Teorija virov o neklasičnosti kanalskih sklopov

Teorija virov o neklasičnosti kanalskih sklopov

Časovni žig: 10. oktober 2023 12

Beata Zjawin1, David Schmid1, Matty J. Hoban2,3, in Ana Belén Sainz1

1Mednarodni center za teorijo kvantnih tehnologij, Univerza v Gdanjsku, 80–309 Gdańsk, Poljska
2Cambridge Quantum Computing Ltd
3Quantinuum LLC

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

Minimalizem

Ko si dve strani, Alice in Bob, delita korelirane kvantne sisteme in Alice izvaja lokalne meritve, lahko Alicin posodobljen opis Bobovega stanja zagotovi dokaz o neklasičnih korelacijah. Ta preprost scenarij, ki so ga slavno predstavili Einstein, Podolsky in Rosen (EPR), je mogoče spremeniti tako, da se Bobu omogoči, da ima kot vhod tudi klasični ali kvantni sistem. V tem primeru Alice posodobi svoje znanje o kanalu (namesto o stanju) v Bobovem laboratoriju. V tem prispevku nudimo enoten okvir za preučevanje neklasičnosti različnih tovrstnih posplošitev scenarija EPR. To počnemo s teorijo virov, kjer so brezplačne operacije lokalne operacije in skupna naključnost (LOSR). Izpeljemo poldoločen program za proučevanje prednaročila virov EPR in odkrivamo možne pretvorbe med slednjimi. Poleg tega proučujemo pretvorbe med postkvantnimi viri analitično in numerično.

The resource theory of nonclassicality of channel assemblages PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

► BibTeX podatki

► Reference

[1] John S. Bell. "O paradoksu Einstein Podolsky Rosen". Physics Physique Fizika 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani in Stephanie Wehner. "Nelokalnost zvonca". Reviews of Modern Physics 86, 419 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[3] Albert Einstein, Boris Podolsky in Nathan Rosen. Ali se lahko kvantno-mehanski opis fizične realnosti šteje za popoln? Physical review 47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777

[4] Erwin Schrödinger. “Razprava o verjetnostnih razmerjih med ločenimi sistemi”. Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 31, 555–563 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0305004100013554

[5] Eric Gama Cavalcanti, Steve J Jones, Howard M Wiseman in Margaret D Reid. "Eksperimentalna merila za krmiljenje in paradoks Einstein-Podolsky-Rosen". Physical Review A 80, 032112 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.032112

[6] Howard M Wiseman, Steve James Jones in Andrew C Doherty. "Krmiljenje, zapletenost, nelokalnost in paradoks Einstein-Podolsky-Rosen". Physical Review Letters 98, 140402 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.140402

[7] Roope Uola, Ana CS Costa, H Chau Nguyen in Otfried Gühne. "Kvantno krmiljenje". Reviews of Modern Physics 92, 015001 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.015001

[8] Cyril Branciard, Eric G Cavalcanti, Stephen P Walborn, Valerio Scarani in Howard M Wiseman. "Enostranska distribucija kvantnega ključa, neodvisna od naprave: varnost, izvedljivost in povezava s krmiljenjem". Physical Review A 85, 010301 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301

[9] Yu Xiang, Ioannis Kogias, Gerardo Adesso in Qiongyi He. "Večdelno Gaussovo krmiljenje: Omejitve monogamije in aplikacije kvantne kriptografije". Phys. Rev. A 95, 010101 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.010101

[10] Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro in SP Walborn. "Odkrivanje prepletenosti v asimetričnih kvantnih omrežjih in večstransko kvantno krmiljenje". Nature Communications 6, 1–6 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms8941

[11] Alejandro Máttar, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro, SP Walborn in Daniel Cavalcanti. "Eksperimentalna večdelna prepletenost in certificiranje naključnosti stanja w v scenariju kvantnega krmiljenja". Kvantna znanost in tehnologija 2, 015011 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aa629b

[12] Elsa Passaro, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk in Antonio Acín. »Optimalno certificiranje naključnosti v scenarijih kvantnega krmiljenja in priprave in merjenja«. New Journal of Physics 17, 113010 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​11/​113010

[13] Yun Zhi Law, Jean-Daniel Bancal, Valerio Scarani, et al. "Kvantna ekstrakcija naključnosti za različne ravni karakterizacije naprav". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 47, 424028 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424028

[14] Ivan Šupić in Matty J Hoban. "Samotestiranje prek krmiljenja EPR". New Journal of Physics 18, 075006 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​7/​075006

