1Fizik Bölümü, Duke Üniversitesi, Durham, Kuzey Karolina, ABD 27708
2Kuantum Bilgi ve İletişim Merkezi, Ecole polytechnique de Bruxelles, CP 165, Université libre de Bruxelles, 1050 Brüksel, Belçika
Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.
Özet
Dolaşma destekli tek seferlik klasik iletişim sorununu ele alıyoruz. Sıfır hata rejiminde, karışıklık, Cubitt ve diğerleri, Phys. Rev. Lett. 104, 230503 (2010). Bu strateji, yalnızca projektif ölçümler için geçerli olan Kochen-Specker teoremini kullanır. Bu nedenle, gürültülü durumlar ve/veya ölçümler rejiminde bu strateji kapasiteyi artıramaz. Genel olarak gürültülü durumlara uyum sağlamak için, sabit sayıda klasik mesaj göndermenin tek seferlik başarı olasılığını inceliyoruz. Hazırlık bağlamsallığının, bu görevde kuantum avantajını güçlendirdiğini ve tek seferlik başarı olasılığını klasik maksimumunun ötesinde artırdığını gösteriyoruz. Tedavimiz Cubitt ve ark. ve örneğin, Prevedel ve diğerleri, Phys. Rev. Lett. 106, 110505 (2011). Daha sonra bu iletişim görevi ile karşılık gelen yerel olmayan bir oyun arasındaki eşleştirmeyi gösteririz. Bu haritalama, daha önce sıfır hata durumunda belirtilen psödotelepati oyunlarıyla bağlantıyı genelleştirir. Son olarak, $textit{bağlamdan bağımsız tahmin}$ olarak adlandırdığımız bir kısıtlamayı motive ettikten sonra, R. Kunjwal, Quantum 4, 219 (2020)'de elde edilen gürültüye dayanıklı bağlamsal olmayan eşitsizliklerin tanık olduğu bağlamsallığın, tek- atış başarı olasılığı. Bu, R. Kunjwal, Quantum 3, 184 (2019)'de tanıtılan, bu eşitsizliklere ve ilişkili hipergraf değişmezine, ağırlıklı maksimum tahmin edilebilirliğe operasyonel bir anlam sağlar. Sonuçlarımız, dolaşma destekli tek seferlik klasik iletişim görevinin, Kochen-Specker teoremi, Spekkens bağlamsallığı ve Bell yerelsizliği arasındaki etkileşimi incelemek için verimli bir zemin sağladığını göstermektedir.
Öne çıkan resim: Dolaşma destekli tek seferlik klasik iletişim protokolünün resmi.
[Gömülü içerik]
Popüler özet
Spesifik olarak, aşağıdaki iletişim problemini inceliyoruz: Alice (gönderen), Bob'a (alıcı) gürültülü bir klasik kanal aracılığıyla bağlı. Ortak dolaşıklığa erişmelerine izin verilir ve yerel kuantum ölçümlerini uygulayabilirler. Kochen-Specker teoreminden esinlenen belirli bir klasik kanal ailesi için, klasik kanal üzerinden hatasız gönderilebilecek mesaj sayısının (yani, tek seferlik sıfır hata kapasitesi) erişimle artırılabileceği bilinmektedir. ortak dolaşma için. Bu sıfır hata sonucu Cubitt ve ark. [Fiz. Rev. Lett. 104, 230503 (2010)] aynı zamanda, mükemmel kuantum kazanma stratejilerini kabul eden psödotelepati oyunları olarak bilinen yerel olmayan oyunlarla da yakından ilişkilidir.
Bu iletişim problemini, Kochen-Specker teoreminin uygulanamadığı gürültülü rejimde inceliyoruz. Bunu yaparken, Spekkens [Phys. Rev. A 71, 052108 (2005)] ve iletişim probleminden ilham alan yerel olmayan oyunlar ailesi. Tarafların klasik kanalla ilişkili olasılıklara güvenmedikleri, yalnızca olasılık yapısına (kanal hipergrafında kodlanmış) güvendikleri varsayımı altında, aynı zamanda bir hipergraf değişmezinin tanık olduğu gürültüye dayanıklı bağlamsallığın kuantum avantajı için yeterli olduğunu gösteriyoruz. bu görev. Bu, R. Kunjwal, Quantum 4, 219 (2020)'de elde edilen bağlamsallık tanıklarına işlevsel bir anlam sağlar.
