Teleportacija naknadno izbranih kvantnih stanj

Teleportacija naknadno izbranih kvantnih stanj

Časovni žig: 14. marec 2024 6

Daniel Collins

HH Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Tyndall Avenue, Bristol BS8 1TL

Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.

Minimalizem

Teleportacija omogoča Alice, da Bobu pošlje vnaprej pripravljeno kvantno stanje z uporabo samo vnaprej deljene prepletenosti in klasične komunikacije. Tukaj pokažemo, da je mogoče teleportirati stanje, ki je tudi $it{post}$-izbrano. Naknadna izbira stanja $Phi$ pomeni, da Alice po tem, ko konča poskus, izvede meritev in obdrži samo poteke poskusa, pri katerih je rezultat meritve $Phi$. Predstavimo tudi pred in naknadno izbrano teleportacijo, ki temelji na $it{port}$. Končno uporabljamo te protokole za izvajanje takojšnjega nelokalnega kvantnega računanja na predhodno in naknadno izbranih sistemih in znatno zmanjšamo prepletenost, ki je potrebna za takojšnje merjenje poljubne nelokalne spremenljivke prostorsko ločenih pred in naknadno izbranih sistemov.

Teleportacija naknadno izbranih kvantnih stanj PlatoBlockchain Data Intelligence. Navpično iskanje. Ai.

Predstavljena slika: Teleportacija izbranega stanja objave iz Alice v Boba.

Priljubljen povzetek

Kako lahko pošljemo kvantno stanje iz enega kraja v drugega? Zapleteno je, saj se kvantna stanja nagibajo k dekohereciji, načelo negotovosti pa nam preprečuje pretvorbo kvantnega stanja v klasične bite, ki se pošiljajo po običajnih telefonskih linijah. $textbf{Teleportation}$ je rešitev. Za pošiljanje kvantnega stanja uporablja predhodno deljeno zapletanje skupaj s klasičnimi biti, pri čemer se natančno izogne ​​dekoherenci in načelu negotovosti. Tukaj raziskujemo teleportacijo stanja $textbf{post-selected}$ iz enega kraja v drugega. Naknadna selekcija pomeni, da pogojujemo, da je sistem na koncu poskusa v določenem stanju. Naknadno izbrano stanje je mogoče izračunati v prejšnjih časih tako, da ga retrodicirate $textbf{nazaj v času}$. Ali je mogoče teleportirati stanje, ki se vrne nazaj v čas, ko se mi sami premikamo naprej v času? Pokažemo, kako je to mogoče storiti, in kot razširitev pokažemo, kako izvajati trenutne skupne meritve in izračune na naknadno izbranih večpartitnih sistemih.

► BibTeX podatki

► Reference

[1] CH Bennett, G Brassard, C Crepeau, R Jozsa, A Peres in WK Wootters. "Teleportacija neznanega kvantnega stanja prek dvojnega klasičnega kanala in kanala Einstein-Podolsky-Rosen". Phys. Rev. Lett. 70, 1895–1899 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895

[2] D. Boschi, S. Branca, F. De Martini, L. Hardy in S. Popescu. "Eksperimentalna realizacija teleportiranja neznanega čistega kvantnega stanja prek dvojnih klasičnih kanalov in kanalov Einstein-Podolsky-Rosen". Phys. 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 in A. Zeilinger. "Eksperimentalna kvantna teleportacija". Narava 390, 575–579 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 37539

[4] S. Pirandola, J. Eisert, C. Weedbrook, A. Furusawa in SL Braunstein. "Napredek v kvantni teleportaciji". Nature Photonics 9, 641–652 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2015.154

[5] Yakir Aharonov, Peter G. Bergmann in Joel L. Lebowitz. “Časovna simetrija v kvantnem procesu merjenja”. Phys. Rev. 134, B1410–B1416 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.134.B1410

[6] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Jeff Tollaksen in Lev Vaidman. “Veččasovna stanja in večkratne meritve v kvantni mehaniki”. Phys. Rev. A 79, 052110 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.052110

[7] N Brunner, A Acin, D Collins, N Gisin in V Scarani. “Optična telekomunikacijska omrežja kot šibke kvantne meritve z naknadno selekcijo”. Phys. Rev. Lett. 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.180402

