인코딩 블랙 박스에서 디코더의 범용 구성

플라톤에 의해 재발행

팔로워 : 0

¹7-3 일본 도쿄도 분쿄구 혼고 1-113-0033 도쿄 대학 이학 대학원 물리학과
²2-1, 일본 도쿄도 치요다구 히토츠바시 2-101-8430 국립정보학연구소 정보과학연구부 원리
³2-1, 일본 도쿄 치요다구 히토츠바시 2-101-8430 SOKENDAI(고등 연구 대학원) 종합과학부 정보학부
⁴일본 도쿄 분쿄구 도쿄대학 트랜스스케일 양자 과학 연구소

이 논문이 흥미 롭거나 토론하고 싶습니까? SciRate에 댓글을 달거나 댓글 남기기.

추상

아이소메트리 연산은 입력 시스템의 양자 정보를 더 큰 출력 시스템으로 인코딩하는 반면, 해당 디코딩 연산은 인코딩 아이소메트리 연산의 역 연산입니다. $d$ 차원 시스템에서 $D$ 차원 시스템으로의 블랙박스로 인코딩 작업이 주어지면 인코딩 작업의 여러 호출에서 디코더를 구성하는 아이소메트리 반전을 위한 범용 프로토콜을 제안합니다. 이것은 성공 확률이 $D$와 무관한 확률적이지만 정확한 프로토콜입니다. $n$ 큐비트로 인코딩된 큐비트($d=2$)의 경우, 우리의 프로토콜은 $D$ 의존성을 피할 수 없는 모든 단층 촬영 기반 또는 단일 포함 방법에 비해 기하급수적인 개선을 달성합니다. 주어진 아이소메트리 연산의 여러 병렬 호출을 각각 $d$ 차원의 무작위 병렬 단일 연산으로 변환하는 양자 연산을 제시합니다. 설정에 적용하면 초기 양자 정보를 그대로 유지하면서 인코딩된 양자 정보를 $D$ 독립 공간으로 보편적으로 압축합니다. 이 압축 작업은 단일 반전 프로토콜과 결합되어 아이소메트리 반전을 완료합니다. 우리는 또한 isometry complex conjugation과 isometry transposition을 분석하여 isometry 반전 프로토콜과 알려진 단일 반전 프로토콜 사이의 근본적인 차이점을 발견했습니다. 불명확한 인과관계를 포함하는 일반적인 프로토콜은 병렬 프로토콜에 비해 성공 확률의 개선을 위해 준정확 프로그래밍을 사용하여 검색됩니다. 우리는 $d = 2$ 및 $D = 3$에 대한 보편적 아이소메트리 역전의 순차적 "성공 또는 무승부" 프로토콜을 찾았습니다. 경우를 말했다.

주요 이미지: 이 작업은 블랙박스 인코더를 해당 디코더로 변환하는 양자 회로를 나타냅니다.

► BibTeX 데이터

@article{Yoshida2023universal, doi = {10.22331/q-2023-03-20-957}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-03-20-957}, 제목 = {Universal 건설 인코딩 블랙 박스의 디코더 수}, 작성자 = {Yoshida, Satoshi 및 Soeda, Akihito 및 Murao, Mio}, 저널 = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, 게시자 = {{Verein zur F{“{ o}}Quantenwissenschaften의 Open Access Publizierens 순위}}, 권 = {7}, 페이지 = {957}, 월 = 2023월, 연도 = {XNUMX} }

► 참고 문헌

[1] MA Nielsen 및 IL Chuang, 양자 계산 및 양자 정보, 10판. (캠브리지 대학 출판부, 2010).
https : / /doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[2] G. Chiribella, GM D'Ariano 및 MF Sacchi, Phys. A 72, 042338(2005).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.72.042338

[3] A. Bisio, G. Chiribella, GM D'Ariano, S. Facchini 및 P. Perinotti, Phys. A 81, 032324(2010a).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.81.032324

