チャネル集合の非古典性に関するリソース理論

チャネル集合の非古典性に関するリソース理論

ソースノード: 2936260

ベアタ・ジャウィン1、デビッド・シュミット1、マティ・J・ホーバン2,3、アナ・ベレン・サインツ1

1量子技術理論国際センター、グダニスク大学、80-309グダニスク、ポーランド
2ケンブリッジ量子コンピューティング株式会社
3クアンティナムLLC

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抽象

アリスとボブの XNUMX 者が相関量子システムを共有し、アリスが局所測定を実行する場合、ボブの状態に関するアリスの更新された記述は、非古典的相関の証拠を提供する可能性があります。 アインシュタイン、ポドルスキー、ローゼン (EPR) によって導入されたことで有名なこの単純なシナリオは、ボブが古典システムまたは量子システムを入力として使用できるようにすることで変更できます。 この場合、アリスはボブの研究室の (状態ではなく) チャネルに関する知識を更新します。 この論文では、EPR シナリオのさまざまな一般化の非古典性を研究するための統一フレームワークを提供します。 これは、自由操作がローカル操作と共有ランダム性 (LOSR) であるリソース理論を使用して行われます。 我々は、EPR リソースの事前順序を研究するための半確定プログラムを導き出し、後者間の変換の可能性を発見します。 さらに、ポスト量子リソース間の変換を分析と数値の両方で研究します。

►BibTeXデータ

►参照

【1] ジョン・S・ベル。 「アインシュタイン・ポドルスキー・ローゼンのパラドックスについて」。 物理学 Physique Fizika 1、195 (1964)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

【2] ニコラス・ブルナー、ダニエル・カヴァルカンティ、ステファノ・ピローニオ、ヴァレリオ・スカラーニ、ステファニー・ウェーナー。 「ベルの非局所性」。 Modern Physics 86、419 (2014) のレビュー。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

【3] アルバート・アインシュタイン、ボリス・ポドルスキー、ネイサン・ローゼン。 「物理的現実の量子力学的記述は完全であると見なすことができますか?」. Physical review 47、777(1935)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777

【4] エルヴィン・シュレーディンガー。 「分離されたシステム間の確率関係の議論」。 ケンブリッジ哲学協会の数学議事録 31, 555-563 (1935).
https:/ / doi.org/ 10.1017 / S0305004100013554

【5] エリック・ガマ・カヴァルカンティ、スティーブ・J・ジョーンズ、ハワード・M・ワイズマン、マーガレット・D・リード。 「ステアリングの実験基準とアインシュタイン・ポドルスキー・ローゼンのパラドックス」。 フィジカル レビュー A 80、032112 (2009)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.032112

【6] ハワード・M・ワイズマン、スティーブ・ジェームズ・ジョーンズ、アンドリュー・C・ドハティ。 「ステアリング、エンタングルメント、非局所性、およびアインシュタイン-ポドルスキー-ローゼンのパラドックス」。 Physical review letter 98、140402 (2007)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.140402

【7] Rope Uola、Ana CS Costa、H Chau Nguyen、Otfried Gühne。 「量子ステアリング」。 Modern Physics 92、015001 (2020) のレビュー。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.015001

【8] シリル・ブランシアード、エリック・G・カヴァルカンティ、スティーブン・P・ウォルボーン、ヴァレリオ・スカラーニ、ハワード・M・ワイズマン。 「一方的なデバイスに依存しない量子鍵配布: セキュリティ、実現可能性、およびステアリングとの接続」. Physical Review A 85、010301 (2012)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301

【9] Yu Xiang、Ioannis Kogias、Gerardo Adesso、Qionyi He。 「マルチパート ガウス ステアリング: 一夫一婦制の制約と量子暗号アプリケーション」。 物理。 Rev. A 95、010101 (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.010101

【10] ダニエル・カヴァルカンティ、ポール・スクシプチク、GHアギラール、RVネリ、PHソウト・リベイロ、SPウォルボーン。 「非対称量子ネットワークおよび多部量子ステアリングにおけるもつれの検出」。 Nature communication 6, 1–6 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / ncomms8941

