Forening af forskellige forestillinger om kvante-inkompatibilitet i et strengt hierarki af ressourceteorier om kommunikation

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Francesco Buscemi¹, Kodai Kobayashi¹, Shintaro Minagawa¹, Paolo Perinotti^2,3og Alessandro Tosini^2,3

¹Institut for Matematisk Informatik, Nagoya Universitet, Furo-cho, Chikusa-ku, 464-8601 Nagoya, Japan
²QUIT Group, Institut for Fysik, University of Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Italien
³INFN Sezione di Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Italien

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

Abstrakt

Mens der er generel konsensus om definitionen af inkompatible POVM'er, finder man, når man bevæger sig op til instrumentniveauet, en meget mindre klar situation med matematisk forskellige og logisk uafhængige definitioner af inkompatibilitet. Her lukker vi dette hul ved at introducere begrebet $q-kompatibilitet$, som forener forskellige forestillinger om POVM'er, kanaler og instrumenters inkompatibilitet i et hierarki af ressourceteorier om kommunikation mellem adskilte parter. De ressourceteorier, som vi opnår, er $complete$, i den forstand, at de indeholder komplette familier af frie operationer og monotoner, der giver nødvendige og tilstrækkelige betingelser for eksistensen af en transformation. Ydermere er vores ramme fuldt $operationel$, i den forstand at frie transformationer karakteriseres eksplicit, i form af lokale operationer hjulpet af kausalt-begrænset rettet klassisk kommunikation, og alle monotoner besidder en spilteoretisk fortolkning, der gør dem eksperimentelt målbare i princippet. Vi er således i stand til at indkredse præcis, hvad hver forestilling om inkompatibilitet består af, hvad angår informationsteoretiske ressourcer.

► BibTeX-data

@article{Buscemi2023unifyingdifferent, doi = {10.22331/q-2023-06-07-1035}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-06-07-1035}, title = {Unifying different} begreber om kvante-inkompatibilitet i et strengt hierarki af ressourceteorier om kommunikation}, forfatter = {Buscemi, Francesco og Kobayashi, Kodai og Minagawa, Shintaro og Perinotti, Paolo og Tosini, Alessandro}, tidsskrift = {{Quantum}}, issn = { 2521-327X}, udgiver = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, bind = {7}, sider = {1035}, måned = jun, år = {2023} }

► Referencer

[1] Iwo Białynicki-Birula og Jerzy Mycielski. Usikkerhedsrelationer for informationsentropi i bølgemekanik. Communications in Mathematical Physics, 44(2):129–132, 1975. URL: https:///link.springer.com/article/10.1007/BF01608825, doi:10.1007/BF01608825.
https:///doi.org/10.1007/BF01608825

[2] Mario Berta, Matthias Christandl, Roger Colbeck, Joseph M Renes og Renato Renner. Usikkerhedsprincippet i nærvær af kvantehukommelse. Nature Physics, 6(9):659–662, 2010. URL: https:///www.nature.com/articles/nphys1734, doi:10.1038/nphys1734.
https://doi.org/10.1038/nphys1734
https://www.nature.com/articles/nphys1734

[3] Howard Barnum, Carlton M. Caves, Christopher A. Fuchs, Richard Jozsa og Benjamin Schumacher. Blandede tilstande, der ikke pendler, kan ikke udsendes. Phys. Rev. Lett., 76:2818–2821, april 1996. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.76.2818, doi: 10.1103/PhysRevLett.76.2818.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.76.2818

[4] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani og Stephanie Wehner. Bell ikke-lokalitet. Rev. Mod. Phys., 86:419–478, april 2014. URL: https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.86.419, doi: 10.1103/RevModPhys.86.419.
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.86.419

[5] Francesco Buscemi, Eric Chitambar og Wenbin Zhou. Komplet ressourceteori om kvante-inkompatibilitet som kvanteprogrammerbarhed. Phys. Rev. Lett., 124:120401, marts 2020. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.120401, doi: 10.1103/PhysRevLett.124.120401
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.120401

[6] Francesco Buscemi og Nilanjana Datta. Ækvivalens mellem delelighed og monotont fald af information i klassiske og kvante stokastiske processer. Phys. Rev. A, 93:012101, januar 2016. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.93.012101, doi: 10.1103/PhysRevA.93.012101.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.93.012101