► BibTeX verileri
► Referanslar
[1] JS Bell, Einstein-Podolsky-Rosen paradoksu Üzerine, Fizik 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195
[2] JF Clauser, MA Horne, A. Shimony ve RA Holt, Yerel Gizli Değişken Teorilerini Test Etmek İçin Önerilen Deney, Phys. Rev. Lett. 23, 880 (1969) 'da tarif edilmiştir.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880
[3] S. Kochen ve EP Specker, Kuantum Mekaniğinde Gizli Değişkenler Sorunu, Kuantum mekaniğine mantıksal cebirsel yaklaşım (Springer, 1975) s. 293-328.
https://doi.org/10.1007/978-94-010-1795-4_17
[4] R. Renner ve S. Wolf, Quantum pseudo-telepathy and the Kochen-Specker teoremi, International Symposium on Information Theory, 2004. ISIT 2004. Proceedings. (IEEE, 2004) s. 322–322.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ISIT.2004.1365359
[5] G. Brassard, A. Broadbent ve A. Tapp, Quantum pseudo-telepathy, Foundations of Physics 35, 1877 (2005).
https://doi.org/10.1007/s10701-005-7353-4
[6] TS Cubitt, D. Leung, W. Matthews ve A. Winter, Dolanıklıkla Sıfır Hatalı Klasik İletişimi Geliştirme, Phys. Rev. Lett. 104, 230503 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.230503
[7] M. Howard, J. Wallman, V. Veitch ve J. Emerson, Contextuality, kuantum hesaplama için 'büyü' sağlar, Nature 510, 351 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature13460
[8] J. Barrett ve A. Kent, Bağlamsızlık, sonlu kesinlik ölçümü ve Kochen-Specker teoremi, Tarih Çalışmaları ve Bilim Felsefesi Bölüm B: Modern Fizik Tarihi ve Felsefesi Çalışmaları 35, 151 (2004).
https:///doi.org/10.1016/j.shpsb.2003.10.003
[9] A. Winter, Kuantum bağlamsallığının deneysel testi neyi kanıtlıyor veya çürütüyor?, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 47, 424031 (2014).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/47/42/424031
[10] R. Kunjwal, Beyond the Cabello-Severini-Winter çerçevesi: Ölçümlerin keskinliği olmadan bağlamsallığı anlamlandırmak, Quantum 3, 184 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-09-09-184
[11] A. Cabello, Kochen-Specker kuantum bağlamsallığından kuantum teorisi hakkında ne öğreniyoruz?, PIRSA 17070034 (2017).
https: / / doi.org/ 10.48660 / 17070034
[12] G. Chiribella ve X. Yuan, Ölçüm netliği, her fiziksel teoride yerel olmayanı ve bağlamsallığı keser, arXiv ön baskı arXiv:1404.3348 (2014).
https://doi.org/10.48550/arXiv.1404.3348
arXiv: 1404.3348
[13] RW Spekkens, Hazırlıklar, dönüşümler ve keskin olmayan ölçümler için bağlamsallık, Phys. Rev. A 71, 052108 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.052108
[14] MD Mazurek, MF Pusey, R. Kunjwal, KJ Resch ve RW Spekkens, Fiziksel olmayan idealleştirmeler olmadan deneysel bir bağlamsızlık testi, Nature Communications 7, 1 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms11780
[15] MF Pusey, L. Del Rio ve B. Meyer, Tomografik olarak eksiksiz bir sete erişim olmadan Contextuality, arXiv ön baskı arXiv:1904.08699 (2019).
