การเคลื่อนย้ายสถานะควอนตัมภายหลังการคัดเลือก

การเคลื่อนย้ายสถานะควอนตัมภายหลังการคัดเลือก

แดเนียลคอลลินส์

ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ HH Wills, มหาวิทยาลัยบริสตอล, Tyndall Avenue, บริสตอล BS8 1TL

พบบทความนี้ที่น่าสนใจหรือต้องการหารือ? Scite หรือแสดงความคิดเห็นใน SciRate.

นามธรรม

การเคลื่อนย้ายระยะไกลทำให้อลิซสามารถส่งสถานะควอนตัมที่เตรียมไว้ล่วงหน้าให้กับ Bob โดยใช้เฉพาะสิ่งกีดขวางที่แบ่งปันล่วงหน้าและการสื่อสารแบบคลาสสิกเท่านั้น ที่นี่เราแสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะเทเลพอร์ตรัฐซึ่ง $it{post}$-selected ด้วยเช่นกัน หลังการเลือกสถานะ $Phi$ หมายความว่าหลังจากที่ Alice เสร็จสิ้นการทดลองแล้ว เธอจะทำการวัดและทำการทดสอบต่อไปโดยที่ผลการวัดเป็น $Phi$ เท่านั้น นอกจากนี้เรายังสาธิตการเทเลพอร์ตแบบ $it{port}$ ก่อนและหลังเลือกด้วย สุดท้ายนี้ เราใช้โปรโตคอลเหล่านี้เพื่อทำการคำนวณควอนตัมที่ไม่ใช่แบบโลคัลทันทีบนระบบก่อนและหลังที่เลือก และลดการพัวพันที่จำเป็นในการวัดตัวแปรที่ไม่ใช่โลคัลตามอำเภอใจของระบบก่อนและหลังที่เลือกแยกเชิงพื้นที่ในทันที

เราจะส่งสถานะควอนตัมจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้อย่างไร เป็นเรื่องยากเนื่องจากสถานะควอนตัมมีแนวโน้มที่จะลดลง และหลักการความไม่แน่นอนทำให้เราไม่สามารถแปลงสถานะควอนตัมเป็นบิตคลาสสิกเพื่อส่งไปตามสายโทรศัพท์ปกติของเรา $textbf{Teleportation}$ เป็นวิธีแก้ปัญหา ใช้การพัวพันที่แชร์ไว้ล่วงหน้าพร้อมกับบิตคลาสสิกเพื่อส่งสถานะควอนตัม หลีกเลี่ยงการแยกส่วนและหลักความไม่แน่นอนได้อย่างเรียบร้อย ที่นี่เราจะตรวจสอบการเคลื่อนย้ายสถานะ $textbf{post-selected}$ จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง หลังการคัดเลือกหมายความว่าเรากำหนดเงื่อนไขให้ระบบอยู่ในสถานะเฉพาะเมื่อสิ้นสุดการทดสอบ สถานะภายหลังการเลือกสามารถคำนวณได้ในเวลาก่อนหน้านี้โดยย้อนหลัง $textbf{backwards in time}$ เป็นไปได้ไหมที่จะเทเลพอร์ตรัฐที่ย้อนเวลากลับไปเมื่อเราก้าวไปข้างหน้าตามเวลา? เราแสดงให้เห็นว่าสามารถทำได้อย่างไร และส่วนขยายจะแสดงวิธีการวัดและคำนวณข้อต่อแบบทันทีบนระบบหลายส่วนที่เลือกไว้ภายหลัง

► ข้อมูล BibTeX

► ข้อมูลอ้างอิง

[1] ซี.เอช. เบนเน็ตต์, จี บราสซาร์ด, ซี เครโป, อาร์ โจซซา, เอ เปเรส และ WK Wootters “การเคลื่อนย้ายสถานะควอนตัมที่ไม่รู้จักผ่านช่องทางคู่คลาสสิกและไอน์สไตน์-โพโดลสกี-โรเซน” ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 70, 1895–1899 (1993)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.70.1895

