העברת מידע עם ערוצי מחיקה קוונטיים משתנים ברציפות

העברת מידע עם ערוצי מחיקה קוונטיים משתנים ברציפות

צומת המקור: 1996695

Changchun Zhong, Changhun Oh, וליאנג ג'יאנג

בית הספר להנדסה מולקולרית של פריצקר, אוניברסיטת שיקגו, שיקגו, IL 60637, ארה"ב

מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.

תַקצִיר

קיבולת קוונטית, כדמות המפתח של הכשרון לערוץ קוונטי נתון, היא הגבול העליון של יכולתו של הערוץ בהעברת מידע קוונטי. זיהוי סוגים שונים של ערוצים, הערכת הקיבולת הקוונטית המתאימה ומציאת ערכת הקידוד המתקרבת לקיבולת הם המשימות העיקריות בתורת התקשורת הקוונטית. ערוץ קוונטי במשתנים בדידים נדון רבות בהתבסס על מודלים שונים של שגיאות, בעוד שמודל השגיאה בערוץ המשתנים הרציף נחקר פחות עקב בעיית הממדים האינסופיים. במאמר זה, אנו חוקרים ערוץ מחיקה קוונטי רציף כללי. על ידי הגדרת תת-מרחב יעיל של מערכת המשתנים הרציפים, אנו מוצאים מודל קידוד אקראי של משתנה רציף. לאחר מכן אנו גוזרים את הקיבולת הקוונטית של ערוץ המחיקה המשתנה הרציף במסגרת תורת הניתוק. הדיון במאמר זה ממלא את הפער של ערוץ מחיקה קוונטי בהגדרת משתנים מתמשכים ושופך אור על ההבנה של סוגים אחרים של ערוצי קוונטיים משתנים מתמשכים.

► נתוני BibTeX

► הפניות

[1] M. Hayashi, S. Ishizaka, A. Kawachi, G. Kimura, and T. Ogawa, Introduction to Science Information Quantum Science (Springer, 2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-43502-1

[2] J. Watrous, Theory of Quantum Information (Cambridge University Press, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

[3] L. Gyongyosi, S. Imre, and HV Nguyen, A survey on capacities channels quantum, IEEE Communications Surveys & Tutorials 20, 1149 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / COMST.2017.2786748

[4] CH Bennett and PW Shor, Quantum Information Theory, IEEE transactions on Information Theory 44, 2724 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.720553

[5] P. Busch, P. Lahti, J.-P. Pellonpää, and K. Ylinen, מדידה קוונטית, כרך. 23 (ספרינגר, 2016).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-43389-9

[6] AS Holevo, הקיבולת של הערוץ הקוונטי עם מצבי אות כלליים, IEEE Transactions on Information Theory 44, 269 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.651037

[7] H. Barnum, MA Nielsen, and B. Schumacher, העברת מידע דרך ערוץ קוונטי רועש, Phys. ר' א 57, 4153 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

[8] S. Lloyd, Capacity של הערוץ הקוונטי הרועש, Phys. Rev. A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[9] J. Eisert and MM Wolf, Gaussian quantum channels, arXiv preprint quant-ph/​0505151 (2005).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​0505151
arXiv: quant-ph / 0505151

[10] I. Devetak and PW Shor, יכולתו של ערוץ קוונטי לשידור בו-זמני של מידע קלאסי וקוונטי, Communications in Mathematical Physics 256, 287 (2005).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-005-1317-6

[11] AS Holevo, Quantum systems, channels, information, in Quantum Systems, Channels, Information (de Gruyter, 2019).
https: / / doi.org/ 10.1515 / 9783110273403

[12] M. Rosati, A. Mari, and V. Giovannetti, גבולות צרים לקיבולת הקוונטית של מנחתים תרמיים, Nature communications 9, 1 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06848-0

[13] K. Sharma, MM Wilde, S. Adhikari, ו-M. Takeoka, Bounding the quantum quantum and private capacities של ערוצי גאוס בוזניים חסרי רגישות לשלב, New Journal of Physics 20, 063025 (2018).
https://doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aac11a

[14] K. Jeong, Y. Lim, J. Kim, and S. Lee, New bounds uper bounds on the quantum caption for aenuator and מגבר כללי, ב-AIP Conference Proceedings, Vol. 2241 (AIP Publishing LLC, 2020) p. 020017.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0011402

[15] M. Grassl, T. Beth, and T. Pellizzari, Codes for the quantum ערוץ המחיקה, Phys. Rev. A 56, 33 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.33

[16] CH Bennett, DP DiVincenzo, ו-JA Smolin, Capacities of ערוצי מחיקה קוונטית, Phys. הכומר לט. 78, 3217 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.3217

[17] SL Braunstein ו-P. Van Loock, מידע קוונטי עם משתנים רציפים, ביקורות על פיזיקה מודרנית 77, 513 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

