Transformationer i kvantnätverk via lokala operationer med hjälp av ändligt många rundor av klassisk kommunikation

Transformationer i kvantnätverk via lokala operationer med hjälp av ändligt många rundor av klassisk kommunikation

Tidsstämpel: 14 mars 2024 11:22

Cornelia Spee1,2 och Tristan Kraft1,3

1Institutet för teoretisk fysik, University of Innsbruck, Technikerstraße 21A, 6020 Innsbruck, Österrike
2Institutet för kvantoptik och kvantinformation (IQOQI), Österrikiska vetenskapsakademin, Boltzmanngasse 3, 1090 Wien, Österrike
3Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät, Universität Siegen, Walter-Flex-Straße 3, 57068 Siegen, Tyskland

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

Abstrakt

De senaste framstegen har lett till första prototyper av kvantnätverk där intrassling distribueras av källor som producerar tvåpartssammantrasslade tillstånd. Detta väcker frågan om vilka tillstånd som kan genereras i kvantnätverk baserade på tvådelade källor med hjälp av lokala operationer och klassisk kommunikation. I detta arbete studerar vi tillståndstransformationer under ändliga omgångar av lokal operation och klassisk kommunikation (LOCC) i nätverk baserade på maximalt intrasslade två-qubit-tillstånd. Vi härleder först symmetrierna för godtyckliga nätverksstrukturer, eftersom dessa bestämmer vilka transformationer som är möjliga. Sedan visar vi att i motsats till trädgrafer, för vilka det redan har visats att vilket tillstånd som helst inom samma entanglement-klass kan nås, finns det tillstånd som kan nås probabilistiskt men inte deterministiskt om nätverket innehåller en cykel. Dessutom tillhandahåller vi ett systematiskt sätt att bestämma tillstånd som inte är tillgängliga i nätverk som består av en cykel. Dessutom tillhandahåller vi en fullständig karaktärisering av tillstånden som kan nås i ett cykelnätverk med ett protokoll där varje part endast mäter en gång, och varje steg i protokollet resulterar i en deterministisk transformation. Slutligen presenterar vi ett exempel som inte kan nås med ett så enkelt protokoll, och utgör, såvitt vi vet, det första exemplet på en LOCC-transformation bland helt intrasslade tillstånd som kräver tre omgångar av klassisk kommunikation.

Transformationer i kvantnätverk via lokala operationer med hjälp av ändligt många rundor av klassisk kommunikation PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

Utvald bild: Ett ändligt runt LOCC-protokoll i ett cykelnätverk som transformerar initialtillståndet $|Phi^+rangle^{otimes 5}$ till ett måltillstånd $h |Psirangle$.

► BibTeX-data

► Referenser

[1] HJ Kimble, Nature 453, 1023 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature07127

[2] S. Wehner, D. Elkouss och R. Hanson, Science 362, 9288 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aam9288

[3] JI Cirac, P. Zoller, HJ Kimble och H. Mabuchi, Phys. Rev. Lett. 78, 3221 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3221

[4] L.-M. Duan och C. Monroe, Rev. Mod. Phys. 82, 1209 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.82.1209

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

[6] L.-M. Duan, MD Lukin, JI Cirac, P. Zoller, Nature 414, 413 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35106500

[7] JI Cirac, AK Ekert, SF Huelga och C. Macchiavello, Phys. Rev. A 59, 4249 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.59.4249

[8] TP Spiller, K. Nemoto, SL Braunstein, WJ Munro, P. van Loock och GJ Milburn, New J. Phys. 8, 30 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​8/​2/​030

[9] K. Azuma, S. Bäuml, T. Coopmans, D. Elkouss, B. Li, AVS Quantum Sci. 3, 014101 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1116 / 5.0024062

[10] N. Gisin, J.-D. Bancal, Y. Cai, P. Remy, A. Tavakoli, E. Zambrini Cruzeiro, S. Popescu, N. Brunner, Nat. Commun. 11, 2378 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-16137-4

[11] T. Kraft, S. Designolle, C. Ritz, N. Brunner, O. Gühne och M. Huber, Phys. Rev. A. 103, L060401 (2021).
https://doi.org/ 10.1103/PhysRevA.103.L060401

[12] M. Navascués, E. Wolfe, D. Rosset och A. Pozas-Kerstjens, Phys. Rev. Lett. 125, 240505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.240505

[13] M.-X. Luo, Adv. Quantum Technol., 2000123 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.202000123

[14] J. Åberg, R. Nery, C. Duarte, R. Chaves, Phys. Rev. Lett. 125, 110505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.110505

[15] T. Kraft, C. Spee, X.-D. Yu och O. Gühne, Phys. Rev. A 103, 052405 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.052405