[7] Francesco Buscemi, Nilanjana Datta og Sergii Strelchuk. Spilteoretisk karakterisering af antinedbrydelige kanaler. Journal of Mathematical Physics, 55(9):092202, 2014. arXiv:https://doi.org/10.1063/1.4895918, doi:10.1063/1.4895918.
https:///doi.org/10.1063/1.4895918
arXiv:https://doi.org/10.1063/1.4895918

[8] Francesco Buscemi og Gilad Gour. Kvante relative lorenz-kurver. Phys. Rev. A, 95:012110, januar 2017. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.95.012110, doi: 10.1103/PhysRevA.95.012110.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.95.012110

[9] Francesco Buscemi, Masahito Hayashi og Michał Horodecki. Global informationsbalance i kvantemålinger. Physical Review Letters, 100(21):210504, 2008. URL: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.210504, doi:10.1103/PhysRevLett.100.210504
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.210504

[10] Francesco Buscemi, Michael JW Hall, Masanao Ozawa og Mark M. Wilde. Støj og forstyrrelse i kvantemålinger: en informationsteoretisk tilgang. Physical Review Letters, 112(5):050401, 2014. URL: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.050401, doi:10.1103/PhysRevLett.112.050401
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.050401

[11] Francesco Buscemi, Kodai Kobayashi og Shintaro Minagawa. En komplet og operationel ressourceteori om måleskarphed, 2023. arXiv:2303.07737.
arXiv: 2303.07737

[12] David Blackwell. Tilsvarende sammenligninger af eksperimenter. The Annals of Mathematical Statistics, 24(2):265–272, 1953. URL: http:///www.jstor.org/stable/2236332, doi:10.1214/aoms/1177729032.
https:///doi.org/10.1214/aoms/1177729032
http://www.jstor.org/stable/2236332

[13] Paul Busch, Pekka J. Lahti og Peter Mittelstaedt. Kvanteteorien om måling. Springer Berlin Heidelberg, 1996. doi:10.1007/978-3-540-37205-9.
https://doi.org/10.1007/978-3-540-37205-9

[14] Paul Busch, Pekka Lahti og Reinhard F. Werner. Kollokvium: Kvanterod-middel-kvadrat-fejl og måleusikkerhedsrelationer. Rev. Mod. Phys., 86:1261–1281, dec. 2014. URL: https://doi.org/10.1103/RevModPhys.86.1261, doi:10.1103/RevModPhys.86.1261.
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.86.1261

[15] Francesco Buscemi, David Sutter og Marco Tomamichel. En informationsteoretisk behandling af kvantedikotomier. Quantum, 3:209, december 2019. doi:10.22331/q-2019-12-09-209.
https://doi.org/10.22331/q-2019-12-09-209

[16] Francesco Buscemi. Alle sammenfiltrede kvantetilstande er ikke-lokale. Phys. Rev. Lett., 108:200401, maj 2012. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.200401, doi:10.1103/PhysRevLett.108.200401
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.200401

[17] Francesco Buscemi. Sammenligning af kvantestatistiske modeller: Tilsvarende betingelser for tilstrækkelighed. Communications in Mathematical Physics, 310(3):625–647, 2012. doi:10.1007/s00220-012-1421-3.
https://doi.org/10.1007/s00220-012-1421-3

[18] Francesco Buscemi. Fuldstændig kvante anden lov-lignende udsagn fra teorien om statistiske sammenligninger, 2015. URL: https:///arxiv.org/abs/1505.00535, doi:10.48550/ARXIV.1505.00535.
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.1505.00535
arXiv: 1505.00535

[19] Francesco Buscemi. Nedbrydelige kanaler, mindre støjende kanaler og kvantestatistiske morfismer: En ækvivalensrelation. Probl Inf Transm, 52:201–213, 2016. doi:10.1134/S0032946016030017.
https:///doi.org/10.1134/S0032946016030017

[20] Francesco Buscemi. Omvendte databehandlingssætninger og beregningsmæssige sekundære love. I Masanao Ozawa, Jeremy Butterfield, Hans Halvorson, Miklós Rédei, Yuichiro Kitajima og Francesco Buscemi, redaktører, Reality and Measurement in Algebraic Quantum Theory, side 135-159, Singapore, 2018. Springer Singapore. doi:10.1007/978-981-13-2487-1.
https://doi.org/10.1007/978-981-13-2487-1

