Передача інформації з безперервними змінними каналами квантового стирання

Передача інформації з безперервними змінними каналами квантового стирання

Мітка часу: 6 березня 2023 р., 10:31
Передача інформації за допомогою безперервних змінних каналів квантового стирання PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальний пошук. Ai.

Чанчунь Чжун, Чанхунь О і Лян Цзян

Прітцкерівська школа молекулярної інженерії Чиказького університету, Чикаго, Іллінойс 60637, США

Вам цей документ цікавий чи ви хочете обговорити? Скайте або залиште коментар на SciRate.

абстрактний

Квантова пропускна здатність, як ключовий показник якості для даного квантового каналу, обмежує верхню здатність каналу передавати квантову інформацію. Ідентифікація різних типів каналів, оцінка відповідної квантової ємності та пошук схеми кодування, що наближається до ємності, є основними завданнями теорії квантової комунікації. Квантовий канал у дискретних змінних надзвичайно обговорювався на основі різних моделей помилок, тоді як модель помилок у каналі безперервних змінних була менш вивчена через нескінченномірну проблему. У цій статті ми досліджуємо загальний безперервний змінний канал квантового стирання. Визначаючи ефективний підпростір системи безперервних змінних, ми знаходимо модель випадкового кодування безперервних змінних. Потім ми отримуємо квантову ємність безперервного змінного каналу стирання в рамках теорії роз’єднання. Обговорення в цьому документі заповнює прогалину каналу квантового стирання в налаштуваннях безперервної змінної та проливає світло на розуміння інших типів квантових каналів безперервної змінної.

► Дані BibTeX

► Список літератури

[1] М. Хаясі, С. Ішизака, А. Кавачі, Г. Кімура та Т. Огава, Вступ до квантової інформаційної науки (Springer, 2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-43502-1

[2] Дж. Вотроус, Теорія квантової інформації (Видавництво Кембриджського університету, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[3] L. Gyongyosi, S. Imre та HV Nguyen, Огляд пропускної здатності квантового каналу, IEEE Communications Surveys & Tutorials 20, 1149 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1109/​COMST.2017.2786748

[4] CH Bennett і PW Shor, Квантова теорія інформації, транзакції IEEE з теорії інформації 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.720553

[5] П. Буш, П. Лахті, Ж.-П. Pellonpää та K. Ylinen, Квантові вимірювання, Vol. 23 (Springer, 2016).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-43389-9

[6] AS Holevo, Пропускна здатність квантового каналу із загальними станами сигналу, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.651037

[7] Г. Барнум, М. А. Нільсен і Б. Шумахер, Передача інформації через шумовий квантовий канал, Phys. Rev. A 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[8] С. Ллойд, Пропускна здатність шумового квантового каналу, Phys. Rev. A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[9] J. Eisert і MM Wolf, Gaussian quantum channels, arXiv preprint quant-ph/​0505151 (2005).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​0505151
arXiv: quant-ph / 0505151

[10] I. Devetak і PW Shor, Ємність квантового каналу для одночасної передачі класичної та квантової інформації, Комунікації в математичній фізиці 256, 287 (2005).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-005-1317-6

[11] А. С. Холево, Квантові системи, канали, інформація, у Квантові системи, канали, інформація (de Gruyter, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403

[12] М. Розаті, А. Марі та В. Джованетті, Вузькі межі квантової ємності теплових аттенюаторів, Nature Communications 9, 1 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06848-0

[13] К. Шарма, М. М. Уайлд, С. Адхікарі та М. Такеока, Обмеження енергетично обмежених квантових і приватних можливостей фазонечутливих бозонних гауссових каналів, Новий журнал фізики 20, 063025 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aac11a

[14] K. Jeong, Y. Lim, J. Kim і S. Lee, New upper bounds on the quantum capacity for general attenuator and amplifier, in AIP Conference Proceedings, Vol. 2241 (ТОВ «АІП Паблішінг», 2020) с. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0011402

[15] M. Grassl, T. Beth і T. Pellizzari, Коди для каналу квантового стирання, Phys. Rev. A 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo та JA Smolin, Capacity of quantum erasure channels, Phys. Преподобний Летт. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[17] SL Braunstein і P. Van Loock, Квантова інформація з неперервними змінними, Огляди сучасної фізики 77, 513 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

