Телепортация поствыбранных квантовых состояний

Телепортация поствыбранных квантовых состояний

Отметка времени: 14 марта 2024 г., 6:02

Дэниел Коллинз

Физическая лаборатория Х. Х. Уиллса, Бристольский университет, Тиндалл-авеню, Бристоль BS8 1TL

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

Абстрактные

Телепортация позволяет Алисе отправить Бобу заранее подготовленное квантовое состояние, используя только предварительно разделенную запутанность и классическую связь. Здесь мы показываем, что можно телепортировать состояние, которое также выбрано $it{post}$. Пост-выбор состояния $Phi$ означает, что после завершения эксперимента Алиса выполняет измерение и сохраняет только те эксперименты, в которых результат измерения равен $Phi$. Мы также демонстрируем телепортацию на основе $it{port}$ до и после выбора. Наконец, мы используем эти протоколы для выполнения мгновенных нелокальных квантовых вычислений в системах до и после выбора и значительно уменьшаем запутанность, необходимую для мгновенного измерения произвольной нелокальной переменной в пространственно разделенных системах до и после выбора.

Телепортация поствыбранных квантовых состояний PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальный поиск. Ай.

Рекомендованное изображение: телепортация выбранного состояния от Алисы к Бобу.

Популярное резюме

Как мы можем отправить квантовое состояние из одного места в другое? Это сложно, поскольку квантовые состояния имеют тенденцию к декогеренции, а принцип неопределенности не позволяет нам преобразовать квантовое состояние в классические биты для отправки по нашим обычным телефонным линиям. $textbf{Teleportation}$ — это решение. Он использует предварительно разделенную запутанность вместе с классическими битами для передачи квантового состояния, аккуратно избегая декогеренции и принципа неопределенности. Здесь мы исследуем телепортацию состояния $textbf{post-selected}$ из одного места в другое. Пост-отбор означает, что мы ставим условие, что система будет находиться в определенном состоянии в конце эксперимента. Состояние после выбора можно вычислить раньше, переназначив его $textbf{назад во времени}$. Возможно ли телепортировать состояние, которое движется назад во времени, когда мы сами движемся во времени вперед? Мы покажем, как это можно сделать, и в качестве дополнения покажем, как выполнять мгновенные совместные измерения и вычисления в предварительно выбранных многочастных системах.

► Данные BibTeX

► Рекомендации

[1] CH Bennett, G Brassard, C Crepeau, R Jozsa, A Peres и WK Wootters. «Телепортация неизвестного квантового состояния по двойному классическому каналу и каналу Эйнштейна-Подольского-Розена». Физ. Преподобный Летт. 70, 1895–1899 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895

[2] Д. Боски, С. Бранка, Ф. Де Мартини, Л. Харди и С. Попеску. «Экспериментальная реализация телепортации неизвестного чистого квантового состояния по двойным классическим каналам и каналам Эйнштейна-Подольского-Розена». Физ. Преподобный Летт. 80, 1121–1125 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.1121

[3] Д. Баумистер, Дж. М. Пан, К. Мэттл, М. Эйбл, Х. Вайнфуртер и А. Цайлингер. «Экспериментальная квантовая телепортация». Природа 390, 575–579 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 37539

[4] С. Пирандола, Дж. Эйсерт, К. Уидбрук, А. Фурусава и С. Л. Браунштейн. «Достижения в области квантовой телепортации». Природная фотоника 9, 641–652 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2015.154

[5] Якир Ахаронов, Питер Г. Бергманн и Джоэл Л. Лебовиц. «Временная симметрия в квантовом процессе измерения». Физ. Ред. 134, B1410–B1416 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.134.B1410

[6] Якир Ахаронов, Санду Попеску, Джефф Толлаксен и Лев Вайдман. «Многовременные состояния и многовременные измерения в квантовой механике». Физ. Ред. А 79, 052110 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.052110

[7] Н. Бруннер, А. Ацин, Д. Коллинз, Н. Гизин и В. Скарани. «Оптические телекоммуникационные сети как слабые квантовые измерения с постселекцией». Физ. Преподобный Летт. 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.180402

[8] К. К. Хонг и Л. Мандель. «Экспериментальная реализация локализованного однофотонного состояния». Физ. Преподобный Летт. 56, 58–60 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.56.58

