La teoria delle risorse della nonclassicità degli assemblaggi di canali

La teoria delle risorse della nonclassicità degli assemblaggi di canali

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Beata Zjawin1, David Schmid1, Matty J.Hoban2,3, e Ana Belén Sainz1

1Centro internazionale per la teoria delle tecnologie quantistiche, Università di Danzica, 80-309 Danzica, Polonia
2Cambridge Quantum Computing Ltd
3Quantinuum LLC

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Astratto

Quando due parti, Alice e Bob, condividono sistemi quantistici correlati e Alice esegue misurazioni locali, la descrizione aggiornata di Alice dello stato di Bob può fornire prova di correlazioni non classiche. Questo semplice scenario, notoriamente introdotto da Einstein, Podolsky e Rosen (EPR), può essere modificato consentendo a Bob di avere anche un sistema classico o quantistico come input. In questo caso, Alice aggiorna la sua conoscenza del canale (piuttosto che di uno stato) nel laboratorio di Bob. In questo articolo, forniamo un quadro unificato per studiare la nonclassicità di varie generalizzazioni dello scenario EPR. Lo facciamo utilizzando una teoria delle risorse in cui le operazioni libere sono operazioni locali e casualità condivisa (LOSR). Deriviamo un programma semidefinito per studiare il preordine delle risorse EPR e scoprire possibili conversioni tra queste ultime. Inoltre, studiamo le conversioni tra risorse post-quantistiche sia analiticamente che numericamente.

► dati BibTeX

► Riferimenti

, John S. Bell. "Sul paradosso di Einstein Podolsky Rosen". Fisica Physique Fizika 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

, Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani e Stephanie Wehner. “Nonlocalità campana”. Recensioni di fisica moderna 86, 419 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

, Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen. “La descrizione quantomeccanica della realtà fisica può essere considerata completa?”. Revisione fisica 47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777

, Erwin Schrödinger. "Discussione di relazioni di probabilità tra sistemi separati". Atti matematici della Cambridge Philosophical Society 31, 555–563 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0305004100013554

, Eric Gama Cavalcanti, Steve J Jones, Howard M Wiseman e Margaret D Reid. "Criteri sperimentali per la guida e il paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen". Revisione fisica A 80, 032112 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.032112

, Howard M. Wiseman, Steve James Jones e Andrew C. Doherty. "Direzione, entanglement, nonlocalità e il paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen". Lettere di revisione fisica 98, 140402 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.140402

, Roope Uola, Ana CS Costa, H Chau Nguyen e Otfried Gühne. "Guerra quantistica". Recensioni di Fisica Moderna 92, 015001 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.015001

, Cyril Branciard, Eric G. Cavalcanti, Stephen P. Walborn, Valerio Scarani, and Howard M. Wiseman. "Distribuzione della chiave quantistica unilaterale indipendente dal dispositivo: sicurezza, fattibilità e connessione con lo sterzo". Revisione fisica A 85, 010301 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301

, Yu Xiang, Ioannis Kogias, Gerardo Adesso e Qiongyi He. "Gestione gaussiana multipartita: vincoli di monogamia e applicazioni di crittografia quantistica". Fis. Rev. A 95, 010101 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.010101

, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro e SP Walborn. "Rilevazione dell'entanglement in reti quantistiche asimmetriche e governo quantistico multipartito". Comunicazioni sulla natura 6, 1–6 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms8941

, Alejandro Máttar, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro, SP Walborn e Daniel Cavalcanti. "Certificazione sperimentale di entanglement multipartito e casualità dello stato w nello scenario di governo quantistico". Scienza e tecnologia quantistica 2, 015011 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aa629b

, Elsa Passaro, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk e Antonio Acín. "Certificazione di casualità ottimale negli scenari di guida quantistica e di preparazione e misurazione". Nuovo giornale di fisica 17, 113010 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​11/​113010

, Yun Zhi Law, Jean-Daniel Bancal, Valerio Scarani, et al. “Estrazione della casualità quantistica per vari livelli di caratterizzazione dei dispositivi”. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 47, 424028 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424028

, Ivan Supic e Matty J Hoban. "Autotest attraverso la guida EPR". Nuovo giornale di fisica 18, 075006 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​7/​075006

, Suchetana Goswami, Bihalan Bhattacharya, Debarshi Das, Souradeep Sasmal, C Jebaratnam e AS Majumdar. "Autotest unilaterale indipendente dal dispositivo di qualsiasi stato entangled puro a due qubit". Revisione fisica A 98, 022311 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022311

