Chi phí liên lạc tối thiểu để mô phỏng các qubit vướng víu

Chi phí liên lạc tối thiểu để mô phỏng các qubit vướng víu

Dấu thời gian: 24 tháng 2023 năm 10 17:XNUMX sáng

Martin J. Renner1,2 và Marco Túlio Quintino3,2,1

1Đại học Vienna, Khoa Vật lý, Trung tâm Khoa học và Công nghệ Lượng tử Vienna (VCQ), Boltzmanngasse 5, 1090 Vienna, Áo
2Viện Quang học Lượng tử và Thông tin Lượng tử (IQOQI), Học viện Khoa học Áo, Boltzmanngasse 3, 1090 Vienna, Áo
3Sorbonne Université, CNRS, LIP6, F-75005 Paris, Pháp

Tìm bài báo này thú vị hay muốn thảo luận? Scite hoặc để lại nhận xét về SciRate.

Tóm tắt

Chúng tôi phân tích lượng giao tiếp cổ điển cần thiết để tái tạo số liệu thống kê của các phép đo xạ ảnh cục bộ trên một cặp qubit vướng víu chung, $|Psi_{AB}rangle=sqrt{p} |00rangle+sqrt{1-p} |11rangle$ (với $1/2leq p leq 1$). Chúng tôi xây dựng một giao thức cổ điển mô phỏng hoàn hảo các phép đo xạ ảnh cục bộ trên tất cả các cặp qubit vướng víu bằng cách truyền đạt một trit cổ điển. Ngoài ra, khi $frac{2p(1-p)}{2p-1} log{left(frac{p}{1-p}right)}+2(1-p)leq1$, khoảng $0.835 leq p leq 1 $, chúng tôi trình bày một giao thức cổ điển chỉ yêu cầu một bit giao tiếp. Mô hình thứ hai thậm chí còn cho phép mô phỏng cổ điển hoàn hảo với chi phí truyền thông trung bình gần bằng 1 trong giới hạn mà mức độ vướng víu tiến tới XNUMX ($p đến XNUMX$). Điều này chứng tỏ rằng chi phí truyền thông để mô phỏng các cặp qubit bị vướng víu yếu hoàn toàn nhỏ hơn so với chi phí truyền thông để mô phỏng cặp qubit bị vướng víu tối đa.

Chi phí truyền thông tối thiểu để mô phỏng các qubit vướng víu PlatoBlockchain Data Intelligence. Tìm kiếm dọc. Ái.

Hình ảnh nổi bật: $textbf{a)}$ Alice và Bob thực hiện các phép đo xạ ảnh cục bộ trên một cặp qubit vướng víu $textbf{b)}$ Alice và Bob muốn tái tạo những mối tương quan lượng tử này với các tài nguyên cổ điển

[Nhúng nội dung]

► Dữ liệu BibTeX

► Tài liệu tham khảo

[1] JS Bell, Về nghịch lý einstein podolsky rosen, Vật lý Vật lý Fizika 1, 195–200 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / Vật lýPhương phápFizika.1.195

[2] AK Ekert, Mật mã lượng tử dựa trên định lý Bell, Phys. Linh mục Lett. 67, 661–663 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

[3] A. Acín, N. Brunner, N. Gisin, S. Massar, S. Pironio và V. Scarani, Bảo mật độc lập với thiết bị của mật mã lượng tử chống lại các cuộc tấn công tập thể, Phys. Linh mục Lett. 98, 230501 (2007), arXiv:quant-ph/​0702152 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501
arXiv: quant-ph / 0702152

[4] S. Pironio, A. Acín, S. Massar, AB de La Giroday, DN Matsukevich, P. Maunz, S. Olmschenk, D. Hayes, L. Luo, TA Manning và C. Monroe, Các số ngẫu nhiên được chứng nhận theo định lý Bell , Thiên nhiên 464, 1021–1024 (2010), arXiv:0911.3427 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1038 / thiên nhiên09008
arXiv: 0911.3427