[9] Ю. Ахаранов, Д. З. Альберт и Л. Вайдман. «Как результат измерения компоненты спина частицы со спином 1/​2 может оказаться равным 100». Физ. Преподобный Летт. 60, 1351–1354 (1988).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.60.1351

[10] Л. Вайдман. «Слабый ценностный спор». Филос. Пер. Р. Сок., А 375 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2016.0395

[11] Онур Хостен и Пол Квиат. «Наблюдение эффекта спин-холла света посредством слабых измерений». Наука 319, 787–790 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1152697

[12] П. Бен Диксон, Дэвид Дж. Старлинг, Эндрю Н. Джордан и Джон К. Хауэлл. «Сверхчувствительное измерение отклонения луча посредством интерферометрического усиления слабых значений». Физ. Преподобный Летт. 102 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.173601

[13] Ральф Сильва, Елена Гурьянова, Энтони Дж. Шорт, Пол Скшипчик, Николас Бруннер и Санду Попеску. «Связывание процессов с неопределенным причинным порядком и многовременными квантовыми состояниями». Нью Дж. Физ. 19 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa84fe

[14] Якир Ахаронов, Фабрицио Коломбо, Санду Попеску, Ирен Сабадини, Даниэле К. Струппа и Джефф Толлаксен. «Квантовое нарушение принципа «ячейки» и природа квантовых корреляций». ПНАС 113, 532–535 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1522411112

[15] Якир Ахаронов, Санду Попеску, Даниэль Рорлих и Пол Скшипчик. «Квантовые чеширские коты». Нью Дж. Физ. 15 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​11/​113015

[16] Лев Вайдман и Ижар Нево. «Нелокальные измерения во времени-симметричной квантовой механике». Межд. Дж. Мод. Физ. Б 20 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0217979206034108

[17] Сет Ллойд, Лоренцо Макконе, Рауль Гарсиа-Патрон, Витторио Джованнетти и Ютака Сикано. «Квантовая механика путешествий во времени посредством постизбранной телепортации». Физ. Ред. Д 84 (2011 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.84.025007

[18] Сатоши Ишизака и Тохья Хиросима. «Асимптотическая схема телепортации как универсальный программируемый квантовый процессор». Физ. Преподобный Летт. 101, 240501 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.240501

[19] Сатоши Ишизака и Тохья Хиросима. «Схема квантовой телепортации путем выбора одного из нескольких выходных портов». Физ. Ред. А 79, 042306 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.042306

[20] Салман Бейги и Роберт Кениг. «Упрощенные мгновенные нелокальные квантовые вычисления с применением позиционной криптографии». Нью Дж. Физ. 13 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​9/​093036

[21] Гарри Бурман, Лукаш Чекай, Анджей Грудка, Михал Городецкий, Павел Городецкий, Марцин Маркевич, Флориан Спилман и Сергей Стрельчук. «Преимущество в сложности квантовой связи подразумевает нарушение неравенства колокола». Учеб. Натл. акад. наук. 113 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1507647113

[22] Стефано Пирандола, Риккардо Лауренса и Космо Лупо. «Фундаментальные ограничения дискриминации квантовых каналов». npj Квантовая информация 5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-019-0162-й

[23] Чжи-Вэй Ван и Сэмюэл Л. Браунштейн. «Высокоразмерная производительность телепортации на основе порта». наук. Отчет 6 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep33004

[24] Михал Студзинский, Сергей Стрельчук, Марек Мозжимас и Михал Городецкий. «Портовая телепортация в произвольном измерении». наук. Репортаж 7 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-017-10051-4

[25] Марек Можжимас, Михал Студзинский, Сергей Стрельчук и Михал Городецкий. «Оптимальная телепортация на базе порта». Нью Дж. Физ. 20 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab8e7

[26] Марек Можжимас, Михал Студзински и Михал Городецкий. «Упрощенный формализм алгебры частично транспонированных перестановочных операторов с приложениями». Дж. Физ. А: Математика. Теор. 51 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aaad15

[27] Маттиас Кристандл, Феликс Ледицки, Кристиан Маенц, Грэм Смит, Флориан Спилман и Майкл Уолтер. «Асимптотическая производительность телепортации на основе порта». Коммун. Математика. Физ. 381, 379–451 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03884-0