[15] Suchetana Goswami, Bihalan Bhattacharya, Debarshi Das, Souradeep Sasmal, C Jebaratnam in AS Majumdar. "Enostransko, od naprave neodvisno samotestiranje katerega koli čistega dvokubitnega zapletenega stanja". Physical Review A 98, 022311 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022311

[16] Shin-Liang Chen, Huan-Yu Ku, Wenbin Zhou, Jordi Tura in Yueh-Nan Chen. "Robustno samotestiranje vodljivih kvantnih sklopov in njegove uporabe pri kvantnem certificiranju, neodvisnem od naprave". Quantum 5, 552 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-28-552

[17] Matthew F Pusey. "Negativnost in usmerjanje: močnejša Peresova domneva". Physical Review A 88, 032313 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.032313

[18] Paul Skrzypczyk, Miguel Navascués in Daniel Cavalcanti. "Kvantificiranje krmiljenja Einstein-Podolsky-Rosen". Pisma fizičnega pregleda 112, 180404 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.180404

[19] Marco Piani in John Watrous. "Potrebna in zadostna kvantna informacijska karakterizacija krmiljenja Einstein-Podolsky-Rosen". Pisma fizičnega pregleda 114, 060404 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.060404

[20] Rodrigo Gallego in Leandro Aolita. “Teorija virov krmiljenja”. Physical Review X 5, 041008 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041008

[21] Beata Zjawin, David Schmid, Matty J Hoban in Ana Belén Sainz. "Kvantificiranje EPR: teorija virov o neklasičnosti skupkov skupnega vzroka". Quantum 7, 926 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-02-16-926

[22] Elie Wolfe, David Schmid, Ana Belén Sainz, Ravi Kunjwal in Robert W Spekkens. "Kvantificiranje zvona: teorija virov o neklasičnosti škatel skupnega vzroka". Quantum 4, 280 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-06-08-280

[23] David Schmid, Thomas C Fraser, Ravi Kunjwal, Ana Belén Sainz, Elie Wolfe in Robert W Spekkens. »Razumevanje medsebojnega delovanja zapletenosti in nelokalnosti: motiviranje in razvoj nove veje teorije zapletenosti« (2020). url: https://​/​arxiv.org/​abs/​2004.09194.
arXiv: 2004.09194

[24] David Schmid, Denis Rosset in Francesco Buscemi. "Od tipa neodvisna teorija lokalnih operacij in skupna naključnost". Quantum 4, 262 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-262

[25] Marko Piani. "Krmiljenje kanala". JOSA B 32, A1–A7 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1364 / JOSAB.32.0000A1

[26] Ana Belén Sainz, Matty J Hoban, Paul Skrzypczyk in Leandro Aolita. "Bipartitno postkvantno krmiljenje v splošnih scenarijih". Physical Review Letters 125, 050404 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.050404

[27] Eric G Cavalcanti, Michael JW Hall in Howard M Wiseman. »Preverjanje zapletenosti in usmerjanje, ko Alice in Bobu ni mogoče zaupati«. Physical Review A 87, 032306 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.032306

[28] Denis Rosset, David Schmid in Francesco Buscemi. "Od tipa neodvisna karakterizacija prostorsko ločenih virov". Physical Review Letters 125, 210402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.210402

[29] Iman Marvian in Robert W Spekkens. »Kako kvantificirati skladnost: razlikovanje govorljivih in neizrekljivih pojmov«. Physical Review A 94, 052324 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.052324

[30] Iman Marvian, Robert W Spekkens in Paolo Zanardi. "Kvantne omejitve hitrosti, koherenca in asimetrija". Physical Review A 93, 052331 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.052331

[31] Andreas Winter in Dong Yang. “Teorija skladnosti operativnih virov”. Pisma fizičnega pregleda 116, 120404 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.120404

[32] Fernando GSL Brandao, Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim, Joseph M Renes in Robert W Spekkens. “Teorija virov kvantnih stanj izven toplotnega ravnovesja”. Fizična pregledna pisma 111, 250404 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.250404

[33] Paul Skrzypczyk, Anthony J Short in Sandu Popescu. “Ekstrakcija dela in termodinamika za posamezne kvantne sisteme”. Nature Communications 5, 1–8 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms5185

[34] Dominik Janzing, Pawel Wocjan, Robert Zeier, Rubino Geiss in Th Beth. “Termodinamični stroški zanesljivosti in nizke temperature: poostritev Landauerjevega principa in drugega zakona”. International Journal of Theoretical Physics 39, 2717–2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734