https://doi.org/10.48550/arXiv.1904.08699
arXiv: 1904.08699
[16] MD Mazurek, MF Pusey, KJ Resch ve RW Spekkens, Genelleştirilmiş olasılık teorilerinin manzarasında kuantum teorisinden deneysel olarak sınırlanan sapmalar, PRX Quantum 2, 020302 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020302
[17] R. Kunjwal ve RW Spekkens, Kochen-Specker Teoreminden Bağlamsal Olmayan Eşitsizliklere Determinizm Varsaymadan, Phys. Rev. Lett. 115, 110403 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.110403
[18] R. Kunjwal ve RW Spekkens, Kochen-Specker teoreminin istatistiksel kanıtlarından gürültüye dayanıklı bağlamsal olmayan eşitsizliklere, Phys. Rev. A 97, 052110 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.052110
[19] RW Spekkens, DH Buzacott, AJ Keehn, B. Toner ve GJ Pryde, Hazırlık Bağlamsallık Güçleri Parite-Oblivious Çoğullama, Phys. Rev. Lett. 102, 010401 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.010401
[20] A. Chailloux, I. Kerenidis, S. Kundu ve J. Sikora, pariteden habersiz rastgele erişim kodları için en uygun sınırlar, New Journal of Physics 18, 045003 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/4/045003
[21] D. Schmid ve RW Spekkens, Devlet Ayrımcılığı için Bağlamsal Avantaj, Phys. Rev. X 8, 011015 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.011015
[22] D. Saha ve A. Chaturvedi, Kuantum iletişim avantajının altında yatan temel bir özellik olarak hazırlık bağlamsallığı, Phys. Rev. A 100, 022108 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022108
[23] D. Saha, P. Horodecki ve M. Pawłowski, Devletten bağımsız bağlamsallık tek yönlü iletişimi ilerletir, New Journal of Physics 21, 093057 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ab4149
[24] R. Kunjwal, M. Lostaglio ve MF Pusey, Anormal zayıf değerler ve bağlamsallık: Sağlamlık, sıkılık ve hayali parçalar, Phys. Rev. A 100, 042116 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.042116
[25] M. Lostaglio ve G. Senno, Duruma bağlı klonlama için bağlamsal avantaj, Quantum 4, 258 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-04-27-258
[26] R. Kunjwal, Kochen-Specker teoreminin ötesinde bağlamsallık, arXiv ön baskı arXiv:1612.07250 (2016).
https://doi.org/10.48550/arXiv.1612.07250
arXiv: 1612.07250
[27] R. Kunjwal, Kochen-Specker teoreminin mantıksal kanıtlarından indirgenemez bağlamsal olmayan eşitsizlikler için Hypergraph çerçevesi, Quantum 4, 219 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-01-10-219
[28] R. Prevedel, Y. Lu, W. Matthews, R. Kaltenbaek ve KJ Resch, Dolaşıklık-Geliştirilmiş Klasik İletişim, Gürültülü Bir Klasik Kanal Üzerinden, Phys. Rev. Lett. 106, 110505 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.110505
[29] B. Hemenway, CA Miller, Y. Shi ve M. Wootters, Optimal dolaşıklık destekli tek seferlik klasik iletişim, Phys. Rev. A 87, 062301 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.062301
[30] J. Barrett, Genelleştirilmiş olasılık teorilerinde bilgi işleme, Phys. Rev. A 75, 032304 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.032304
[31] A. Acín, T. Fritz, A. Leverrier ve AB Sainz, Yerel Olmayan ve Bağlamsallığa Kombinatoryal Bir Yaklaşım, Matematiksel Fizikte İletişim 334, 533 (2015).
https://doi.org/10.1007/s00220-014-2260-1
[32] RW Spekkens, Ampirik ayırt edilemezlerin ontolojik kimliği: Leibniz'in metodolojik ilkesi ve Einstein'ın çalışmasındaki önemi, arXiv preprint arXiv:1909.04628 (2019).
