Informationsöverföring med kontinuerliga variabla kvantraderingskanaler

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Informationsöverföring med kontinuerliga variabla kvantraderingskanaler PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

Changchun Zhong, Changhun Oh och Liang Jiang

Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA

Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Kvantkapacitet, som nyckeltal av merit för en given kvantkanal, överskrider kanalens förmåga att överföra kvantinformation. Att identifiera olika typer av kanaler, utvärdera motsvarande kvantkapacitet och hitta det kapacitetsnärmande kodningsschemat är de viktigaste uppgifterna inom kvantkommunikationsteorin. Kvantkanal i diskreta variabler har diskuterats enormt baserat på olika felmodeller, medan felmodell i den kontinuerliga variabelkanalen har studerats mindre på grund av det oändliga dimensionsproblemet. I detta dokument undersöker vi en generell kontinuerlig variabel kvantraderingskanal. Genom att definiera ett effektivt delrum av det kontinuerliga variabelsystemet hittar vi en kontinuerlig variabel slumpkodningsmodell. Vi härleder sedan kvantkapaciteten för den kontinuerliga variabla raderingskanalen inom ramen för avkopplingsteorin. Diskussionen i detta dokument fyller tomrummet i en kvantraderingskanal i kontinuerlig variabel inställning och belyser förståelsen av andra typer av kontinuerliga variabla kvantkanaler.

► BibTeX-data

@article{Zhong2023information, doi = {10.22331/q-2023-03-06-939}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-03-06-939}, title = {Informationsöverföring med kontinuerliga variabla kvantraderingskanaler}, författare = {Zhong, Changchun och Oh, Changhun och Jiang, Liang}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, utgivare = {{Verein zur F{“{ o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volym = {7}, sidor = {939}, månad = mars, år = {2023} }

► Referenser

[1] M. Hayashi, S. Ishizaka, A. Kawachi, G. Kimura och T. Ogawa, Introduktion till kvantinformationsvetenskap (Springer, 2014).
https://doi.org/10.1007/978-3-662-43502-1

[2] J. Watrous, The theory of quantum information (Cambridge university press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[3] L. Gyongyosi, S. Imre och HV Nguyen, A survey on quantum channel capacities, IEEE Communications Surveys & Tutorials 20, 1149 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / COMST.2017.2786748

[4] CH Bennett och PW Shor, Quantum information theory, IEEE-transaktioner på informationsteori 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.720553

[5] P. Busch, P. Lahti, J.-P. Pellonpää och K. Ylinen, Quantum measurement, Vol. 23 (Springer, 2016).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-43389-9

[6] AS Holevo, Kvantkanalens kapacitet med allmänna signaltillstånd, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.651037

[7] H. Barnum, MA Nielsen och B. Schumacher, Informationsöverföring genom en bullrig kvantkanal, Phys. Rev. A 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[8] S. Lloyd, Kapacitet hos den bullriga kvantkanalen, Phys. Rev. A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[9] J. Eisert och MM Wolf, Gaussiska kvantkanaler, arXiv preprint quant-ph/0505151 (2005).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0505151
arXiv: kvant-ph / 0505151

[10] I. Devetak och PW Shor, Kapaciteten hos en kvantkanal för samtidig överföring av klassisk och kvantinformation, Communications in Mathematical Physics 256, 287 (2005).
https://doi.org/10.1007/s00220-005-1317-6

[11] AS Holevo, Quantum systems, channels, information, in Quantum Systems, Channels, Information (de Gruyter, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403

[12] M. Rosati, A. Mari och V. Giovannetti, Smala gränser för kvantkapaciteten hos termiska dämpare, Nature communications 9, 1 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-06848-0

[13] K. Sharma, MM Wilde, S. Adhikari och M. Takeoka, Bounding the energy-strained quantum and private capacities of phase-osensitive bosonic gaussian channels, New Journal of Physics 20, 063025 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aac11a

[14] K. Jeong, Y. Lim, J. Kim och S. Lee, Nya övre gränser för kvantkapaciteten för allmän dämpare och förstärkare, i AIP Conference Proceedings, Vol. 2241 (AIP Publishing LLC, 2020) sid. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0011402

[15] M. Grassl, T. Beth och T. Pellizzari, Koder för kvantraderingskanalen, Phys. Rev. A 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo och JA Smolin, Kapaciteter hos kvantraderingskanaler, Phys. Rev. Lett. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[17] SL Braunstein och P. Van Loock, Quantum information with continuous variables, Reviews of modern physics 77, 513 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