[5] U. Vazirani và T. Vidick, Phân phối khóa lượng tử hoàn toàn độc lập với thiết bị, Phys. Linh mục Lett. 113, 140501 (2014), arXiv:1210.1810 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140501
arXiv: 1210.1810

[6] I. Šupić và J. Bowles, Tự kiểm tra hệ thống lượng tử: đánh giá, Lượng tử 4, 337 (2020), arXiv:1904.10042 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-09-30-337
arXiv: 1904.10042

[7] T. Maudlin, Bất đẳng thức Bell, mô hình truyền thông tin và lăng kính, PSA: Kỷ yếu Cuộc họp hai năm một lần của Hiệp hội Triết học Khoa học 1992, 404–417 (1992).
https://​/​doi.org/​10.1086/​psaprocbienmeetp.1992.1.192771

[8] G. Brassard, R. Cleve và A. Tapp, Chi phí mô phỏng chính xác sự vướng víu lượng tử với truyền thông cổ điển, Phys. Linh mục Lett. 83, 1874–1877 (1999), arXiv:quant-ph/​9901035 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.1874
arXiv: quant-ph / 9901035

[9] M. Steiner, Hướng tới định lượng việc truyền thông tin phi cục bộ: phi cục bộ bit hữu hạn, Physics Letters A 270, 239–244 (2000), arXiv:quant-ph/​9902014 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(00)00315-7
arXiv: quant-ph / 9902014

[10] NJ Cerf, N. Gisin và S. Massar, Dịch chuyển tức thời cổ điển của một bit lượng tử, Phys. Linh mục Lett. 84, 2521–2524 (2000), arXiv:quant-ph/​9906105 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.84.2521
arXiv: quant-ph / 9906105

[11] AK Pati, Bit cổ điển tối thiểu để chuẩn bị và đo qubit từ xa, Phys. Rev. A 63, 014302 (2000), arXiv:quant-ph/​9907022 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.014302
arXiv: quant-ph / 9907022

[12] S. Massar, D. Bacon, NJ Cerf và R. Cleve, Mô phỏng cổ điển về sự vướng víu lượng tử không có biến ẩn cục bộ, Phys. Mục sư A 63, 052305 (2001), arXiv:quant-ph/​0009088 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.052305
arXiv: quant-ph / 0009088

[13] BF Toner và D. Bacon, Chi phí truyền thông mô phỏng tương quan chuông, Phys. Linh mục Lett. 91, 187904 (2003), arXiv:quant-ph/​0304076 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.187904
arXiv: quant-ph / 0304076

[14] D. Thịt xông khói và mực BF, Bất đẳng thức Bell với truyền thông phụ trợ, Phys. Linh mục Lett. 90, 157904 (2003), arXiv:quant-ph/​0208057 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.157904
arXiv: quant-ph / 0208057

[15] J. Degorre, S. Laplante và J. Roland, Mô phỏng mối tương quan lượng tử như một vấn đề lấy mẫu phân tán, Phys. Mục sư A 72, 062314 (2005), arXiv:quant-ph/​0507120 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.062314
arXiv: quant-ph / 0507120

[16] J. Degorre, S. Laplante và J. Roland, Mô phỏng cổ điển của các vật thể nhị phân không dấu vết có thể quan sát được trên bất kỳ trạng thái lượng tử lưỡng cực nào, Phys. Rev. A 75, 012309 (2007), arXiv:quant-ph/​0608064 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012309
arXiv: quant-ph / 0608064

[17] O. Regev và B. Toner, Mô phỏng tương quan lượng tử với giao tiếp hữu hạn, Tạp chí SIAM về Máy tính 39, 1562–1580 (2010), arXiv:0708.0827 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1137 / 080723909
arXiv: 0708.0827

[18] C. Branciard và N. Gisin, Định lượng tính phi định vị của mối tương quan lượng tử Greenberger-Horne-Zeilinger bằng Giao thức mô phỏng giao tiếp giới hạn, Phys. Linh mục Lett. 107, 020401 (2011), arXiv:1102.0330 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.020401
arXiv: 1102.0330

