Eksperimentel kommunikation gennem superposition af kvantekanaler

Eksperimentel kommunikation gennem superposition af kvantekanaler

Tidsstempel: 3. oktober 2023 kl. 7
Kildeknude: 2919186

Arthur OT Pang1, Noah Lupu-Gladstein1, Hugo Ferretti1, Y. Batuhan Yilmaz1, Aharon Brodutch1,2, og Aephraim M. Steinberg1,3

1Institut for Fysik og Center for Kvanteinformation Quantum Control University of Toronto, 60 St George St, Toronto, Ontario, M5S 1A7, Canada
2IonQ Canada Inc. 2300 Yonge St, Toronto ON, M4P 1E4
3Canadian Institute for Advanced Research, Toronto, Ontario, M5G 1M1, Canada

Finder du denne artikel interessant eller vil du diskutere? Scite eller efterlade en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Forbedring af informationskapacitet gennem sammenhængende kontrol af kanaler har tiltrukket sig stor opmærksomhed på det seneste, med arbejde, der udforsker effekten af ​​sammenhængende kontrol af kanalårsagsordener, kanalsuperpositioner og informationskodning. Kohærent styring af kanaler nødvendiggør en ikke-triviel udvidelse af kanalbeskrivelsen, hvilket for at overlejre qubit-kanaler svarer til at udvide kanalen til at virke på qutrits. Her undersøger vi arten af ​​denne kapacitetsforøgelse for superposition af kanaler ved at sammenligne den maksimale sammenhængende information gennem depolariserende qubit-kanaler og relevante overlejrede og qutrit-kanaler. Vi viser, at den udvidede qutrit-kanalbeskrivelse i sig selv er tilstrækkelig til at forklare kapacitetsforøgelsen uden brug af superposition.

Populært resumé

Kvantekontrol af kommunikationskanaler kan resultere i en uventet stigning i kanalkapacitet. I dette papir overlejrer vi eksperimentelt to qubit-kanaler med nul kapacitet, hvor en qubit styrer, hvilken kanal informationen transmitteres igennem. Vi viser her, at ikke at transmittere information gennem en bestemt kanal også er en grad af frihed, der kan transmittere information. Overlejring af kanaler er en måde at bruge denne grad af frihed til at transmittere information. I dette papir diskuterer vi de forhold, hvor denne ekstra grad af frihed kan hjælpe med overførsel af information og arten af ​​den kanal, der er et resultat af superpositionen.

► BibTeX-data

► Referencer

[1] Daniel Ebler, Sina Salek og Giulio Chiribella. "Forbedret kommunikation ved hjælp af ubestemt kausal rækkefølge". Physical Review Letters 120 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.120.120502

[2] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti og Benoit Valiron. "Kvanteberegninger uden bestemt kausal struktur". Fysisk gennemgang A – Atom-, molekylær- og optisk fysik 88 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.88.022318

[3] Márcio M. Taddei, Jaime Cariñe, Daniel Martínez, Tania García, Nayda Guerrero, Alastair A. Abbott, Mateus Araújo, Cyril Branciard, Esteban S. Gómez, Stephen P. Walborn, Leandro Aolita og Gustavo Lima. "Beregningsfordel fra kvantesuperpositionen af ​​flere tidsmæssige rækkefølger af fotoniske porte". PRX Quantum 2 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​prxquantum.2.010320

[4] K. Goswami, Y. Cao, GA Paz-Silva, J. Romero og AG White. "Øget kommunikationskapacitet via superposition af ordre". Physical Review Research 2 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.2.033292

[5] Giulia Rubino, Lee A. Rozema, Adrien Feix, Mateus Araújo, Jonas M. Zeuner, Lorenzo M. Procopio, Časlav Brukner og Philip Walther. "Eksperimentel verifikation af en ubestemt kausal rækkefølge". Science Advances 3 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1126/​sciadv.1602589

[6] Yu Guo, Xiao Min Hu, Zhi Bo Hou, Huan Cao, Jin Ming Cui, Bi Heng Liu, Yun Feng Huang, Chuan Feng Li, Guang Can Guo og Giulio Chiribella. "Eksperimentel transmission af kvanteinformation ved hjælp af en superposition af kausale ordener". Physical Review Letters 124 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.124.030502

[7] Lorenzo M. Procopio, Amir Moqanaki, Mateus Araújo, Fabio Costa, Irati Alonso Calafell, Emma G. Dowd, Deny R. Hamel, Lee A. Rozema, Časlav Brukner og Philip Walther. "Eksperimentel superposition af ordrer af kvanteporte". Naturkommunikation 6 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms8913