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

[19] Д. Готтесман, А. Китаєв і Дж. Прескілл, Кодування кубіта в осциляторі, Physical Review A 64, 012310 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[20] В.-Л. Ma, S. Puri, RJ Schoelkopf, MH Devoret, S. Girvin та L. Jiang, Квантовий контроль бозонних мод за допомогою надпровідних ланцюгів, Науковий бюлетень 66, 1789 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.scib.2021.05.024

[21] J. Niset, UL Andersen і NJ Cerf, Експериментально здійсненний код квантової корекції стирання для безперервних змінних, Phys. Преподобний Летт. 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 та ін., Досягнення в космічних квантових комунікаціях, IET Quantum Повідомлення 2, 182 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1049/​qtc2.12015

[23] Р. Клессе, Наближена квантова корекція помилок, випадкові коди та пропускна здатність квантового каналу, Phys. Rev. A 75, 062315 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[24] П. Хейден, М. Городецький, А. Вінтер та Дж. Ярд, Роз’єднуючий підхід до квантової ємності, Відкриті системи та інформаційна динаміка 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[25] П. Хайден і Дж. Прескілл, Чорні діри як дзеркала: квантова інформація у випадкових підсистемах, Журнал фізики високих енергій 2007, 120 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1126-6708/​2007/​09/​120

[26] Q. Zhuang, T. Schuster, B. Yoshida та NY Yao, Кодування та складність у фазовому просторі, Phys. Rev. A 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[27] М. Фукуда та Р. Кеніг, Типове заплутування для станів Гауса, Журнал математичної фізики 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5119950

[28] Дивіться додаток для короткого огляду розрахунків для роз’єднання дискретної змінної з будь-яким кінцевим розміром.

[29] V. Paulsen, Completely bounded maps and operator algebras, 78 (Cambridge University Press, 2002).
https://​/​doi.org/​10.1017/​CBO9780511546631

[30] Б. Шумахер і М. А. Нільсен, Квантова обробка даних і виправлення помилок, Phys. Rev. A 54, 2629 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[31] Б. Шумахер і доктор Вестморленд, Наближена квантова корекція помилок, Квантова обробка інформації 1, 5 (2002).
https://​/​doi.org/​10.1023/​A:1019653202562

[32] Ф. Дюпюї, «Підхід до квантової теорії інформації з розв’язуванням», препринт arXiv: arXiv:1004.1641 (2010).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1004.1641
arXiv: 1004.1641

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

[34] С. Чой, Ю. Бао, X.-L. Qi та E. Altman, Квантова корекція помилок у динаміці скремблування та фазовому переході, спричиненому вимірюванням, Phys. Преподобний Летт. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[35] Б. Чжан і К. Чжуан, Формування заплутаності у випадкових квантових мережах безперервної змінної, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-w

[36] Унітарний план — це підмножина унітарної групи, де вибіркові середні значення певних поліномів для набору збігаються з середніми для всієї унітарної групи.

[37] CE Шеннон, Математична теорія зв'язку, Технічний журнал системи Bell 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

[38] MM Wilde, Квантова теорія інформації (Cambridge University Press, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976

[39] B. Collins and P. Śniady, Інтеграція відносно міри Хаара на унітарній, ортогональній і симплектичній групі, Повідомлення в математичній фізиці 264, 773 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1554-3

[40] В. В. Альберт, К. Нох, К. Дуйвенворден, Д. Янг, Р. Т. Брієрлі, П. Рейнхольд, К. Вуйо, Л. Лі, К. Шен, С. М. Гірвін, Б. М. Терхал і Л. Цзян, Виконання та структура одно- режим бозонних кодів, фіз. Rev. A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[41] K. Brádler і C. Adami, Чорні діри як бозонні гаусові канали, Phys. Rev. D 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

Цитується

Ця стаття опублікована в Quantum під Creative Commons Attribution 4.0 International (CC на 4.0) ліцензія. Авторське право залишається за оригінальними власниками авторських прав, такими як автори або їх установи.

Часова мітка:

Більше від Квантовий журнал