[2] ดี บอสกี้, เอส บรังก้า, เอฟ เด มาร์ตินี่, แอล ฮาร์ดี้ และ เอส โปเปสคู “การทดลองจริงของการเทเลพอร์ตสถานะควอนตัมบริสุทธิ์ที่ไม่รู้จักผ่านช่องทางคู่คลาสสิกและไอน์สไตน์-โพโดลสกี-โรเซน” ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 80, 1121–1125 (1998)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.80.1121

[3] ดี. บูวมีสเตอร์, เจเอ็ม แพน, เค. แมทเทิล, เอ็ม. ไอเบิล, เอช. ไวน์-ฟูร์เตอร์ และเอ. ไซลิงเกอร์ “การทดลองเทเลพอร์ตควอนตัม” ธรรมชาติ 390, 575–579 (1997)
https://doi.org/10.1038/​37539

[4] เอส. ปิรันโดลา, เจ. ไอเซิร์ต, ซี. วีดบรูค, เอ. ฟูรูซาวา และเอสแอล เบราน์สไตน์ “ความก้าวหน้าในการเคลื่อนย้ายควอนตัม” โฟโตนิกส์ธรรมชาติ 9, 641–652 (2015)
https://doi.org/10.1038/​nphoton.2015.154

[5] ยากีร์ อาฮาโรนอฟ, ปีเตอร์ จี. เบิร์กมันน์ และโจเอล แอล. เลโบวิทซ์ “ความสมมาตรของเวลาในกระบวนการวัดควอนตัม” ฟิสิกส์ ฉบับที่ 134, B1410–B1416 (1964)
https://doi.org/10.1103/​PhysRev.134.B1410

[6] ยากีร์ อาฮาโรนอฟ, ซานดู โปเปสคู, เจฟฟ์ โทลลัคเซน และเลฟ ไวด์แมน “สถานะหลายครั้งและการวัดหลายครั้งในกลศาสตร์ควอนตัม” ฟิสิกส์ ฉบับที่ 79, 052110 (2009)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.79.052110

[7] เอ็น บรุนเนอร์, เอเอซิน, ดี คอลลินส์, เอ็น กิซิน และวี สคารานี “เครือข่ายโทรคมนาคมแบบออปติคัลเป็นการวัดควอนตัมที่อ่อนแอพร้อมการเลือกภายหลัง” ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 91 (2003)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.91.180402

[8] ซีเค ฮอง และแอล แมนเดล “การทดลองทำให้เกิดสถานะโฟตอนเดียวที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น” ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 56, 58–60 (1986)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.56.58

[9] วาย อาฮารานอฟ, ดีซี อัลเบิร์ต และแอล ไวด์แมน “ผลลัพธ์ของการวัดส่วนประกอบของการหมุนของอนุภาคสปิน-1/2 สามารถกลายเป็น 100 ได้อย่างไร” ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 60, 1351–1354 (1988)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.60.1351

[10] แอล. เวดแมน. “ความขัดแย้งเรื่องคุณค่าที่อ่อนแอ” ฟิลอส. ทรานส์ ร. ซอค., เอ 375 (2017)
https://doi.org/10.1098/​rsta.2016.0395

[11] โอนูร์ โฮสเตน และพอล เกวต “การสังเกตเอฟเฟกต์ Spin Hall ของแสงผ่านการวัดแบบอ่อน” วิทยาศาสตร์ 319, 787–790 (2008)
https://doi.org/10.1126/​science.1152697

[12] พี. เบน ดิกสัน, เดวิด เจ. สตาร์ลิ่ง, แอนดรูว์ เอ็น. จอร์แดน และจอห์น ซี. ฮาวเวลล์ “การวัดการโก่งตัวของลำแสงอัลตราไวโอเลตผ่านการขยายค่าอ่อนแบบอินเทอร์เฟอโรเมตริก” ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 102 (2009)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.102.173601

[13] ราล์ฟ ซิลวา, เยเลนา กูเรียโนวา, แอนโทนี่ เจ. ชอร์ต, พอล สเกอร์ซีปซีค, นิโคลัส บรุนเนอร์ และซานดู โปเปสคู “การเชื่อมโยงกระบวนการที่มีลำดับสาเหตุที่ไม่แน่นอนและสถานะควอนตัมหลายเวลา” นิว เจ. ฟิส. 19 (2017)
https://doi.org/10.1088/​1367-2630/​aa84fe

