Experimentelle Kommunikation durch Überlagerung von Quantenkanälen

Experimentelle Kommunikation durch Überlagerung von Quantenkanälen

Zeitstempel: 3. Oktober 2023, 7:55 Uhr
Quellknoten: 2919186

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

1Department of Physics and Centre for Quantum Information Quantum Control University of Toronto, 60 St George St, Toronto, Ontario, M5S 1A7, Kanada
2IonQ Canada Inc. 2300 Yonge St, Toronto ON, M4P 1E4
3Canadian Institute for Advanced Research, Toronto, Ontario, M5G 1M1, Kanada

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Abstrakt

Die Verbesserung der Informationskapazität durch die kohärente Steuerung von Kanälen hat in letzter Zeit große Aufmerksamkeit auf sich gezogen, wobei Arbeiten die Auswirkungen der kohärenten Steuerung von Kanal-Kausalreihenfolgen, Kanalüberlagerungen und Informationskodierung untersuchen. Die kohärente Steuerung von Kanälen erfordert eine nicht triviale Erweiterung der Kanalbeschreibung, die für die Überlagerung von Qubit-Kanälen einer Erweiterung des Kanals entspricht, um auf Qutrits einzuwirken. Hier untersuchen wir die Art dieser Kapazitätssteigerung für die Überlagerung von Kanälen, indem wir die maximale kohärente Information durch depolarisierende Qubit-Kanäle und relevante überlagerte und Qutrit-Kanäle vergleichen. Wir zeigen, dass die erweiterte Qutrit-Kanalbeschreibung allein ausreicht, um die Kapazitätssteigerung ohne Verwendung von Superposition zu erklären.

Populäre Zusammenfassung

Die Quantenkontrolle von Kommunikationskanälen kann zu einer unerwarteten Erhöhung der Kanalkapazität führen. In diesem Artikel überlagern wir experimentell zwei Qubit-Kanäle ohne Kapazität, wobei ein Qubit steuert, über welchen Kanal die Informationen übertragen werden. Wir zeigen hier, dass die Nichtübertragung von Informationen über einen bestimmten Kanal auch ein Freiheitsgrad ist, der Informationen übertragen kann. Die Überlagerung von Kanälen ist eine Möglichkeit, diesen Freiheitsgrad zur Informationsübertragung zu nutzen. In diesem Artikel diskutieren wir die Bedingungen, unter denen dieser zusätzliche Freiheitsgrad die Übertragung von Informationen unterstützen kann, und die Art des Kanals, der sich aus der Überlagerung ergibt.

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Zitiert von

[1] Michael Antesberger, Marco Túlio Quintino, Philip Walther und Lee A. Rozema, „Higher-order Process Matrix Tomography of a passiv-stable Quantum SWITCH“, arXiv: 2305.19386, (2023).

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