[4] M. Sedlák, A. Bisio 및 M. Ziman, Phys. 레트 목사 122, 170502(2019).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.122.170502

[5] Y. Yang, R. Renner 및 G. Chiribella, Phys. 레트 목사 125, 210501(2020).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.125.210501

[6] M. Sedlák 및 M. Ziman, Phys. A 102, 032618(2020).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.102.032618

[7] G. Chiribella, GM D' Ariano 및 P. Perinotti, Phys. Lett. 101, 180504 (2008a).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.101.180504

[8] A. Bisio, GM D'Ariano, P. Perinotti 및 M. Sedlak, Phys. 레트 사람. 378, 1797 (2014).
https : / /doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2014.04.042

[9] W. Dür, P. Sekatski 및 M. Skotiniotis, Phys. 레트 목사 114, 120503(2015).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.114.120503

[10] G. Chiribella, Y. Yang 및 C. Huang, Phys. 레트 목사 114, 120504(2015).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.114.120504

[11] M. Soleimanifar 및 V. Karimipour, Phys. A 93, 012344(2016).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.93.012344

[12] M. Mičuda, R. Stárek, I. Straka, M. Miková, M. Sedlák, M. Ježek 및 J. Fiurášek, Phys. A 93, 052318(2016).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.93.052318

[13] A. Bisio, G. Chiribella, GM D'Ariano, S. Facchini 및 P. Perinotti, Phys. 레트 목사 102, 010404(2009).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.102.010404

[14] A. Bisio, G. Chiribella, GM D'Ariano 및 P. Perinotti, Phys. A 82, 062305(2010b).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.82.062305

[15] J. 미야자키, A. 소에다, M. 무라오, Phys. 연구 1, 013007(2019).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevResearch.1.013007

[16] G. Chiribella 및 D. Ebler, New J. Phys. 18, 093053 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/9/093053

[17] M. Navascués, Phys. 개정판 X 8, 031008(2018).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevX.8.031008

[18] MT Quintino, Q. Dong, A. Shimbo, A. Soeda 및 M. Murao, Phys. 레트 목사 123, 210502(2019a).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.123.210502

[19] MT Quintino, Q. Dong, A. Shimbo, A. Soeda 및 M. Murao, Phys. A100, 062339(2019b).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.100.062339

[20] MT Quintino 및 D. Ebler, Quantum 6, 679(2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-03-31-679

[21] SD Bartlett, T. Rudolph, RW Spekkens 및 PS Turner, New J. Phys. 11, 063013(2009).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/6/063013

[22] M. Araújo, A. Feix, F. Costa 및 Č. Brukner, New J. Phys. 16, 093026(2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/9/093026

[23] A. Bisio, M. Dall'Arno 및 P. Perinotti, Phys. A 94, 022340(2016).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.94.022340

[24] Q. Dong, S. Nakayama, A. Soeda 및 M. Murao, arXiv:1911.01645 (2019).
arXiv : 1911.01645

[25] S. Milz, FA Pollock 및 K. Modi, Phys. 개정 A 98, 012108 (2018a).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.98.012108

[26] S. Milz, FA Pollock, TP Le, G. Chiribella 및 K. Modi, New J. Phys. 20, 033033 (2018b).
https : / /doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 /

[27] FA Pollock, C. Rodríguez-Rosario, T. Frauenheim, M. Paternostro 및 K. Modi, Phys. 레트 목사 120, 040405(2018a).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.120.040405

[28] FA Pollock 및 K. Modi, Quantum 2, 76(2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-07-11-76

[29] FA Pollock, C. Rodríguez-Rosario, T. Frauenheim, M. Paternostro 및 K. Modi, Phys. A 97, 012127(2018b).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.97.012127

[30] F. Sakuldee, S. Milz, FA Pollock 및 K. Modi, J. Phys. A51, 414014(2018).
https : / /doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aabb1e

[31] MR Jørgensen 및 FA Pollock, Phys. 레트 목사 123, 240602(2019).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.123.240602

