Truyền thông tin với các kênh xóa lượng tử biến thiên liên tục

Truyền thông tin với các kênh xóa lượng tử biến thiên liên tục

Truyền thông tin với các kênh xóa lượng tử biến đổi liên tục PlatoBlockchain Data Intelligence. Tìm kiếm dọc. Ái.

Changchun Zhong, Changhun Oh và Liang Jiang

Trường Kỹ thuật phân tử Pritzker, Đại học Chicago, Chicago, IL 60637, Hoa Kỳ

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

Tóm tắt

Công suất lượng tử, là thước đo quan trọng đối với một kênh lượng tử nhất định, giới hạn trên khả năng truyền thông tin lượng tử của kênh đó. Xác định các loại kênh khác nhau, đánh giá công suất lượng tử tương ứng và tìm ra sơ đồ mã hóa tiếp cận công suất là những nhiệm vụ chính trong lý thuyết truyền thông lượng tử. Kênh lượng tử trong các biến rời rạc đã được thảo luận rất nhiều dựa trên các mô hình lỗi khác nhau, trong khi mô hình lỗi trong kênh biến liên tục ít được nghiên cứu do vấn đề vô hạn chiều. Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu một kênh xóa lượng tử biến đổi liên tục nói chung. Bằng cách xác định một không gian con hiệu dụng của hệ biến liên tục, chúng ta tìm được mô hình mã hóa ngẫu nhiên biến liên tục. Sau đó, chúng tôi rút ra công suất lượng tử của kênh xóa biến đổi liên tục trong khuôn khổ lý thuyết tách rời. Cuộc thảo luận trong bài viết này sẽ lấp đầy khoảng trống của kênh xóa lượng tử trong cài đặt biến đổi liên tục và làm sáng tỏ sự hiểu biết về các loại kênh lượng tử biến đổi liên tục khác.

► Dữ liệu BibTeX

► Tài liệu tham khảo

[1] M. Hayashi, S. Ishizaka, A. Kawachi, G. Kimura và T. Ogawa, Giới thiệu về khoa học thông tin lượng tử (Springer, 2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-43502-1

[2] J. Watrous, Lý thuyết thông tin lượng tử (Nhà xuất bản đại học Cambridge, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[3] L. Gyongyosi, S. Imre, và HV Nguyen, Khảo sát về dung lượng kênh lượng tử, IEEE Communications Surveys & Tutorials 20, 1149 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / COMST.2017.2786748

[4] CH Bennett và PW Shor, Lý thuyết thông tin lượng tử, IEEE giao dịch trên lý thuyết thông tin 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.720553

[5] P. Busch, P. Lahti, J.-P. Pellonpää, và K. Ylinen, Phép đo lượng tử, Tập. 23 (Mùa xuân, 2016).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-43389-9

[6] AS Holevo, Dung lượng của kênh lượng tử với các trạng thái tín hiệu chung, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.651037

[7] H. Barnum, MA Nielsen, và B. Schumacher, Truyền thông tin qua một kênh lượng tử ồn ào, Phys. Linh mục A 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[8] S. Lloyd, Công suất của kênh lượng tử nhiễu, Phys. Linh mục A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[9] J. Eisert và MM Wolf, các kênh lượng tử Gaussian, bản in trước arXiv quant-ph/​0505151 (2005).
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.quant-ph / 0505151
arXiv: quant-ph / 0505151

[10] I. Devetak và PW Shor, Khả năng của một kênh lượng tử để truyền đồng thời thông tin cổ điển và lượng tử, Truyền thông trong Vật lý Toán học 256, 287 (2005).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-005-1317-6

[11] AS Holevo, Hệ thống lượng tử, kênh, thông tin, trong Hệ thống lượng tử, Kênh, Thông tin (de Gruyter, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403

[12] M. Rosati, A. Mari và V. Giovannetti, Giới hạn hẹp đối với công suất lượng tử của bộ suy giảm nhiệt, Truyền thông tự nhiên 9, 1 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06848-0

[13] K. Sharma, MM Wilde, S. Adhikari và M. Takeoka, Giới hạn năng lượng riêng và lượng tử bị hạn chế năng lượng của các kênh gaussian bosonic không nhạy pha, Tạp chí Vật lý mới 20, 063025 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aac11a

[14] K. Jeong, Y. Lim, J. Kim và S. Lee, Các giới hạn trên mới về công suất lượng tử cho bộ suy hao và bộ khuếch đại chung, trong Kỷ yếu Hội nghị AIP, Tập. 2241 (AIP Publishing LLC, 2020) tr. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0011402

[15] M. Grassl, T. Beth và T. Pellizzari, Mã cho kênh xóa lượng tử, Phys. Lm A 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo và JA Smolin, Dung lượng của các kênh xóa lượng tử, Phys. Mục sư Lett. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[17] SL Braunstein và P. Van Loock, Thông tin lượng tử với các biến liên tục, Nhận xét về vật lý hiện đại 77, 513 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

