Teleportarea statelor cuantice post-selectate

Teleportarea statelor cuantice post-selectate

Marca temporală: 14 martie 2024 6:02 AM

Daniel Collins

Laboratorul de fizică HH Wills, Universitatea din Bristol, Tyndall Avenue, Bristol BS8 1TL

Găsiți această lucrare interesant sau doriți să discutați? Scite sau lasă un comentariu la SciRate.

Abstract

Teleportarea îi permite lui Alice să-i trimită lui Bob o stare cuantică pre-pregătită, folosind doar încrucișarea pre-partajată și comunicarea clasică. Aici arătăm că este posibil să teleportați o stare care este, de asemenea, $it{post}$-selectată. Post-selectarea unei stări $Phi$ înseamnă că, după ce Alice și-a terminat experimentul, ea efectuează o măsurătoare și păstrează numai execuții ale experimentului în care rezultatul măsurării este $Phi$. De asemenea, demonstrăm teleportarea bazată pe $it{port}$ pre și post-selectat. În cele din urmă, folosim aceste protocoale pentru a efectua calcule cuantice non-locale instantanee pe sisteme pre și post-selectate și pentru a reduce semnificativ întricarea necesară pentru a măsura instantaneu o variabilă nelocală arbitrară a sistemelor pre și post-selectate separate spațial.

Teleportarea statelor cuantice post-selectate PlatoBlockchain Data Intelligence. Căutare verticală. Ai.

Imagine prezentată: Teleportarea unui stat post selectat de la Alice la Bob.

Rezumat popular

Cum putem trimite o stare cuantică dintr-un loc în altul? Este dificil, deoarece stările cuantice tind să se decoereze, iar principiul incertitudinii ne împiedică să transformăm o stare cuantică în biți clasici pentru a fi trimiși pe liniile noastre telefonice obișnuite. $textbf{Teleportarea}$ este soluția. Folosește încrucișarea pre-partajată împreună cu biții clasici pentru a trimite starea cuantică, evitând cu grijă decoerența și principiul incertitudinii. Aici investigăm teleportarea unei stări $textbf{post-selectate}$ dintr-un loc în altul. Post-selectare înseamnă că condiționăm ca un sistem să se afle într-o anumită stare la sfârșitul experimentului. Starea post-selectată poate fi calculată mai devreme, retrodictând-o $textbf{înapoi în timp}$. Este posibil să teleportam o stare care retrodictă înapoi în timp, atunci când noi înșine avansăm în timp? Arătăm cum se poate face și, ca extensie, arătăm cum se efectuează măsurători și calcule comune instantanee pe sisteme multipartite post-selectate.

► Date BibTeX

► Referințe

[1] CH Bennett, G Brassard, C Crepeau, R Jozsa, A Peres și WK Wootters. „Teleportarea unei stări cuantice necunoscute prin canale duale clasice și einstein-podolsky-rosen”. Fiz. Rev. Lett. 70, 1895–1899 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895

[2] D Boschi, S Branca, F De Martini, L Hardy, and S Popescu. „Realizarea experimentală a teleportării unei stări cuantice pure necunoscute prin canale clasice duble și canale einstein-podolsky-rosen”. Fiz. 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 și A. Zeilinger. „Teleportarea cuantică experimentală”. Nature 390, 575–579 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 37539

[4] S. Pirandola, J. Eisert, C. Weedbrook, A. Furusawa și SL Braunstein. „Avansuri în teleportarea cuantică”. Nature Photonics 9, 641–652 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2015.154

[5] Yakir Aharonov, Peter G. Bergmann și Joel L. Lebowitz. „Simetria timpului în procesul cuantic de măsurare”. Fiz. Apoc. 134, B1410–B1416 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.134.B1410

[6] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Jeff Tollaksen și Lev Vaidman. „Stări în timp multiplu și măsurători în timp multiplu în mecanica cuantică”. Fiz. Rev. A 79, 052110 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.052110

[7] N Brunner, A Acin, D Collins, N Gisin și V Scarani. „Rețelele optice de telecomunicații ca măsurători cuantice slabe cu postselectare”. Fiz. Rev. Lett. 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.180402