[32] P. Taranto, FA Pollock, S. Milz, M. Tomamichel 및 K. Modi, Phys. 레트 목사 122, 140401(2019a).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.122.140401

[33] P. Taranto, S. Milz, FA Pollock 및 K. Modi, Phys. A 99, 042108(2019b).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.99.042108

[34] S. Milz, MS Kim, FA Pollock 및 K. Modi, Phys. 레트 목사 123, 040401(2019).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.123.040401

[35] S. Milz, D. Egloff, P. Taranto, T. Theurer, MB Plenio, A. Smirne 및 SF Huelga, Phys. X 10, 041049(2020).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevX.10.041049

[36] S. Milz 및 K. Modi, PRX Quantum 2, 030201(2021).
https : / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.030201

[37] C. Giarmatzi 및 F. Costa, Quantum 5, 440(2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-04-26-440

[38] T. Theurer, D. Egloff, L. Zhang 및 MB Plenio, Phys. Lett. 122, 190405 (2019).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.122.190405

[39] E. Chitambar 및 G. Gour, 현대 물리학 리뷰 91, 025001(2019).
https : / /doi.org/10.1103/ RevModPhys.91.025001

[40] G. Gour and A. Winter, Phys. Lett. 123, 150401 (2019).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.123.150401

[41] Z.-W. 리우와 A. 윈터, arXiv:1904.04201 (2019).
arXiv : 1904.04201

[42] G. Gour 및 CM Scandolo, arXiv:2101.01552 (2021a).
arXiv : 2101.01552

[43] G. Gour 및 CM Scandolo, Phys. 레트 목사 125, 180505(2020).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.125.180505

[44] G. Gour 및 CM Scandolo, Physical Review A 103, 062422(2021b).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.103.062422

[45] Y. Liu 및 X. Yuan, Phys. 리서치 2, 012035(R) (2020).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevResearch.2.012035

[46] X. Yuan, P. Zeng, M. Gao 및 Q. Zhao, arXiv:2012.02781 (2020).
arXiv : 2012.02781

[47] T. Theurer, S. Satyajit 및 MB Plenio, Phys. 레트 목사 125, 130401(2020).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.125.130401

[48] B. Regula 및 R. Takagi, Nat. 공동. 12, 4411(2021).
https://doi.org/10.1038/s41467-021-24699-0

[49] S. Chen 및 E. Chitambar, Quantum 4, 299(2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-07-16-299

[50] H. Kristjánsson, G. Chiribella, S. Salek, D. Ebler 및 M. Wilson, New J. Phys. 22, 073014(2020).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab8ef7

[51] C.-Y. Hsieh, PRX Quantum 2, 020318(2021).
https : / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020318

[52] G. Gour, PRX Quantum 2, 010313(2021).
https : / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.010313

[53] T. Altenkirch 및 J. Grattage, 컴퓨터 과학의 논리에 관한 20회 연례 IEEE 심포지엄(LICS' 05), 249(2005).
https : / /doi.org/10.1109/ LICS.2005.1

[54] M. Ying, 양자 프로그래밍의 기초(Morgan Kaufmann, 2016).

[55] G. Chiribella, GM D'Ariano 및 P. Perinotti, EPL(Europhysics Letters) 83, 30004(2008b).
https://doi.org/10.1209/0295-5075/83/30004

[56] G. Chiribella, GM D' Ariano 및 P. Perinotti, Phys. 개정 A 80, 022339 (2009).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.80.022339

[57] D. Kretschmann 및 RF Werner, Phys. 개정 A 72, 062323 (2005).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.72.062323

[58] G. Gutoski 및 J. Watrous, 컴퓨팅 이론(2007) pp. 565–574에 관한 제XNUMX차 연례 ACM 심포지엄 절차에서.
https : / /doi.org/ 10.1145 / 1250790.1250873

