Unificare diverse nozioni di incompatibilità quantistica in una rigida gerarchia di teorie delle risorse della comunicazione

Unificare diverse nozioni di incompatibilità quantistica in una rigida gerarchia di teorie delle risorse della comunicazione

Nodo di origine: 2706856

Francesco Buscemi1, Kodai Kobayashi1, Shintaro Minagawa1, Paolo Perinotti2,3e Alessandro Tossini2,3

1Dipartimento di informatica matematica, Università di Nagoya, Furo-cho, Chikusa-ku, 464-8601 Nagoya, Giappone
2Gruppo QUIT, Dipartimento di Fisica, Università di Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Italia
3INFN Sezione di Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Italia

Trovi questo documento interessante o vuoi discuterne? Scrivi o lascia un commento su SciRate.

Astratto

Mentre esiste un consenso generale sulla definizione di POVM incompatibili, salendo al livello degli strumenti si trova una situazione molto meno chiara, con definizioni di incompatibilità matematicamente diverse e logicamente indipendenti. Qui chiudiamo questa lacuna introducendo la nozione di $q-compatibilità$, che unifica diverse nozioni di POVM, canali e incompatibilità di strumenti in un'unica gerarchia di teorie delle risorse di comunicazione tra parti separate. Le teorie delle risorse che otteniamo sono $complete$, nel senso che contengono famiglie complete di operazioni libere e monotone che forniscono condizioni necessarie e sufficienti per l'esistenza di una trasformazione. Inoltre, la nostra struttura è pienamente $operativa$, nel senso che le trasformazioni libere sono caratterizzate esplicitamente, in termini di operazioni locali aiutate da una comunicazione classica diretta causalmente vincolata, e tutti i monotoni possiedono un'interpretazione teorica del gioco che li rende sperimentalmente misurabili in linea di principio. Siamo così in grado di individuare esattamente in cosa consiste ciascuna nozione di incompatibilità, in termini di risorse teoriche dell'informazione.

► dati BibTeX

► Riferimenti

, Iwo Białynicki-Birula e Jerzy Mycielski. Relazioni di incertezza per l'entropia dell'informazione nella meccanica ondulatoria. 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

, Mario Berta, Matthias Christandl, Roger Colbeck, Joseph M Renes, and Renato Renner. Il principio di indeterminazione in presenza di memoria quantistica. 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

, Howard Barnum, Carlton M. Caves, Christopher A. Fuchs, Richard Jozsa e Benjamin Schumacher. Gli stati misti non pendolari non possono essere trasmessi. Fis. Rev. Lett., 76:2818–2821, aprile 1996. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.76.2818, doi:10.1103/​PhysRevLett.76.2818.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.76.2818

, Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani, and Stephanie Wehner. Bell nonlocalità. Rev.mod. Phys., 86:419–478, aprile 2014. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.86.419, doi:10.1103/​RevModPhys.86.419.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

, Francesco Buscemi, Eric Chitambar e Wenbin Zhou. Teoria completa delle risorse dell'incompatibilità quantistica come programmabilità quantistica. Fis. Rev. Lett., 124:120401, Mar 2020. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.124.120401, doi:10.1103/​PhysRevLett.124.120401.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.120401

, Francesco Buscemi e Nilanjana Datta. Equivalenza tra divisibilità e decremento monotono dell'informazione nei processi stocastici classici e quantistici. Fis. Rev. A, 93:012101, gennaio 2016. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.93.012101, doi:10.1103/​PhysRevA.93.012101.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.012101

, Francesco Buscemi, Nilanjana Datta e Sergii Strelchuk. Caratterizzazione basata sulla teoria dei giochi di canali antidegradabili. 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 mila
arXiv: https: //doi.org/10.1063/1.4895918

, Francesco Buscemi e Gilad Gour. Curve di Lorenz relative quantistiche. Fis. Rev. A, 95:012110, gennaio 2017. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.95.012110, doi:10.1103/​PhysRevA.95.012110.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.012110

, Francesco Buscemi, Masahito Hayashi e Michał Horodecki. Bilancio globale dell'informazione nelle misurazioni quantistiche. 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

, Francesco Buscemi, Michael JW Hall, Masanao Ozawa e Mark M. Wilde. Rumore e disturbo nelle misurazioni quantistiche: un approccio teorico dell'informazione. 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

, Francesco Buscemi, Kodai Kobayashi, Shintaro Minagawa. Una teoria delle risorse completa e operativa della nitidezza della misurazione, 2023. arXiv:2303.07737.
arXiv: 2303.07737

, David Blackwell. Confronti equivalenti di esperimenti. 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 / AOM / 1177729032 mila
http: / / www.jstor.org/ stabile / 2236332

, Paul Busch, Pekka J. Lahti e Peter Mittelstaedt. La teoria quantistica della misurazione. Springer Berlino Heidelberg, 1996. doi:10.1007/​978-3-540-37205-9.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-37205-9