[16] K. Hansenne, Z.-P. Xu, T. Kraft och O. Gühne, Nat. Commun. 13, 496 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-022-28006-3

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

[18] A. Acín, J. Cirac, M. Lewenstein, Nature Physics 3, 256 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys549

[19] MA Nielsen, Phys. Pastor Lett. 83, 436 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.436

[20] W. Dür, G. Vidal och JI Cirac, Phys. Rev. A 62,062314 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.062314

[21] F. Verstraete, J. Dehaene, B. De Moor och H. Verschelde, Phys. Rev. A 65, 052112 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.052112

[22] MJ Donald, M. Horodecki och O. Rudolph, J. Math. Phys. 43, 4252 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1495917

[23] E. Chitambar, Phys. Pastor Lett. 107, 190502 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.190502

[24] E. Chitambar, W. Cui och H.-K-. Se, Phys. Rev. Lett. 108, 240504 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.240504

[25] E. Chitambar, D. Leung, L. Mancinska, M. Ozols, A. Winter, Commun. Matematik. Phys. 328, 303 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-014-1953-9

[26] SM Cohen, Phys. Rev. Lett. 118, 020501 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.020501

[27] S. Turgut, Y. Gül och NK Pak, Phys. Rev. A 81, 012317 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.012317

[28] S. Kintas och S. Turgut, J. Math. Phys. 51, 092202 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.3481573

[29] C. Spee, JI de Vicente, D. Sauerwein, B. Kraus, Phys. Rev. Lett. 118, 040503 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.040503

[30] JI de Vicente, C. Spee, D. Sauerwein, B. Kraus, Phys. Rev. A 95, 012323 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.012323

[31] J.I. de Vicente, C. Spee och B. Kraus, Phys. Rev. Lett. 111, 110502 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.110502

[32] K. Schwaiger, D. Sauerwein, M. Cuquet, JI de Vicente, B. Kraus, Phys. Rev. Lett. 115, 150502 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.150502

[33] C. Spee, JI de Vicente, B. Kraus, J. Math. Phys. 57, 052201 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4946895

[34] M. Hebenstreit, C. Spee och B. Kraus, Phys. Rev. A 93, 012339 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.012339

[35] H. Yamasaki, A. Soeda och M. Murao, Phys. Rev. A 96, 032330 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.032330

[36] M. Hebenstreit, M. Englbrecht, C. Spee, JI de Vicente och B. Kraus, New J. Phys. 23, 033046 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / abe60c

[37] G. Gour och NR Wallach, New J. Phys. 13, 073013 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​7/​073013

[38] G Gour och NR Wallach, New J. Phys. 21, 109502 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ab4c88

[39] D. Sauerwein, A. Molnar, JI Cirac och B. Kraus, Phys. Pastor Lett. 123, 170504 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.170504

[40] M. Hebenstreit, C. Spee, NKH Li, B. Kraus, JI de Vicente, Phys. Rev. A 105, 032458 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.032458

[41] F. Verstraete, J. Dehaene och B. De Moor, Phys. Rev. A 64, 010101(R) (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.010101

[42] H.-K. Lo och S. Popescu, Phys. Rev. A, 63, 022301 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.022301

Citerad av

[1] Kiara Hansenne, Zhen-Peng Xu, Tristan Kraft och Otfried Gühne, "Symmetrier i kvantnätverk leder till no-go-satser för intrasslingsfördelning och till verifieringstekniker", Nature Communications 13, 496 (2022).

[2] Patricia Contreras-Tejada, Carlos Palazuelos och Julio I. de Vicente, "Asymptotic Survival of Genuine Multipartite Entanglement in Noisy Quantum Networks Depends on the Topology", Fysiska granskningsbrev 128 22, 220501 (2022).

[3] Nicky Kai Hong Li, Cornelia Spee, Martin Hebenstreit, Julio I. de Vicente och Barbara Kraus, "Identifiering av familjer av multipartite stater med icke-triviala lokala entanglement transformationer", Quantum 8, 1270 (2024).

[4] Owidiusz Makuta, Laurens T. Ligthart och Remigiusz Augusiak, "Inget graftillstånd kan förberedas i kvantnätverk med tvådelade källor och ingen klassisk kommunikation", npj Kvantinformation 9, 117 (2023).

[5] Simon Morelli, David Sauerwein, Michalis Skotiniotis och Nicolai Friis, "Metrology-assisted entanglement distribution in noisy quantum networks", Quantum 6, 722 (2022).

Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2024-03-15 03:31:06). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.

On Crossrefs citerade service Inga uppgifter om citerande verk hittades (sista försök 2024-03-15 03:31:05).

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.

Tidsstämpel:

Mer från Quantum Journal