Передача информации с непрерывными переменными каналами квантового стирания

Передача информации с непрерывными переменными каналами квантового стирания

Передача информации с непрерывными переменными квантовыми каналами стирания PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальный поиск. Ай.

Чанчунь Чжун, Чанхун О и Лян Цзян

Притцкерская школа молекулярной инженерии, Чикагский университет, Чикаго, Иллинойс 60637, США

Находите эту статью интересной или хотите обсудить? Scite или оставить комментарий на SciRate.

Абстрактные

Квантовая пропускная способность, как ключевой показатель качества для данного квантового канала, определяет верхнюю границу способности канала передавать квантовую информацию. Идентификация различных типов каналов, оценка соответствующей квантовой пропускной способности и поиск схемы кодирования, приближающейся к пропускной способности, являются основными задачами теории квантовой связи. Квантовый канал в дискретных переменных широко обсуждался на основе различных моделей ошибок, в то время как модель ошибок в канале с непрерывными переменными была менее изучена из-за проблемы бесконечной размерности. В этой статье мы исследуем общий непрерывный переменный квантовый канал стирания. Определяя эффективное подпространство системы с непрерывными переменными, мы находим модель случайного кодирования с непрерывными переменными. Затем мы получаем квантовую пропускную способность канала стирания с непрерывной переменной в рамках теории развязки. Обсуждение в этой статье заполняет пробел, связанный с квантовым каналом стирания в условиях непрерывной переменной, и проливает свет на понимание других типов квантовых каналов с непрерывной переменной.

► Данные BibTeX

► Рекомендации

[1] М. Хаяши, С. Исидзака, А. Кавати, Г. Кимура и Т. Огава, Введение в квантовую информатику (Springer, 2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-43502-1

[2] Дж. Уотроус, Теория квантовой информации (Cambridge University Press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[3] Л. Дьонгйози, С. Имре и Х. В. Нгуен, Обзор пропускной способности квантовых каналов, IEEE Communications Surveys & Tutorials 20, 1149 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / COMST.2017.2786748

[4] CH Bennett и PW Shor, Квантовая теория информации, IEEE транзакции по теории информации 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.720553

[5] П. Буш, П. Лахти, Ж.-П. Пеллонпаа и К. Юлинен, Квантовое измерение, Vol. 23 (Спрингер, 2016).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-43389-9

[6] А. С. Холево, Пропускная способность квантового канала с общими состояниями сигналов, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.651037

[7] Барнум Х., Нильсен М.А., Шумахер Б. Передача информации по зашумленному квантовому каналу // Phys. Ред. А 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[8] С. Ллойд, Емкость зашумленного квантового канала, Phys. Ред. А 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[9] Дж. Эйзерт и М. М. Вольф, Гауссовы квантовые каналы, препринт arXiv quant-ph/​0505151 (2005).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​0505151
Arxiv: колич-фот / 0505151

[10] И. Деветак и П. В. Шор, Способность квантового канала для одновременной передачи классической и квантовой информации, Связь по математической физике 256, 287 (2005).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-005-1317-6

[11] А. С. Холево, Квантовые системы, каналы, информация, в Квантовые системы, каналы, информация (де Грюйтер, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403

[12] М. Розати, А. Мари и В. Джованнетти, Узкие границы квантовой емкости тепловых аттенюаторов, Nature Communications 9, 1 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06848-0

[13] К. Шарма, М. М. Уайлд, С. Адхикари и М. Такеока, Ограничение ограниченной энергией квантовой и частной пропускной способности нечувствительных к фазе бозонных гауссовских каналов, New Journal of Physics 20, 063025 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aac11a

[14] К. Чжон, Ю. Лим, Дж. Ким и С. Ли, Новые верхние границы квантовой емкости для общего аттенюатора и усилителя, в материалах конференции AIP, Vol. 2241 (ООО «АИП Паблишинг», 2020 г.) с. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0011402

[15] М. Грассл, Т. Бет и Т. Пелиццари, Коды для канала квантового стирания, Phys. Ред. А 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo, JA Smolin, Возможности каналов квантового стирания, Phys. Преподобный Летт. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[17] С. Л. Браунштейн и П. Ван Лоок, Квантовая информация с непрерывными переменными, Обзоры современной физики 77, 513 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