【11] アレハンドロ・マタール、ポール・シュクシプチク、GHアギラール、RVネリ、PHソウト・リベイロ、SPウォルボーン、ダニエル・カヴァルカンティ。 「量子ステアリングシナリオにおける w 状態の実験的な多部エンタングルメントとランダム性の証明」。 量子科学技術 2、015011 (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aa629b

【12] エルサ・パッサロ、ダニエル・カヴァルカンティ、ポール・スクシプチク、アントニオ・アシン。 「量子ステアリングおよび準備と測定のシナリオにおける最適なランダム性の証明」。 New Journal of Physics 17、113010 (2015)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​11/​113010

【13] ユン・ジー・ロー、ジャン=ダニエル・バンカル、ヴァレリオ・スカラーニ 他「デバイスのさまざまなレベルの特性評価のための量子ランダム性抽出」。 Journal of Physics A: 数学と理論 47、424028 (2014)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424028

【14] イヴァン・シュピッチとマティ・J・ホーバン。 「EPRステアリングによるセルフテスト」。 New Journal of Physics 18、075006 (2016)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​7/​075006

【15] スチェタナ・ゴスワミ、ビハラン・バタチャリヤ、デバルシ・ダス、ソウラディープ・サスマル、C・ジェバラトナム、AS・マジュムダル。 「純粋な 98 量子ビットのもつれ状態の片側デバイス独立自己テスト」。 フィジカル レビュー A 022311、2018 (XNUMX)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022311

【16] Shin-Liang Chen、Huan-Yu Ku、Wenbin Zhou、Jordi Tura、および Yueh-Nan Chen。 「操縦可能な量子集合体の堅牢なセルフテストと、デバイスに依存しない量子認証へのその応用」。 クォンタム 5, 552 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-28-552

【17] マシュー・F・ピュージー。 「否定性と操舵:より強力なペレス予想」. フィジカル レビュー A 88、032313 (2013)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.032313

【18] Paul Skrzypczyk、Miguel Navascués、Daniel Cavalcanti。 「アインシュタイン-ポドルスキー-ローゼン ステアリングの定量化」。 フィジカル レビュー レター 112、180404 (2014)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.180404

【19] マルコ・ピアニとジョン・ワトラス。 「Einstein-Podolsky-Rosenステアリングの必要かつ十分な量子情報特徴付け」。 フィジカル レビュー レター 114、060404 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.060404

【20] ロドリゴ・ガレゴとレアンドロ・アオリタ。 「操舵の資源論」。 フィジカル レビュー X 5、041008 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041008

【21] ベアタ・ジャウィン、デヴィッド・シュミット、マッティ・J・ホーバン、アナ・ベレン・サインツ。 「EPR の定量化: 共通原因集合体の非古典性に関するリソース理論」。 クォンタム 7、926 (2023)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-02-16-926

【22] Elie Wolfe、David Schmid、Ana Belén Sainz、Ravi Kunjwal、Robert W Spekkens。 「ベルの定量化: 共通原因ボックスの非古典性のリソース理論」。 量子 4, 280 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-06-08-280

【23] デビッド・シュミット、トーマス・C・フレイザー、ラヴィ・クンジュワル、アナ・ベレン・サインツ、エリー・ウルフ、ロバート・W・スペケンス。 「もつれと非局所性の相互作用の理解: もつれ理論の新しい分野の動機付けと開発」 (2020)。 URL: https://arxiv.org/abs/2004.09194。
arXiv:2004.09194

【24] デビッド・シュミット、デニス・ロセット、フランチェスコ・ブシェミ。 「ローカル操作と共有ランダム性のタイプに依存しないリソース理論」。 クォンタム 4, 262 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-262

【25] マルコ・ピアニ。 「チャンネルステアリング」。 JOSA B 32、A1–A7 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1364 / JOSAB.32.0000A1

【26] アナ・ベレン・サインツ、マティ・J・ホーバン、ポール・スクリチク、レアンドロ・アオリタ。 「一般化されたシナリオにおける二部ポスト量子ステアリング」。 Physical Review Letters 125、050404(2020)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.050404

