Resonant flernivåamplituddämpningskanaler

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Resonant Multilevel Amplitud Damping Channels PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

Stefano Chessa^1,2 och Vittorio Giovannetti¹

¹NEST, Scuola Normale Superiore och Istituto Nanoscienze-CNR, I-56126 Pisa, Italien
²Elektro- och datorteknik, University of Illinois Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, 61801, USA

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

Abstrakt

Vi introducerar en ny uppsättning kvantkanaler: resonant multilevel amplitud damping (ReMAD) kanaler. Bland andra exempel kan de beskriva energiavledningseffekter i atomsystem på flera nivåer inducerade av interaktionen med en nolltemperaturbosonisk miljö. Till skillnad från den redan kända klassen av multilevel amplitud damping (MAD)-kanaler, tillåter denna nya klass av kartor närvaron av en miljö som inte kan urskilja övergångar med identiska energigap. Efter att ha karakteriserat algebra för deras sammansättningsregler, genom att analysera qutrit-fallet, visar vi att denna nya uppsättning kanaler kan uppvisa nedbrytbarhet och antinedbrytbarhet i stora områden av det tillåtna parameterutrymmet. Där beräknar vi deras kvantkapacitet och privata klassiska kapacitet. Vi visar att dessa kapaciteter kan beräknas exakt även i områden av parameterutrymmet där kanalerna inte är nedbrytbara eller antinedbrytbara.

► BibTeX-data

@article{Chessa2023resonantmultilevel, doi = {10.22331/q-2023-01-19-902}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-01-19-902}, title = {Resonant Multinivå {A}mplitud {D}förstärkning {C}kanaler}, författare = {Chessa, Stefano och Giovannetti, Vittorio}, tidskrift = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, utgivare = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volym = {7}, sidor = {902}, månad = jan, år = {2023} }

► Referenser

[1] D. Cozzolino, B. Da Lio, D. Bacco och LK Oxenløwe, Advanced Quantum Technologies 2, 1900038 (2019), URL https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900038.
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900038

[2] Y. Wang, Z. Hu, BC Sanders och S. Kais, Frontiers in Physics 8, 479 (2020), ISSN 2296-424X, URL https:///doi.org/10.3389/fphy.2020.589504.
https: / / doi.org/ 10.3389 / fphy.2020.589504

[3] A. Hill, Beyond qubits: Unlocking the third state in quantum processors (2021), URL https:///medium.com/rigetti/beyond-qubits-unlocking-the-third-state-in-quantum-processors -12d2f84133c4.
https:///medium.com/rigetti/beyond-qubits-unlocking-the-third-state-in-quantum-processors-12d2f84133c4

[4] M. Fanizza, F. Kianvash och V. Giovannetti, Phys. Rev. Lett. 125, 020503 (2020), URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.020503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.020503

[5] F. Kianvash, M. Fanizza och V. Giovannetti, Quantum 6, 647 (2022), ISSN 2521-327X, URL https:///doi.org/10.22331/q-2022-02-09-647 .
https://doi.org/10.22331/q-2022-02-09-647

[6] I. Devetak och PW Shor, Communications in Mathematical Physics 256, 287 (2005), URL https:///doi.org/10.1007/s00220-005-1317-6.
https://doi.org/10.1007/s00220-005-1317-6

[7] A. D'Arrigo, G. Benenti och G. Falci, New Journal of Physics 9, 310 (2007), URL https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / 9/9 / 310.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/9/9/310

[8] S. Chessa och V. Giovannetti, Communications Physics 4, 22 (2021a), ISSN 2399-3650, URL https:///doi.org/10.1038/s42005-021-00524-4.
https://doi.org/10.1038/s42005-021-00524-4

[9] S. Chessa och V. Giovannetti, Quantum 5, 504 (2021b), ISSN 2521-327X, URL https:///doi.org/10.22331/q-2021-07-15-504.
https://doi.org/10.22331/q-2021-07-15-504

[10] F. Leditzky, D. Leung, V. Siddhu, G. Smith och J. Smolin, The platypus of the quantum channel zoo (2022), arXiv:2202.08380, URL https://doi.org/10.48550/ arXiv.2202.08380.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2202.08380
arXiv: 2202.08380

[11] TS Cubitt, MB Ruskai och G. Smith, Journal of Mathematical Physics 49, 102104 (2008), URL https://doi.org/10.1063/1.2953685.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2953685