[14] ยากีร์ อาฮาโรนอฟ, ฟาบริซิโอ โคลอมโบ, ซานดู โปเปสคู, ไอรีน ซาบาดินี, ดานิเอเล ซี. สตรุปปา และเจฟฟ์ ทอลลัคเซน "การละเมิดหลักการควอนตัมหลุมนกพิราบและธรรมชาติของความสัมพันธ์ทางควอนตัม" PNAS 113, 532–535 (2016)
https://doi.org/10.1073/​pnas.1522411112

[15] ยากีร์ อาฮารอนอฟ, ซานดู โปเปสคู, แดเนียล โรห์ลิช และพอล สเคอร์ซีปซิค “ควอนตัมเชสเชียร์แมว” นิว เจ. ฟิส. 15 (2013)
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​11/​113015

[16] เลฟ ไวด์มาน และอิซฮาร์ เนโว “การวัดที่ไม่ใช่แบบท้องถิ่นในกลศาสตร์ควอนตัมแบบสมมาตรเวลา” นานาชาติ เจ.มด. ฟิสิกส์ บี 20 (2005)
https://doi.org/​10.1142/​S0217979206034108

[17] เซธ ลอยด์, ลอเรนโซ มักโคเน่, ราอูล การ์เซีย-ปาตรอน, วิตโตริโอ จิโอวานเน็ตติ และยูทากะ ชิคาโนะ “กลศาสตร์ควอนตัมของการเดินทางข้ามเวลาภายหลังการเลือกเทเลพอร์ต” ฟิสิกส์ รายได้ D 84 (2011)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevD.84.025007

[18] ซาโตชิ อิชิซากะ และ โทยะ ฮิโรชิม่า “โครงการเทเลพอร์ตแบบอะซีมโทติคในฐานะตัวประมวลผลควอนตัมสากลที่ตั้งโปรแกรมได้” ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 101, 240501 (2008)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.101.240501

[19] ซาโตชิ อิชิซากะ และ โทยะ ฮิโรชิม่า “แผนการเทเลพอร์ตควอนตัมโดยการเลือกพอร์ตเอาท์พุตพอร์ตใดพอร์ตหนึ่ง” ฟิสิกส์ ฉบับที่ 79, 042306 (2009)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.79.042306

[20] ซัลมาน เบจิ และโรเบิร์ต โคนิก “การคำนวณควอนตัมที่ไม่ใช่แบบโลคอลแบบทันทีที่ง่ายขึ้น พร้อมแอปพลิเคชันสำหรับการเข้ารหัสตามตำแหน่ง” นิว เจ. ฟิส. 13 (2011)
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​9/​093036

[21] แฮร์รี่ บูห์รมาน, ลูคัสซ์ เชคัจ, อันเดรเซจ กรูดก้า, มิชาล โฮโรเด็คกี, ปาเวล โฮโรเดคกี, มาร์ซิน มาร์กีวิช, ฟลอเรียน สปีลมาน และเซอร์กี้ สเตรลชุค “ข้อได้เปรียบด้านความซับซ้อนของการสื่อสารควอนตัมบ่งบอกถึงการละเมิดความไม่เท่าเทียมกันของระฆัง” โปรค Natl. อคาด. วิทยาศาสตร์ 113 (2015)
https://doi.org/10.1073/​pnas.1507647113

[22] สเตฟาโน ปิรันโดลา, ริคคาร์โด้ ลอเรนซา และคอสโม ลูโป “ข้อจำกัดพื้นฐานในการเลือกปฏิบัติช่องควอนตัม” ข้อมูลควอนตัม npj 5 (2018)
https://doi.org/10.1038/​s41534-019-0162-y

[23] จือเหวย หวาง และซามูเอล แอล. เบราน์สไตน์ “ประสิทธิภาพมิติที่สูงขึ้นของการเคลื่อนย้ายมวลสารตามพอร์ต” วิทยาศาสตร์ ตัวแทน 6 (2016)
https://doi.org/10.1038/​srep33004

[24] มิชาล สตั๊ดซินสกี้, เซอร์กี้ สเตรลชุค, มาเร็ค มอซซีมาส และมิชาล โฮโรเด็คกี “การเทเลพอร์ตตามท่าเรือในมิติใดก็ได้” วิทยาศาสตร์ ตัวแทน 7 (2017)
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-017-10051-4

