Phân biệt và chứng nhận các phép đo lượng tử chưa biết

Phân biệt và chứng nhận các phép đo lượng tử chưa biết

Aleksandra Krawiec1,2, Łukasz Pawela1Zbigniew Puchała1

1Viện Tin học Lý thuyết và Ứng dụng, Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Ba Lan
2AstroCeNT, Trung tâm Thiên văn Nicolaus Copernicus, Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan, ul. Rektorska 4, 00-614 Warsaw, Ba Lan

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

Tóm tắt

Chúng ta nghiên cứu sự phân biệt của các phép đo von Neumann trong kịch bản khi chúng ta được cho một phép đo tham chiếu và một số phép đo khác. Mục đích của việc phân biệt là để xác định xem phép đo khác có giống với phép đo đầu tiên hay không. Chúng tôi xem xét các trường hợp khi phép đo tham chiếu được đưa ra mà không có mô tả cổ điển và khi mô tả cổ điển của nó được biết đến. Cả hai trường hợp đều được nghiên cứu trong các thiết lập phân biệt đối xứng và bất đối xứng. Hơn nữa, chúng tôi cung cấp các chương trình chứng nhận tối ưu cho phép chúng tôi chứng nhận một phép đo lượng tử đã biết so với một phép đo lượng tử chưa biết.

Chúng tôi được cung cấp hai thiết bị. Thiết bị đầu tiên là thiết bị tham chiếu. Thiết bị thứ hai có thể giống thiết bị thứ nhất hoặc không. Làm cách nào chúng tôi có thể xác minh xem thiết bị thứ hai có giống với thiết bị đầu tiên hay không? Chúng tôi nghiên cứu vấn đề này khi các thiết bị được đo lượng tử. Chúng tôi trình bày các chương trình chứng nhận khi thiết bị tham chiếu được cung cấp cùng với mô tả của nó và khi không biết mô tả đó.

► Dữ liệu BibTeX

► Tài liệu tham khảo

[1] Jens Eisert, Dominik Hangleiter, Nathan Walk, Ingo Roth, Damian Markham, Rhea Parekh, Ulysse Chabaud và Elham Kashefi. “Chứng nhận lượng tử và điểm chuẩn”. Tạp chí Tự nhiên Vật lýTrang 1–9 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42254-020-0186-4

[2] Matteo Paris và Jaroslav Rehacek. “Ước tính trạng thái lượng tử”. Tập 649. Khoa học Springer & Truyền thông Kinh doanh. (2004).
https: / / doi.org/ 10.1007 / b98673

[3] János A Bergou. “Phân biệt trạng thái lượng tử và các ứng dụng được chọn”. Tạp chí Vật lý: Chuỗi hội thảo 84, 012001 (2007).
https://​/​doi.org/​10.1364/​CQO.2007.CMF4

[4] Stephen M Barnett và Sarah Croke. “Phân biệt trạng thái lượng tử”. Những tiến bộ trong Quang học và Quang tử 1, 238–278 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1364 / AOP.1.000238

[5] Joonwoo Bae và Leong Chuan Kwek. “Phân biệt trạng thái lượng tử và ứng dụng của nó”. Tạp chí Vật lý A: Toán học và Lý thuyết 48, 083001 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​48/​8/​083001

[6] Antonio Acin. “Khả năng phân biệt thống kê giữa các hoạt động đơn nhất”. Thư đánh giá vật lý 87, 177901 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.87.177901

[7] Joonwoo Bae. “Phân biệt đối xử của các đơn vị hai qubit thông qua hoạt động cục bộ và giao tiếp cổ điển”. Báo cáo khoa học 5, 1–8 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep18270

[8] Akinori Kawachi, Kenichi Kawano, François Le Gall và Suguru Tamaki. “Độ phức tạp truy vấn lượng tử của phân biệt toán tử đơn nhất”. GIAO DỊCH IEICE về Thông tin và Hệ thống 102, 483–491 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1587/​transinf.2018FCP0012

[9] Massimiliano F Sacchi. “Phân biệt tối ưu các hoạt động lượng tử”. Đánh giá vật lý A 71, 062340 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.062340

[10] Massimiliano F Sacchi. “Sự vướng víu có thể nâng cao khả năng phân biệt của các kênh phá vỡ sự vướng víu”. Đánh giá vật lý A 72, 014305 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.014305

[11] Marco Piani và John Watrous. “Tất cả các trạng thái vướng víu đều hữu ích cho việc phân biệt kênh”. Thư đánh giá vật lý 102, 250501 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.250501

[12] Nhuận Dao Duẩn, Viên Phong, và Minh Sinh Anh. “Khả năng phân biệt hoàn hảo của các hoạt động lượng tử”. Thư đánh giá vật lý 103, 210501 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.210501

[13] Guoming Wang và Mingsheng Ying. “Sự phân biệt rõ ràng giữa các hoạt động lượng tử”. Đánh giá vật lý A 73, 042301 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.042301

[14] Aleksandra Krawiec, Łukasz Pawela và Zbigniew Puchała. “Loại trừ lỗi âm tính giả trong chứng nhận kênh lượng tử”. Báo cáo khoa học 11, 1–11 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-021-00444-x

[15] Mário Ziman. “Quy trình đo lường có giá trị dương của toán tử: Một khung toán học để mô tả các thí nghiệm chụp cắt lớp quy trình”. Đánh giá vật lý A 77, 062112 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.062112

[16] Michal Sedlák và Mário Ziman. “So sánh rõ ràng các kênh đơn nhất”. Đánh giá vật lý A 79, 012303 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.012303