[12] S. Singh och N. Datta, npj Quantum Information 8, 50 (2022), ISSN 2056-6387, URL https:///doi.org/10.1038/s41534-022-00550-2.
https://doi.org/10.1038/s41534-022-00550-2

[13] AS Holevo, Quantum Systems, Channels, Information (De Gruyter, 2019), URL https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110642490.
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110642490

[14] MM Wilde, Quantum Information Theory (Cambridge University Press, Cambridge, 2017), 2: a upplagan, ISBN 9781107176164, URL https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976.
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976

[15] J. Watrous, Theory of Quantum Information (Cambridge University Press, Cambridge, 2018), ISBN 9781107180567, URL https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142.
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[16] M. Hayashi, Quantum information theory (Springer, 2017), 2nd ed., ISBN 9783662497234, URL https:///doi.org/10.1007/978-3-662-49725-8.
https://doi.org/10.1007/978-3-662-49725-8

[17] MA Nielsen och IL Chuang, Quantum Computation and Quantum Information: 10th Anniversary Edition (Cambridge University Press, Cambridge, 2010), ISBN 9781107002173, URL https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[18] S. Imre och L. Gyongyosi, Advanced Quantum Communications: An Engineering Approach (Wiley-IEEE Press, 2012), 1:a upplagan, ISBN 1118002369, URL https:///doi.org/10.1002/9781118337462.
https: / / doi.org/ 10.1002 / 9781118337462

[19] AS Holevo och V. Giovannetti, Rapporter om framsteg inom fysik 75, 046001 (2012), URL https: / / doi.org/ 10.1088 / 0034-4885 / 75/4/046001.
https://doi.org/10.1088/0034-4885/75/4/046001

[20] L. Gyongyosi, S. Imre och HV Nguyen, IEEE Communications Surveys Tutorials 20, 1149 (2018), URL https: / / doi.org/ 10.1109 / COMST.2017.2786748.
https: / / doi.org/ 10.1109 / COMST.2017.2786748

[21] Y. Huang, New Journal of Physics 16, 033027 (2014), URL https:///doi.org/10.1088/1367-2630/16/3/033027.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/3/033027

[22] T. Cubitt, D. Elkouss, W. Matthews, M. Ozols, D. Pérez-García och S. Strelchuk, Nature Communications 6, 6739 (2015), ISSN 2041-1723, URL https://doi. org/10.1038/ncomms7739.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7739

[23] D. Elkouss och D. Pérez-García, Nature Communications 9, 1149 (2018), ISSN 2041-1723, URL https:///doi.org/10.1038/s41467-018-03428-0.
https://doi.org/10.1038/s41467-018-03428-0

[24] MB Hastings, Nature Physics 5, 255 (2009), ISSN 1745-2481, URL https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1224.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1224

[25] G. Smith och J. Yard, Science 321, 1812 (2008), URL https:///doi.org/10.1126/science.1162242.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1162242

[26] K. Li, A. Winter, X. Zou och G. Guo, Phys. Rev. Lett. 103, 120501 (2009), URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.120501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.120501

[27] EY Zhu, Q. Zhuang, M.-H. Hsieh och PW Shor, IEEE Transactions on Information Theory 65, 3973 (2019), URL https:///doi.org/10.1109/TIT.2018.2889082.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2889082

[28] EY Zhu, Q. Zhuang och PW Shor, Phys. Rev. Lett. 119, 040503 (2017), URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.040503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.040503

[29] F. Caruso och V. Giovannetti, Phys. Rev.A 74, 062307 (2006), URL https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.74.062307.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.74.062307

[30] G. Smith och JA Smolin, 2008 IEEE Information Theory Workshop (2008), s. 368–372, URL https://doi.org/10.1109/ITW.2008.4578688.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ITW.2008.4578688

[31] K. Brádler, N. Dutil, P. Hayden och A. Muhammad, Journal of Mathematical Physics 51, 072201 (2010), URL https://doi.org/10.1063/1.3449555.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.3449555

[32] S. Watanabe, Phys. Rev. A 85, 012326 (2012), URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.85.012326.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.012326

[33] L. Gyongyosi, IEEE Access 2, 333 (2014), URL https:///doi.org/10.1109/ACCESS.2014.2317652.
https://doi.org/ 10.1109/ACCESS.2014.2317652

