Prepletena kataliza za kvantna stanja in hrupne kanale

Prepletena kataliza za kvantna stanja in hrupne kanale

Časovni žig: 20. marec 2024 11
Prepletena kataliza za kvantna stanja in hrupne kanale PlatoBlockchain Data Intelligence. Navpično iskanje. Ai.

Chandan Datta1,2,3, Tulja Varun Kondra1, Marek Miller1in Aleksander Streljcov1

1Center za kvantne optične tehnologije, Center za nove tehnologije, Univerza v Varšavi, Banacha 2c, 02-097 Varšava, Poljska
2Inštitut za teoretično fiziko III, Univerza Heinrich Heine Düsseldorf, Universitätsstraße 1, D-40225 Düsseldorf, Nemčija
3Oddelek za fiziko, Indijski inštitut za tehnologijo Jodhpur, Jodhpur 342030, Indija

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

Minimalizem

Številne aplikacije nastajajočih kvantnih tehnologij, kot sta kvantna teleportacija in kvantna porazdelitev ključev, zahtevajo singlete, maksimalno zapletena stanja dveh kvantnih bitov. Zato je izrednega pomena razviti optimalne postopke za vzpostavljanje samskih partnerjev med oddaljenimi strankami. Kot je bilo nedavno prikazano, je singlete mogoče pridobiti iz drugih kvantnih stanj z uporabo kvantnega katalizatorja, zapletenega kvantnega sistema, ki se v postopku ne spremeni. V tem delu to idejo razvijamo naprej, raziskujemo lastnosti katalize prepletanja in njeno vlogo pri kvantni komunikaciji. Za transformacije med bipartitnimi čistimi stanji dokazujemo obstoj univerzalnega katalizatorja, ki lahko omogoči vse možne transformacije v tej postavitvi. Prikazujemo prednost katalize v asimptotičnih nastavitvah, ki presegajo tipično predpostavko neodvisnih in enako porazdeljenih sistemov. Nadalje razvijamo metode za oceno števila singletov, ki jih je mogoče vzpostaviti prek hrupnega kvantnega kanala, če jim pomagajo prepleteni katalizatorji. Za različne vrste kvantnih kanalov naši rezultati vodijo do optimalnih protokolov, ki omogočajo vzpostavitev največjega števila singletov z eno samo uporabo kanala.

► BibTeX podatki

► Reference

[1] Daniel Jonathan in Martin B. Plenio. “Lokalna manipulacija čistih kvantnih stanj s pomočjo prepletanja”. Phys. Rev. Lett. 83, 3566–3569 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3566

[2] Jens Eisert in Martin Wilkens. "Kataliza manipulacije zapletenosti za mešana stanja". Phys. Rev. Lett. 85, 437–440 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.437

[3] Tulja Varun Kondra, Chandan Datta in Alexander Streltsov. “Katalitične transformacije čistih prepletenih stanj”. Phys. Rev. Lett. 127, 150503 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.150503

[4] Patryk Lipka-Bartosik in Paul Skrzypczyk. "Katalitična kvantna teleportacija". Phys. Rev. Lett. 127, 080502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.080502

[5] MA Nielsen. “Pogoji za razred zapletenih transformacij”. Phys. Rev. Lett. 83, 436–439 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.436

[6] Guifré Vidal, Daniel Jonathan in MA Nielsen. "Približne transformacije in robustna manipulacija bipartitne prepletenosti čistega stanja". Phys. Rev. A 62, 012304 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.012304

[7] Sumit Daftuar in Matthew Klimesh. “Matematična struktura katalize prepletanja”. Phys. Rev. A 64, 042314 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.042314

[8] Runyao Duan, Yuan Feng, Xin Li in Mingsheng Ying. "Multiple-copy entanglement transformation and entanglement catalysis". Phys. Rev. A 71, 042319 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.042319

[9] S Turgut. "Katalitske transformacije za bipartitna čista stanja". J. Phys. A 40, 12185–12212 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​40/​012

[10] Matej Klimeš. »Neenakosti, ki skupaj popolnoma označujejo razmerje katalitične majorizacije« (2007). arXiv:0709.3680.
arXiv: 0709.3680

[11] Guillaume Aubrun in Ion Nechita. “Katalitična majorizacija in norme $ell_p$”. Komun. matematika Phys. 278, 133–144 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-007-0382-4

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

[13] Michael Grabowecky in Gilad Gour. "Meje katalizatorjev zapletanja". Phys. Rev. A 99, 052348 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.052348

[14] Rivu Gupta, Arghya Maity, Shiladitya Mal in Aditi Sen(De). "Statistika transformacije prepletenosti s hierarhijami med katalizatorji". Phys. Rev. A 106, 052402 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.052402