[21] Giulio Chiribella, G Mauro D'Ariano og Paolo Perinotti. Transformering af kvanteoperationer: Kvante-superkort. EPL (Europhysics Letters), 83(3):30004, 2008. URL: https:///iopscience.iop.org/article/10.1209/0295-5075/83/30004, doi:10.1209/ 0295-5075/83/30004.
https://doi.org/10.1209/0295-5075/83/30004

[22] Eric Chitambar og Gilad Gour. Kvanteressourceteorier. Rev. Mod. Phys., 91:025001, april 2019. URL: https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.91.025001, doi: 10.1103/RevModPhys.91.025001.
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.91.025001

[23] Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti og Alessandro Tosini. Inkompatibilitet af observerbare, kanaler og instrumenter i informationsteorier. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 55(39):394006, 2022. URL: https:///iopscience.iop.org/article/10.1088/1751-8121/ac88a7/meta, doi :10.1088/1751-8121/ac88a7.
https://doi.org/10.1088/1751-8121/ac88a7

[24] Gilad Gour, David Jennings, Francesco Buscemi, Runyao Duan og Iman Marvian. Kvantemajorisering og et komplet sæt af entropiske betingelser for kvantetermodynamik. Nature Communications, 9(1), dec. 2018. URL: https:///doi.org/10.1038/s41467-018-06261-7 https:///doi.org/10.1038/s41467- 018-06261-7 doi:10.1038/s41467-018-06261-7.
https://doi.org/10.1038/s41467-018-06261-7

[25] Werner Karl Heisenberg. Über den anschaulichen inhalt der quantentheoretischen kinematik und mechanik. Zeitschrift für Physik, 43:172–198, 1927. URL: https:///link.springer.com/article/10.1007 doi:10.1007/BF01397280.
https:///doi.org/10.1007/BF01397280

[26] Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki og Karol Horodecki. Kvantesammenfiltring. Rev. Mod. Phys., 81:865–942, juni 2009. URL: https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.81.865, doi: 10.1103/RevModPhys.81.865.
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.81.865

[27] Chung-Yun Hsieh, Matteo Lostaglio og Antonio Acín. Kvantekanal marginalt problem. Phys. Rev. Res., 4:013249, marts 2022. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.013249, doi: 10.1103/PhysRevResearch.4.013249.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.013249

[28] Godfrey Harold Hardy, John Edensor Littlewood og George Polya. Uligheder. Cambridge university press, 1952. URL: https:///books.google.it/books?id=t1RCSP8YKt8C.
https:///books.google.it/books?id=t1RCSP8YKt8C

[29] Teiko Heinosaari, Takayuki Miyadera og Daniel Reitzner. Stærkt inkompatible kvanteenheder. Foundations of Physics, 44(1):34–57, 2014. doi:10.1007/s10701-013-9761-1.
https://doi.org/10.1007/s10701-013-9761-1

[30] Teiko Heinosaari, Takayuki Miyadera og Mário Ziman. En invitation til kvante-inkompatibilitet. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 49(12):123001, feb 2016. doi:10.1088/1751-8113/49/12/123001.
https://doi.org/10.1088/1751-8113/49/12/123001

[31] Teiko Heinosaari, Daniel Reitzner og Peter Stano. Noter om fælles målbarhed af kvanteobservabler. Foundations of Physics, 38(12):1133–1147, 2008. URL: https:///link.springer.com/article/10.1007/s10701-008-9256-7, doi:10.1007/s10701 -008-9256-7.
https://doi.org/10.1007/s10701-008-9256-7

[32] Kaiyuan Ji og Eric Chitambar. Inkompatibilitet som en ressource for programmerbare kvanteinstrumenter. arXiv:2112.03717, 2021. URL: https:///arxiv.org/abs/2112.03717.
arXiv: 2112.03717

[33] Anna Jencova. Sammenligning af kvantekanaler og statistiske eksperimenter, 2015. URL: https:///arxiv.org/abs/1512.07016, doi:10.48550/ARXIV.1512.07016.
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.1512.07016
arXiv: 1512.07016

[34] Anna Jencova. En generel teori om sammenligning af kvantekanaler (og videre). IEEE Transactions on Information Theory, 67(6):3945–3964, 2021. doi:10.1109/TIT.2021.3070120.
https:///doi.org/10.1109/TIT.2021.3070120