[34] D. Sutter, VB Scholz, A. Winter och R. Renner, IEEE Transactions on Information Theory 63, 7832 (2017), URL https:///doi.org/10.1109/TIT.2017.2754268.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2017.2754268

[35] S. Pirandola, R. Laurenza, C. Ottaviani och L. Banchi, Nature Communications 8, 15043 (2017), ISSN 2041-1723, URL https://doi.org/10.1038/ncomms15043.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms15043

[36] A. Anshu, 2017 IEEE Information Theory Workshop (ITW) (2017), s. 214–218, URL https:///doi.org/10.1109/ITW.2017.8277947.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ITW.2017.8277947

[37] F. Leditzky, D. Leung och G. Smith, Phys. Pastor Lett. 120, 160503 (2018), URL https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.160503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.160503

[38] M. Tomamichel, MM Wilde och A. Winter, IEEE Transactions on Information Theory 63, 715 (2017), URL https://doi.org/10.1109/TIT.2016.2615847.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2016.2615847

[39] MM Wilde, M. Tomamichel och M. Berta, IEEE Transactions on Information Theory 63, 1792 (2017), URL https:///doi.org/10.1109/TIT.2017.2648825.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2017.2648825

[40] M. Christandl och A. Müller-Hermes, Communications in Mathematical Physics 353, 821 (2017), ISSN 1432-0916, URL https:///doi.org/10.1007/s00220-017-2885-y.
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-017-2885-y

[41] X. Wang, K. Fang och R. Duan, IEEE Transactions on Information Theory 65, 2583 (2019), URL https:///doi.org/10.1109/TIT.2018.2874031.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2874031

[42] C. Hirche, C. Rouzé och D. Stilck França, Quantum 6, 862 (2022), ISSN 2521-327X, URL https:///doi.org/10.22331/q-2022-11-28- 862.
https://doi.org/10.22331/q-2022-11-28-862

[43] K. Fang och H. Fawzi, Communications in Mathematical Physics 384, 1615 (2021), ISSN 1432-0916, URL https://doi.org/10.1007/s00220-021-04064-4.
https://doi.org/10.1007/s00220-021-04064-4

[44] C. Hirche och F. Leditzky, Bounding quantum capacities via partial orders and complementarity (2022), arXiv:2202.11688, URL https://doi.org/10.48550/arXiv.2202.11688.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2202.11688
arXiv: 2202.11688

[45] O. Fawzi, A. Shayeghi och H. Ta, 2021 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT) (2021), s. 272–277, URL https:///doi.org/10.1109/ISIT45174.2021.9517913 .XNUMX.
https://doi.org/ 10.1109/ISIT45174.2021.9517913

[46] K. Hammerer, AS Sørensen och ES Polzik, Rev. Mod. Phys. 82, 1041 (2010), URL https://doi.org/10.1103/RevModPhys.82.1041.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.82.1041

[47] N. Sangouard, C. Simon, H. de Riedmatten och N. Gisin, Rev. Mod. Phys. 83, 33 (2011), URL https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.83.33.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.83.33

[48] A. Reiserer och G. Rempe, Rev. Mod. Phys. 87, 1379 (2015), URL https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.87.1379.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.87.1379

[49] JN Damask, Polarization optics in telecommunications (Springer Series in Optical Sciences, 2005), 1:a upplagan, ISBN 978-0-387-26302-1, URL https://doi.org/10.1007/b137386.
https: / / doi.org/ 10.1007 / b137386

[50] D. Gottesman, A. Kitaev och J. Preskill, Phys. Rev. A 64, 012310 (2001), URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.64.012310.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[51] SD Bartlett, H. de Guise och BC Sanders, Phys. Rev. A 65, 052316 (2002), URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.65.052316.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.052316

[52] BM Terhal, J. Conrad och C. Vuillot, Quantum Science and Technology 5, 043001 (2020), URL https:///doi.org/10.1088/2058-9565/ab98a5.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab98a5

[53] W. Cai, Y. Ma, W. Wang, C.-L. Zou och L. Sun, Fundamental Research 1, 50 (2021), ISSN 2667-3258, URL https:///doi.org/10.1016/j.fmre.2020.12.006.
https:///doi.org/10.1016/j.fmre.2020.12.006

[54] S. Carretta, D. Zueco, A. Chiesa, Á. Gómez-León och F. Luis, Applied Physics Letters 118, 240501 (2021), URL https:///doi.org/10.1063/5.0053378.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0053378