[59] AW Harrow, A. Hassidim 및 S. Lloyd, Phys. 레트 목사 103, 150502(2009).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.103.150502

[60] D. Gottesman, Phys. A 61, 042311(2000).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.61.042311

[61] MM Wilde, 양자 정보 이론(Cambridge University Press, 2013).
https : / /doi.org/ 10.1017 / CBO9781139525343

[62] CH Bennett, IBM Journal of Research and Development 17, 525(1973).
https : / //doi.org/10.1147/rd.176.0525

[63] S. Aaronson, D. Grier 및 L. Schaeffer, arXiv:1504.05155 (2015).
arXiv : 1504.05155

[64] M. Horodecki, PW Shor 및 MB Ruskai, Rev. Math. 물리학 15, 629(2003).
https : / /doi.org/ 10.1142 / S0129055X03001709

[65] M. Mohseni, AT Rezakhani 및 DA Lidar, Phys. A 77, 032322(2008).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.77.032322

[66] D. Gottesman 및 IL Chuang, Nature 402, 390(1999).
https : / /doi.org/ 10.1038 / 46503

[67] S. Ishizaka 및 T. Hiroshima, Phys. 레트 목사 101, 240501(2008).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.101.240501

[68] M. Studziński, S. Strelchuk, M. Mozrzymas 및 M. Horodecki, Sci. 7, 10871 (2017).
https://doi.org/10.1038/s41598-017-10051-4

[69] L. Gyonyosi 및 S. Imre, Sci. 10, 11229 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41598-020-67014-5

[70] O. Oreshkov, F. Costa 및 Č. 브루크너, Nat. 코뮌. 3, 1092 (2012).
https : / /doi.org/ 10.1038 / ncomms2076

[71] G. Chiribella, GM D' Ariano, P. Perinotti 및 B. Valiron, Phys. 개정 A 88, 022318 (2013).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.88.022318

[72] M. Araújo, C. Branciard, F. Costa, A. Feix, C. Giarmatzi 및 Č. Brukner, New J. Phys. 17, 102001 (2015).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/10/102001

[73] J. Wechs, AA Abbott 및 C. Branciard, New J. Phys. 21, 013027(2019).
https : / /doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aaf352

[74] A. Bisio 및 P. Perinotti, 왕립 학회 회보 A: 수학, 물리 및 공학 과학 475, 20180706(2019).
https : / /doi.org/ 10.1098 / rspa.2018.0706

[75] W. Yokojima, MT Quintino, A. Soeda 및 M. Murao, Quantum 5, 441(2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-04-26-441

[76] A. Vanrietvelde, H. Kristjánsson 및 J. Barrett, Quantum 5, 503(2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-07-13-503

[77] AW Harrow, Ph.D. 논문, Massachusetts Institute of Technology(2005), arXiv:quant-ph/ 0512255.
arXiv : 퀀트 -PH / 0512255

[78] D. Bacon, IL Chuang 및 AW Harrow, Phys. 레트 목사 97, 170502(2006).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.97.170502

[79] H. Krovi, Quantum 3, 122(2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-02-14-122

[80] Y. Yang, G. Chiribella 및 G. Adesso, Phys. A 90, 042319(2014).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevA.90.042319

[81] Q. Dong, MT Quintino, A. Soeda 및 M. Murao, Phys. 레트 목사 126, 150504(2021a).
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.126.150504

[82] MATLAB, 버전 9.11.0(R2021b)(The MathWorks Inc., Natick, Massachusetts, 2021).

