A kvantum-inkompatibilitás különböző fogalmainak egyesítése a kommunikációs erőforrás-elméletek szigorú hierarchiájává

A kvantum-inkompatibilitás különböző fogalmainak egyesítése a kommunikációs erőforrás-elméletek szigorú hierarchiájává

Forrás csomópont: 2706856

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

1Matematikai Informatikai Tanszék, Nagoya Egyetem, Furo-cho, Chikusa-ku, 464-8601 Nagoya, Japán
2QUIT Group, Fizikai Tanszék, Paviai Egyetem, via Bassi 6, 27100 Pavia, Olaszország
3INFN Sezione di Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Olaszország

Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.

Absztrakt

Noha általános konszenzus van az inkompatibilis POVM-ek meghatározásával kapcsolatban, az eszközök szintjére lépve sokkal kevésbé egyértelmű helyzetet találunk, az inkompatibilitás matematikailag eltérő és logikailag független definícióival. Ezt a szakadékot bezárjuk a $q-kompatibilitás$ fogalmának bevezetésével, amely egyesíti a POVM-ek, csatornák és eszközök inkompatibilitásának különböző fogalmait a különálló felek közötti kommunikáció erőforrás-elméleti hierarchiájába. Az általunk kapott erőforrás-elméletek $complete$, abban az értelemben, hogy szabad műveletek és monotonok teljes családjait tartalmazzák, amelyek szükséges és elégséges feltételeket biztosítanak egy transzformáció létezéséhez. Továbbá a mi keretünk teljesen $operational$, abban az értelemben, hogy a szabad transzformációkat explicit módon, ok-okozatilag kötött, irányított klasszikus kommunikációval segített lokális műveletekkel jellemezzük, és minden monoton játékelméleti értelmezést kap, ami elvileg kísérletileg mérhetővé teszi őket. Így pontosan meg tudjuk határozni, hogy az inkompatibilitás egyes fogalmai az információelméleti források tekintetében pontosan miből állnak.

► BibTeX adatok

► Referenciák

[1] Iwo Białynicki-Birula és Jerzy Mycielski. Bizonytalansági viszonyok az információ-entrópiához a hullámmechanikában. 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 és Renato Renner. A bizonytalanság elve kvantummemória jelenlétében. 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 és Benjamin Schumacher. Nem ingázásos vegyes állapotok nem sugározhatók. Phys. Rev. Lett., 76:2818–2821, 1996. április. 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 és Stephanie Wehner. Bell nem lokalitás. Rev. Mod. Phys., 86:419–478, 2014. ápr. 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 és Wenbin Zhou. A kvantum-inkompatibilitás, mint kvantumprogramozhatóság teljes erőforráselmélete. Phys. Rev. Lett., 124:120401, 2020. március. 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 és Nilanjana Datta. Az oszthatóság és az információ monoton csökkenése közötti ekvivalencia klasszikus és kvantum sztochasztikus folyamatokban. Phys. Rev. A, 93:012101, 2016. január. 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 és Sergii Strelchuk. Az antidegradálható csatornák játékelméleti jellemzése. 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 és Gilad Gour. Kvantumrelatív Lorenz-görbék. Phys. Rev. A, 95:012110, 2017. január. 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 és Michał Horodecki. Globális információegyensúly kvantummérésekben. 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 és Mark M. Wilde. Zaj és zavar a kvantummérésekben: információelméleti megközelítés. 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 és Shintaro Minagawa. A mérési élesség teljes és működőképes erőforráselmélete, 2023. arXiv:2303.07737.
arXiv: 2303.07737

[12] David Blackwell. Kísérletek egyenértékű összehasonlítása. 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 és Peter Mittelstaedt. A mérés kvantumelmélete. 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 és Reinhard F. Werner. Kollokvium: Kvantumgyök-négyzetes hiba és mérési bizonytalanság összefüggései. Rev. Mod. Phys., 86:1261–1281, 2014. december. 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 és Marco Tomamichel. A kvantumdichotómiák információelméleti kezelése. Quantum, 3:209, 2019. december. doi: 10.22331/q-2019-12-09-209.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-09-209

[16] Francesco Buscemi. Minden összefonódott kvantumállapot nem lokális. Phys. Rev. Lett., 108:200401, 2012. május. 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. Kvantumstatisztikai modellek összehasonlítása: Az elégségesség egyenértékű feltételei. 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. Teljesen kvantum-második törvényszerű állítások a statisztikai összehasonlítások elméletéből, 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. Lebomló csatornák, kevésbé zajos csatornák és kvantumstatisztikai morfizmusok: ekvivalencia-reláció. Probl Inf Transm, 52:201–213, 2016. doi: 10.1134/​S0032946016030017.
https://​/​doi.org/​10.1134/​S0032946016030017

[20] Francesco Buscemi. Fordított adatfeldolgozási tételek és számítási második törvények. Masanao Ozawa, Jeremy Butterfield, Hans Halvorson, Rédei Miklós, Yuichiro Kitajima és Francesco Buscemi, szerkesztők, Reality and Measurement in Algebraic Quantum Theory, 135–159. oldal, Szingapúr, 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 és Paolo Perinotti. Kvantumműveletek transzformációja: Kvantum szupertérképek. 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 és Gilad Gour. Kvantumerőforrás elméletek. Rev. Mod. Phys., 91:025001, 2019. ápr. 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 és Alessandro Tosini. Megfigyelhető adatok, csatornák és eszközök összeférhetetlensége az információelméletben. 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 és Iman Marvian. Kvantum majorizáció és a kvantumtermodinamika entrópikus feltételeinek teljes készlete. Nature Communications, 9(1), 2018. dec. 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 és Karol Horodecki. Kvantumösszefonódás. Rev. Mod. Phys., 81:865–942, 2009. június. 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 és Antonio Acín. Kvantumcsatorna marginális probléma. Phys. Rev. Res., 4:013249, 2022. március. 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 és George Polya. Egyenlőtlenségek. Cambridge University Press, 1952. URL: https://​/​books.google.it/​books?id=t1RCSP8YKt8C.
https://​/​books.google.it/books?id=t1RCSP8YKt8C