[55] WF Stinespring, Proceedings of the American Mathematical Society 6, 211 (1955), URL https:///doi.org/10.2307/2032342.
https: / / doi.org/ 10.2307 / 2032342

[56] K. Kraus, Annals of Physics 64, 311 (1971), ISSN 0003-4916, URL https: / / doi.org/ 10.1016 / 0003-4916 (71) 90108-4.
https://doi.org/10.1016/0003-4916(71)90108-4

[57] Y. Ouyang, Quantum Information and Computation 14, 917 (2014), URL https:///doi.org/10.26421/QIC14.11-12-2.
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC14.11-12-2

[58] O. Fawzi, A. Müller-Hermes och A. Shayeghi, i 13th Innovations in Theoretical Computer Science Conference (ITCS 2022), redigerad av M. Braverman (Schloss Dagstuhl – Leibniz-Zentrum für Informatik, Dagstuhl, Tyskland, 2022), vol. 215 i Leibniz International Proceedings in Informatics (LIPIcs), s. 68:1–68:20, ISBN 978-3-95977-217-4, ISSN 1868-8969, URL https:///doi.org/10.4230 /LIPIcs.ITCS.2022.68.
https: / / doi.org/ 10.4230 / LIPIcs.ITCS.2022.68

[59] B. Schumacher och MA Nielsen, Phys. Rev. A 54, 2629 (1996), URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.54.2629.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[60] S. Lloyd, Phys. Rev A 55, 1613 (1997), URL https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[61] PW Shor, i föreläsningsanteckningar, MSRI Workshop on Quantum Computation (Quantum Information and Cryptography) (2002), URL https:///www.msri.org/workshops/203/schedules/1181.
https: / / www.msri.org/ workshops / 203 / scheman / 1181

[62] I. Devetak, IEEE Transactions on Information Theory 51, 44 (2005), URL https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2004.839515.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2004.839515

[63] AS Holevo, Problemy Peredachi Informatsii 9, 3 (1973), URL http:///www.mathnet.ru/eng/ppi903.
http:///www.mathnet.ru/eng/ppi903

[64] N. Cai, A. Winter och RW Yeung, Problems of Information Transmission 40, 318 (2004), URL https:///doi.org/10.1007/s11122-005-0002-x.
https: / / doi.org/ 10.1007 / s11122-005-0002-x

[65] MM Wolf och D. Perez-Garcia, Physical Review A 75, 012303 (2007), URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.75.012303.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012303

[66] G. Smith och JA Smolin, Physical review letters 98, 030501 (2007), URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.030501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.030501

[67] G. Smith, Physical Review A 78, 022306 (2008), URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.78.022306.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.78.022306

[68] J. Yard, P. Hayden och I. Devetak, IEEE Transactions on Information Theory 54, 3091 (2008), URL https://doi.org/10.1109/TIT.2008.924665.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2008.924665

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

[70] V. Giovannetti och R. Fazio, Phys. Rev A 71, 032314 (2005), URL https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.032314.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.032314

[71] K. Brádler, Open Systems & Information Dynamics 22, 1550026 (2015), URL https:///doi.org/10.1142/S1230161215500262.
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161215500262

[72] CH Bennett, G. Brassard, C. Crépeau, R. Jozsa, A. Peres och WK Wootters, Phys. Pastor Lett. 70, 1895 (1993), URL https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895

[73] CH Bennett och SJ Wiesner, Phys. Pastor Lett. 69, 2881 (1992), URL https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.69.2881.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.69.2881

[74] CH Bennett, PW Shor, JA Smolin och AV Thapliyal, Phys. Pastor Lett. 83, 3081 (1999), URL https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3081.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3081

[75] C. Bennett, P. Shor, J. Smolin och A. Thapliyal, IEEE Transactions on Information Theory 48, 2637 (2002), URL https://doi.org/10.1109/TIT.2002.802612.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2002.802612

Citerad av

Det gick inte att hämta Crossref citerade data under sista försök 2023-01-19 14:14:17: Det gick inte att hämta citerade data för 10.22331 / q-2023-01-19-902 från Crossref. Detta är normalt om DOI registrerades nyligen. På SAO / NASA ADS Inga uppgifter om citerande verk hittades (sista försök 2023-01-19 14:14:18).

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.