[25] มาเร็ค มอซซีมาส, มิชาล สตั๊ดซินสกี้, เซอร์กี้ สเตรลชัค และมิชาล โฮโรเด็คกี “การเทเลพอร์ตตามพอร์ตที่เหมาะสมที่สุด” นิว เจ. ฟิส. 20 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab8e7

[26] มาเร็ค มอซซีมาส, มิชาล สตั๊ดซินสกี้ และมิชาล โฮโรเด็คกี้ “ความเป็นทางการแบบง่ายของพีชคณิตของตัวดำเนินการเปลี่ยนสับเปลี่ยนบางส่วนพร้อมแอปพลิเคชัน” เจ. ฟิส. ตอบ: คณิตศาสตร์ ทฤษฎี. 51 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aaad15

[27] แมทเธียส คริสแทนเดิล, เฟลิกซ์ เลดิทสกี, คริสเตียน มาเจนซ์, แกรม สมิธ, ฟลอเรียน สปีลแมน และไมเคิล วอลเตอร์ “ประสิทธิภาพเชิงกำกับของการเทเลพอร์ตตามพอร์ต” ชุมชน คณิตศาสตร์. ฟิสิกส์ 381, 379–451 (2021)
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-020-03884-0

[28] ปิโอเตอร์ คอปซัค, มาเร็ค มอสซีมาส, มิชาล สตั๊ดซินสกี้ และมิชาล โฮโรเด็คกี “การเคลื่อนย้ายมวลสารโดยใช้หลายพอร์ต – การส่งข้อมูลควอนตัมจำนวนมาก” ควอนตัม 5 (2021)
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-11-576

[29] มิชาล สตั๊ดซินสกี้, มาเร็ค มอสซีมาส, ปิโอเตอร์ คอปซัค และ มิชาล โฮโรเด็คกี้ “แผนการถ่ายโอนข้อมูลแบบหลายพอร์ตที่มีประสิทธิภาพ” IEEE ทรานส์ ข้อมูล ทฤษฎี 68, 7892–7912 (2022)
https://doi.org/​10.1109/​TIT.2022.3187852

[30] มาเร็ค มอซซีมาส, มิชาล สตั๊ดซินสกี้ และปิโอเตอร์ คอปซัค “แผนการถ่ายโอนข้อมูลแบบหลายพอร์ตที่เหมาะสมที่สุด” ควอนตัม 5, 477 (2021)
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-17-477

[31] แอล. แลนเดา และ อาร์. เพียร์ลส์. “เออร์ไวเทอรัง เดส์ อันเบสิกไทต์พรินซ์ซิปส์ เฟอร์ ตาย relativistische quantentheorie” Zeitschrift für Physik 69, 56–69 (1931)
https://doi.org/​10.1007/​BF01391513

[32] นีลส์ เฮนริก เดวิด บอร์ และแอล. โรเซนเฟลด์ “ซูร์ ฟราจ เดอร์ เมสบาร์คีท เดอร์ อิเล็คโทรแมกเนทิสเชน เฟลด์กรอสเซิน” เดช กก. Danske Videnskabernes Selskab Mathematisk-fysiske Meddelelser 12, 1–65 (1933)

[33] Yakir Aharonov และ David Z. Albert “สถานะและการสังเกตได้ในทฤษฎีสนามควอนตัมเชิงสัมพันธ์” ฟิสิกส์ รายได้ D 21, 3316–3324 (1980)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevD.21.3316

[34] Yakir Aharonov และ David Z. Albert “เราจะเข้าใจกระบวนการวัดในกลศาสตร์ควอนตัมเชิงสัมพันธ์ได้หรือไม่” ฟิสิกส์ รายได้ D 24, 359–370 (1981)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevD.24.359

[35] Yakir Aharonov และ David Z. Albert “แนวคิดตามปกติเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของเวลาเพียงพอสำหรับระบบควอนตัม-เครื่องกลหรือไม่? ฉัน". ฟิสิกส์ รายได้ D 29, 223–227 (1984)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevD.29.223