[35] Michał Horodecki in Jonathan Oppenheim. "Temeljne omejitve za kvantno in nanometrsko termodinamiko". Nature Communications 4, 1–6 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

[36] Gilad Gour, Markus P Müller, Varun Narasimhachar, Robert W Spekkens in Nicole Yunger Halpern. "Teorija virov informacijske neravnovesja v termodinamiki". Physics Reports 583, 1–58 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2015.04.003

[37] Zoë Holmes, Erick Hinds Mingo, Calvin YR Chen in Florian Mintert. "Kvantificiranje atermalnosti in kvantno povzročenih odstopanj od klasičnih fluktuacijskih odnosov". Entropija 22, 111 (2020).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e22010111

[38] Michael A Nielsen. “Pogoji za razred prepletenih transformacij”. Physical Review Letters 83, 436 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.436

[39] Charles H Bennett, Herbert J Bernstein, Sandu Popescu in Benjamin Schumacher. »Osredotočanje delne prepletenosti z lokalnimi operacijami«. Physical Review A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[40] Yuval Rishu Sanders in Gilad Gour. "Potrebni pogoji za katalizatorje prepletanja". Physical Review A 79, 054302 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.054302

[41] Francesco Buscemi. "Vsa zapletena kvantna stanja so nelokalna". Pisma fizičnega pregleda 108, 200401 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.200401

[42] David Schmid, Haoxing Du, Maryam Mudassar, Ghi Coulter-de Wit, Denis Rosset in Matty J Hoban. "Postkvantni kanali skupnega vzroka: teorija virov lokalnih operacij in skupne prepletenosti". Quantum 5, 419 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-03-23-419

[43] Jonathan Barrett, Noah Linden, Serge Massar, Stefano Pironio, Sandu Popescu in David Roberts. “Nelokalne korelacije kot informacijsko-teoretski vir”. Fizični pregled A 71, 022101 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.022101

[44] Nicolas Brunner in Paul Skrzypczyk. “Nelokalnostna destilacija in postkvantne teorije s trivialno komunikacijsko kompleksnostjo”. Pisma fizičnega pregleda 102, 160403 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.160403

[45] Judejski biser. “Vzročnost”. Cambridge University Press. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[46] Christopher J Wood in Robert W Spekkens. "Lekcija algoritmov vzročnega odkrivanja za kvantne korelacije: vzročne razlage kršitev neenakosti zvonca zahtevajo natančno nastavitev". New Journal of Physics 17, 033002 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002

[47] Paulo J Cavalcanti, John H Selby, Jamie Sikora, Thomas D Galley in Ana Belén Sainz. "Postkvantno krmiljenje je močnejši od kvantnega vira za obdelavo informacij". npj Kvantne informacije 8, 1–10 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-022-00574-8

[48] Ana Belén Sainz, Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk in Tamás Vértesi. "Postkvantno krmiljenje". Fizična pregledna pisma 115, 190403 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.190403

[49] Sandu Popescu in Daniel Rohrlich. “Kvantna nelokalnost kot aksiom”. Osnove fizike 24, 379–385 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098

[50] Nicolas Gisin. “Stohastična kvantna dinamika in relativnost”. Helvetica Physica Acta 62, 363–371 (1989).
https: / / doi.org/ 10.5169 / seals-116034

[51] Lane P Hughston, Richard Jozsa in William K Wootters. "Popolna klasifikacija kvantnih ansamblov z dano matriko gostote". Physics Letters A 183, 14–18 (1993).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(93)90880-9

[52] Michael A. Nielsen in Isaac L. Chuang. “Kvantno računanje in kvantne informacije: izdaja ob 10. obletnici”. Cambridge University Press. (2011).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[53] David Schmid, Katja Ried in Robert W. Spekkens. "Zakaj začetne korelacije sistem-okolje ne pomenijo neuspeha popolne pozitivnosti: vzročna perspektiva". Phys. Rev. A 100, 022112 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022112

[54] Man-Duen Choi. "Popolnoma pozitivni linearni zemljevidi na kompleksnih matrikah". Linearna algebra in njene aplikacije 10, 285–290 (1975).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0024-3795(75)90075-0

[55] Andrzej Jamiołkowski. “Linearne transformacije, ki ohranjajo sled in pozitivno poldoločenost operatorjev”. Poročila o matematični fiziki 3, 275–278 (1972).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0034-4877(72)90011-0