【27] エリック・G・カヴァルカンティ、マイケル・J・W・ホール、ハワード・M・ワイズマン。 「アリスとボブが信頼できない場合のもつれの検証と操縦」。 フィジカル レビュー A 87、032306 (2013)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.032306

【28] デニス・ロセット、デビッド・シュミット、フランチェスコ・ブシェミ。 「宇宙のように分離されたリソースのタイプに依存しない特性評価」。 Physical Review Letters 125、210402 (2020)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.210402

【29] イマン・マーヴィアンとロバート・W・スペッケンズ。 「一貫性を定量化する方法: 話せる概念と話せない概念を区別する」. フィジカル レビュー A 94、052324 (2016)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.052324

【30] イマン・マーヴィアン、ロバート・W・スペッケンズ、パオロ・ザナルディ。 「量子速度限界、コヒーレンス、および非対称性」. フィジカル レビュー A 93、052331 (2016)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.052331

【31] アンドレアス・ウィンターとドン・ヤン。 「コヒーレンスの運用リソース理論」。 フィジカル レビュー レター 116、120404 (2016)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.120404

【32] Fernando GSL Brandao、Michał Horodecki、Jonathan Oppenheim、Joseph M Renes、Robert W Spekkens。 「熱平衡から外れた量子状態のリソース理論」。 フィジカル レビュー レター 111、250404 (2013)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.250404

【33] Paul Skrzypczyk、Anthony J Short、Sandu Popescu。 「個々の量子系の仕事抽出と熱力学」。 ネイチャーコミュニケーション 5、1–8 (2014)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / ncomms5185

【34] Dominik Janzing、Pawel Wocjan、Robert Zeier、Rubino Geiss、および Th Beth。 「信頼性と低温の熱力学的コスト: ランダウアーの原理と第二法則の強化」. International Journal of Theoretical Physics 39, 2717–2753 (2000).
https:/ / doi.org/ 10.1023 / A:1026422630734

【35] ミハウ・ホロデッキとジョナサン・オッペンハイム。 「量子およびナノスケールの熱力学の基本的な制限」。 ネイチャーコミュニケーション 4, 1–6 (2013).
https:/ / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

【36] Gilad Gour、Markus P Müller、Varun Narasimhachar、Robert W Spekkens、Nicole Yunger Halpern。 「熱力学における情報非平衡のリソース理論」。 物理レポート 583, 1–58 (2015).
https:/ / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2015.04.003

【37] ゾーイ・ホームズ、エリック・ハインズ・ミンゴ、カルビン・YR・チェン、フロリアン・ミンタート。 「古典的なゆらぎ関係からの非熱性と量子誘起偏差の定量化」。 エントロピー 22, 111 (2020).
https:/ / doi.org/ 10.3390 / e22010111

【38] マイケル・A・ニールセン. 「エンタングルメント変換のクラスの条件」。 Physical Review Letters 83、436 (1999)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.436

【39] チャールズ・H・ベネット、ハーバート・J・バーンスタイン、サンドゥ・ポペスク、ベンジャミン・シューマッハ。 「ローカル操作による部分的なもつれの集中」。 フィジカル レビュー A 53、2046 年 (1996 年)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

【40] ユヴァル・リシュ・サンダースとギラド・グール。 「絡み合い触媒の必要条件」。 Physical Review A 79、054302 (2009)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.054302

【41] フランチェスコ・ブシェミ。 「絡み合った量子状態はすべて非局所的です」。 フィジカル レビュー レター 108、200401 (2012)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.200401

【42] David Schmid、Haoxing Du、Maryam Mudassar、Ghi Coulter-de Wit、Denis Rosset、Matty J Hoban。 「ポスト量子共通原因チャネル: ローカル操作と共有エンタングルメントのリソース理論」。 クォンタム 5, 419 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-03-23-419

【43] ジョナサン バレット、ノア リンデン、セルジュ マサール、ステファノ ピロニオ、サンドゥ ポペスク、デビッド ロバーツ。 「情報理論リソースとしての非局所相関」。 Physical review A 71, 022101 (2005).
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.022101