[83] https://github.com/mtcq/unitary_inverse.
https://github.com/mtcq/unitary_inverse

[84] M. Grant 및 S. Boyd, CVX: 규칙적인 볼록 프로그래밍을 위한 Matlab 소프트웨어, 버전 2.2, http:// / cvxr.com/ cvx (2020).
http:// / cvxr.com/ cvx

[85] M. Grant 및 S. Boyd, 학습 및 제어의 최근 발전, 제어 및 정보 과학 강의 노트, V. Blondel, S. Boyd 및 H. Kimura 편집(Springer-Verlag Limited, 2008) pp. 95– 110, http:// / stanford.edu/ boyd/ graph_dcp.html.
http:/ / stanford.edu/ ~boyd/ graph_dcp.html

[86] https://yalmip.github.io/download/.
https://yalmip.github.io/download/

[87] J. Löfberg, In Proceedings of the CACSD Conference(타이페이, 대만, 2004).
https : / / doi.org/ 10.1109 / CACSD.2004.1393890

[88] https://blog.nus.edu.sg/mattohkc/softwares/sdpt3/.
https:/ / blog.nus.edu.sg/ mattohkc/ softwares/ sdpt3/

[89] K.-C. Toh, MJ Todd 및 RH Tütüncü, 최적화 방법 및 소프트웨어 11, 545(1999).
https : / /doi.org/ 10.1080 / 10556789908805762

[90] RH Tütüncü, K.-C. Toh 및 MJ Todd, 수학 프로그래밍 95, 189(2003).
https://doi.org/10.1007/s10107-002-0347-5

[91] JF Sturm, 최적화 방법 및 소프트웨어 11, 625(1999).
https : / /doi.org/ 10.1080 / 10556789908805766

[92] M. ApS, MATLAB 매뉴얼용 MOSEK 최적화 도구 상자. 버전 9.3.6. (2021).
https:/ / docs.mosek.com/ latest/ toolbox/ index.html

[93] B. O'Donoghue, E. Chu, N. Parikh 및 S. Boyd, SCS: 분할 원뿔 솔버, 버전 3.0.0, https:/ / github.com/ cvxgrp/ scs (2019).
https://github.com/cvxgrp/scs

[94] N. Johnston, QETLAB: 양자 얽힘을 위한 MATLAB 도구 상자, 버전 0.9, http:// / qetlab.com(2016).
https : / /doi.org/ 10.5281 / zenodo.44637
http:// / qetlab.com

[95] https://github.com/sy3104/isometry_inversion.
https://github.com/sy3104/isometry_inversion

[96] https://opensource.org/licenses/MIT.
https://opensource.org/licenses/MIT

[97] M. Araújo, A. Feix, M. Navascués 및 Č. 브루크너, 양자 1, 10(2017).
https://doi.org/10.22331/q-2017-04-26-10

[98] N. Iwahori, 대칭 그룹 및 일반 선형 그룹의 표현 이론: 환원 불가능한 문자, 젊은 다이어그램 및 텐서 공간의 분해(Iwanami, 1978).

[99] B. Sagan, 대칭 그룹: 표현, 조합 알고리즘 및 대칭 함수, Vol. 203 (Springer Science & Business Media, 2001).

[100] T. Kobayashi 및 T. Oshima, 거짓말 집단 및 표현 이론(Iwanami, 2005).

[101] Q. Dong, MT Quintino, A. Soeda 및 M. Murao, arXiv:2106.00034 (2021b).
arXiv : 2106.00034

인용

[1] Nicky Kai Hong Li, Cornelia Spee, Martin Hebenstreit, Julio I. de Vicente, Barbara Kraus, "사소하지 않은 지역 얽힘 변환을 통해 다자간 국가의 가족 식별", arXiv : 2302.03139, (2023).

[2] Daniel Ebler, Michał Horodecki, Marcin Marciniak, Tomasz Młynik, Marco Túlio Quintino 및 Michał Studziński, "최적의 범용 양자 회로 for 단일 복합 공액", arXiv : 2206.00107, (2022).

위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2023-03-21 02:56:46). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.

On Crossref의 인용 서비스 인용 작품에 대한 데이터가 없습니다 (최종 시도 2023-03-21 02:56:45).

이 백서는 Quantum에서 Creative Commons Attribution 4.0 International(CC BY 4.0) 특허. 저작권은 저자 또는 기관과 같은 원래 저작권 보유자에게 있습니다.