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纠缠辅助一次性经典通信中的语境

希夫·阿克沙尔·亚达瓦利1 和拉维·昆杰瓦尔2

1杜克大学物理系,美国北卡罗来纳州达勒姆市 27708
2布鲁塞尔理工大学量子信息与通信中心,CP 165,布鲁塞尔自由大学,1050比利时布鲁塞尔

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抽象

我们考虑纠缠辅助的一次性经典通信问题。 在零误差状态下,纠缠可以按照 Cubitt 等人的策略,增加一系列经典通道的一次性零误差容量。 牧师莱特。 104, 230503 (2010)。 该策略使用仅适用于投影测量的 Kochen-Specker 定理。 因此,在嘈杂状态和/或测量的情况下,这种策略不能增加容量。 为了适应一般嘈杂的情况,我们检查了发送固定数量的经典消息的一次性成功概率。 我们表明,准备上下文为这项任务的量子优势提供了动力,将一次性成功概率提高到超过其经典最大值。 我们的治疗超越了 Cubitt 等人。 并且包括,例如,Prevedel 等人的实验实现的协议,Phys。 牧师莱特。 106、110505(2011 年)。 然后我们展示了这个通信任务和相应的非本地游戏之间的映射。 这种映射概括了与先前在零错误情况下提到的伪心灵感应游戏的联系。 最后,在激发了我们称为 $textit{context-independent guessing}$ 的约束之后,我们证明了在 R. Kunjwal, Quantum 4, 219 (2020) 中获得的抗噪声非上下文不等式所见证的上下文足以增强一个-射门成功概率。 这为 R. Kunjwal, Quantum 3, 184 (2019) 中介绍的这些不等式和相关的超图不变量(加权最大可预测性)提供了操作意义。 我们的结果表明,纠缠辅助的一次性经典通信任务为研究 Kochen-Specker 定理、Spekkens 上下文和贝尔非局域性之间的相互作用提供了沃土。

[嵌入的内容]

量子理论允许量子优势优于经典资源的事实是由其非经典性提供的。 这种非经典性可以采取多种形式,例如纠缠、不相容、上下文、贝尔非局部性等。通过研究纠缠辅助一次性经典通信的任务,我们在本文中考虑了三个非经典概念的相互作用:1)Kochen -Specker 上下文,2) Spekkens 上下文,和 3) Bell 非局部性。

具体来说,我们研究了以下通信问题:Alice(发送者)通过嘈杂的经典信道连接到 Bob(接收者)。 他们被允许访问共享纠缠并且可以实现局部量子测量。 众所周知,对于受 Kochen-Specker 定理启发的某个经典信道族,可以通过经典信道无误发送的消息数量(即,它的一次性零误码容量)可以随着访问而增加共同纠缠。 由于 Cubitt 等人的这种零错误结果。 [物理。 牧师莱特。 104, 230503 (2010)] 也与被称为伪心灵感应游戏的非本地游戏密切相关,该游戏承认完美的量子获胜策略。

我们在 Kochen-Specker 定理不适用的嘈杂环境中研究此通信问题。 在这样做的过程中,我们在 Spekkens [Phys. Rev. A 71, 052108 (2005)] 以及一系列受通信问题启发的非本地游戏。 在各方不信任与经典通道相关的概率,而只信任其可能结构(编码在通道超图中)的假设下,我们还表明,由超图不变量见证的抗噪声上下文足以在这个任务。 这为 R. Kunjwal, Quantum 4, 219 (2020) 中获得的上下文见证提供了操作意义。

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