[19] C. Branciard, N. Brunner, H. Buhrman, R. Cleve, N. Gisin, S. Portmann, D. Rosset và M. Szegedy, Mô phỏng cổ điển về hoán đổi vướng víu với giao tiếp bị ràng buộc, Phys. Linh mục Lett. 109, 100401 (2012), arXiv:1203.0445 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.100401
arXiv: 1203.0445

[20] K. Maxwell và E. Chitambar, Bất bình đẳng Bell với hỗ trợ giao tiếp, Phys. Mục sư A 89, 042108 (2014), arXiv:1405.3211 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.042108
arXiv: 1405.3211

[21] G. Brassard, L. Devroye và C. Gravel, Mô phỏng cổ điển chính xác về phân bố ghz cơ lượng tử, Giao dịch IEEE về Lý thuyết thông tin 62, 876–890 (2016), arXiv:1303.5942 [cs.IT].
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2015.2504525
arXiv: 1303.5942

[22] G. Brassard, L. Devroye và C. Gravel, Lấy mẫu từ xa với các ứng dụng cho Mô phỏng vướng víu chung, Entropy 21, 92 (2019), arXiv:1807.06649 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21010092
arXiv: 1807.06649

[23] E. Zambrini Cruzeiro và N. Gisin, Bất đẳng thức Bell với một bit giao tiếp, Entropy 21, 171 (2019), arXiv:1812.05107 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21020171
arXiv: 1812.05107

[24] MJ Renner, A. Tavakoli và MT Quintino, Chi phí cổ điển của việc truyền Qubit, Phys. Linh mục Lett. 130, 120801 (2023), arXiv:2207.02244 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.120801
arXiv: 2207.02244

[25] N. Brunner, N. Gisin, và V. Scarani, Sự vướng víu và phi định xứ là những nguồn tài liệu khác nhau, Tạp chí Vật lý Mới 7, 88 (2005), arXiv:quant-ph/​0412109 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​7/​1/​088
arXiv: quant-ph / 0412109

[26] NJ Cerf, N. Gisin, S. Massar và S. Popescu, Mô phỏng sự vướng víu lượng tử tối đa mà không cần giao tiếp, Phys. Linh mục Lett. 94, 220403 (2005), arXiv:quant-ph/​0410027 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.220403
arXiv: quant-ph / 0410027

[27] PH Eberhard, Mức nền và hiệu suất phản ứng cần thiết cho thí nghiệm einstein-podolsky-rosen không có kẽ hở, Phys. Mục sư A 47, R747–R750 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.R747

[28] A. Cabello và J.-Å. Larsson, Hiệu suất phát hiện tối thiểu đối với thí nghiệm chuông nguyên tử-photon không có lỗ hổng, Phys. Linh mục Lett. 98, 220402 (2007), arXiv:quant-ph/​0701191 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.220402
arXiv: quant-ph / 0701191

[29] N. Brunner, N. Gisin, V. Scarani và C. Simon, Lỗ hổng phát hiện trong thí nghiệm chuông bất đối xứng, Phys. Linh mục Lett. 98, 220403 (2007), arXiv:quant-ph/​0702130 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.220403
arXiv: quant-ph / 0702130

[30] M. Araújo, MT Quintino, D. Cavalcanti, MF Santos, A. Cabello và MT Cunha, Các thử nghiệm về bất đẳng thức Bell với hiệu suất tách sóng quang và phép đo đồng nhất thấp tùy ý, Phys. Mục sư A 86, 030101 (2012), arXiv:1112.1719 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.030101
arXiv: 1112.1719

[31] S. Kochen và EP Specker, Bài toán về các biến ẩn trong cơ học lượng tử, Tạp chí Toán học và Cơ học 17, 59–87 (1967).
http: / / www.jstor.org/ ổn định / 24902153

[32] N. Gisin và B. Gisin, Một mô hình biến ẩn cục bộ của tương quan lượng tử khai thác lỗ hổng phát hiện, Physics Letters A 260, 323–327 (1999), arXiv:quant-ph/​9905018 [quant-ph].
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0375-9601(99)00519-8
arXiv: quant-ph / 9905018