【44] Nicolas Brunner と Paul Skrzypczyk。 「些細なコミュニケーションの複雑さを伴う非局所性の蒸留とポスト量子理論」。 Physical review letter 102, 160403 (2009).
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.160403

【45] ジュデア・パール。 「因果関係」。 ケンブリッジ大学出版局。 (2009)。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

【46] クリストファー・J・ウッドとロバート・W・スペッケンズ。 「量子相関の因果発見アルゴリズムの教訓: ベル不等式違反の因果説明には微調整が必​​要です」. New Journal of Physics 17、033002 (2015)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002

【47] パウロ J カヴァルカンティ、ジョン H セルビー、ジェイミー シコラ、トーマス D ギャレー、アナ ベレン サインツ。 「ポスト量子ステアリングは、情報処理のための量子リソースよりも強力です」. npj 量子情報 8, 1–10 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-022-00574-8

【48] Ana Belén Sainz、Nicolas Brunner、Daniel Cavalcanti、Paul Skrzypczyk、Tamas Vértesi。 「ポスト量子ステアリング」。 フィジカル レビュー レター 115、190403 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.190403

【49] サンドゥ・ポペスクとダニエル・ロールリッヒ。 「公理としての量子非局所性」。 物理学の基礎 24、379–385 (1994)。
https:/ / doi.org/ 10.1007 / BF02058098

【50] ニコラス・ギシン「確率量子力学と相対性」。 Helvetica Physica Acta 62, 363–371 (1989)。
https:/ / doi.org/ 10.5169 / seals-116034

【51] Lane P Hughston、Richard Jozsa、William K Wootters。 「与えられた密度行列を持つ量子集団の完全な分類」。 Physics Letters A 183, 14–18 (1993).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(93)90880-9

【52] マイケルA.ニールセンとアイザックL.チュアン。 「量子計算と量子情報:10周年記念版」。 ケンブリッジ大学出版局。 (2011)。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

【53] David Schmid、Katja Ried、Robert W. Spekkens。 「初期のシステムと環境の相関関係が完全な陽性の失敗を意味しない理由: 因果的観点」. 物理。 Rev. A 100、022112 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022112

【54] マン・ドゥエン・チョイ。 「複雑な行列上の完全に正の線形マップ」. Linear algebra and its applications 10, 285–290 (1975)。
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0024-3795(75)90075-0

【55] アンジェイ・ジャミウコフスキ。 「演算子の痕跡と正の半確定性を保持する線形変換」。 数学物理学に関するレポート 3、275–278 (1972)。
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0034-4877(72)90011-0

【56] ガス・グトスキーとジョン・ワトラス。 「量子ゲームの一般理論に向けて」。 コンピューティング理論に関する第 565 回 ACM 年次シンポジウムの議事録。 2007 ページ。(XNUMX)。
https:/ / doi.org/ 10.1145 / 1250790.1250873

【57] ジュリオ・チリベッラ、ジャコモ・マウロ・ダリアーノ、パオロ・ペリノッティ。 「量子ネットワークの理論的枠組み」。 Physical Review A 80、022339 (2009)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.022339

【58] アーサー・ファイン。 「隠れ変数、同時確率、およびベルの不等式」。 物理。 Rev.Lett. 48、291–295 (1982)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.291

【59] 「マトラブ」。 URL: https:/ / www.mathworks.com/ .
https:/ / www.mathworks.com/

【60] マイケル・グラントとスティーブン・ボイド。 「CVX: 規律ある凸プログラミングのための MATLAB ソフトウェア」。 URL: http://cvxr.com/cvx。
http:/ / cvxr.com/ cvx

【61] マイケル・グラントとスティーブン・ボイド。 「滑らかでない凸プログラムのグラフ実装」. V.ブロンデル、S.ボイド、およびH.キムラ、編集者、学習と制御における最近の進歩。 95 ~ 110 ページ。 制御と情報科学の講義ノート。 Springer-Verlag Limited (2008)。

