Transmisja informacji za pomocą ciągłych zmiennych kanałów usuwania kwantowego

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Transmisja informacji za pomocą ciągłych kanałów usuwania kwantowego PlatoBlockchain Data Intelligence. Wyszukiwanie pionowe. AI.

Changchun Zhong, Changhun Oh i Liang Jiang

Szkoła Inżynierii Molekularnej Pritzkera, Uniwersytet w Chicago, Chicago, IL 60637, USA

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

Abstrakcyjny

Pojemność kwantowa, jako kluczowa wartość dla danego kanału kwantowego, wyznacza górną granicę zdolności kanału do przesyłania informacji kwantowych. Identyfikacja różnych typów kanałów, ocena odpowiedniej pojemności kwantowej i znalezienie schematu kodowania zbliżonego do pojemności to główne zadania teorii komunikacji kwantowej. Kanał kwantowy w zmiennych dyskretnych był szeroko omawiany w oparciu o różne modele błędów, podczas gdy model błędu w kanale zmiennej ciągłej był mniej badany ze względu na problem nieskończonych wymiarów. W tym artykule badamy ogólny ciągły kanał wymazywania kwantowego. Definiując efektywną podprzestrzeń systemu zmiennych ciągłych, znajdujemy model losowego kodowania zmiennych ciągłych. Następnie wyprowadzamy pojemność kwantową ciągłego zmiennego kanału wymazywania w ramach teorii odsprzęgania. Dyskusja w tym artykule wypełnia lukę kanału wymazywania kwantowego w ciągłym ustawieniu zmiennych i rzuca światło na zrozumienie innych typów ciągłych zmiennych kanałów kwantowych.

► Dane BibTeX

@article{Zhong2023information, doi = {10.22331/q-2023-03-06-939}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-03-06-939}, title = {Transmisja informacji z ciągłymi zmiennymi kanałami kwantowego wymazywania}, autor = {Zhong, Changchun i Oh, Changhun i Jiang, Liang}, czasopismo = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, wydawca = {{Verein zur F{„{ o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, tom = {7}, strony = {939}, miesiąc = marzec, rok = {2023} }

► Referencje

[1] M. Hayashi, S. Ishizaka, A. Kawachi, G. Kimura i T. Ogawa, Wprowadzenie do informatyki kwantowej (Springer, 2014).
https://doi.org/10.1007/978-3-662-43502-1

[2] J. Watrous, Teoria informacji kwantowej (Cambridge University Press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[3] L. Gyongyosi, S. Imre i HV Nguyen, Ankieta dotycząca pojemności kanałów kwantowych, IEEE Communications Surveys & Tutorials 20, 1149 (2018).
https:///doi.org/10.1109/COMST.2017.2786748

[4] CH Bennett i PW Shor, Kwantowa teoria informacji, transakcje IEEE dotyczące teorii informacji 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.720553

[5] P. Busch, P. Lahti, J.-P. Pellonpää i K. Ylinen, pomiar kwantowy, tom. 23 (Springer, 2016).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-43389-9

[6] AS Holevo, Pojemność kanału kwantowego z ogólnymi stanami sygnału, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.651037

[7] H. Barnum, MA Nielsen i B. Schumacher, Transmisja informacji przez hałaśliwy kanał kwantowy, Phys. Obj. A 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[8] S. Lloyd, Pojemność hałaśliwego kanału kwantowego, Phys. Obj. A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[9] J. Eisert i MM Wolf, Kanały kwantowe Gaussa, preprint arXiv quant-ph/0505151 (2005).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0505151
arXiv: quant-ph / 0505151

[10] I. Devetak i PW Shor, Zdolność kanału kwantowego do jednoczesnej transmisji informacji klasycznej i kwantowej, Communications in Mathematical Physics 256, 287 (2005).
https://doi.org/10.1007/s00220-005-1317-6

[11] AS Holevo, Systemy kwantowe, kanały, informacje, w Systemy kwantowe, kanały, informacje (de Gruyter, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403

[12] M. Rosati, A. Mari i V. Giovannetti, Wąskie granice dla pojemności kwantowej tłumików termicznych, Komunikaty natury 9, 1 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-06848-0

[13] K. Sharma, MM Wilde, S. Adhikari i M. Takeoka, Ograniczanie ograniczonych energią kwantowych i prywatnych pojemności niewrażliwych fazowo bozonowych kanałów gaussowskich, New Journal of Physics 20, 063025 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aac11a