https://doi.org/10.48550/arXiv.1909.04628
arXiv: 1909.04628
[33] E. Wolfe, D. Schmid, AB Sainz, R. Kunjwal ve RW Spekkens, Quantifying Bell: the Resource Theory of Nonclassicality of Common-Cause Boxes, Quantum 4, 280 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-06-08-280
[34] MF Pusey, En basit senaryoda sağlam hazırlık bağlamsal olmayan eşitsizlikler, Phys. Rev. A 98, 022112 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022112
[35] A. Tavakoli ve R. Uola, Ölçüm uyumsuzluğu ve yönlendirme, operasyonel bağlamsallık için gerekli ve yeterlidir, Phys. Rev. Araştırma 2, 013011 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.013011
[36] MS Leifer ve OJE Maroney, Kuantum Durumunun ve Bağlamsallığın Maksimal Epistemik Yorumları, Phys. Rev. Lett. 110, 120401 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.110.120401
[37] LP Hughston, R. Jozsa ve WK Wootters, Belirli bir yoğunluk matrisine sahip kuantum topluluklarının tam bir sınıflandırması, Physics Letters A 183, 14 (1993).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(93)90880-9
[38] M. Banik, SS Bhattacharya, SK Choudhary, A. Mukherjee ve A. Roy, Ontolojik modeller, hazırlık bağlamsallığı ve yerel olmama, Foundations of Physics 44, 1230 (2014).
https://doi.org/10.1007/s10701-014-9839-4
[39] P. Heywood ve ML Redhead, Nonlocality and the Kochen-Specker paradoksu, Foundations of Physics 13, 481 (1983).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF00729511
[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani ve S. Wehner, Bell serbestlik, Rev. Mod. Phys. 86, 419 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419
[41] S. Popescu ve D. Rohrlich, Bir aksiyom olarak Kuantum yerelsizlik, Foundations of Physics 24, 379 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098
[42] A. Peres, Kochen-Specker teoreminin iki basit ispatı, Journal of Physics A: Mathematical and General 24, L175 (1991).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/24/4/003
[43] A. Peres, Kuantum ölçümlerinin uyumsuz sonuçları, Fizik Harfleri A 151, 107 (1990).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(90)90172-K
[44] ND Mermin, Gizli değişkenler ve John Bell'in iki teoremi, Rev. Mod. Fizik 65, 803 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.65.803
[45] A. Peres, Kuantum teorisi: kavramlar ve yöntemler, Cilt. 57 (Springer Science & Business Media, 2006).
https://doi.org/10.1007/0-306-47120-5
[46] AA Klyachko, MA Can, S. Binicioğlu ve AS Shumovsky, Spin-1 Sistemlerinde Gizli Değişkenler İçin Basit Test, Phys. Rev. Lett. 101, 020403 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.020403
[47] S. Uijlen ve B. Westerbaan, Bir Kochen-Specker sistemi en az 22 vektöre sahiptir, New Generation Computing 34, 3 (2016).
https://doi.org/10.1007/s00354-016-0202-5
[48] F. Arends, En küçük Kochen-Specker vektör sisteminin boyutunda bir alt sınır, Yüksek Lisans tezi, Oxford Üniversitesi (2009).
http:///www.cs.ox.ac.uk/people/joel.ouaknine/indirme/arends09.pdf
[49] R. Kunjwal, C. Heunen ve T. Fritz, Keyfi ortak ölçülebilirlik yapılarının Kuantum gerçekleştirimi, Phys. Rev. A 89, 052126 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.052126
[50] N. Andrejic ve R. Kunjwal, Kübit ölçümleriyle gerçekleştirilebilen ortak ölçülebilirlik yapıları: Marjinal cerrahi yoluyla uyumsuzluk, Phys. Rev. Araştırma 2, 043147 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.043147
[51] R. Kunjwal ve S. Ghosh, Bir kübit için minimum duruma bağlı ölçüm bağlamsal kanıtı, Phys. Rev. A 89, 042118 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.042118
[52] X. Zhan, EG Cavalcanti, J. Li, Z. Bian, Y. Zhang, HM Wiseman ve P. Xue, Deneysel genelleştirilmiş bağlamsallık, tek fotonlu kübitler, Optica 4, 966 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.4.000966
[53] I. Marvian, Kuantum sistemlerinin olasılıksal modellerinde erişilemeyen bilgiler, bağlamsal olmayan eşitsizlikler ve bağlamsallık için gürültü eşikleri, arXiv ön baskı arXiv:2003.05984 (2020).
https://doi.org/10.48550/arXiv.2003.05984
arXiv: 2003.05984
[54] TS Cubitt, D. Leung, W. Matthews ve A. Winter, Sıfır hata kanal kapasitesi ve yerel olmayan korelasyonlarla desteklenen simülasyon, IEEE Transactions on Information Theory 57, 5509 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2011.2159047
[55] CE Shannon, İletişim kanalları için kısmi sipariş üzerine bir not, Bilgi ve kontrol 1, 390 (1958).