[29] Teiko Heinosaari, Takayuki Miyadera és Daniel Reitzner. Erősen inkompatibilis kvantumeszközök. 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 és Mário Ziman. Meghívás a kvantum-összeférhetetlenségre. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 49(12):123001, 2016. febr. doi:10.1088/​1751-8113/​49/​12/​123001.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​12/​123001

[31] Teiko Heinosaari, Daniel Reitzner és Peter Stano. Megjegyzések a kvantummegfigyelhető anyagok együttes mérhetőségéhez. 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 és Eric Chitambar. Inkompatibilitás, mint a programozható kvantumműszerek erőforrása. arXiv:2112.03717, 2021. URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​2112.03717.
arXiv: 2112.03717

[33] Anna Jencova. Kvantumcsatornák és statisztikai kísérletek összehasonlítása, 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. A kvantumcsatornák (és azon túl) összehasonlításának általános elmélete. 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 és Andreas Winter. A bővíthetőség korlátozza a kvantumprocesszorok teljesítményét. Phys. Rev. Lett., 123:070502, 2019. augusztus. 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 és Andreas Winter. A bővíthetetlenség és a nonasimptotikus kvantumkapacitás erőforráselmélete. Phys. Rev. A, 104:022401, 2021. augusztus. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.104.022401, doi:10.1103/​PhysRevA.104.022401.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.104.022401

[37] Mitra Arindam és Farkas Máté. A kvantumműszerek kompatibilitása. Phys. Rev. A, 105:052202, 2022. május. 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 és Barry C. Arnold. Egyenlőtlenségek: a majorizáció elmélete és alkalmazásai. Springer, 2010. doi: 10.1007/​978-0-387-68276-1.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-0-387-68276-1

[39] Hans Maassen és JBM Uffink. Általánosított entrópikus bizonytalansági viszonyok. Phys. Rev. Lett., 60:1103–1106, 1988. március. 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. Folyamatos megfigyelések kvantummérési folyamatai. 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. A Heisenberg-féle bizonytalansági elv általánosan érvényes újrafogalmazása a zajra és a mérési zavarokra. Phys. Rev. A, 67:042105, 2003. ápr. 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. Zaj és zavar bizonytalansági összefüggései általánosított kvantummérésekben. 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. A bizonytalanság elvének Heisenberg eredeti levezetése és univerzálisan érvényes újrafogalmazásai. Current Science, 109(11):2006–2016, 2015. URL: http://​/​www.jstor.org/​stable/​24906690.
http://​/​www.jstor.org/​stable/​24906690

[44] Masanao Ozawa. A kvantumgyök-négyzetes hibák megalapozottsága és teljessége. 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. Privát kommunikáció.

[46] Denis Rosset, Francesco Buscemi és Yeong-Cherng Liang. A kvantumemlékek erőforráselmélete és hű igazolásuk minimális feltevések mellett. Phys. Rev. X, 8:021033, 2018. május. 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 és Mile Gu. Koherencia-manipuláció dephasing-kovariáns műveletekkel. Phys. Rev. Research, 2:013109, 2020. január. 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. A bizonytalanság elve. Phys. Rev., 34:163–164, 1929. július. 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 és Francesco Buscemi. Térszerűen elkülönített erőforrások típusfüggetlen jellemzése. Phys. Rev. Lett., 125:210402, 2020. november. 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 és Robert W. Spekkens. Az összefonódás és a nem lokalitás kölcsönhatásának megértése: az összefonódáselmélet új ágának motiválása és fejlesztése, 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 és Noah Linden. A mérés robusztussága, a diszkriminációs játékok és a hozzáférhető információk. Phys. Rev. Lett., 122:140403, 2019. ápr. doi:10.1103/​PhysRevLett.122.140403.
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.122.140403

[52] David Schmid, Denis Rosset és Francesco Buscemi. A lokális műveletek és a megosztott véletlenszerűség típusfüggetlen erőforráselmélete. Quantum, 4:262, 2020. április. doi: 10.22331/q-2020-04-30-262.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-262

[53] Wenbin Zhou és Francesco Buscemi. Általános állapotátmenetek pontos erőforrás-morfizmusokkal: egységes erőforrás-elméleti megközelítés. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 53(44):445303, 2020. október. URL: https:/​/​dx.doi.org/​10.1088/​1751-8121/​abafe5, doi:10.1088/​1751 -8121/abafe5.
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​abafe5

Idézi

[1] Leevi Leppäjärvi és Michal Sedlák, „Kvantumeszközök inkompatibilitása”, arXiv: 2212.11225, (2022).

[2] Marco Erba, Paolo Perinotti, Davide Rolino és Alessandro Tosini: „A mérési összeférhetetlenség szigorúan erősebb, mint a zavarás”, arXiv: 2305.16931, (2023).

[3] Stanley Gudder, „A kvantumműszerek elmélete”, arXiv: 2305.17584, (2023).

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

[5] Francesco Buscemi, Kodai Kobayashi és Shintaro Minagawa, „A mérési élesség teljes és működőképes erőforráselmélete”, arXiv: 2303.07737, (2023).

A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2023-06-07 21:35:06). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.

On Crossref által idézett szolgáltatás művekre hivatkozó adat nem található (utolsó próbálkozás 2023-06-07 21:35:05).

Időbélyeg:

Még több Quantum Journal