[8] CK Hong și L Mandel. „Realizarea experimentală a unei stări localizate de un foton”. Fiz. Rev. Lett. 56, 58–60 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.56.58

[9] Y Aharanov, DZ Albert și L Vaidman. „Cum rezultatul măsurării unei componente a spin-ului unei particule de spin-1/​2 se poate dovedi a fi 100”. Fiz. Rev. Lett. 60, 1351–1354 (1988).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.60.1351

[10] L. Vaidman. „Controversa valorii slabe”. Philos. Trans. R. Soc., A 375 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2016.0395

[11] Onur Hosten și Paul Kwiat. „Observarea efectului de spin hall al luminii prin măsurători slabe”. Science 319, 787–790 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1152697

[12] P. Ben Dixon, David J. Starling, Andrew N. Jordan și John C. Howell. „Măsurarea ultrasensibilă a deviației fasciculului prin amplificarea interferometrică cu valori slabe”. Fiz. Rev. Lett. 102 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.173601

[13] Ralph Silva, Yelena Guryanova, Anthony J. Short, Paul Skrzypczyk, Nicolas Brunner și Sandu Popescu. „Conectarea proceselor cu ordine cauzală nedefinită și stări cuantice multitimp”. New J. Phys. 19 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa84fe

[14] Yakir Aharonov, Fabrizio Colombo, Sandu Popescu, Irene Sabadini, Daniele C. Struppa și Jeff Tollaksen. „Încălcarea cuantică a principiului casei și natura corelațiilor cuantice”. PNAS 113, 532–535 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1522411112

[15] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Daniel Rohrlich și Paul Skrzypczyk. „Pisici cuantice Cheshire”. New J. Phys. 15 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​11/​113015

[16] Lev Vaidman și Izhar Nevo. „Măsurători nonlocale în mecanica cuantică simetrică în timp”. Int. J. Mod. Fiz. B 20 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0217979206034108

[17] Seth Lloyd, Lorenzo Maccone, Raul Garcia-Patron, Vittorio Giovannetti și Yutaka Shikano. „Mecanica cuantică a călătoriei în timp prin teleportarea post-selectată”. Fiz. Rev. D 84 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.84.025007

[18] Satoshi Ishizaka și Tohya Hiroshima. „Schema de teleportare asimptotică ca procesor cuantic programabil universal”. Fiz. Rev. Lett. 101, 240501 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.240501

[19] Satoshi Ishizaka și Tohya Hiroshima. „Schema de teleportare cuantică prin selectarea unuia dintre multiplele porturi de ieșire”. Fiz. Rev. A 79, 042306 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.042306

[20] Salman Beigi și Robert Koenig. „Calcul cuantic non-local instantaneu simplificat cu aplicații la criptografia bazată pe poziție”. New 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 și Sergii Strelchuk. „Avantajul complexității comunicării cuantice implică încălcarea unei inegalități clopot”. Proc. Natl. Acad. Sci. 113 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1507647113

[22] Stefano Pirandola, Riccardo Laurenza și Cosmo Lupo. „Limite fundamentale ale discriminării canalelor cuantice”. npj Quantum Information 5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-019-0162-y

[23] Zhi-Wei Wang și Samuel L. Braunstein. „Performanță dimensională mai înaltă a teleportării bazate pe port”. Sci. Rep. 6 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep33004

[24] Michal Studzinski, Sergii Strelchuk, Marek Mozrzymas și Michal Horodecki. „Teleportare bazată pe porturi în dimensiune arbitrară”. Sci. Rep. 7 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-017-10051-4

[25] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski, Sergii Strelchuk și Michal Horodecki. „Teleportare optimă bazată pe porturi”. New J. Phys. 20 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab8e7

[26] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski și Michal Horodecki. „Un formalism simplificat al algebrei operatorilor de permutare parțial transpuși cu aplicații”. J. Fiz. A: Matematică. Theor. 51 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aaad15

[27] Matthias Christandl, Felix Leditzky, Christian Majenz, Graeme Smith, Florian Speelman și Michael Walter. „Performanța asimptotică a teleportării bazate pe porturi”. comun. Matematică. Fiz. 381, 379–451 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03884-0