[33] N. Gisin, Bất đẳng thức Bell đúng cho mọi trạng thái phi tích, Physics Letters A 154, 201–202 (1991).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(91)90805-I

[34] AC Elitzur, S. Popescu, và D. Rohrlich, Tính phi định xứ lượng tử cho mỗi cặp trong một quần thể, Physics Letters A 162, 25–28 (1992).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(92)90952-I

[35] J. Barrett, A. Kent, và S. Pironio, Tương quan lượng tử một vợ một chồng và không cục bộ tối đa, Phys. Linh mục Lett. 97, 170409 (2006), arXiv:quant-ph/​0605182 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.97.170409
arXiv: quant-ph / 0605182

[36] S. Portmann, C. Branciard và N. Gisin, Nội dung cục bộ của tất cả các trạng thái hai qubit thuần túy, Phys. Mục sư A 86, 012104 (2012), arXiv:1204.2982 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.012104
arXiv: 1204.2982

[37] P. Sidajaya, A. Dewen Lim, B. Yu và V. Scarani, Phương pháp tiếp cận mạng lưới thần kinh để mô phỏng các trạng thái vướng víu bằng một bit giao tiếp, bản in điện tử arXiv (2023), arXiv:2305.19935 [quant-ph].
arXiv: 2305.19935

[38] N. Gisin và F. Fröwis, Từ nền tảng lượng tử đến ứng dụng và ngược lại, Các giao dịch triết học của Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn Series A 376, 20170326 (2018), arXiv:1802.00736 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2017.0326
arXiv: 1802.00736

[39] G. Brassard, Độ phức tạp truyền thông lượng tử, Cơ sở vật lý 33, 1593–1616 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026009100467

[40] N. Brunner, D. Cavalcanti, S. Pironio, V. Scarani, và S. Wehner, Bell nonlocality, Reviews of Modern Physics 86, 419–478 (2014), arXiv:1303.2849 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys, 86.419
arXiv: 1303.2849

[41] V. Scarani, Nội dung cục bộ và không tiêu điểm của mối tương quan qubit và qutrit lưỡng cực, Phys. Mục sư A 77, 042112 (2008), arXiv:0712.2307 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.042112
arXiv: 0712.2307

[42] C. Branciard, N. Gisin và V. Scarani, Nội dung cục bộ của mối tương quan qubit lưỡng cực, Phys. Mục sư A 81, 022103 (2010), arXiv:0909.3839 [quant-ph].
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.022103
arXiv: 0909.3839

Trích dẫn

[1] Armin Tavakoli, “Thẻ giá cổ điển của các qubit vướng víu”, Lượt xem lượng tử 7, 76 (2023).

[2] István Márton, Erika Bene, Péter Diviánszky và Tamás Vértesi, “Đánh bại một chút giao tiếp có và không có thần giao cách cảm giả lượng tử”, arXiv: 2308.10771, (2023).

[3] Peter Sidajaya, Aloysius Dewen Lim, Baichu Yu và Valerio Scarani, “Phương pháp tiếp cận mạng lưới thần kinh để mô phỏng các quốc gia vướng víu bằng một chút giao tiếp”, arXiv: 2305.19935, (2023).

Các trích dẫn trên là từ Dịch vụ trích dẫn của Crossref (cập nhật lần cuối thành công 2023-10-28 02:31:07) và SAO / NASA ADS (cập nhật lần cuối thành công 2023 / 10-28 02:31:08). Danh sách có thể không đầy đủ vì không phải tất cả các nhà xuất bản đều cung cấp dữ liệu trích dẫn phù hợp và đầy đủ.

Bài viết này được xuất bản trong Lượng tử dưới Creative Commons Ghi công 4.0 Quốc tế (CC BY 4.0) giấy phép. Bản quyền vẫn thuộc về chủ sở hữu bản quyền gốc như các tác giả hoặc tổ chức của họ.

Dấu thời gian:

Thêm từ Tạp chí lượng tử