[8] Giulia Rubino, Lee A. Rozema, Daniel Ebler, Hlér Kristjánsson, Sina Salek, Philippe Allard Guérin, Alastair A. Abbott, Cyril Branciard, Časlav Brukner, Giulio Chiribella og Philip Walther. "Eksperimentel kvantekommunikationsforbedring ved at overlejre baner". Physical Review Research 3 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.3.013093

[9] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas og Juan Ariel Levenson. "Kommunikationsforbedring gennem kvantekohærent kontrol af n kanaler i et scenarie med ubestemt kausal orden". Entropy 21 (2019).
https://​/​doi.org/​10.3390/​e21101012

[10] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas og Juan Ariel Levenson. "At sende klassisk information via tre støjende kanaler i superposition af kausale ordrer". Fysisk gennemgang A 101 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.101.012346

[11] Giulio Chiribella og Hlér Kristjánsson. "Kvante-shannon-teori med superpositioner af baner". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 475 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1098/​rspa.2018.0903

[12] Giulio Chiribella, Manik Banik, Some Sankar Bhattacharya, Tamal Guha, Mir Alimuddin, Arup Roy, Sutapa Saha, Sristy Agrawal og Guruprasad Kar. "Ubestemt kausal rækkefølge muliggør perfekt kvantekommunikation med nulkapacitetskanaler". New Journal of Physics 23 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abe7a0

[13] Giulio Chiribella, Matt Wilson og HF Chau. "Kvante- og klassisk datatransmission gennem fuldstændig depolariserende kanaler i en superposition af cykliske ordrer". Physical Review Letters 127 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.190502

[14] Sk Sazim, Michal Sedlak, Kratveer Singh og Arun Kumar Pati. "Klassisk kommunikation med ubestemt kausal rækkefølge for n fuldstændig depolariserende kanaler". Fysisk gennemgang A 103 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.103.062610

[15] N. Gisin, N. Linden, S. Massar og S. Popescu. "Fejlfiltrering og sammenfiltringsrensning til kvantekommunikation". Fysisk gennemgang A – Atom-, molekylær- og optisk fysik 72 (2005).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.72.012338

[16] Daniel KL Oi. "Interferens af kvantekanaler". Physical Review Letters 91 (2003).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.91.067902

[17] Alastair A. Abbott, Julian Wechs, Dominic Horsman, Mehdi Mhalla og Cyril Branciard. "Kommunikation gennem sammenhængende kontrol af kvantekanaler". Quantum 4 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​Q-2020-09-24-333

[18] Philippe Allard Guérin, Giulia Rubino og Časlav Brukner. "Kommunikation gennem kvantestyret støj". Fysisk gennemgang A 99 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.99.062317

[19] Francesco Massa, Amir Moqanaki, Ämin Baumeler, Flavio Del Santo, Joshua A. Kettlewell, Borivoje Dakić og Philip Walther. "Eksperimentel tovejskommunikation med en foton". Advanced Quantum Technologies 2 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1002/​qute.201900050

[20] Flavio Del Santo og Borivoje Dakić. "Tovejskommunikation med en enkelt kvantepartikel". Physical Review Letters 120, 1-5 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.120.060503

[21] Mateus Araújo, Adrien Feix, Fabio Costa og Časlav Brukner. "Kvantekredsløb kan ikke kontrollere ukendte operationer". New Journal of Physics 16 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​9/​093026

[22] Teiko Heinosaari og Takayuki Miyadera. "Inkompatibilitet af kvantekanaler". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 50 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aa5f6b

[23] Cristhiano Duarte, Lorenzo Catani og Raphael C. Drumond. "Relateret kompatibilitet og delbarhed af kvantekanaler". International Journal of Theoretical Physics 61 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1007/​s10773-022-05165-z

[24] John Watrous. "Teorien om kvanteinformation". Kapitel 8. Cambridge University Press. (2018).
https://​/​doi.org/​10.1017/​9781316848142

Citeret af

[1] Michael Antesberger, Marco Túlio Quintino, Philip Walther og Lee A. Rozema, "Højere-ordens Process Matrix Tomography of a passivt-stable Quantum SWITCH", arXiv: 2305.19386, (2023).

Ovenstående citater er fra SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2023-10-06 00:18:24). Listen kan være ufuldstændig, da ikke alle udgivere leverer passende og fuldstændige citatdata.

On Crossrefs citeret af tjeneste ingen data om at citere værker blev fundet (sidste forsøg 2023-10-06 00:18:23).

Dette papir er udgivet i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Ophavsretten forbliver hos de originale copyright-indehavere, såsom forfatterne eller deres institutioner.

Tidsstempel:

Mere fra Quantum Journal