[17] Mário Ziman và Michal Sedlák. “Phân biệt một lần các quá trình đơn nhất lượng tử”. Tạp chí Quang học Hiện đại 57, 253–259 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 09500340903349963

[18] Yujun Choi, Tanmay Singal, Young-Wook Cho, Sang-Wook Han, Kyunghwan Oh, Sung Moon, Yong-Su Kim và Joonwoo Bae. “Chứng nhận một bản sao của cổng hai qubit không vướng víu”. Đánh giá vật lý Áp dụng 18, 044046 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.18.044046

[19] Mark Hillery, Erika Andersson, Stephen M Barnett và Daniel Oi. “Các vấn đề quyết định với hộp đen lượng tử”. Tạp chí Quang học Hiện đại 57, 244–252 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 09500340903203129

[20] Akihito Soeda, Atsushi Shimbo và Mio Murao. “Sự phân biệt lượng tử tối ưu của các cổng đơn nhất qubit đơn giữa hai ứng cử viên”. Đánh giá vật lý A 104, 022422 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.104.022422

[21] Yutaka Hashimoto, Akihito Soeda và Mio Murao. “So sánh các kênh đơn nhất chưa xác định có nhiều mục đích sử dụng” (2022). arXiv:2208.12519.
arXiv: 2208.12519

[22] John Watrous. “Lý thuyết thông tin lượng tử”. Nhà xuất bản Đại học Cambridge. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[23] Zbigniew Puchała, Łukasz Pawela, Aleksandra Krawiec và Ryszard Kukulski. “Các chiến lược để phân biệt tối ưu các phép đo lượng tử trong một lần bắn”. Đánh giá vật lý A 98, 042103 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.042103

[24] Zbigniew Puchała, Łukasz Pawela, Aleksandra Krawiec, Ryszard Kukulski và Michał Oszmaniec. “Sự phân biệt nhiều lần và rõ ràng của các phép đo von Neumann”. Lượng tử 5, 425 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-04-06-425

[25] Paulina Lewandowska, Aleksandra Krawiec, Ryszard Kukulski, Łukasz Pawela và Zbigniew Puchała. “Về việc chứng nhận tối ưu các phép đo của von Neumann”. Báo cáo khoa học 11, 1–16 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-022-10219-7

[26] M Miková, M Sedlák, I Straka, M Mičuda, M Ziman, M Ježek, M Dušek và J Fiurášek. “Sự phân biệt tối ưu được hỗ trợ bởi sự vướng víu của các phép đo lượng tử”. Đánh giá vật lý A 90, 022317 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.90.022317

[27] Mario Ziman, Teiko Heinosaari và Michal Sedlák. “So sánh rõ ràng các phép đo lượng tử”. Đánh giá vật lý A 80, 052102 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.052102

[28] Michal Sedlák và Mário Ziman. “Chiến lược bắn một lần tối ưu để phân biệt các phép đo lượng tử”. Đánh giá vật lý A 90, 052312 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.90.052312

[29] Paulina Lewandowska, Łukasz Pawela và Zbigniew Puchała. “Các chiến lược phân biệt các ma trận quá trình một lần”. Báo cáo khoa học 13, 3046 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-023-30191-0

[30] Kieran Flatt, Hanwool Lee, Carles Roch I Carceller, Jonatan Bohr Brask và Joonwoo Bae. “Lợi ích bối cảnh và chứng nhận cho khả năng phân biệt đối xử với độ tin cậy tối đa”. PRX Lượng tử 3, 030337 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.030337

[31] Ion Nechita, Zbigniew Puchała, Łukasz Pawela và Karol Życzkowski. “Hầu hết tất cả các kênh lượng tử đều có khoảng cách đều nhau”. Tạp chí Vật lý Toán 59, 052201 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5019322

[32] Carl W Helstrom. “Lý thuyết phát hiện và ước tính lượng tử”. Tạp chí Vật lý Thống kê 1, 231–252 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01007479

[33] Farzin Salek, Masahito Hayashi và Andreas Winter. “Tính hữu ích của các chiến lược thích ứng trong việc phân biệt kênh lượng tử tiệm cận”. Đánh giá vật lý A 105, 022419 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022419

[34] Mark M Wilde, Mario Berta, Christoph Hirche và Eneet Kaur. “Phân kỳ kênh phân bổ để phân biệt kênh lượng tử tiệm cận”. Các chữ cái trong Toán Vật lý 110, 2277–2336 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11005-020-01297-7

[35] Chu Tư Tư và Lương Giang. “Lý thuyết tiệm cận về ước lượng kênh lượng tử”. PRX Lượng tử 2, 010343 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.010343

[36] Tom Cooney, Milán Mosonyi và Mark M Wilde. “Số mũ đảo ngược mạnh mẽ cho vấn đề phân biệt kênh lượng tử và giao tiếp được hỗ trợ phản hồi lượng tử”. Truyền thông trong Vật lý Toán 344, 797–829 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-016-2645-4

[37] Z Puchała và JA Miszczak. “Tích hợp biểu tượng liên quan đến thước đo Haar đối với các nhóm đơn nhất”. Bản tin của Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan. Khoa học kỹ thuật 65 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1515 / bpasts-2017-0003

[38] Benoı̂t Collins và Piotr Śniady. “Tích hợp đối với phép đo Haar trên nhóm đơn nhất, trực giao và symplectic”. Communications in Mathematical Physics 264, 773–795 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1554-3

Trích dẫn

Dấu thời gian:

Thêm từ Tạp chí lượng tử