[35] Eneet Kaur, Siddhartha Das, Mark M. Wilde og Andreas Winter. Udvidelsesmuligheder begrænser ydeevnen af kvanteprocessorer. Phys. Rev. Lett., 123:070502, august 2019. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.070502, doi:10.1103/PhysRevLett.123.070502
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.070502

[36] Eneet Kaur, Siddhartha Das, Mark M. Wilde og Andreas Winter. Ressourceteori om ikke-udvidbarhed og ikke-symptotisk kvantekapacitet. Phys. Rev. A, 104:022401, aug 2021. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.104.022401, doi: 10.1103/PhysRevA.104.022401.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.104.022401

[37] Arindam Mitra og Máté Farkas. Kompatibilitet af kvanteinstrumenter. Phys. Rev. A, 105:052202, maj 2022. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.105.052202, doi: 10.1103/PhysRevA.105.052202.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.105.052202

[38] Albert W. Marshall, Ingram Olkin og Barry C. Arnold. Uligheder: teori om majorisering og dens anvendelser. Springer, 2010. doi:10.1007/978-0-387-68276-1.
https://doi.org/10.1007/978-0-387-68276-1

[39] Hans Maassen og JBM Uffink. Generaliserede entropiske usikkerhedsforhold. Phys. Rev. Lett., 60:1103–1106, marts 1988. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.60.1103, doi: 10.1103/PhysRevLett.60.1103.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.60.1103

[40] Masanao Ozawa. Kvantemåleprocesser af kontinuerlige observerbare. Journal of Mathematical Physics, 25:79–87, 1984. URL: https:///aip.scitation.org/doi/10.1063/1.526000, doi: 10.1063/1.526000.
https:///doi.org/10.1063/1.526000

[41] Masanao Ozawa. Universelt gyldig omformulering af heisenberg-usikkerhedsprincippet om støj og forstyrrelser i måling. Phys. Rev. A, 67:042105, april 2003. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.67.042105, doi: 10.1103/PhysRevA.67.042105.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.67.042105

[42] Masanao Ozawa. Usikkerhedsrelationer for støj og forstyrrelser i generaliserede kvantemålinger. Annals of Physics, 311(2):350–416, 2004. URL: https:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003491604000089, doi:10.1016/j.aop. 2003.12.012.
https:///doi.org/10.1016/j.aop.2003.12.012
https:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003491604000089

[43] Masanao Ozawa. Heisenbergs oprindelige udledning af usikkerhedsprincippet og dets universelt gyldige omformuleringer. Current Science, 109(11):2006–2016, 2015. URL: http:///www.jstor.org/stable/24906690.
http://www.jstor.org/stable/24906690

[44] Masanao Ozawa. Sundhed og fuldstændighed af kvante-rod-middel-kvadrat-fejl. npj Quantum Inf, 5(1), 2019. doi:10.1038/s41534-018-0113-z.
https:///doi.org/10.1038/s41534-018-0113-z

[45] Martin Plávala. Privat kommunikation.

[46] Denis Rosset, Francesco Buscemi og Yeong-Cherng Liang. Ressourceteori om kvantehukommelser og deres trofaste verifikation med minimale antagelser. Phys. Rev. X, 8:021033, maj 2018. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.021033, doi: 10.1103/PhysRevX.8.021033.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.021033

[47] Bartosz Regula, Varun Narasimhachar, Francesco Buscemi og Mile Gu. Kohærensmanipulation med dephasing-covariant operationer. Phys. Rev. Research, 2:013109, jan 2020. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.013109, doi: 10.1103/PhysRevResearch.2.013109.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.013109

[48] HP Robertson. Usikkerhedsprincippet. Phys. Rev., 34:163–164, juli 1929. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRev.34.163, doi:10.1103/PhysRev.34.163.
https:///doi.org/10.1103/PhysRev.34.163

[49] Denis Rosset, David Schmid og Francesco Buscemi. Typeuafhængig karakterisering af rumlignende adskilte ressourcer. Phys. Rev. Lett., 125:210402, nov 2020. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.210402, doi:10.1103/PhysRevLett.125.210402
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.210402

[50] David Schmid, Thomas C. Fraser, Ravi Kunjwal, Ana Belen Sainz, Elie Wolfe og Robert W. Spekkens. Forstå samspillet mellem sammenfiltring og ikke-lokalitet: motivering og udvikling af en ny gren af forviklingsteori, 2020. URL: https:///arxiv.org/abs/2004.09194, doi:10.48550/ARXIV.2004.09194.
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.2004.09194
arXiv: 2004.09194

