Erinevate kvant-ühildamatuse mõistete ühendamine kommunikatsiooni ressursside teooriate rangeks hierarhiaks

Erinevate kvant-ühildamatuse mõistete ühendamine kommunikatsiooni ressursside teooriate rangeks hierarhiaks

Allikasõlm: 2706856

Francesco Buscemi1, Kodai Kobayashi1, Shintaro Minagawa1, Paolo Perinotti2,3ja Alessandro Tosini2,3

1Nagoya ülikooli matemaatilise informaatika osakond, Furo-cho, Chikusa-ku, 464-8601 Nagoya, Jaapan
2QUIT Group, Pavia ülikooli füüsikaosakond, via Bassi 6, 27100 Pavia, Itaalia
3INFN Sezione di Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Itaalia

Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.

Abstraktne

Ehkki ühildumatute POVM-ide määratluses ollakse üldiselt üksmeelel, leitakse instrumentide tasemele liikudes palju vähem selge olukord, matemaatiliselt erinevad ja loogiliselt sõltumatud ühildumatuse määratlused. Siinkohal täidame selle lünga, tutvustades $q-ühilduvuse $ mõistet, mis ühendab erinevad arusaamad POVM-ide, kanalite ja instrumentide kokkusobimatusest üheks eraldatud osapoolte vahelise suhtluse ressursiteooriate hierarhiaks. Saadud ressursiteooriad on $complete$ selles mõttes, et need sisaldavad täielikke vabatehete ja monotoonide perekondi, mis tagavad teisenduse eksisteerimiseks vajalikud ja piisavad tingimused. Lisaks on meie raamistik täielikult $operational$ selles mõttes, et vabu teisendusi iseloomustatakse selgesõnaliselt kohalike operatsioonide osas, mida aitab kaasa põhjuslikult piiratud suunatud klassikaline suhtlus, ja kõigil monotoonidel on mänguteoreetiline tõlgendus, mis muudab need põhimõtteliselt eksperimentaalselt mõõdetavaks. Seega suudame infoteoreetiliste ressursside osas täpselt määratleda, millest iga kokkusobimatuse mõiste koosneb.

► BibTeX-i andmed

► Viited

[1] Iwo Białynicki-Birula ja Jerzy Mycielski. Infoentroopia määramatuse seosed lainemehaanikas. 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 ja Renato Renner. Määramatuse printsiip kvantmälu olemasolul. 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 ja Benjamin Schumacher. Mitte-pendeldavaid segariike ei saa edastada. Phys. Rev. Lett., 76:2818–2821, aprill 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 ja Stephanie Wehner. Kella mittepaiksus. Rev. Mod. Phys., 86:419–478, aprill 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 ja Wenbin Zhou. Täielik ressursiteooria kvant-ühilduvuse kui kvantprogrammeeritavuse kohta. Phys. Rev. Lett., 124:120401, märts 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 ja Nilanjana Datta. Klassikaliste ja kvantstohhastiliste protsesside teabe jaguvuse ja monotoonse vähenemise samaväärsus. Phys. Rev. A, 93:012101, jaanuar 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 ja Sergii Strelchuk. Lagunemisvastaste kanalite mänguteoreetiline iseloomustus. 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 ja Gilad Gour. Kvantsuhtelised lorenzi kõverad. Phys. Rev. A, 95:012110, jaanuar 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 ja Michał Horodecki. Globaalne infobilanss kvantmõõtmistel. 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 ja Mark M. Wilde. Müra ja häired kvantmõõtmistel: infoteoreetiline lähenemine. 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 ja Shintaro Minagawa. Mõõtmiste teravuse täielik ja toimiv ressursiteooria, 2023. arXiv:2303.07737.
arXiv: 2303.07737

[12] David Blackwell. Eksperimentide samaväärsed võrdlused. 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 ja Peter Mittelstaedt. Mõõtmiste kvantteooria. 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 ja Reinhard F. Werner. Kollokvium: Kvantjuur-keskmise-ruutvea ja mõõtemääramatuse seosed. Rev. Mod. Phys., 86:1261–1281, detsember 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 ja Marco Tomamichel. Kvantdihhotoomiate infoteoreetiline käsitlus. Quantum, 3:209, detsember 2019. doi: 10.22331/​q-2019-12-09-209.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-09-209