[8] CK Hong in L Mandel. "Eksperimentalna realizacija lokaliziranega enofotonskega stanja". Phys. Rev. Lett. 56, 58–60 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.56.58

[9] Y Aharanov, DZ Albert in L Vaidman. »Kako se lahko izkaže, da je rezultat meritve komponente spina delca s spinom 1/2 100«. Phys. Rev. Lett. 60, 1351–1354 (1988).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.60.1351

[10] L. Vaidman. »Polemika o šibkih vrednotah«. Philos. Trans. R. Soc., A 375 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2016.0395

[11] Onur Hosten in Paul Kwiat. "Opazovanje spin hall efekta svetlobe s šibkimi meritvami". Znanost 319, 787–790 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1126 / znanost.1152697

[12] P. Ben Dixon, David J. Starling, Andrew N. Jordan in John C. Howell. "Ultraobčutljivo merjenje odklona žarka z interferometričnim ojačanjem šibke vrednosti". Phys. Rev. Lett. 102 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.173601

[13] Ralph Silva, Jelena Guryanova, Anthony J. Short, Paul Skrzypczyk, Nicolas Brunner in Sandu Popescu. “Povezovanje procesov z nedoločenim vzročnim redom in veččasovnimi kvantnimi stanji”. 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 in Jeff Tollaksen. "Kvantna kršitev načela golobov in narava kvantnih korelacij". PNAS 113, 532–535 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1522411112

[15] Yakir Aharonov, Sandu Popescu, Daniel Rohrlich in Paul Skrzypczyk. "Kvantne češirske mačke". New J. Phys. 15 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​11/​113015

[16] Lev Vaidman in Izhar Nevo. “Nelokalne meritve v časovno simetrični kvantni mehaniki”. Int. J. Mod. Phys. B 20 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0217979206034108

[17] Seth Lloyd, Lorenzo Maccone, Raul Garcia-Patron, Vittorio Giovannetti in Yutaka Shikano. “Kvantna mehanika potovanja skozi čas s post-izbrano teleportacijo”. Phys. Rev. D 84 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.84.025007

[18] Satoshi Ishizaka in Tohya Hiroshima. "Asimptotična teleportacijska shema kot univerzalni programabilni kvantni procesor". Phys. Rev. Lett. 101, 240501 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.240501

[19] Satoshi Ishizaka in Tohya Hiroshima. "Kvantna teleportacijska shema z izbiro enega od več izhodnih vrat". Phys. Rev. A 79, 042306 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.042306

[20] Salman Beigi in Robert Koenig. "Poenostavljeno trenutno nelokalno kvantno računanje z aplikacijami za kriptografijo na podlagi položaja". 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 in Sergii Strelchuk. "Prednost kompleksnosti kvantne komunikacije pomeni kršitev neenakosti zvonca". Proc. Natl. Akad. Sci. 113 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1507647113

[22] Stefano Pirandola, Riccardo Laurenza in Cosmo Lupo. "Temeljne omejitve diskriminacije kvantnih kanalov". npj Kvantne informacije 5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-019-0162-y

[23] Zhi-Wei Wang in Samuel L. Braunstein. »Višjedimenzionalna zmogljivost teleportacije prek vrat«. Sci. Rep. 6 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep33004

[24] Michal Studzinski, Sergii Strelchuk, Marek Mozrzymas in Michal Horodecki. "Teleportacija na osnovi vrat v poljubni dimenziji". Sci. Rep. 7 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-017-10051-4

[25] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski, Sergii Strelchuk in Michal Horodecki. "Optimalna teleportacija na podlagi vrat". New J. Phys. 20 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab8e7

[26] Marek Mozrzymas, Michal Studzinski in Michal Horodecki. “Poenostavljen formalizem algebre delno transponiranih permutacijskih operatorjev z aplikacijami”. J. Phys. O: Matematika. Teor. 51 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aaad15

[27] Matthias Christandl, Felix Leditzky, Christian Majenz, Graeme Smith, Florian Speelman in Michael Walter. "Asimptotična zmogljivost teleportacije na podlagi vrat". Komun. matematika Phys. 381, 379–451 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03884-0