, Paul Busch, Pekka Lahti e Reinhard F. Werner. Colloquio: Quantum root-mean-square error e relazioni di incertezza di misura. Rev.mod. Phys., 86:1261–1281, dicembre 2014. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.86.1261, doi:10.1103/​RevModPhys.86.1261.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.1261

, Francesco Buscemi, David Sutter, and Marco Tomamichel. Un trattamento teorico-informatico delle dicotomie quantistiche. Quantum, 3:209, dicembre 2019. doi:10.22331/​q-2019-12-09-209.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-09-209

, Francesco Buscemi. Tutti gli stati quantistici entangled sono non locali. Fis. Rev. Lett., 108:200401, maggio 2012. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.108.200401, doi:10.1103/​PhysRevLett.108.200401.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.200401

, Francesco Buscemi. Confronto di modelli statistici quantistici: condizioni equivalenti per la sufficienza. Comunicazioni in fisica matematica, 310(3):625–647, 2012. doi:10.1007/​s00220-012-1421-3.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-012-1421-3

, Francesco Buscemi. Dichiarazioni completamente quantistiche di seconda legge dalla teoria dei confronti statistici, 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

, Francesco Buscemi. Canali degradabili, canali meno rumorosi e morfismi statistici quantistici: una relazione di equivalenza. Probl Inf Transm, 52:201–213, 2016. doi:10.1134/​S0032946016030017.
https: / / doi.org/ 10.1134 / S0032946016030017

, Francesco Buscemi. Teoremi di elaborazione dati inversa e seconde leggi computazionali. In Masanao Ozawa, Jeremy Butterfield, Hans Halvorson, Miklós Rédei, Yuichiro Kitajima e Francesco Buscemi, editori, Reality and Measurement in Algebraic Quantum Theory, pagine 135–159, Singapore, 2018. Springer Singapore. doi:10.1007/​978-981-13-2487-1.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-981-13-2487-1

, Giulio Chiribella, G. Mauro D'Ariano, and Paolo Perinotti. Trasformare le operazioni quantistiche: supermappe quantistiche. 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

, Eric Chitambar e Gilad Gour. Teorie delle risorse quantistiche. Rev.mod. Phys., 91:025001, aprile 2019. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.91.025001, doi:10.1103/​RevModPhys.91.025001.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025001

, Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti, Alessandro Tosini. Incompatibilità di osservabili, canali e strumenti nelle teorie dell'informazione. 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

, Gilad Gour, David Jennings, Francesco Buscemi, Runyao Duan e Iman Marvian. Maggiorizzazione quantistica e un insieme completo di condizioni entropiche per la termodinamica quantistica. Nature Communications, 9(1), dic 2018. 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

, Werner Karl Heisenberg. Über den anschaulichen inhalt der quantentheoretischen kinematik and 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

, Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki e Karol Horodecki. Entanglement quantistico. Rev.mod. Phys., 81:865–942, giu 2009. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.81.865, doi:10.1103/​RevModPhys.81.865.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

, Chung-Yun Hsieh, Matteo Lostaglio e Antonio Acín. Problema marginale del canale quantico. Fis. Rev. Res., 4:013249, Mar 2022. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.4.013249, doi:10.1103/​PhysRevResearch.4.013249.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.013249

, Godfrey Harold Hardy, John Edensor Littlewood e George Polya. Disuguaglianze. Cambridge University Press, 1952. URL: https://​/​books.google.it/​books?id=t1RCSP8YKt8C.
https://​/​books.google.it/​books?id=t1RCSP8YKt8C

, Teiko Heinosaari, Takayuki Miyadera e Daniel Reitzner. Dispositivi quantistici fortemente incompatibili. Fondamenti di fisica, 44(1):34–57, 2014. doi:10.1007/​s10701-013-9761-1.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-013-9761-1

, Teiko Heinosaari, Takayuki Miyadera e Mario Ziman. Un invito all'incompatibilità quantistica. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 49(12):123001, feb 2016. doi:10.1088/​1751-8113/​49/​12/​123001.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​12/​123001

, Teiko Heinosaari, Daniel Reitzner e Peter Stano. Note sulla misurabilità congiunta di osservabili quantistici. Fondamenti di fisica, 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

, Kaiyuan Ji e Eric Chitambar. L'incompatibilità come risorsa per strumenti quantistici programmabili. arXiv:2112.03717, 2021. URL: https:/​/​arxiv.org/​abs/​2112.03717.
arXiv: 2112.03717

, Anna Jencova. Confronto tra canali quantistici ed esperimenti statistici, 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

, Anna Jencova. Una teoria generale della comparazione dei canali quantistici (e non solo). IEEE Transactions on Information Theory, 67(6):3945–3964, 2021. doi:10.1109/​TIT.2021.3070120.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3070120

, Eneet Kaur, Siddhartha Das, Mark M. Wilde e Andreas Winter. L'estendibilità limita le prestazioni dei processori quantistici. Fis. Rev. Lett., 123:070502, ago 2019. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.070502, doi:10.1103/​PhysRevLett.123.070502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.070502