[51] Paul Skrzypczyk og Noah Linden. Robusthed af måling, diskriminationsspil og tilgængelig information. Phys. Rev. Lett., 122:140403, apr. 2019. doi:10.1103/PhysRevLett.122.140403.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.140403

[52] David Schmid, Denis Rosset og Francesco Buscemi. Den typeuafhængige ressourceteori om lokale operationer og delt tilfældighed. Quantum, 4:262, april 2020. doi:10.22331/q-2020-04-30-262.
https://doi.org/10.22331/q-2020-04-30-262

[53] Wenbin Zhou og Francesco Buscemi. Generelle tilstandsovergange med nøjagtige ressourcemorfismer: en samlet ressourceteoretisk tilgang. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 53(44):445303, okt 2020. URL: https:///dx.doi.org/10.1088/1751-8121/abafe5, doi:10.1088/1751 -8121/aafe5.
https://doi.org/10.1088/1751-8121/abafe5

Citeret af

[1] Leevi Leppäjärvi og Michal Sedlák, "Inkompatibilitet af kvanteinstrumenter", arXiv: 2212.11225, (2022).

[2] Marco Erba, Paolo Perinotti, Davide Rolino og Alessandro Tosini, "Målingsinkompatibilitet er strengt taget stærkere end forstyrrelse", arXiv: 2305.16931, (2023).

[3] Stanley Gudder, "A Theory of Quantum Instruments", arXiv: 2305.17584, (2023).

[4] Ning Gao, Dantong Li, Anchit Mishra, Junchen Yan, Kyrylo Simonov og Giulio Chiribella, "Measuring Incompatibility and Clustering Quantum Observables with a Quantum Switch", Physical Review Letters 130 17, 170201 (2023).

[5] Francesco Buscemi, Kodai Kobayashi og Shintaro Minagawa, "En komplet og operationel ressourceteori om måling af skarphed", arXiv: 2303.07737, (2023).

Ovenstående citater er fra SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2023-06-07 21:35:06). 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 2023-06-07 21:35:05).

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.

SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
EVM Finans. Unified Interface for Decentralized Finance. Adgang her.
Quantum Media Group. IR/PR forstærket. Adgang her.
PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
Kilde: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-06-07-1035/

Tidsstempel: 7. Juni, 2023

Mere fra Quantum Journal

En cellulær automatdekoder til en støj-bias skræddersyet farvekode

Kildeklynge:

Quantum Journal

Kildeknude: 2007254

Tidsstempel: Mar 9, 2023

Ydeevneanalyse af kvanterepeatere aktiveret af deterministisk genererede fotoniske graftilstande

Quantum Journal

Kildeknude: 1988372

Tidsstempel: Mar 2, 2023

Forening af forskellige begreber om kvante-inkompatibilitet i et strengt hierarki af ressourceteorier om kommunikation

Genudgivet af Platon

Abstrakt

► BibTeX-data

► Referencer

Citeret af

Mere fra Quantum Journal

En cellulær automatdekoder til en støj-bias skræddersyet farvekode

Ydeevneanalyse af kvanterepeatere aktiveret af deterministisk genererede fotoniske graftilstande

Udnyttelse af ikke-lineære effekter i optomekaniske sensorer med kontinuerlig fotontælling

Diagnosticering af golde plateauer med værktøjer fra Quantum Optimal Control

En gennemgang og omformulering af makroskopisk realisme: løsning af dens mangler ved hjælp af rammerne for generaliserede sandsynlighedsteorier

Grafisk initialisering af neuralt netværk af omtrentlig kvanteoptimering

Universelle kvantekredsløb til kvantekemi

Kompleksiteten af todelt Gaussisk bosonsampling

Generelle egenskaber ved troskab i ikke-ermitiske kvantesystemer med PT-symmetri

Quantum Liouvillian exceptionelle og djævelske punkter for bosoniske felter med kvadratiske Hamiltonianere: Heisenberg-Langevin ligningstilgangen

Resonant Multilevel Amplitude Damping Channels

Amplitudeforhold og neurale netværkskvantetilstande

Om os

Vertikal søgning & Ai

perron

Stay Connected

Konto