[28] Piotr Kopszak, Marek Mozrzymas, Michal Studzinski in Michal Horodecki. “Multiport temelječa teleportacija – prenos velike količine kvantnih informacij”. Quantum 5 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-576

[29] Michal Studzinski, Marek Mozrzymas, Piotr Kopszak in Michal Horodecki. "Učinkovite sheme teleportacije na osnovi več vrat". IEEE Trans. Inf. Teorija 68, 7892–7912 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2022.3187852

[30] Marek Mozrzymas, Michał Studziński in Piotr Kopszak. »Optimalne teleportacijske sheme na osnovi več vrat«. Quantum 5, 477 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-17-477

[31] L. Landau in 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 in L. Rosenfeld. "Zur frage der messbarkeit der elektromagnetischen feldgrössen". Det Kgl. Danske Videnskabernes Selskab Mathematisk-fysiske Meddeelser 12, 1–65 (1933).

[33] Yakir Aharonov in David Z. Albert. “Stanja in opazovalnice v relativističnih kvantnih teorijah polja”. Phys. Rev. D 21, 3316–3324 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.21.3316

[34] Yakir Aharonov in David Z. Albert. "Ali lahko dobimo smisel iz merilnega procesa v relativistični kvantni mehaniki?". Phys. Rev. D 24, 359–370 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.24.359

[35] Yakir Aharonov in David Z. Albert. »Ali je običajna predstava o časovni evoluciji primerna za kvantno-mehanske sisteme? jaz". Phys. Rev. D 29, 223–227 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.223

[36] Yakir Aharonov in David Z. Albert. »Ali je običajna predstava o časovni evoluciji primerna za kvantno-mehanske sisteme? ii. relativistična razmišljanja«. Phys. Rev. D 29, 228–234 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.29.228

[37] Yakir Aharonov, David Z. Albert in Lev Vaidman. “Merilni proces v relativistični kvantni teoriji”. Phys. Rev. D 34, 1805–1813 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.34.1805

[38] Sandu Popescu in Lev Vaidman. "Omejitve vzročnosti pri nelokalnih kvantnih meritvah". Phys. Rev. A 49, 4331–4338 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.49.4331

[39] Berry Groisman in Lev Vaidman. “Nelokalne spremenljivke z lastnimi stanji produkta”. J. Phys. O: Matematika. Gen. 34, 6881 (2001).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

[40] Berry Groisman in Benni Reznik. “Meritve semilokalnih in nemaksimalno zapletenih stanj”. Phys. Rev. A 66, 022110 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.022110

[41] L Vaidman. “Takojšnje merjenje nelokalnih spremenljivk”. Phys. Rev. Lett. 90, 010402 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.010402

[42] SR Clark, AJ Connor, D Jaksch in S. Popescu. "Poraba prepletenosti trenutnih nelokalnih kvantnih meritev". New J. Phys. 12, 083034 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

[43] Alvin Gonzales in Eric Chitambar. "Meje trenutnega nelokalnega kvantnega računanja". IEEE Trans. Inf. Teorija 66, 2951–2963 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2950190

[44] Ralph Silva, Jelena Guryanova, Nicolas Brunner, Noah Linden, Anthony J. Short in Sandu Popescu. “Pred- in naknadno izbrana kvantna stanja: matrike gostote, tomografija in krausovi operaterji”. Phys. Rev. A 89, 012121 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.012121

[45] Michal Sedlak, Alessandro Bisio in Mario Ziman. “Optimalno verjetnostno shranjevanje in iskanje enotnih kanalov”. Phys. Rev. Lett. 122 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.170502

[46] Lev Vaidman. "Vzvratno razvijajoča se kvantna stanja". J. Phys. O: Matematika. Teor. 40, 3275–3284 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S23

[47] Charles H. Bennett in Stephen J. Wiesner. "Komunikacija prek enodelčnih in dvodelčnih operaterjev o stanjih Einstein-Podolsky-Rosen". Phys. Rev. Lett. 69, 2881–2884 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.69.2881

Navedel

Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.

Časovni žig:

Več od Quantum Journal