[16] Francesco Buscemi. Kõik takerdunud kvantolekud on mittelokaalsed. Phys. Rev. Lett., 108:200401, mai 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. Kvantstatistika mudelite võrdlus: piisavuse võrdväärsed tingimused. 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. Täielikult kvant-teise seaduse sarnased väited statistiliste võrdluste teooriast, 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. Lagunevad kanalid, vähem müra tekitavad kanalid ja kvantstatistilised morfismid: samaväärsuse seos. Probl Inf Transm, 52:201–213, 2016. doi: 10.1134/​S0032946016030017.
https://​/​doi.org/​10.1134/​S0032946016030017

[20] Francesco Buscemi. Pöördandmete töötlemise teoreemid ja arvutuslikud teised seadused. Masanao Ozawa, Jeremy Butterfield, Hans Halvorson, Miklós Rédei, Yuichiro Kitajima ja Francesco Buscemi, toimetajad, Reality and Measurement in Algebraic Quantum Theory, lk 135–159, Singapur, 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 ja Paolo Perinotti. Kvantoperatsioonide teisendamine: kvantide superkaardid. 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
https:/​/​doi.org/​10.1209/​0295-5075/​83/​30004

[22] Eric Chitambar ja Gilad Gour. Kvantressursside teooriad. Rev. Mod. Phys., 91:025001, aprill 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 ja Alessandro Tosini. Jälgitavate, kanalite ja instrumentide kokkusobimatus infoteooriates. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 55(39):394006, 2022. URL: https:/​/​iopscience.iop.org/​article/​10.1088/​1751-8121/​ac88a7/​meta, doi.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​ac88a7

[24] Gilad Gour, David Jennings, Francesco Buscemi, Runyao Duan ja Iman Marvian. Quantum majorization ja täielik komplekt entroopilisi tingimusi kvanttermodünaamika jaoks. Nature Communications, 9(1), detsember 2018. URL: https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06261-7 https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06261/​7-10.1038-41467/018-06261-7-XNUMX-XNUMX. XNUMX-XNUMX.
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 ja Karol Horodecki. Kvantpõimumine. Rev. Mod. Phys., 81:865–942, juuni 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 ja Antonio Acín. Kvantkanali marginaalne probleem. Phys. Rev. Res., 4:013249, märts 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 ja George Polya. Ebavõrdsused. Cambridge University Press, 1952. URL: https://​/​books.google.it/​books?id=t1RCSP8YKt8C.
https://​/​books.google.it/​books?id=t1RCSP8YKt8C

[29] Teiko Heinosaari, Takayuki Miyadera ja Daniel Reitzner. Tugevalt kokkusobimatud kvantseadmed. Funds 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 ja Mário Ziman. Kutse kvant-ühildamatus. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 49(12):123001, veebruar 2016. doi:10.1088/​1751-8113/​49/​12/​123001.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​12/​123001

[31] Teiko Heinosaari, Daniel Reitzner ja Peter Stano. Märkused kvantvaatluste ühise mõõdetavuse kohta. Funds 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 ja Eric Chitambar. Kokkusobimatus programmeeritavate kvantinstrumentide ressursina. arXiv: 2112.03717, 2021. URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​2112.03717.
arXiv: 2112.03717

[33] Anna Jencova. Kvantkanalite ja statistiliste katsete võrdlus, 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. Kvantkanalite (ja kaugemalgi) võrdlemise üldteooria. 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 ja Andreas Winter. Laiendatavus piirab kvantprotsessorite jõudlust. 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 ja Andreas Winter. Ressursiteooria pikendamatuse ja mittesümptootilise kvantvõimsuse kohta. Phys. Rev. A, 104:022401, august 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 ja Máté Farkas. Kvantinstrumentide ühilduvus. Phys. Rev. A, 105:052202, mai 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 ja Barry C. Arnold. Ebavõrdsused: majoriseerimise teooria ja selle rakendused. Springer, 2010. doi: 10.1007/​978-0-387-68276-1.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-0-387-68276-1

