Transmissão de informações com canais de apagamento quântico variáveis ​​contínuos

Transmissão de informações com canais de apagamento quântico variáveis ​​contínuos

Carimbo de hora: 6 de março de 2023 10h31
Transmissão de informações com canais de eliminação quântica variável contínua PlatoBlockchain Data Intelligence. Pesquisa vertical. Ai.

Changchun Zhong, Changhun Oh e Liang Jiang

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

Acha este artigo interessante ou deseja discutir? Scite ou deixe um comentário no SciRate.

Sumário

A capacidade quântica, como figura-chave de mérito para um determinado canal quântico, limita a capacidade do canal em transmitir informações quânticas. Identificar diferentes tipos de canais, avaliar a capacidade quântica correspondente e encontrar o esquema de codificação que se aproxima da capacidade são as principais tarefas da teoria da comunicação quântica. O canal quântico em variáveis ​​discretas tem sido amplamente discutido com base em vários modelos de erro, enquanto o modelo de erro no canal de variável contínua tem sido menos estudado devido ao problema de dimensão infinita. Neste artigo, investigamos um canal geral de apagamento quântico variável contínuo. Ao definir um subespaço efetivo do sistema de variáveis ​​contínuas, encontramos um modelo de codificação aleatória de variáveis ​​contínuas. Derivamos então a capacidade quântica do canal de apagamento variável contínuo no âmbito da teoria do desacoplamento. A discussão neste artigo preenche a lacuna de um canal de apagamento quântico em configuração de variável contínua e lança luz sobre a compreensão de outros tipos de canais quânticos de variável contínua.

► dados BibTeX

► Referências

[1] M. Hayashi, S. Ishizaka, A. Kawachi, G. Kimura e T. Ogawa, Introdução à ciência da informação quântica (Springer, 2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-43502-1

[2] J. Watrous, A teoria da informação quântica (Cambridge University Press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[3] L. Gyongyosi, S. Imre e HV Nguyen, Uma pesquisa sobre capacidades de canais quânticos, IEEE Communications Surveys & Tutorials 20, 1149 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1109/​COMST.2017.2786748

[4] CH Bennett e PW Shor, Teoria da informação quântica, transações IEEE na teoria da informação 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.720553

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

[6] AS Holevo, A capacidade do canal quântico com estados gerais de sinal, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.651037

[7] H. Barnum, MA Nielsen e B. Schumacher, Transmissão de informações através de um canal quântico barulhento, Phys. Rev. A 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[8] S. Lloyd, Capacidade do canal quântico barulhento, Phys. Rev. A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[9] J. Eisert e MM Wolf, Canais quânticos gaussianos, pré-impressão arXiv quant-ph/​0505151 (2005).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​0505151
arXiv: quant-ph / 0505151

[10] I. Devetak e PW Shor, A capacidade de um canal quântico para transmissão simultânea de informação clássica e quântica, Communications in Mathematical Physics 256, 287 (2005).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-005-1317-6

[11] AS Holevo, Sistemas quânticos, canais, informação, em Sistemas quânticos, canais, informação (de Gruyter, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403

[12] M. Rosati, A. Mari e V. Giovannetti, Limites estreitos para a capacidade quântica de atenuadores térmicos, Nature Communications 9, 1 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06848-0

[13] K. Sharma, MM Wilde, S. Adhikari e M. Takeoka, Limitando as capacidades quânticas e privadas com restrição de energia de canais gaussianos bosônicos insensíveis à fase, New Journal of Physics 20, 063025 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aac11a

[14] K. Jeong, Y. Lim, J. Kim e S. Lee, Novos limites superiores na capacidade quântica para atenuador e amplificador geral, em AIP Conference Proceedings, Vol. 2241 (AIP Publishing LLC, 2020) p. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0011402

[15] M. Grassl, T. Beth e T. Pellizzari, Códigos para o canal de apagamento quântico, Phys. Rev. A 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo e JA Smolin, Capacidades de canais de eliminação quântica, Phys. Rev. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[17] SL Braunstein e P. Van Loock, Informação quântica com variáveis ​​contínuas, Revisões da física moderna 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 e S. Lloyd, informação quântica gaussiana, Reviews of Modern Physics 84, 621 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[19] D. Gottesman, A. Kitaev e J. Preskill, Codificando um qubit em um oscilador, 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 e L. Jiang, Controle quântico de modos bosônicos com circuitos supercondutores, Science Bulletin 66, 1789 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.05.024

[21] J. Niset, UL Andersen e NJ Cerf, Código de correção de apagamento quântico experimentalmente viável para variáveis ​​contínuas, Phys. Rev. 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., Avanços nas comunicações quânticas espaciais, IET Quantum Comunicação 2, 182 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1049/​qtc2.12015

[23] R. Klesse, Correção aproximada de erros quânticos, códigos aleatórios e capacidade de canal quântico, Phys. Rev.A 75, 062315 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[24] P. Hayden, M. Horodecki, A. Winter e J. Yard, Uma abordagem de desacoplamento para a capacidade quântica, Open Systems & Information Dynamics 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[25] P. Hayden e J. Preskill, Buracos negros como espelhos: informações quânticas em subsistemas aleatórios, 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 e NY Yao, Embaralhamento e complexidade no espaço de fase, Phys. Rev. A 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[27] M. Fukuda e R. Koenig, Emaranhamento típico para estados gaussianos, Journal of Mathematical Physics 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5119950

[28] Veja o apêndice para uma breve revisão dos cálculos para o desacoplamento de variáveis ​​discretas com qualquer dimensão finita.

[29] V. Paulsen, Mapas completamente limitados e álgebras de operadores, 78 (Cambridge University Press, 2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511546631

[30] B. Schumacher e MA Nielsen, Processamento de dados quânticos e correção de erros, Phys. Rev. A 54, 2629 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[31] B. Schumacher e MD Westmoreland, Correção aproximada de erros quânticos, Processamento de informações quânticas 1, 5 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1019653202562

[32] F. Dupuis, A abordagem de dissociação da teoria da informação quântica, pré-impressão arXiv arXiv:1004.1641 (2010).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1004.1641
arXiv: 1004.1641

[33] M. Horodecki, J. Oppenheim e A. Winter, Fusão de estados quânticos e informações negativas, Communications in Mathematical Physics 269, 107 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0118-x

[34] S. Choi, Y. Bao, X.-L. Qi e E. Altman, Correção de erro quântico em dinâmica de embaralhamento e transição de fase induzida por medição, Phys. Rev. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[35] B. Zhang e Q. Zhuang, Formação de emaranhamento em redes quânticas aleatórias de variável contínua, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-w

[36] Um projeto unitário é um subconjunto do grupo unitário onde as médias amostrais de certos polinômios sobre o conjunto correspondem às médias de todo o grupo unitário.

[37] CE Shannon, Uma teoria matemática da comunicação, Jornal técnico do sistema Bell 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

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

[39] B. Collins e P. Śniady, Integração com respeito à medida haar em grupo unitário, ortogonal e simplético, 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 e L. Jiang, Desempenho e estrutura de single- códigos bosônicos de modo, Phys. Rev. A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[41] K. Brádler e C. Adami, Buracos negros como canais gaussianos bosônicos, Phys. Rev. D 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

Citado por

Este artigo é publicado na Quantum sob o Atribuição 4.0 do Creative Commons Internacional (CC BY 4.0) licença. Os direitos autorais permanecem com os detentores originais, como os autores ou suas instituições.

Carimbo de hora:

Mais de Diário Quântico