, Eneet Kaur, Siddhartha Das, Mark M. Wilde e Andreas Winter. Teoria delle risorse di inestensibilità e capacità quantistica non asintotica. Fis. Rev. A, 104:022401, agosto 2021. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.104.022401, doi:10.1103/​PhysRevA.104.022401.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.104.022401

, Arindam Mitra e Máté Farkas. Compatibilità di strumenti quantistici. Fis. Rev. A, 105:052202, maggio 2022. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.105.052202, doi:10.1103/​PhysRevA.105.052202.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.052202

, Albert W. Marshall, Ingram Olkin e Barry C. Arnold. Disuguaglianze: teoria della maggiorazione e sue applicazioni. Springer, 2010.doi:10.1007/​978-0-387-68276-1.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-0-387-68276-1

, Hans Maassen e JBM Uffink. Relazioni di incertezza entropica generalizzata. Fis. Rev. Lett., 60:1103–1106, Mar 1988. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.60.1103, doi:10.1103/​PhysRevLett.60.1103.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.60.1103

, Masanao Ozawa. Processi di misura quantistica di osservabili continui. 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 mila

, Masanao Ozawa. Riformulazione universalmente valida del principio di indeterminazione di Heisenberg su rumore e disturbo nella misura. Fis. Rev. A, 67:042105, aprile 2003. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.67.042105, doi:10.1103/​PhysRevA.67.042105.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.67.042105

, Masanao Ozawa. Relazioni di incertezza per rumore e disturbo nelle misure quantistiche generalizzate. 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

, Masanao Ozawa. La derivazione originale di Heisenberg del principio di indeterminazione e le sue riformulazioni universalmente valide. Current Science, 109(11):2006–2016, 2015. URL: http://​/​www.jstor.org/​stable/​24906690.
http: / / www.jstor.org/ stabile / 24906690

, Masanao Ozawa. Correttezza e completezza degli errori quadratici quantistici. npj Quantum Inf, 5(1), 2019. doi:10.1038/​s41534-018-0113-z.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-018-0113-z

, Martin Plavala. Comunicazione privata.

, Denis Rosset, Francesco Buscemi, Yeong-Cherng Liang. Teoria delle risorse delle memorie quantistiche e loro fedele verifica con ipotesi minime. Fis. Rev. X, 8:021033, maggio 2018. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.8.021033, doi:10.1103/​PhysRevX.8.021033.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021033

, Bartosz Regula, Varun Narasimhachar, Francesco Buscemi, and Mile Gu. Manipolazione della coerenza con operazioni di sfasamento-covariante. Fis. Rev. Research, 2:013109, gennaio 2020. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.2.013109, doi:10.1103/​PhysRevResearch.2.013109.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.013109

, HP Robertson. Il principio di indeterminazione. Fis. Rev., 34:163–164, luglio 1929. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRev.34.163, doi:10.1103/​PhysRev.34.163.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.34.163

, Denis Rosset, David Schmid, Francesco Buscemi. Caratterizzazione indipendente dal tipo di risorse separate simili allo spazio. Fis. 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

, David Schmid, Thomas C. Fraser, Ravi Kunjwal, Ana Belen 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, doi:10.48550/​ARXIV.2004.09194.
https://​/​doi.org/​10.48550/​ARXIV.2004.09194
arXiv: 2004.09194

, Paul Skrzypczyk e Noah Linden. Robustezza della misurazione, giochi di discriminazione e informazioni accessibili. Fis. Rev. Lett., 122:140403, aprile 2019. doi:10.1103/​PhysRevLett.122.140403.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.140403

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

, Wenbin Zhou e Francesco Buscemi. Transizioni di stato generali con morfismi esatti delle risorse: un approccio teorico unificato delle risorse. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 53(44):445303, oct 2020. URL: https:/​/​dx.doi.org/​10.1088/​1751-8121/​abafe5, doi:10.1088/​1751 -8121/​abafe5.
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​abafe5

Citato da

[1] Leevi Leppäjärvi e Michal Sedlák, “Incompatibilità degli strumenti quantistici”, arXiv: 2212.11225, (2022).

[2] Marco Erba, Paolo Perinotti, Davide Rolino, e Alessandro Tosini, “L'incompatibilità della misura è strettamente più forte del disturbo”, arXiv: 2305.16931, (2023).

[3] Stanley Gudder, “Una teoria degli strumenti quantistici”, arXiv: 2305.17584, (2023).

[4] Ning Gao, Dantong Li, Anchit Mishra, Junchen Yan, Kyrylo Simonov e Giulio Chiribella, "Misurazione dell'incompatibilità e raggruppamento di osservabili quantistici con un interruttore quantico", Lettere di revisione fisica 130 17, 170201 (2023).

[5] Francesco Buscemi, Kodai Kobayashi, e Shintaro Minagawa, “Una teoria delle risorse completa e operativa della nitidezza della misura”, arXiv: 2303.07737, (2023).

Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2023-06-07 21:35:06). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

On Il servizio citato da Crossref non sono stati trovati dati su citazioni (ultimo tentativo 2023-06-07 21:35:05).

Timestamp:

Di più da Diario quantistico