[28] Piotr Kopszak, Marek Mozrzymas, Michal Studzinski și Michal Horodecki. „Teleportare bazată pe mai multe porturi – transmiterea unei cantități mari de informații cuantice”. Quantum 5 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-576

[29] Michal Studzinski, Marek Mozrzymas, Piotr Kopszak și Michal Horodecki. „Scheme eficiente de teleportare bazate pe mai multe porturi”. IEEE Trans. Inf. Teoria 68, 7892–7912 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2022.3187852

[30] Marek Mozrzymas, Michał Studziński și Piotr Kopszak. „Scheme optime de teleportare bazate pe mai multe porturi”. Quantum 5, 477 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-17-477

[31] L. Landau şi R. Peierls. „Erweiterung des unbestimmtheitsprinzips für die relativistische quantentheorie”. Zeitschrift für Physik 69, 56–69 (1931).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01391513

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

[33] Yakir Aharov şi David Z. Albert. „Stări și observabile în teoriile relativiste ale câmpurilor cuantice”. Fiz. Rev. D 21, 3316–3324 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.21.3316

[34] Yakir Aharov şi David Z. Albert. „Putem avea sens din procesul de măsurare în mecanica cuantică relativistă?”. Fiz. Rev. D 24, 359–370 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.24.359

[35] Yakir Aharov şi David Z. Albert. „Este noțiunea obișnuită de evoluție în timp adecvată pentru sistemele mecanice cuantice? eu”. Fiz. Rev. D 29, 223–227 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.223

[36] Yakir Aharov şi David Z. Albert. „Este noțiunea obișnuită de evoluție în timp adecvată pentru sistemele mecanice cuantice? ii. consideraţii relativiste”. Fiz. Rev. D 29, 228–234 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.228

[37] Yakir Aharonov, David Z. Albert și Lev Vaidman. „Procesul de măsurare în teoria cuantică relativistă”. Fiz. Rev. D 34, 1805–1813 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.1805

[38] Sandu Popescu și Lev Vaidman. „Constrângeri de cauzalitate asupra măsurătorilor cuantice nelocale”. Fiz. Rev. A 49, 4331–4338 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.49.4331

[39] Berry Groisman și Lev Vaidman. „Variabile nelocale cu stări proprii ale produsului”. J. Fiz. A: Matematică. Gen. 34, 6881 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

[40] Berry Groisman și Benni Reznik. „Măsurări ale stărilor semilocale și non-maximum încurcate”. Fiz. Rev. A 66, 022110 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.022110

[41] L Vaidman. „Măsurarea instantanee a variabilelor nelocale”. Fiz. Rev. Lett. 90, 010402 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.010402

[42] SR Clark, AJ Connor, D Jaksch și S Popescu. „Consumul de încrucișare al măsurătorilor cuantice nelocale instantanee”. New J. Phys. 12, 083034 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

[43] Alvin Gonzales și Eric Chitambar. „Margini ale calculului cuantic nelocal instantaneu”. IEEE Trans. Inf. Teoria 66, 2951–2963 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2950190

[44] Ralph Silva, Yelena Guryanova, Nicolas Brunner, Noah Linden, Anthony J. Short și Sandu Popescu. „Stări cuantice pre- și postselectate: matrici de densitate, tomografie și operatori kraus”. Fiz. Rev. A 89, 012121 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.012121

[45] Michal Sedlak, Alessandro Bisio și Mario Ziman. „Depozitarea și recuperarea probabilistică optimă a canalelor unitare”. Fiz. Rev. Lett. 122 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.170502

[46] Lev Vaidman. „Stări cuantice care evoluează înapoi”. J. Fiz. A: Matematică. Theor. 40, 3275–3284 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S23

[47] Charles H. Bennett și Stephen J. Wiesner. „Comunicarea prin operatori cu una și două particule în stările einstein-podolsky-rosen”. Fiz. Rev. Lett. 69, 2881–2884 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.69.2881

Citat de

Acest Lucru este publicat în Quantum sub Creative Commons Atribuire 4.0 internațională (CC BY 4.0) licență. Drepturile de autor rămân la deținătorii de drepturi de autor originale, precum autorii sau instituțiile lor.

Timestamp-ul:

Mai mult de la Jurnalul cuantic