Kokeellinen viestintä kvanttikanavien superpositiolla

Kokeellinen viestintä kvanttikanavien superpositiolla

Aikaleima: 3. lokakuuta 2023, klo 7
Lähdesolmu: 2919186

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

1Fysiikan laitos ja kvanttitiedon keskus 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

Onko tämä artikkeli mielenkiintoinen vai haluatko keskustella? Scite tai jätä kommentti SciRate.

Abstrakti

Tietokapasiteetin lisääminen kanavien koherentin ohjauksen avulla on herättänyt paljon huomiota viime aikoina, kun työssä on tutkittu kanavien kausaalijärjestyksen, kanavien superpositioiden ja tiedon koodauksen koherentin ohjauksen vaikutusta. Kanavien johdonmukainen ohjaaminen edellyttää kanavan kuvauksen ei-triviaalia laajentamista, mikä qubit-kanavien päällekkäisyydessä vastaa kanavan laajentamista toimimaan qutritteihin. Tässä tutkimme tämän kanavien superpositioon liittyvän kapasiteetin lisäyksen luonnetta vertaamalla maksimaalista koherenttia informaatiota depolarisoivien qubit-kanavien ja asiaankuuluvien superponoitujen ja qutrit-kanavien kautta. Osoitamme, että laajennettu qutrit-kanavan kuvaus itsessään riittää selittämään kapasiteetin lisäyksen ilman superpositiota.

Suosittu yhteenveto

Viestintäkanavien kvanttiohjaus voi johtaa odottamattomaan kanavakapasiteetin kasvuun. Tässä artikkelissa asetetaan kokeellisesti päällekkäin kaksi nollakapasiteetista kubittikanavaa, joissa kubitti ohjaa minkä kanavan kautta tiedot välitetään. Osoitamme tässä, että tiedon välittämättä jättäminen tietyn kanavan kautta on myös vapaus, joka voi välittää tietoa. Kanavien päällekkäisyys on yksi tapa käyttää tätä vapausastetta tiedon välittämiseen. Tässä artikkelissa käsittelemme olosuhteita, joissa tämä ylimääräinen vapausaste voi auttaa tiedon siirtoa ja superpositiosta johtuvan kanavan luonnetta.

► BibTeX-tiedot

► Viitteet

[1] Daniel Ebler, Sina Salek ja Giulio Chiribella. "Tehostettu viestintä määrittelemättömän syy-järjestyksen avulla". Physical Review Letters 120 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.120502

[2] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti ja Benoit Valiron. "Kvanttilaskelmat ilman selvää kausaalirakennetta". Fyysinen katsaus A – Atomi-, molekyyli- ja optinen fysiikka 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 ja Gustavo Lima. "Laskennallinen etu fotoniporttien useiden ajallisten järjestysten kvanttisuperpositiosta". PRX Quantum 2 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010320

[4] K. Goswami, Y. Cao, GA Paz-Silva, J. Romero ja AG White. "Viestintäkapasiteetin lisääminen järjestyksen superpositiolla". 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 ja Philip Walther. "Epämääräisen syy-järjestyksen kokeellinen todentaminen". 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 ja Giulio Chiribella. "Kvanttitiedon kokeellinen siirto käyttämällä kausaalisten järjestysten superpositiota". 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 ja Philip Walther. "Kvanttiporttien järjestysten kokeellinen superpositio". Nature Communications 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 ja Philip Walther. "Kokeellinen kvanttiviestinnän tehostaminen superposoimalla lentoratoja". Physical Review Research 3 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.013093

[9] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas ja Juan Ariel Levenson. "Kommunikoinnin tehostaminen n kanavan kvanttikoherentilla ohjauksella määrittelemättömässä syy-järjestyksen skenaariossa". Entropy 21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21101012

[10] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas ja Juan Ariel Levenson. "Klassisen tiedon lähettäminen kolmen meluisen kanavan kautta kausaalisten järjestysten superpositiossa". Physical Review A 101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012346

[11] Giulio Chiribella ja Hlér Kristjánsson. "Kvantti-shannon-teoria lentoratojen superpositioilla". 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 ja Guruprasad Kar. "Epämääräinen syyjärjestys mahdollistaa täydellisen kvanttiviestinnän nollakapasiteettikanavien kanssa." New Journal of Physics 23 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abe7a0

[13] Giulio Chiribella, Matt Wilson ja HF Chau. "Kvantti- ja klassinen tiedonsiirto täysin depolarisoivien kanavien kautta syklisten järjestysten superpositiossa". Physical Review Letters 127 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.190502

[14] Sk Sazim, Michal Sedlak, Kratveer Singh ja Arun Kumar Pati. "Klassinen viestintä määrittelemättömällä kausaalisella järjestyksellä n täysin depolarisoivalle kanavalle". Physical Review A 103 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062610

[15] N. Gisin, N. Linden, S. Massar ja S. Popescu. "Virhesuodatus ja sotkeutumispuhdistus kvanttiviestintään". Physical Review A – Atomi-, molekyyli- ja optinen fysiikka 72 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.012338

[16] Daniel KL Oi. "Kvanttikanavien häiriöt". Physical Review Letters 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.067902

[17] Alastair A. Abbott, Julian Wechs, Dominic Horsman, Mehdi Mhalla ja Cyril Branciard. "Kommunikaatio kvanttikanavien koherentin ohjauksen kautta". Quantum 4 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​Q-2020-09-24-333

[18] Philippe Allard Guérin, Giulia Rubino ja Časlav Brukner. "Kommunikaatio kvanttiohjatun kohinan kautta". Physical Review 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 ja Philip Walther. "Kokeellinen kaksisuuntainen viestintä yhden fotonin kanssa". Advanced Quantum Technologies 2 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900050

[20] Flavio Del Santo ja Borivoje Dakić. "Kaksisuuntainen viestintä yhden kvanttihiukkasen kanssa". Physical Review Letters 120, 1–5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.060503

[21] Mateus Araújo, Adrien Feix, Fabio Costa ja Časlav Brukner. "Kvanttipiirit eivät voi ohjata tuntemattomia toimintoja". New Journal of Physics 16 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​9/​093026

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

[23] Cristhiano Duarte, Lorenzo Catani ja Raphael C. Drumond. "Kvanttikanavien yhteensopivuus ja jaettavuus". International Journal of Theoretical Physics 61 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10773-022-05165-z

[24] John Watrous. "Kvanttitiedon teoria". Luku 8. Cambridge University Press. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / +9781316848142

Viitattu

[1] Michael Antesberger, Marco Túlio Quintino, Philip Walther ja Lee A. Rozema, "Korkeamman asteen prosessimatriisitomografia passiivisesti stabiilista kvanttikytkimestä", arXiv: 2305.19386, (2023).

Yllä olevat sitaatit ovat peräisin SAO: n ja NASA: n mainokset (viimeksi päivitetty onnistuneesti 2023-10-06 00:18:24). Lista voi olla puutteellinen, koska kaikki julkaisijat eivät tarjoa sopivia ja täydellisiä viittaustietoja.

On Crossrefin siteerattu palvelu tietoja teosten viittaamisesta ei löytynyt (viimeinen yritys 2023-10-06 00:18:23).

Tämä kirja on julkaistu Quantum - lehdessä Creative Commons Nimeäminen 4.0 Kansainvälinen (CC BY 4.0) lisenssin. Tekijänoikeudet säilyvät alkuperäisillä tekijänoikeuksien haltijoilla, kuten tekijöillä tai heidän instituutioillaan.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Quantum Journal