[28] Петр Копшак, Марек Можжимас, Михал Студзински и Михал Городецкий. «Многопортовая телепортация – передача большого количества квантовой информации». Квант 5 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-576

[29] Михал Студзинский, Марек Можжимас, Петр Копшак и Михал Городецкий. «Эффективные схемы телепортации на основе нескольких портов». IEEE Транс. Инф. Теория 68, 7892–7912 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2022.3187852

[30] Марек Мозжимас, Михал Студзинский и Петр Копшак. «Оптимальные многопортовые схемы телепортации». Квант 5, 477 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-17-477

[31] Л. Ландау и Р. Пайерлс. «Erweiterung des unbestimmtheitsprinzips für die релятивистской квантовой теории». Zeitschrift für Physik 69, 56–69 (1931).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01391513

[32] Нильс Хенрик Давид Бор и Л. Розенфельд. «Из-за беспорядка, связанного с электромагнитным полем». Дет Кгл. Danske Videnskabernes Selskab Mathematisk-fysiske Meddelelser 12, 1–65 (1933).

[33] Якир Ааронов и Дэвид З. Альберт. «Состояния и наблюдаемые в релятивистских квантовых теориях поля». Физ. Ред. Д 21, 3316–3324 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.21.3316

[34] Якир Ааронов и Дэвид З. Альберт. «Можем ли мы найти смысл в процессе измерений в релятивистской квантовой механике?». Физ. Ред. Д 24, 359–370 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.24.359

[35] Якир Ааронов и Дэвид З. Альберт. «Адекватно ли обычное представление о временной эволюции для квантово-механических систем? я". Физ. Ред. Д 29, 223–227 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.223

[36] Якир Ааронов и Дэвид З. Альберт. «Адекватно ли обычное представление о временной эволюции для квантово-механических систем? ii. релятивистские соображения». Физ. Ред. Д 29, 228–234 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.228

[37] Якир Ахаронов, Дэвид З. Альберт и Лев Вайдман. «Процесс измерения в релятивистской квантовой теории». Физ. Ред. Д 34, 1805–1813 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.1805

[38] Санду Попеску и Лев Вайдман. «Ограничения причинности нелокальных квантовых измерений». Физ. Ред. А 49, 4331–4338 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.49.4331

[39] Берри Гройсман и Лев Вайдман. «Нелокальные переменные с собственными состояниями состояния продукта». Дж. Физ. А: Математика. Быт. 34, 6881 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

[40] Берри Гройсман и Бенни Резник. «Измерения полулокальных и немаксимально запутанных состояний». Физ. Ред. А 66, 022110 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.022110

[41] Л Вайдман. «Мгновенное измерение нелокальных переменных». Физ. Преподобный Летт. 90, 010402 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.010402

[42] С. Р. Кларк, А. Дж. Коннор, Д. Якш и С. Попеску. «Потребление запутанности мгновенных нелокальных квантовых измерений». Нью Дж. Физ. 12, 083034 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

[43] Элвин Гонсалес и Эрик Читамбар. «Границы мгновенных нелокальных квантовых вычислений». IEEE Транс. Инф. Теория 66, 2951–2963 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2950190

[44] Ральф Сильва, Елена Гурьянова, Николас Бруннер, Ной Линден, Энтони Дж. Шорт и Санду Попеску. «Квантовые состояния до и после выбора: матрицы плотности, томография и операторы Крауса». Физ. Ред. А 89, 012121 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.012121

[45] Михал Седлак, Алессандро Бисио и Марио Зиман. «Оптимальное вероятностное хранение и извлечение унитарных каналов». Физ. Преподобный Летт. 122 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.170502

[46] Лев Вайдман. «Обратно развивающиеся квантовые состояния». Дж. Физ. А: Математика. Теор. 40, 3275–3284 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S23

[47] Чарльз Х. Беннетт и Стивен Дж. Визнер. «Коммуникация через одно- и двухчастичные операторы в состояниях Эйнштейна-Подольского-Розена». Физ. Преподобный Летт. 69, 2881–2884 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.69.2881

Цитируется

Эта статья опубликована в Quantum под Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) лицензия. Авторское право остается за первоначальными правообладателями, такими как авторы или их учреждения.

Отметка времени:

Больше от Квантовый журнал