[56] Gus Gutoski in John Watrous. "K splošni teoriji kvantnih iger". V zborniku devetintridesetega letnega simpozija ACM o teoriji računalništva. Stran 565. (2007).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 1250790.1250873

[57] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano in Paolo Perinotti. “Teoretični okvir za kvantna omrežja”. Physical Review A 80, 022339 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.022339

[58] Arthur Fine. "Skrite spremenljivke, skupna verjetnost in Bellove neenakosti". Phys. Rev. Lett. 48, 291–295 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.291

[59] "Matlab". url: https://​/​www.mathworks.com/​.
https://​/​www.mathworks.com/​

[60] Michael Grant in Stephen Boyd. “CVX: programska oprema MATLAB za disciplinirano konveksno programiranje”. url: http://​/​cvxr.com/​cvx.
http://cvxr.com/ cvx

[61] Michael Grant in Stephen Boyd. “Implementacije grafov za negladke konveksne programe”. V V. Blondel, S. Boyd in H. Kimura, uredniki, Recent Advances in Learning and Control. Strani 95–110. Zapiski predavanj iz vodenja in informacijskih znanosti. Springer-Verlag Limited (2008).

[62] Jos F Sturm. "Uporaba sedumi 1.02, orodjarne Matlab za optimizacijo nad simetričnimi stožci". Optimizacijske metode in programska oprema 11, 625–653 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 10556789908805766

[63] Nathaniel Johnston. “QETLAB: orodje MATLAB za kvantno prepletenost”. url: http://​/​qetlab.com.
http://qetlab.com

[64] Beata Zjawin, David Schmid, Matty J. Hoban in Ana Belén Sainz. koda: beatazjawin/​Quantifying-EPR.
https://​/​github.com/​beatazjawin/​Quantifying-EPR

[65] Daniel Cavalcanti in Paul Skrzypczyk. "Kvantno krmiljenje: pregled s poudarkom na poldoločenem programiranju". Poročila o napredku v fiziki 80, 024001 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​80/​2/​024001

[66] Miguel Navascués, Jelena Guryanova, Matty J Hoban in Antonio Acín. "Skoraj kvantne korelacije". Nature Communications 6, 1 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7288

[67] Marcin Pawłowski, Tomasz Paterek, Dagomir Kaszlikowski, Valerio Scarani, Andreas Winter in Marek Żukowski. “Informacijska vzročnost kot fizikalni princip”. Nature 461, 1101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08400

[68] Miguel Navascués in Harald Wunderlich. “Pogled onkraj kvantnega modela”. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 466, 881 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2009.0453

[69] Ana Belén Sainz, Tobias Fritz, Remigiusz Augusiak, J Bohr Brask, Rafael Chaves, Anthony Leverrier in Antonio Acín. “Raziskovanje načela lokalne ortogonalnosti”. Physical Review A 89, 032117 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.032117

[70] Antonio Acín, Tobias Fritz, Anthony Leverrier in Ana Belén Sainz. “Kombinatorni pristop k nelokalnosti in kontekstualnosti”. Komunikacije v matematični fiziki 334, 533–628 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-014-2260-1

[71] Joe Henson in Ana Belén Sainz. "Makroskopska nekontekstualnost kot načelo za skoraj kvantne korelacije". Physical Review A 91, 042114 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.042114

[72] John F Clauser, Michael A Horne, Abner Shimony in Richard A Holt. "Predlagani eksperiment za testiranje teorij lokalnih skritih spremenljivk". Physical Review Letters 23, 880 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[73] Matty J Hoban in Ana Belén Sainz. »Ogrodje, ki temelji na kanalu, za usmerjanje, nelokalnost in več«. New Journal of Physics 20, 053048 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aabea8

[74] Michał Banacki, Ravishankar Ramanathan in Paweł Horodecki. »Multipartite channel assemblages« (2022). url: https://​/​arxiv.org/​pdf/​2205.05033.pdf.
https: / / arxiv.org/ pdf / 2205.05033.pdf

[75] Miguel Navascués, Stefano Pironio in Antonio Acín. "Omejevanje nabora kvantnih korelacij". Physical Review Letters 98, 010401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.010401

[76] Miguel Navascués, Stefano Pironio in Antonio Acín. “Konvergentna hierarhija poldoločenih programov, ki označujejo množico kvantnih korelacij”. New Journal of Physics 10, 073013 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​7/​073013

[77] Tilo Eggeling, Dirk Schlingemann in Reinhard F Werner. "Polvzvzalne operacije so semilokalizabilne". EPL (Europhysics Letters) 57, 782 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1209 / epl / i2002-00579-4

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