[18] C. Weedbrook, S. Pirandola, R. García-Patrón, NJ Cerf, TC Ralph, JH Shapiro, và S. Lloyd, Thông tin lượng tử Gaussian, Nhận xét Vật lý Hiện đại 84, 621 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[19] D. Gottesman, A. Kitaev, và J. Preskill, Encoding a qubit in an oscillator, Physical Review A 64, 012310 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[20] W.-L. Ma, S. Puri, RJ Schoelkopf, MH Devoret, S. Girvin và L. Jiang, Điều khiển lượng tử các chế độ bosonic bằng mạch siêu dẫn, Science Bulletin 66, 1789 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.05.024

[21] J. Niset, UL Andersen và NJ Cerf, Mã hiệu chỉnh xóa lượng tử khả thi về mặt thực nghiệm cho các biến liên tục, Phys. Mục sư Lett. 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, et al., Những tiến bộ trong truyền thông lượng tử không gian, Lượng tử IET Truyền thông 2, 182 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1049/​qtc2.12015

[23] R. Klesse, Sửa lỗi lượng tử gần đúng, mã ngẫu nhiên và dung lượng kênh lượng tử, Phys. Linh mục A 75, 062315 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[24] P. Hayden, M. Horodecki, A. Winter, và J. Yard, Cách tiếp cận tách rời đối với năng lực lượng tử, Open Systems & Information Dynamics 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[25] P. Hayden và J. Preskill, Lỗ đen như gương: thông tin lượng tử trong các hệ thống con ngẫu nhiên, Tạp chí vật lý năng lượng cao 2007, 120 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1126-6708/​2007/​09/​120

[26] Q. Zhuang, T. Schuster, B. Yoshida và NY Yao, Tranh giành và phức tạp trong không gian pha, Phys. Linh mục A 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[27] M. Fukuda và R. Koenig, Sự vướng víu điển hình cho các trạng thái gaussian, Tạp chí Vật lý Toán học 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5119950

[28] Xem phụ lục để xem xét ngắn gọn các tính toán cho phép tách biến rời rạc với bất kỳ chiều hữu hạn nào.

[29] V. Paulsen, Bản đồ hoàn toàn bị chặn và đại số toán tử, 78 (Nhà xuất bản Đại học Cambridge, 2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511546631

[30] B. Schumacher và MA Nielsen, Xử lý dữ liệu lượng tử và sửa lỗi, Phys. Rev. A 54, 2629 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[31] B. Schumacher và MD Westmoreland, Sửa lỗi lượng tử gần đúng, Xử lý thông tin lượng tử 1, 5 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1019653202562

[32] F. Dupuis, Cách tiếp cận tách rời đối với lý thuyết thông tin lượng tử, bản in trước arXiv arXiv:1004.1641 (2010).
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1004.1641
arXiv: 1004.1641

[33] M. Horodecki, J. Oppenheim, và A. Winter, Hợp nhất trạng thái lượng tử và thông tin phủ định, Truyền thông trong Vật lý Toán học 269, 107 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0118-x

[34] S. Choi, Y. Bao, X.-L. Qi và E. Altman, Sửa lỗi lượng tử trong động lực xáo trộn và chuyển pha do phép đo, Phys. Mục sư Lett. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[35] B. Zhang và Q. Zhuang, Sự hình thành vướng víu trong các mạng lượng tử ngẫu nhiên biến đổi liên tục, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-w

[36] Một thiết kế đơn vị là một tập hợp con của nhóm đơn vị trong đó trung bình mẫu của các đa thức nhất định trên tập hợp phù hợp với toàn bộ nhóm đơn vị.

[37] CE Shannon, Một lý thuyết toán học về giao tiếp, Tạp chí kỹ thuật hệ thống Bell 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

[38] MM Wilde, Lý thuyết thông tin lượng tử (Nhà xuất bản Đại học Cambridge, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976

[39] B. Collins và P. Śniady, Tích hợp đối với độ đo haar trên nhóm đơn vị, trực giao và đối xứng, Truyền thông trong Vật lý toán học 264, 773 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1554-3

[40] VV Albert, K. Noh, K. Duivenvoorden, DJ Young, RT Brierley, P. Reinhold, C. Vuillot, L. Li, C. Shen, SM Girvin, BM Terhal và L. Jiang, Trình diễn và cấu trúc của đĩa đơn- chế độ mã bosonic, Phys. Linh mục A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[41] K. Brádler và C. Adami, Các lỗ đen như các kênh gaussian bosonic, Phys. Rev. D 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

Trích dẫn

Dấu thời gian:

Thêm từ Tạp chí lượng tử