[15] Chandan Datta, Tulja Varun Kondra, Marek Miller in Alexander Streltsov. "Kataliza prepletenosti in drugi kvantni viri". Poročila o napredku v fiziki 86, 116002 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​acfbec

[16] Seth Lloyd. "Zmogljivost hrupnega kvantnega kanala". Phys. Rev. A 55, 1613–1622 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[17] David P. DiVincenzo, Peter W. Shor in John A. Smolin. "Kvantna kanalska zmogljivost zelo hrupnih kanalov". Phys. Rev. A 57, 830–839 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.830

[18] Howard Barnum, MA Nielsen in Benjamin Schumacher. "Prenos informacij skozi hrupni kvantni kanal". Phys. Rev. A 57, 4153–4175 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[19] Benjamin Schumacher in Michael D. Westmoreland. "Kvantna zasebnost in kvantna koherenca". Phys. Rev. Lett. 80, 5695–5697 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.5695

[20] I. Devetak. "Zasebna klasična zmogljivost in kvantna zmogljivost kvantnega kanala". IEEE Transactions on Information Theory 51, 44–55 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2004.839515

[21] Roberto Rubboli in Marco Tomamichel. "Temeljne omejitve koreliranih katalitičnih transformacij stanja". Phys. Rev. Lett. 129, 120506 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.120506

[22] Wim van Dam in Patrick Hayden. "Univerzalne transformacije prepletenosti brez komunikacije". Phys. Rev. A 67, 060302 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.67.060302

[23] Karol Życzkowski, Paweł Horodecki, Anna Sanpera in Maciej Lewenstein. “Obseg množice ločljivih stanj”. Phys. Rev. A 58, 883–892 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.58.883

[24] G. Vidal in RF Werner. "Izračunljiva mera prepletenosti". Phys. Rev. A 65, 032314 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.032314

[25] Charles H. Bennett, Herbert J. Bernstein, Sandu Popescu in Benjamin Schumacher. »Osredotočanje delne prepletenosti z lokalnimi operacijami«. Phys. Rev. A 53, 2046–2052 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[26] V. Vedral, MB Plenio, MA Rippin in PL Knight. "Kvantificiranje zapletenosti". Phys. Rev. Lett. 78, 2275–2279 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.2275

[27] Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki in Karol Horodecki. "Kvantna prepletenost". Rev. Mod. Phys. 81, 865–942 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

[28] Patryk Lipka-Bartosik in Paul Skrzypczyk. "Vsa stanja so univerzalni katalizatorji v kvantni termodinamiki". Phys. Rev. X 11, 011061 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011061

[29] Tulja Varun Kondra, Chandan Datta in Alexander Streltsov. »Stohastična približna pretvorba stanja za teorije prepletenosti in splošnih kvantnih virov« (2021). arXiv:2111.12646.
arXiv: 2111.12646

[30] Valentina Baccetti in Matt Visser. "Neskončna shannonova entropija". Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2013, P04010 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-5468/​2013/​04/​p04010

[31] Garry Bowen in Nilanjana Datta. "Manipulacija asimptotičnega zapleta bipartitnih čistih stanj". IEEE Transactions on Information Theory 54, 3677–3686 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2008.926377

[32] Francesco Buscemi in Nilanjana Datta. "Destilacija prepletenosti iz poljubnih virov". Journal of Mathematical Physics 51, 102201 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.3483717

[33] Stephan Waeldchen, Janina Gertis, Earl T. Campbell in Jens Eisert. "Ponovna normalizacija destilacije prepletenosti". Phys. Rev. Lett. 116, 020502 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.020502

[34] CE Shannon. "Matematična teorija komunikacije". Bell System Technical Journal 27, 379–423 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

[35] CE Shannon in W. Weaver. "Matematična teorija komunikacije". University of Illinois Press. (1998). url: http://​/​www.worldcat.org/​oclc/​967725093.
http: / / www.worldcat.org/ oclc / 967725093

[36] TM Cover in JA Thomas. "Elementi teorije informacij". John Wiley & Sons, Ltd. (2005).
https: / / doi.org/ 10.1002 / 047174882X

[37] Benjamin Schumacher in MA Nielsen. “Kvantna obdelava podatkov in odpravljanje napak”. Phys. Rev. A 54, 2629–2635 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[38] Michał Horodecki, Paweł Horodecki in Ryszard Horodecki. "Enoten pristop k kvantnim zmogljivostim: proti izreku o kvantnem hrupnem kodiranju". Phys. Rev. Lett. 85, 433–436 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.433

[39] PW Šor. "Zmogljivost kvantnega kanala in koherentne informacije". Na delavnici MSRI o kvantnem računanju. (2002).