[18] C. Weedbrook, S. Pirandola, R. García-Patrón, NJ Cerf, TC Ralph, JH Shapiro, and S. Lloyd, Gaussian Information Quantum, Reviews of Modern Physics 84, 621 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[19] D. Gottesman, A. Kitaev, and J. Preskill, Encoding a qubit in an oscillator, Physical Review A 64, 012310 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[20] ו.-ל. Ma, S. Puri, RJ Schoelkopf, MH Devoret, S. Girvin, and L. Jiang, שליטה קוונטית של מצבים בוזוניים עם מעגלים מוליכים, Science Bulletin 66, 1789 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.05.024

[21] J. Niset, UL Andersen, and NJ Cerf, קוד תיקון מחיקה קוונטית אפשרי בניסוי עבור משתנים רציפים, Phys. הכומר לט. 101, 130503 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.130503

[22] JS Sidhu, SK Joshi, M. Gündoğan, T. Brougham, D. Lowndes, L. Mazzarella, M. Krutzik, S. Mohapatra, D. Dequal, G. Vallone, et al., Advances in space quantum communications, IET Quantum תקשורת 2, 182 (2021).
https://doi.org/​10.1049/​qtc2.12015

[23] R. Klesse, תיקון שגיאות קוונטי משוער, קודים אקראיים וקיבולת ערוץ קוונטי, Phys. ר' א 75, 062315 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.062315

[24] P. Hayden, M. Horodecki, A. Winter, and J. Yard, A decoupling approach to the quantum caption, Open Systems & Information Dynamics 15, 7 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S1230161208000043

[25] פ. היידן וג'יי פרסקיל, חורים שחורים כמראות: מידע קוונטי בתתי מערכות אקראי, Journal of high energy physics 2007, 120 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1126-6708/​2007/​09/​120

[26] Q. Zhuang, T. Schuster, B. Yoshida, and NY Yao, Scrambling and complexity in phase space, Phys. Rev. A 99, 062334 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062334

[27] M. Fukuda and R. Koenig, Typical Entanglement for Gaussian states, Journal of Mathematical Physics 60, 112203 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5119950

[28] עיין בנספח לסקירה קצרה של החישובים לניתוק המשתנה הבדיד עם כל מימד סופי.

[29] V. Paulsen, Completely bounded maps and operator algebras, 78 (Cambridge University Press, 2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511546631

[30] B. Schumacher ו-MA Nielsen, עיבוד נתונים קוונטי ותיקון שגיאות, Phys. Rev. A 54, 2629 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

[31] B. Schumacher ו-MD Westmoreland, Approximate error quantum correction, Quantum Information Processing 1, 5 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1019653202562

[32] F. Dupuis, The decoupling approach to theory information quantum, arXiv preprint arXiv:1004.1641 (2010).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1004.1641
arXiv: 1004.1641

[33] M. Horodecki, J. Oppenheim, and A. Winter, מיזוג מצב קוונטי ומידע שלילי, Communications in Mathematical Physics 269, 107 (2007).
https: / doi.org/â € ‹10.1007 / s00220-006-0118-x

[34] S. Choi, Y. Bao, X.-L. Qi, ו-E. Altman, תיקון שגיאות קוונטי בדינמיקת ערבול ומעבר פאזה המושרה על ידי מדידה, Phys. הכומר לט. 125, 030505 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.030505

[35] B. Zhang and Q. Zhuang, היווצרות הסתבכות ברשתות קוונטיות אקראיות רציפות-משתנים, npj Quantum Information 7, 1 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00370-w

[36] עיצוב אוניטרי הוא תת-קבוצה של הקבוצה האוניטרית שבה ממוצעי המדגם של פולינומים מסוימים על פני הסט תואמים את זה על פני כל הקבוצה היוניטרית.

[37] CE Shannon, A Mathematical Theory of Communication, The Bell system Technical Journal 27, 379 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

[38] MM Wilde, תורת המידע הקוונטית (הוצאת אוניברסיטת Cambridge, 2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976

[39] B. Collins and P. Śniady, Integration with regard to the haar measure on unitary, orthogonal and symplectic group, Communications in Mathematical Physics 264, 773 (2006).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-006-1554-3

[40] VV Albert, K. Noh, K. Duivenvoorden, DJ Young, RT Brierley, P. Reinhold, C. Vuillot, L. Li, C. Shen, SM Girvin, BM Terhal, and L. Jiang, ביצועים ומבנה של יחיד- מצב קודים בוסוניים, Phys. ר' א 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[41] K. Brádler and C. Adami, חורים שחורים כערוצי גאוס בוזוניים, Phys. Rev. D 92, 025030 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.92.025030

מצוטט על ידי

בול זמן:

עוד מ יומן קוונטים