[14] K. Jeong, Y. Lim, J. Kim i S. Lee, Nowe górne granice pojemności kwantowej dla ogólnego tłumika i wzmacniacza, w AIP Conference Proceedings, tom. 2241 (AIP Publishing LLC, 2020) s. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0011402

[15] M. Grassl, T. Beth i T. Pellizzari, Kody kanału wymazywania kwantowego, Phys. Obj. A 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo i JA Smolin, Pojemności kanałów usuwania kwantowego, Phys. Wielebny Lett. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[17] SL Braunstein i P. Van Loock, Informacje kwantowe ze zmiennymi ciągłymi, Recenzje współczesnej fizyki 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 i S. Lloyd, Gaussowskie informacje kwantowe, Recenzje współczesnej fizyki 84, 621 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[19] D. Gottesman, A. Kitaev i J. Preskill, Kodowanie kubitu w oscylatorze, 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 i L. Jiang, Quantum control of bosonic modes with superconducting circuits, Science Bulletin 66, 1789 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.05.024

[21] J. Niset, UL Andersen i NJ Cerf, Eksperymentalnie wykonalny kod korygujący wymazanie kwantowe dla zmiennych ciągłych, Phys. Wielebny 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 i in., Postępy w kosmicznej komunikacji kwantowej, IET Quantum Komunikat 2, 182 (2021).
https:///doi.org/10.1049/qtc2.12015

[23] R. Klesse, Przybliżona korekcja błędów kwantowych, kody losowe i pojemność kanału kwantowego, Phys. Wersja A 75, 062315 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[24] P. Hayden, M. Horodecki, A. Winter i J. Yard, Podejście odsprzęgające do pojemności kwantowej, Open Systems & Information Dynamics 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[25] P. Hayden i J. Preskill, Czarne dziury jako lustra: informacja kwantowa w losowych podsystemach, Journal of high energyphysics 2007, 120 (2007).
https://doi.org/10.1088/1126-6708/2007/09/120

[26] Q. Zhuang, T. Schuster, B. Yoshida i NY Yao, Szyfrowanie i złożoność w przestrzeni fazowej, Phys. Rev. A 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[27] M. Fukuda i R. Koenig, Typowe splątanie dla stanów gaussowskich, Journal of Mathematical Physics 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5119950

[28] Zobacz dodatek, aby zapoznać się z krótkim przeglądem obliczeń dla oddzielenia zmiennej dyskretnej od dowolnego wymiaru skończonego.

[29] V. Paulsen, Całkowicie ograniczone mapy i algebry operatorów, 78 (Cambridge University Press, 2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511546631

[30] B. Schumacher i MA Nielsen, Kwantowe przetwarzanie danych i korekcja błędów, Phys. Obj. A 54, 2629 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[31] B. Schumacher i MD Westmoreland, Przybliżona kwantowa korekcja błędów, Quantum Information Processing 1, 5 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1019653202562

[32] F. Dupuis, Rozdzielające podejście do teorii informacji kwantowej, arXiv preprint arXiv:1004.1641 (2010).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1004.1641
arXiv: 1004.1641

[33] M. Horodecki, J. Oppenheim i A. Winter, Łączenie stanu kwantowego i informacja negatywna, Communications in Mathematical Physics 269, 107 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0118-x

[34] S. Choi, Y. Bao, X.-L. Qi i E. Altman, Kwantowa korekcja błędów w dynamice szyfrowania i przemianie fazowej indukowanej pomiarem, Phys. Wielebny Lett. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[35] B. Zhang i Q. Zhuang, Formacja splątania w losowych sieciach kwantowych o zmiennej ciągłej, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-w

[36] Układ jednolity to podzbiór grupy unitarnej, w którym średnie z próby pewnych wielomianów w zbiorze odpowiadają tym z całej grupy unitarnej.

[37] CE Shannon, Matematyczna teoria komunikacji, czasopismo techniczne systemu Bell 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

[38] MM Wilde, Kwantowa teoria informacji (Cambridge University Press, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976

[39] B. Collins i P. Śniady, Integracja ze względu na miarę haar na grupie unitarnej, ortogonalnej i symplektycznej, 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 i L. Jiang, Performance and structure of single- trybowe kody bozonowe, Phys. Rev. A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[41] K. Brádler i C. Adami, Czarne dziury jako bozonowe kanały gaussowskie, Phys. Wersja D 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

Cytowany przez

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.