, Shin-Liang Chen, Huan-Yu Ku, Wenbin Zhou, Jordi Tura e Yueh-Nan Chen. "Robusto autotest di assemblaggi quantistici orientabili e sue applicazioni sulla certificazione quantistica indipendente dal dispositivo". Quantum 5, 552 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-28-552

, Matteo F. Pusey. "Negatività e guida: una congettura di Peres più forte". Revisione fisica A 88, 032313 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.032313

, Paul Skrzypczyk, Miguel Navascués e Daniel Cavalcanti. "Quantificazione dello sterzo Einstein-Podolsky-Rosen". Lettere di revisione fisica 112, 180404 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.180404

, Marco Piani e John Watrous. "Caratterizzazione dell'informazione quantistica necessaria e sufficiente dello sterzo di Einstein-Podolsky-Rosen". Lettere di revisione fisica 114, 060404 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.060404

, Rodrigo Gallego e Leandro Aolita. "Teoria della guida delle risorse". Revisione fisica X 5, 041008 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041008

, Beata Zjawin, David Schmid, Matty J Hoban e Ana Belén Sainz. "Quantificare l'EPR: la teoria delle risorse della nonclassicità degli assemblaggi di cause comuni". Quantico 7, 926 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-02-16-926

, Elie Wolfe, David Schmid, Ana Belén Sainz, Ravi Kunjwal e Robert W. Spekkens. "Quantifying Bell: La teoria delle risorse di nonclassicità delle caselle di causa comune". Quantum 4, 280 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-06-08-280

, David Schmid, Thomas C Fraser, Ravi Kunjwal, Ana Belén Sainz, Elie Wolfe e Robert W Spekkens. "Comprendere l'interazione tra entanglement e nonlocalità: motivare e sviluppare un nuovo ramo della teoria dell'entanglement" (2020). url: https://​/​arxiv.org/​abs/​2004.09194.
arXiv: 2004.09194

, David Schmid, Denis Rosset, Francesco Buscemi. "La teoria delle risorse indipendenti dal tipo delle operazioni locali e della casualità condivisa". Quantum 4, 262 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-262

, Marco Piani. "Gestione del canale". JOSA B 32, A1–A7 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1364 / JOSAB.32.0000A1

, Ana Belén Sainz, Matty J Hoban, Paul Skrzypczyk e Leandro Aolita. "Strategia postquantistica bipartita in scenari generalizzati". Lettere di revisione fisica 125, 050404 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.050404

, Eric G Cavalcanti, Michael JW Hall e Howard M Wiseman. “Verifica e gestione degli entanglement quando non ci si può fidare di Alice e Bob”. Revisione fisica A 87, 032306 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.032306

, Denis Rosset, David Schmid, Francesco Buscemi. "Caratterizzazione indipendente dal tipo di risorse separate simili allo spazio". Lettere di revisione fisica 125, 210402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.210402

, Iman Marvian e Robert W. Spekkens. "Come quantificare la coerenza: distinguere nozioni dicibili e indicibili". Revisione fisica A 94, 052324 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.052324

, Iman Marvian, Robert W. Spekkens e Paolo Zanardi. "Limiti di velocità quantistica, coerenza e asimmetria". Revisione fisica A 93, 052331 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.052331

, Andreas Winter e Dong Yang. “Teoria della coerenza delle risorse operative”. Lettere di revisione fisica 116, 120404 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.120404

, Fernando GSL Brandao, Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim, Joseph M Renes e Robert W Spekkens. "Teoria delle risorse degli stati quantistici fuori dall'equilibrio termico". Lettere di revisione fisica 111, 250404 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.250404

, Paul Skrzypczyk, Anthony J Short e Sandu Popescu. "Estrazione del lavoro e termodinamica per sistemi quantistici individuali". Comunicazioni sulla natura 5, 1–8 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms5185

, Dominik Janzing, Pawel Wocjan, Robert Zeier, Rubino Geiss e Th Beth. “Costo termodinamico dell'affidabilità e delle basse temperature: inasprimento del principio di Landauer e della seconda legge”. Giornale internazionale di fisica teorica 39, 2717–2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734 millions

, Michał Horodecki e Jonathan Oppenheim. "Limiti fondamentali per la termodinamica quantistica e nanoscala". Comunicazioni sulla natura 4, 1–6 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