[36] Yakir Aharonov และ David Z. Albert “แนวคิดตามปกติเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของเวลาเพียงพอสำหรับระบบควอนตัม-เครื่องกลหรือไม่? ครั้งที่สอง การพิจารณาเชิงสัมพัทธภาพ” ฟิสิกส์ รายได้ D 29, 228–234 (1984)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevD.29.228

[37] ยากีร์ อาฮาโรนอฟ, เดวิด ซี. อัลเบิร์ต และเลฟ ไวด์มาน “กระบวนการวัดในทฤษฎีควอนตัมเชิงสัมพันธ์” ฟิสิกส์ รายได้ D 34, 1805–1813 (1986)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevD.34.1805

[38] ซันดู โปเปสคู และเลฟ ไวด์มาน “ข้อจำกัดเชิงสาเหตุในการวัดควอนตัมที่ไม่ใช่แบบท้องถิ่น” ฟิสิกส์ รายได้ A 49, 4331–4338 (1994)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.49.4331

[39] เบอร์รี่ กรอยส์แมน และเลฟ ไวด์แมน “ตัวแปรที่ไม่ใช่ท้องถิ่นที่มีลักษณะเฉพาะของสถานะผลิตภัณฑ์” เจ. ฟิส. ตอบ: คณิตศาสตร์ พล.อ. 34, 6881 (2001)
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​34/​35/​313

[40] เบอร์รี่ กรอยส์แมน และเบนนี เรซนิค “การวัดสภาวะที่พัวพันกึ่งท้องถิ่นและแบบไม่พันกันสูงสุด” ฟิสิกส์ ฉบับที่ 66, 022110 (2002)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.66.022110

[41] แอล ไวด์แมน. “การวัดตัวแปรที่ไม่ใช่ท้องถิ่นทันที” ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 90, 010402 (2003)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.90.010402

[42] เอสอาร์ คลาร์ก, เอเจ คอนเนอร์, ดี จักช์ และเอส โปเปสคู “การใช้พัวพันของการวัดควอนตัมที่ไม่ใช่ในพื้นที่ทันที” นิว เจ. ฟิส. 12/083034 (2010)
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​12/​8/​083034

[43] อัลวิน กอนซาเลส และเอริค ชิตัมบาร์ “ขอบเขตของการคำนวณควอนตัมที่ไม่ใช่ในพื้นที่ทันที” IEEE ทรานส์ ข้อมูล ทฤษฎี 66, 2951–2963 (2020)
https://doi.org/​10.1109/​TIT.2019.2950190

[44] ราล์ฟ ซิลวา, เยเลนา กูเรียโนวา, นิโคลัส บรูนเนอร์, โนอาห์ ลินเดน, แอนโธนี่ เจ. ชอร์ต และซานดู โปเปสคู “สถานะควอนตัมก่อนและหลังเลือก: เมทริกซ์ความหนาแน่น เอกซ์เรย์ และตัวดำเนินการเคราส์” ฟิสิกส์ ฉบับที่ 89, 012121 (2014)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.89.012121

[45] มิชาล เซดลัค, อเลสซานโดร บิซิโอ และมาริโอ ซีมาน “การจัดเก็บและการดึงข้อมูลช่องสัญญาณรวมที่น่าจะเป็นไปได้ที่เหมาะสมที่สุด” ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 122 (2019).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.122.170502

[46] เลฟ ไวด์มาน. “สถานะควอนตัมที่พัฒนาไปข้างหลัง” เจ. ฟิส. ตอบ: คณิตศาสตร์ ทฤษฎี. 40, 3275–3284 (2007)
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​12/​S23

[47] ชาร์ลส์ เอช. เบนเน็ตต์ และสตีเฟน เจ. วีสเนอร์ “การสื่อสารผ่านตัวดำเนินการอนุภาคหนึ่งและสองอนุภาคในรัฐไอน์สไตน์-โปโดลสกี-โรเซน” ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์. 69, 2881–2884 (1992)
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.69.2881

อ้างโดย

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก วารสารควอนตัม

การทำงานร่วมกันระหว่างโครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึกและวิธีการมอนติคาร์โลแบบแปรผันสำหรับคลัสเตอร์ $^4He_N$ ขนาดเล็ก

โหนดต้นทาง: 1926960
ประทับเวลา: ธันวาคม 18, 2023