[39] Hans Maassen ja JBM Uffink. Üldistatud entroopilised määramatuse suhted. Phys. Rev. Lett., 60:1103–1106, märts 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. Pidevate vaadeldavate objektide kvantmõõtmisprotsessid. 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. Universaalselt kehtiv Heisenbergi mõõtemääramatuse põhimõtte ümbersõnastamine müra ja mõõtmishäirete kohta. Phys. Rev. A, 67:042105, aprill 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. Müra ja häirete määramatuse seosed üldistatud kvantmõõtmistes. Annals of Physics, 311(2):350–416, 2004. URL: https://​/​www.sciencedirect.com/​science/​article/​pii/​S0003491604000089, doi:10.1016/​j.2003.12.012/j.aop.
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.aop.2003.12.012
https://​/​www.sciencedirect.com/​science/​article/​pii/​S0003491604000089

[43] Masanao Ozawa. Heisenbergi esialgne tuletis määramatuse printsiibist ja selle universaalselt kehtivad ümbersõnastused. Current Science, 109(11):2006–2016, 2015. URL: http://​/​www.jstor.org/​stable/​24906690.
http://​/​www.jstor.org/​stable/​24906690

[44] Masanao Ozawa. Kvantjuur-keskmiste-ruutvigade usaldusväärsus ja täielikkus. 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. Privaatne suhtlus.

[46] Denis Rosset, Francesco Buscemi ja Yeong-Cherng Liang. Kvantmälude ressursiteooria ja nende ustav kontrollimine minimaalsete eeldustega. Phys. Rev. X, 8:021033, mai 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 ja Mile Gu. Sidususega manipuleerimine defaasi-kovariantsete operatsioonidega. Phys. Rev. Research, 2:013109, jaanuar 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. Määramatuse põhimõte. Phys. Rev., 34:163–164, juuli 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 ja Francesco Buscemi. Ruumilaadselt eraldatud ressursside tüübist sõltumatu iseloomustus. 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 ja Robert W. Spekkens. Põimumise ja mittelokaalsuse koosmõju mõistmine: takerdumise teooria uue haru motiveerimine ja arendamine, 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 ja Noah Linden. Mõõtmise tugevus, diskrimineerimismängud ja juurdepääsetav teave. Phys. Rev. Lett., 122:140403, aprill 2019. doi:10.1103/​PhysRevLett.122.140403.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.122.140403

[52] David Schmid, Denis Rosset ja Francesco Buscemi. Kohalike operatsioonide ja jagatud juhuslikkuse tüübist sõltumatu ressursiteooria. Quantum, 4:262, aprill 2020. doi: 10.22331/​q-2020-04-30-262.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-262

[53] Wenbin Zhou ja Francesco Buscemi. Üldised olekuüleminekud täpsete ressursside morfismidega: ühtne ressursiteoreetiline lähenemine. 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/​ba1751/
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​abafe5

Viidatud

[1] Leevi Leppäjärvi ja Michal Sedlák, “Kvantinstrumentide kokkusobimatus”, arXiv: 2212.11225, (2022).

[2] Marco Erba, Paolo Perinotti, Davide Rolino ja Alessandro Tosini, "Mõõtmiste kokkusobimatus on rangelt tugevam kui häire", arXiv: 2305.16931, (2023).

[3] Stanley Gudder, "Kvantinstrumentide teooria", arXiv: 2305.17584, (2023).

[4] Ning Gao, Dantong Li, Anchit Mishra, Junchen Yan, Kyrylo Simonov ja Giulio Chiribella, „Ühildumatuse mõõtmine ja kvantvaatluste rühmitamine kvantlülitiga”, Physical Review Letters 130 17, 170201 (2023).

[5] Francesco Buscemi, Kodai Kobayashi ja Shintaro Minagawa, "Mõõtmiste teravuse täielik ja toimiv ressursiteooria", arXiv: 2303.07737, (2023).

Ülaltoodud tsitaadid on pärit SAO/NASA KUULUTUSED (viimati edukalt värskendatud 2023-06-07 21:35:06). Loend võib olla puudulik, kuna mitte kõik väljaandjad ei esita sobivaid ja täielikke viiteandmeid.

On Crossrefi viidatud teenus teoste viitamise andmeid ei leitud (viimane katse 2023-06-07 21:35:05).

Ajatempel:

Veel alates Quantum Journal