[18] К. Видбрук, С. Пирандола, Р. Гарсия-Патрон, Н. Дж. Серф, Т. С. Ральф, Дж. Х. Шапиро и С. Ллойд, Гауссова квантовая информация, Обзоры современной физики 84, 621 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[19] Д. Готтесман, А. Китаев и Дж. Прескилл, Кодирование кубита в генераторе, Physical Review A 64, 012310 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[20] В.-Л. Ма, С. Пури, Р. Дж. Шёлкопф, М. Х. Деворет, С. Гирвин и Л. Цзян, Квантовое управление бозонными модами со сверхпроводящими цепями, Научный бюллетень 66, 1789 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.05.024

[21] Дж. Нисет, У.Л. Андерсен и Н.Дж. Серф, Экспериментально осуществимый квантовый код коррекции стирания для непрерывных переменных, Phys. Преподобный Летт. 101, 130503 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.130503

[22] Дж. С. Сидху, С. К. Джоши, М. Гюндоган, Т. Брум, Д. Лаундс, Л. Маццарелла, М. Круцик, С. Мохапатра, Д. Декуал, Г. Валлоне и др., Достижения в области космических квантовых коммуникаций, IET Quantum Сообщение 2, 182 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1049/​qtc2.12015

[23] Р. Клессе, Приближенная квантовая коррекция ошибок, случайные коды и пропускная способность квантового канала, Phys. Ред. А 75, 062315 (2007 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[24] П. Хейден, М. Городецки, А. Винтер и Дж. Ярд, Разъединяющий подход к квантовой емкости, Открытые системы и информационная динамика, 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[25] П. Хайден и Дж. Прескилл, Черные дыры как зеркала: квантовая информация в случайных подсистемах, Журнал физики высоких энергий, 2007, 120 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1126-6708/​2007/​09/​120

[26] Q. Zhuang, T. Schuster, B. Yoshida и NY Yao, Скремблирование и сложность в фазовом пространстве, Phys. Ред. А 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[27] М. Фукуда и Р. Кениг, Типичная запутанность для гауссовских состояний, Журнал математической физики 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5119950

[28] См. в приложении краткий обзор вычислений для дискретной развязки переменных с любой конечной размерностью.

[29] В. Полсен, Вполне ограниченные карты и операторные алгебры, 78 (издательство Кембриджского университета, 2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511546631

[30] Б. Шумахер и М.А. Нильсен, Квантовая обработка данных и исправление ошибок, Phys. Ред. А 54, 2629 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[31] Б. Шумахер и М. Д. Уэстморленд, Приблизительная квантовая коррекция ошибок, Квантовая обработка информации, 1, 5 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1019653202562

[32] Ф. Дюпюи, Разделяющий подход к квантовой теории информации, препринт arXiv arXiv: 1004.1641 (2010).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1004.1641
Arxiv: 1004.1641

[33] М. Городецкий, Дж. Оппенгейм и А. Винтер, Слияние квантовых состояний и негативная информация, Связь в математической физике 269, 107 (2007).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0118-х

[34] С. Чой, Ю. Бао, С.-Л. Ци и Э. Альтман, Квантовая коррекция ошибок в динамике скремблирования и фазовый переход, вызванный измерениями, Phys. Преподобный Летт. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[35] Б. Чжан и К. Чжуан, Формирование запутанности в случайных квантовых сетях с непрерывной переменной, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-ш

[36] Унитарный план представляет собой подмножество унитарной группы, в котором выборочные средние значения определенных полиномов по набору совпадают со средними по всей унитарной группе.

[37] К. Э. Шеннон, Математическая теория связи, Технический журнал The Bell system 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

[38] М. М. Уайльд, Квантовая теория информации (Cambridge University Press, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976

[39] Б. Коллинз и П. Сняды, Интегрирование по мере Хаара на унитарной, ортогональной и симплектической группе, Communications in Mathematical Physics 264, 773 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1554-3

[40] В. В. Альберт, К. Нох, К. Дуйвенворден, Д. Д. Янг, Р. Т. Бриерли, П. Рейнхольд, К. Вуйо, Л. Ли, К. Шен, С. М. Гирвин, Б. М. Терхал и Л. Цзян, Исполнение и структура сингл- модовые бозонные коды, Phys. Ред. А 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[41] К. Брадлер и К. Адами, Черные дыры как бозонные гауссовы каналы, Phys. Ред. Д 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

Цитируется

Отметка времени:

Больше от Квантовый журнал