https://doi.org/10.1016/S0019-9958(58)90239-0
[56] D. Schmid, TC Fraser, R. Kunjwal, AB Sainz, E. Wolfe ve RW Spekkens, Dolaşıklık ve yerel olmama arasındaki etkileşimi anlamak: dolaşma teorisinin yeni bir dalını motive etmek ve geliştirmek, arXiv ön baskı arXiv:2004.09194 (2020).
https://doi.org/10.48550/arXiv.2004.09194
arXiv: 2004.09194
[57] L. Hardy, Hemen hemen tüm dolanık durumlar için eşitsizliği olmayan iki parçacık için yerelsizlik, Phys. Rev. Lett. 71, 1665 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.71.1665
[58] A. Cabello, J. Estebaranz ve G. García-Alcaine, Bell-Kochen-Specker teoremi: 18 vektörlü bir ispat, Physics Letters A 212, 183 (1996).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(96)00134-X
Alıntılama
[1] Victor Gitton ve Mischa P. Woods, “Genelleştirilmiş bağlam dışılığın sistem açığında”, arXiv: 2209.04469.
[2] Lorenzo Catani, Matthew Leifer, David Schmid ve Robert W. Spekkens, “Müdahale fenomeni neden kuantum teorisinin özünü yakalamaz”, arXiv: 2111.13727.
[3] John H. Selby, Elie Wolfe, David Schmid ve Ana Belén Sainz, “Klasik olmayanlığı test etmek için açık kaynaklı bir doğrusal program”, arXiv: 2204.11905.
[4] David Schmid, Haoxing Du, John H. Selby ve Matthew F. Pusey, “Uniqueness of Contextual Models for Stabilizer Subtheories”, Fiziksel İnceleme Mektupları 129 12, 120403 (2022).
[5] John H. Selby, David Schmid, Elie Wolfe, Ana Belén Sainz, Ravi Kunjwal ve Robert W. Spekkens, “Uyumsuzluk olmadan bağlamsallık”, arXiv: 2106.09045.
[6] Armin Tavakoli, Emmanuel Zambrini Cruzeiro, Roope Uola ve Alastair A. Abbott, “Bounding and Simulation Contextual Correlations in Quantum Theory”, PRX Kuantum 2 2, 020334 (2021).
[7] John H. Selby, David Schmid, Elie Wolfe, Ana Belén Sainz, Ravi Kunjwal ve Robert W. Spekkens, “Genelleştirilmiş olasılık teorilerinin erişilebilir parçaları, koni eşdeğerliği ve klasik olmayanlığa tanık olma uygulamaları”, arXiv: 2112.04521.
[8] Lorenzo Catani ve Matthew Leifer, “İşlemsel ince ayarlar için matematiksel bir çerçeve”, arXiv: 2003.10050.
[9] Victoria J Wright ve Ravi Kunjwal, “Kompozit sistemlerde bağlamsallık: Kochen-Specker teoreminde dolanıklığın rolü”, arXiv: 2109.13594.
[10] Anubhav Chaturvedi, Máté Farkas ve Victoria J Wright, “Bağlamsallık senaryolarında kuantum davranışları kümesini karakterize etme ve sınırlama”, arXiv: 2010.05853.
[11] Lorenzo Catani, Ricardo Faleiro, Pierre-Emmanuel Emeriau, Shane Mansfield ve Anna Pappa, “XOR ve XOR* oyunlarını bağlama”, arXiv: 2210.00397.
Yukarıdaki alıntılar SAO / NASA REKLAMLARI (son başarıyla 2022-10-14 04:01:02) güncellendi. Tüm yayıncılar uygun ve eksiksiz alıntı verisi sağlamadığından liste eksik olabilir.
On Crossref'in alıntı yaptığı hizmet alıntı yapma çalışmaları ile ilgili veri bulunamadı (son deneme 2022-10-14 04:01:00).
Bu Makale, Quantum'da Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası (CC BY 4.0) lisans. Telif hakkı, yazarlar veya kurumları gibi orijinal telif hakkı sahiplerine aittir.