, Gilad Gour, Markus P Müller, Varun Narasimhachar, Robert W Spekkens e Nicole Yunger Halpern. "La teoria delle risorse del non equilibrio informativo in termodinamica". Rapporti di fisica 583, 1–58 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2015.04.003

, Zoe Holmes, Erick Hinds Mingo, Calvin YR Chen e Florian Mintert. "Quantificare l'atermicità e le deviazioni indotte dai quanti dalle relazioni di fluttuazione classiche". Entropia 22, 111 (2020).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e22010111

, Michael A Nielsen. "Condizioni per una classe di trasformazioni di entanglement". Physical Review Letters 83, 436 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.436

, Charles H Bennett, Herbert J Bernstein, Sandu Popescu e Benjamin Schumacher. "Concentrare l'entanglement parziale da operazioni locali". Revisione fisica A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

, Yuval Rishu Sanders e Gilad Gour. "Condizioni necessarie per i catalizzatori di entanglement". Revisione fisica A 79, 054302 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.054302

, Francesco Buscemi. "Tutti gli stati quantistici entangled sono non locali". Lettere di revisione fisica 108, 200401 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.200401

, David Schmid, Haoxing Du, Maryam Mudassar, Ghi Coulter-de Wit, Denis Rosset e Matty J Hoban. "Canali di causa comune postquantum: la teoria delle risorse delle operazioni locali e l'entanglement condiviso". Quantum 5, 419 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-03-23-419

, Jonathan Barrett, Noah Linden, Serge Massar, Stefano Pironio, Sandu Popescu e David Roberts. "Le correlazioni non locali come risorsa di teoria dell'informazione". Revisione fisica A 71, 022101 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.022101

, Nicolas Brunner e Paul Skrzypczyk. "Distillazione di nonlocalità e teorie postquantiche con banale complessità comunicativa". Lettere di revisione fisica 102, 160403 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.160403

, Perla di Giudea. "Causalità". Pressa dell'Università di Cambridge. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

, Christopher J Wood e Robert W Spekkens. "La lezione degli algoritmi di scoperta causale per le correlazioni quantistiche: le spiegazioni causali delle violazioni della disuguaglianza di campana richiedono una messa a punto". Nuovo giornale di fisica 17, 033002 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002

, Paulo J Cavalcanti, John H Selby, Jamie Sikora, Thomas D Galley e Ana Belén Sainz. "Il governo post-quantistico è una risorsa più forte del quantico per l'elaborazione delle informazioni". npj Informazioni quantistiche 8, 1–10 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-022-00574-8

, Ana Belén Sainz, Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk e Tamás Vertesi. "Guida postquantistica". Lettere di revisione fisica 115, 190403 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.190403

, Sandu Popescu e Daniel Rohrlich. "La non località quantistica come assioma". Fondamenti di fisica 24, 379–385 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098

, Nicola Gisin. "Dinamica quantistica stocastica e relatività". Helvetica Physica Acta 62, 363–371 (1989).
https:/​/​doi.org/​10.5169/​sigilli-116034

, Lane P Hughston, Richard Jozsa e William K Wootters. "Una classificazione completa di insiemi quantistici aventi una data matrice di densità". Fisica Lettere A 183, 14-18 (1993).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(93)90880-9

, Michael A. Nielsen e Isaac L. Chuang. "Calcolo quantistico e informazione quantistica: edizione del 10° anniversario". Cambridge University Press. (2011).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

, David Schmid, Katja Ried e Robert W. Spekkens. "Perché le correlazioni iniziali sistema-ambiente non implicano il fallimento della completa positività: una prospettiva causale". Fis. Rev. A 100, 022112 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022112

, Man-Duen Choi. “Mappe lineari completamente positive su matrici complesse”. Algebra lineare e sue applicazioni 10, 285–290 (1975).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0024-3795(75)90075-0

, Andrzej Jamiołkowski. “Trasformazioni lineari che conservano traccia e semidefinitezza positiva di operatori”. Rapporti sulla fisica matematica 3, 275–278 (1972).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0034-4877(72)90011-0

, Gus Gutoski e John Watrous. “Verso una teoria generale dei giochi quantistici”. In Atti del trentanovesimo simposio annuale ACM sulla teoria dell'informatica. Pagina 565. (2007).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 1250790.1250873 mila

, Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti. "Quadro teorico per reti quantistiche". Revisione fisica A 80, 022339 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.022339

, Artù Bene. "Variabili nascoste, probabilità congiunta e disuguaglianze di Bell". Fis. Rev. Lett. 48, 291–295 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.291

, “Matlab”. URL: https://​/​www.mathworks.com/​.
https://www.mathworks.com/​

, Michael Grant e Stephen Boyd. “CVX: software MATLAB per la programmazione convessa disciplinata”. URL: http://​/​cvxr.com/​cvx.
http://​/​cvxr.com/​cvx

, Michael Grant e Stephen Boyd. "Implementazioni grafiche per programmi convessi non lisci". In V. Blondel, S. Boyd e H. Kimura, editori, Recent Advances in Learning and Control. Pagine 95–110. Appunti delle lezioni in Scienze del controllo e dell'informazione. Springer-Verlag Limited (2008).

, Jos F. Sturm. "Utilizzo di sedumi 1.02, un toolbox matlab per l'ottimizzazione su coni simmetrici". Metodi di ottimizzazione e software 11, 625–653 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 10556789908805766 mila

, Nathaniel Johnston. "QETLAB: una cassetta degli attrezzi MATLAB per l'entanglement quantistico". URL: http://​/​qetlab.com.
http://​/​qetlab.com

, Beata Zjawin, David Schmid, Matty J. Hoban e Ana Belén Sainz. codice: beatazjawin/​Quantifying-EPR.
https://​/​github.com/​beatazjawin/​Quantifying-EPR

, Daniel Cavalcanti e Paul Skrzypczyk. "Sterzo quantistico: una revisione con focus sulla programmazione semidefinita". Rapporti sui progressi in fisica 80, 024001 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​80/​2/​024001

, Miguel Navascués, Yelena Guryanova, Matty J Hoban e Antonio Acín. “Corlazioni quasi quantistiche”. Comunicazioni sulla natura 6, 1 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7288

, Marcin Pawłowski, Tomasz Paterek, Dagomir Kaszlikowski, Valerio Scarani, Andreas Winter e Marek Żukowski. “La causalità dell’informazione come principio fisico”. Natura 461, 1101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08400

, Miguel Navascués e Harald Wunderlich. “Uno sguardo oltre il modello quantistico”. Atti della Royal Society A: Scienze matematiche, fisiche e ingegneristiche 466, 881 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2009.0453

, Ana Belén Sainz, Tobias Fritz, Remigiusz Augusiak, J Bohr Brask, Rafael Chaves, Anthony Leverrier e Antonio Acín. “Esplorazione del principio di ortogonalità locale”. Revisione fisica A 89, 032117 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.032117

, Antonio Acín, Tobias Fritz, Anthony Leverrier e Ana Belén Sainz. “Un approccio combinatorio alla nonlocalità e alla contestualità”. Comunicazioni in fisica matematica 334, 533–628 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-014-2260-1

, Joe Henson e Ana Belén Sainz. “La noncontestualità macroscopica come principio per correlazioni quasi quantistiche”. Revisione fisica A 91, 042114 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.042114

, John F Clauser, Michael A Horne, Abner Shimony e Richard A Holt. "Esperimento proposto per testare le teorie locali delle variabili nascoste". Lettere di revisione fisica 23, 880 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

, Matty J Hoban e Ana Belén Sainz. "Un framework basato sul canale per guidare, non-località e oltre". Nuovo giornale di fisica 20, 053048 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aabea8

, Michał Banacki, Ravishankar Ramanathan e Paweł Horodecki. “Assemblaggi di canali multipartiti” (2022). URL: https://​/​arxiv.org/​pdf/​2205.05033.pdf.
https: / / arxiv.org/ pdf / 2205.05033.pdf

, Miguel Navascués, Stefano Pironio, and Antonio Acín. “Delimitare l’insieme delle correlazioni quantistiche”. Lettere di revisione fisica 98, 010401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.010401

, Miguel Navascués, Stefano Pironio, and Antonio Acín. "Una gerarchia convergente di programmi semidefiniti che caratterizza l'insieme delle correlazioni quantistiche". Nuovo giornale di fisica 10, 073013 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​7/​073013

, Tilo Eggeling, Dirk Schlingemann e Reinhard F. Werner. “Le operazioni semicausali sono semilocalizzabili”. EPL (Eurofisica Lettere) 57, 782 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1209 / EPL / i2002-00579-4

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