【62] ジョス・F・スターム。 「対称円錐上での最適化のための Matlab ツールボックスである sedumi 1.02 の使用」。 最適化方法とソフトウェア 11, 625–653 (1999)。
https:/ / doi.org/ 10.1080 / 10556789908805766

【63] ナサニエル・ジョンストン。 「QETLAB: 量子もつれのための MATLAB ツールボックス」。 URL: http://qetlab.com.
http:/ / qetlab.com

【64] Beata Zjawin、David Schmid、Matty J. Hoban、Ana Belén Sainz。 コード: Beatazjawin/ Quantifying-EPR.
https:/ / github.com/ beatazjawin/ Quantifying-EPR

【65] ダニエル・カヴァルカンティとポール・スクシプチク。 「量子ステアリング: 半正定値プログラミングに焦点を当てたレビュー」。 Reports on Progress in Physics 80、024001 (2016)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​80/​2/​024001

【66] ミゲル・ナバスクエス、エレーナ・グリャノワ、マッティ・J・ホーバン、アントニオ・アシン。 「ほぼ量子相関」。 ネイチャーコミュニケーションズ 6, 1 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / ncomms7288

【67] マルシン・パウウォフスキ、トマシュ・パテレク、ダゴミル・カシリコフスキ、ヴァレリオ・スカラーニ、アンドレアス・ヴィンター、マレク・ジュコフスキ。 「物理原理としての情報因果関係」。 ネイチャー 461、1101 (2009)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nature08400

【68] ミゲル・ナバスクエスとハラルド・ワンダーリッヒ。 「量子モデルを超えた一瞥」。 英国王立協会会議録 A: 数学、物理および工学科学 466、881 (2010)。
https:/ / doi.org/ 10.1098 / rspa.2009.0453

【69] アナ・ベレン・サインツ、トビアス・フリッツ、レミギウシュ・アウグシアク、J・ボーア・ブラスク、ラファエル・チャベス、アンソニー・レベリエ、アントニオ・アシン。 「局所直交性原理の探求」。 フィジカル レビュー A 89、032117 (2014)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.032117

【70] アントニオ・アシン、トビアス・フリッツ、アンソニー・レベリエ、アナ・ベレン・サインツ。 「非局所性と文脈性への組み合わせアプローチ」。 数理物理学におけるコミュニケーション 334、533–628 (2015)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-014-2260-1

【71] ジョー・ヘンソンとアナ・ベレン・サインツ。 「ほぼ量子相関の原理としての巨視的な非文脈性」。 フィジカル レビュー A 91、042114 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.042114

【72] ジョン・F・クラウザー、マイケル・A・ホーン、アブナー・シモニー、リチャード・A・ホルト。 「局所隠れ変数理論をテストするための提案された実験」。 フィジカルレビューレター 23、880 (1969)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

【73] マティ・J・ホーバンとアナ・ベレン・サインツ。 「ステアリング、非局所性、およびそれを超えるためのチャネルベースのフレームワーク」. New Journal of Physics 20、053048 (2018)。
https:/ / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aabea8

【74] ミハウ・バナツキ、ラヴィシャンカール・ラマナサン、パヴェウ・ホロデッキ。 「多者チャネル集合体」(2022)。 URL: https://arxiv.org/pdf/2205.05033.pdf。
https:/ / arxiv.org/ pdf / 2205.05033.pdf

【75] ミゲル・ナバスクエス、ステファノ・ピロニオ、アントニオ・アシン。 「一連の量子相関の境界を定める」。 Physical Review Letters 98、010401 (2007)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.010401

【76] ミゲル・ナバスクエス、ステファノ・ピロニオ、アントニオ・アシン。 「一連の量子相関を特徴付ける半定値プログラムの収束階層」。 New Journal of Physics 10、073013 (2008)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​7/​073013

【77] ティロ・エゲリング、ディルク・シュリンゲマン、ラインハルト・F・ヴェルナー。 「半因果的な操作は半局所化可能である」。 EPL (Europhysics Letters) 57、782 (2002)。
https:/ / doi.org/ 10.1209 / epl / i2002-00579-4

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