[18] C. Weedbrook, S. Pirandola, R. García-Patrón, NJ Cerf, TC Ralph, JH Shapiro och S. Lloyd, Gaussisk kvantinformation, Reviews of Modern Physics 84, 621 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[19] D. Gottesman, A. Kitaev och J. Preskill, Encoding a qubit in an oscillator, Physical Review A 64, 012310 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[20] W.-L. Ma, S. Puri, RJ Schoelkopf, MH Devoret, S. Girvin och L. Jiang, Kvantstyrning av bosoniska lägen med supraledande kretsar, Science Bulletin 66, 1789 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.05.024

[21] J. Niset, UL Andersen och NJ Cerf, Experimentellt genomförbar kvantraderingskorrigerande kod för kontinuerliga variabler, Phys. Rev. Lett. 101, 130503 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.130503

[22] JS Sidhu, SK Joshi, M. Gündoğan, T. Brougham, D. Lowndes, L. Mazzarella, M. Krutzik, S. Mohapatra, D. Dequal, G. Vallone, et al., Advances in space quantum communications, IET Quantum Meddelande 2, 182 (2021).
https:///doi.org/10.1049/qtc2.12015

[23] R. Klesse, Ungefärlig kvantfelskorrigering, slumpmässiga koder och kvantkanalkapacitet, Phys. Rev. A 75, 062315 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[24] P. Hayden, M. Horodecki, A. Winter och J. Yard, En frikopplingsstrategi för kvantkapaciteten, Open Systems & Information Dynamics 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[25] P. Hayden och J. Preskill, Black holes as mirrors: quantum information in random subsystems, Journal of high energy physics 2007, 120 (2007).
https://doi.org/10.1088/1126-6708/2007/09/120

[26] Q. Zhuang, T. Schuster, B. Yoshida och NY Yao, Scrambling and complexity in phase space, Phys. Rev. A 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[27] M. Fukuda och R. Koenig, Typical entanglement for gaussian states, Journal of Mathematical Physics 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5119950

[28] Se bilagan för en kort genomgång av beräkningarna för den diskreta variabeln frikoppling med valfri ändlig dimension.

[29] V. Paulsen, Fullständigt avgränsade kartor och operatoralgebror, 78 (Cambridge University Press, 2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511546631

[30] B. Schumacher och MA Nielsen, Quantum data processing and error correction, Phys. Rev. A 54, 2629 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[31] B. Schumacher och MD Westmoreland, Approximate quantum error correction, Quantum Information Processing 1, 5 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1019653202562

[32] F. Dupuis, The decoupling approach to quantum information theory, arXiv preprint arXiv:1004.1641 (2010).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1004.1641
arXiv: 1004.1641

[33] M. Horodecki, J. Oppenheim och A. Winter, Kvanttillståndssammanslagning och negativ information, Communications in Mathematical Physics 269, 107 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0118-x

[34] S. Choi, Y. Bao, X.-L. Qi och E. Altman, Quantum error correction in scrambling dynamics och mätningsinducerad fasövergång, Phys. Rev. Lett. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[35] B. Zhang och Q. Zhuang, Entanglement formation in continuous-variable random quantum networks, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-w

[36] En enhetlig design är en delmängd av den enhetliga gruppen där urvalsmedelvärdena för vissa polynom över mängden matchar det över hela enhetsgruppen.

[37] CE Shannon, A matematisk teori om kommunikation, The Bell system teknisk tidskrift 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

[38] MM Wilde, Quantum information theory (Cambridge University Press, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976

[39] B. Collins och P. Śniady, Integration med avseende på haarmåttet på enhetlig, ortogonal och symplektisk grupp, Communications in Mathematical Physics 264, 773 (2006).
https://doi.org/10.1007/s00220-006-1554-3

[40] VV Albert, K. Noh, K. Duivenvoorden, DJ Young, RT Brierley, P. Reinhold, C. Vuillot, L. Li, C. Shen, SM Girvin, BM Terhal och L. Jiang, Performance and structure of single- läge bosoniska koder, Phys. Rev. A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[41] K. Brádler och C. Adami, Svarta hål som bosoniska gaussiska kanaler, Phys. Rev. D 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

Citerad av

Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.