złożoność komunikacji kwantowej, Podstawy fizyki 33, 1593–1616 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026009100467

[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani i S. Wehner, Bell nonlocality, Reviews of Modern Physics 86, 419–478 (2014), arXiv:1303.2849 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.86.419
arXiv: 1303.2849

[41] V. Scarani, Lokalna i nielokalna zawartość dwustronnych korelacji kubitów i qutritów, Phys. Rev. A 77, 042112 (2008), arXiv:0712.2307 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.042112
arXiv: 0712.2307

[42] C. Branciard, N. Gisin i V. Scarani, Lokalna zawartość dwustronnych korelacji kubitowych, Phys. Rev. A 81, 022103 (2010), arXiv:0909.3839 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.022103
arXiv: 0909.3839

Cytowany przez

[1] Armin Tavakoli, „Klasyczna metka z ceną splątanych kubitów”, Widoki kwantowe 7, 76 (2023).

[2] István Márton, Erika Bene, Péter Diviánszky i Tamás Vértesi, „Pokonanie jednego bitu komunikacji z pseudotelepatią kwantową i bez niej”, arXiv: 2308.10771, (2023).

[3] Peter Sidajaya, Aloysius Dewen Lim, Baichu Yu i Valerio Scarani, „Podejście sieci neuronowej do symulacji stanów splątanych za pomocą jednego bitu komunikacji”, arXiv: 2305.19935, (2023).

Powyższe cytaty pochodzą z Serwis cytowany przez Crossref (ostatnia aktualizacja pomyślnie 2023-10-28 02:31:07) i Reklamy SAO / NASA (ostatnia aktualizacja pomyślnie 2023-10-28 02:31:08). Lista może być niekompletna, ponieważ nie wszyscy wydawcy podają odpowiednie i pełne dane cytowania.

Niniejszy artykuł opublikowano w Quantum pod Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe (CC BY 4.0) licencja. Prawa autorskie należą do pierwotnych właścicieli praw autorskich, takich jak autorzy lub ich instytucje.

Znak czasu:

Więcej z Dziennik kwantowy