[40] John Watrous. "Teorija kvantne informacije". Cambridge University Press. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[41] Nicolas J. Cerf. "Paulijevo kloniranje kvantnega bita". Phys. Rev. Lett. 84, 4497–4500 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.84.4497

[42] AS Holevo in RF Werner. "Vrednotenje zmogljivosti bozonskih Gaussovih kanalov". Phys. Rev. A 63, 032312 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.032312

[43] Michael M. Wolf, David Pérez-García in Geza Giedke. "Kvantne zmogljivosti bozonskih kanalov". Phys. Rev. Lett. 98, 130501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.130501

[44] Graeme Smith, John A. Smolin in Andreas Winter. "Kvantna zmogljivost s simetričnimi stranskimi kanali". IEEE Transactions on Information Theory 54, 4208–4217 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2008.928269

[45] Francesco Buscemi in Nilanjana Datta. "Kvantna zmogljivost kanalov s poljubno koreliranim šumom". IEEE Transactions on Information Theory 56, 1447–1460 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2039166

[46] Felix Leditzky, Debbie Leung in Graeme Smith. "Kvantne in zasebne zmogljivosti kanalov z nizkim šumom". Phys. Rev. Lett. 120, 160503 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.160503

[47] Álvaro Cuevas, Massimiliano Proietti, Mario Arnolfo Ciampini, Stefano Duranti, Paolo Mataloni, Massimiliano F. Sacchi in Chiara Macchiavello. "Eksperimentalno odkrivanje kapacitet kvantnih kanalov". Phys. Rev. Lett. 119, 100502 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.100502

[48] Chiara Macchiavello in Massimiliano F. Sacchi. "Zaznavanje spodnjih meja zmogljivosti kvantnega kanala". Phys. Rev. Lett. 116, 140501 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.140501

[49] Noah Davis, Maksim E. Širokov in Mark M. Wilde. »Energijsko omejene dvosmerno podprte zasebne in kvantne zmogljivosti kvantnih kanalov«. Phys. Rev. A 97, 062310 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.062310

[50] Laszlo Gyongyosi, Sandor Imre in Hung Viet Nguyen. "Raziskava o zmogljivostih kvantnih kanalov". Vadnice IEEE Communications Surveys 20, 1149–1205 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / COMST.2017.2786748

[51] AS Holevo. "Zmogljivosti kvantnega kanala". Kvantna elektronika 50, 440–446 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1070/​qel17285

[52] Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra in Alexander Streltsov. »Katalitična in asimptotična enakovrednost za kvantno prepletenost« (2023). arXiv:2305.03488.
arXiv: 2305.03488

[53] Igor Devetak in Andreas Winter. "Destilacija skrivnega ključa in prepletenosti iz kvantnih stanj". Proc. R. Soc. Lond. A 461, 207–235 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2004.1372

[54] Matthias Christandl in Andreas Winter. ""Zmečkana prepletenost": Dodatna mera prepletenosti". J. Math. Phys. 45, 829–840 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1643788

[55] R Alicki in M ​​Fannes. “Kontinuiteta kvantne pogojne informacije”. J. Phys. A 37, L55–L57 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​37/​5/​l01

[56] Michael Horodecki, Peter W. Shor in Mary Beth Ruskai. "Kanali za prekinitev zapletov". Rev. Math. Phys. 15, 629–641 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0129055X03001709

[57] Alexander Streltsov, Remigiusz Augusiak, Maciej Demianowicz in Maciej Lewenstein. "Napredek k enotnemu pristopu k porazdelitvi prepletenosti". Phys. Rev. A 92, 012335 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.012335

[58] Charles H. Bennett, David P. DiVincenzo, John A. Smolin in William K. Wootters. "Prepletenost mešanega stanja in kvantna korekcija napak". Phys. Rev. A 54, 3824–3851 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.3824

[59] William K. Wootters. "Zapletenost oblikovanja poljubnega stanja dveh kubitov". Phys. Rev. Lett. 80, 2245–2248 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.2245

[60] Arijit Dutta, Junghee Ryu, Wiesław Laskowski in Marek Żukowski. "Meriji prepletenosti za odpornost proti hrupu stanj dveh quditov". Physics Letters A 380, 2191–2199 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2016.04.043

[61] Remigiusz Augusiak, Maciej Demianowicz in Paweł Horodecki. "Univerzalno opazljivo zaznavanje vseh dvokubitnih prepletenosti in testov ločljivosti na podlagi determinant". Phys. Rev. A 77, 030301 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.030301

[62] Michał Horodecki, Paweł Horodecki in Ryszard Horodecki. »Neločljive dvospinalne gostotne matrice $frac{1}{2}$ je mogoče destilirati v enojno obliko«. Phys. Rev. Lett. 78, 574–577 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.574

[63] 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

[64] Fernando Brandão, Michał Horodecki, Nelly Ng, Jonathan Oppenheim in Stephanie Wehner. "Drugi zakoni kvantne termodinamike". Proc. Natl. Akad. Sci. ZDA 112, 3275–3279 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1411728112

[65] Henrik Wilming, Rodrigo Gallego in Jens Eisert. “Aksiomatska karakterizacija kvantne relativne entropije in proste energije”. Entropija 19, 241 (2017).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e19060241

[66] Paul Boes, Jens Eisert, Rodrigo Gallego, Markus P. Müller in Henrik Wilming. "Von Neumannova entropija iz enotnosti". Phys. Rev. Lett. 122, 210402 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.210402

[67] H. Wilming. "Entropija in reverzibilna kataliza". Phys. Rev. Lett. 127, 260402 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.260402

[68] Naoto Shiraishi in Takahiro Sagawa. “Kvantna termodinamika korelirane katalitične pretvorbe stanja v majhnem merilu”. Phys. Rev. Lett. 126, 150502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.150502

[69] Ivan Henao in Raam Uzdin. "Katalitske transformacije z okolji končne velikosti: aplikacije za hlajenje in termometrijo". Quantum 5, 547 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-21-547

[70] I. Henao in R. Uzdin. "Katalitični vzvod korelacije in ublažitev disipacije pri izbrisu informacij". Phys. Rev. Lett. 130, 020403 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.020403

[71] Kaifeng Bu, Uttam Singh in Junde Wu. “Katalitske koherenčne transformacije”. Phys. Rev. A 93, 042326 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.042326

[72] Alexander Streltsov, Gerardo Adesso in Martin B. Plenio. “Kolokvij: Kvantna koherenca kot vir”. Rev. Mod. Phys. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

[73] Johan Åberg. "Katalitična koherenca". Phys. Rev. Lett. 113, 150402 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.150402

[74] Joan A Vaccaro, Sarah Croke in Stephen M Barnett. "Je koherenca katalitična?". J. Phys. A 51, 414008 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aac112

[75] Matteo Lostaglio in Markus P. Müller. "Koherence in asimetrije ni mogoče oddajati". Phys. Rev. Lett. 123, 020403 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.020403

[76] Ryuji Takagi in Naoto Shiraishi. "Korelacija v katalizatorjih omogoča poljubno manipulacijo kvantne koherence". Phys. Rev. Lett. 128, 240501 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.240501

[77] Priyabrata Char, Dipayan Chakraborty, Amit Bhar, Indrani Chattopadhyay in Debasis Sarkar. “Katalitične transformacije v koherenčni teoriji”. Phys. Rev. A 107, 012404 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.107.012404

[78] Chandan Datta, Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra in Alexander Streltsov. "Ali obstaja končna popolna množica monotonov v kateri koli teoriji kvantnih virov?" Phys. Rev. Lett. 130, 240204 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.240204

Navedel

[1] Chandan Datta, Tulja Varun Kondra, Marek Miller in Alexander Streltsov, "Kataliza prepletenosti in drugi kvantni viri", Poročila o napredku fizike 86 11, 116002 (2023).

[2] Patryk Lipka-Bartosik, Henrik Wilming in Nelly HY Ng, »Kataliza v kvantni informacijski teoriji«, arXiv: 2306.00798, (2023).

[3] I. Henao in R. Uzdin, »Katalitični vzvod korelacije in ublažitev disipacije pri izbrisu informacij«, Pisma o fizičnem pregledu 130 2, 020403 (2023).

[4] Seok Hyung Lie in Hyunseok Jeong, »Delokalizirana in dinamična katalitična naključnost in pretok informacij«, Fizični pregled A 107 4, 042430 (2023).

[5] Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra in Alexander Streltsov, »Katalitična in asimptotična enakovrednost za kvantno prepletenost«, arXiv: 2305.03488, (2023).

[6] Elia Zanoni, Thomas Theurer in Gilad Gour, »Popolna karakterizacija zapletene poneverbe«, arXiv: 2303.17749, (2023).

[7] Chandan Datta, Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra in Alexander Streltsov, »Ali obstaja končna popolna množica monotonov v kateri koli kvantni teoriji virov?«, Pisma o fizičnem pregledu 130 24, 240204 (2023).

Zgornji citati so iz SAO / NASA ADS (zadnjič posodobljeno 2024-03-21 03:41:02). Seznam je morda nepopoln, saj vsi založniki ne dajejo ustreznih in popolnih podatkov o citiranju.

On Crossref je navedel storitev ni bilo najdenih podatkov o navajanju del (zadnji poskus 2024-03-21 03:41:00).

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