Experimentele communicatie door superpositie van kwantumkanalen

Experimentele communicatie door superpositie van kwantumkanalen

Tijdstempel: 3 oktober 2023 7:55 uur
Bronknooppunt: 2919186

Arthur OT Pang1, Noah Lupu-Gladstein1, Hugo Ferretti1, Y. Batuhan Yilmaz1, Aharon Brodutch1,2, en Aephraim M. Steinberg1,3

1Afdeling Natuurkunde en Centrum voor Quantuminformatie Quantum Control Universiteit van Toronto, 60 St George St, Toronto, Ontario, M5S 1A7, Canada
2IonQ Canada Inc. 2300 Yonge St, Toronto ON, M4P 1E4
3Canadees Instituut voor Geavanceerd Onderzoek, Toronto, Ontario, M5G 1M1, Canada

Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.

Abstract

Verbetering van de informatiecapaciteit door de coherente controle van kanalen heeft de laatste tijd veel aandacht getrokken, waarbij onderzoek is gedaan naar het effect van coherente controle van causale ordeningen van kanalen, kanaalsuperposities en informatiecodering. Het coherent besturen van kanalen vereist een niet-triviale uitbreiding van de kanaalbeschrijving, wat voor het op elkaar plaatsen van qubit-kanalen equivalent is aan het uitbreiden van het kanaal om op qutrits in te werken. Hier onderzoeken we de aard van deze capaciteitsverbetering voor de superpositie van kanalen door de maximale coherente informatie te vergelijken via depolariserende qubit-kanalen en relevante gesuperponeerde en qutrit-kanalen. We laten zien dat de uitgebreide qutritkanaalbeschrijving op zichzelf voldoende is om de capaciteitsverbetering te verklaren zonder enig gebruik van superpositie.

Populaire samenvatting

Kwantumcontrole van communicatiekanalen kan resulteren in een onverwachte toename van de kanaalcapaciteit. In dit artikel plaatsen we experimenteel twee qubit-kanalen met nulcapaciteit over elkaar heen, waarin een qubit bepaalt via welk kanaal de informatie wordt verzonden. We laten hier zien dat het niet verzenden van informatie via een bepaald kanaal ook een mate van vrijheid is die informatie kan verzenden. Het op elkaar plaatsen van kanalen is één manier om deze mate van vrijheid te gebruiken om informatie te verzenden. In dit artikel bespreken we de omstandigheden waarin deze extra mate van vrijheid kan helpen bij de overdracht van informatie en de aard van het kanaal dat voortkomt uit de superpositie.

► BibTeX-gegevens

► Referenties

[1] Daniel Ebler, Sina Salek en Giulio Chiribella. "Verbeterde communicatie met behulp van een onbepaalde causale orde". Fysieke beoordelingsbrieven 120 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.120502

[2] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti en Benoit Valiron. "Kwantumberekeningen zonder duidelijke causale structuur". Fysisch overzicht A - Atoom-, moleculaire en optische fysica 88 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.022318

[3] Márcio M. Taddei, Jaime Cariñe, Daniel Martínez, Tania García, Nayda Guerrero, Alastair A. Abbott, Mateus Araújo, Cyril Branciard, Esteban S. Gómez, Stephen P. Walborn, Leandro Aolita en Gustavo Lima. "Computationeel voordeel door de kwantumsuperpositie van meerdere temporele orden van fotonische poorten". PRX Quantum 2 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010320

[4] K. Goswami, Y. Cao, GA Paz-Silva, J. Romero en AG White. “Het vergroten van de communicatiecapaciteit via superpositie van orde”. Fysisch beoordelingsonderzoek 2 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.033292

[5] Giulia Rubino, Lee A. Rozema, Adrien Feix, Mateus Araújo, Jonas M. Zeuner, Lorenzo M. Procopio, Časlav Brukner en Philip Walther. "Experimentele verificatie van een onbepaalde causale orde". Wetenschap gaat vooruit 3 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1602589

[6] Yu Guo, Xiao Min Hu, Zhi Bo Hou, Huan Cao, Jin Ming Cui, Bi Heng Liu, Yun Feng Huang, Chuan Feng Li, Guang Can Guo en Giulio Chiribella. "Experimentele overdracht van kwantuminformatie met behulp van een superpositie van causale ordes". Fysieke beoordelingsbrieven 124 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.030502

[7] Lorenzo M. Procopio, Amir Moqanaki, Mateus Araújo, Fabio Costa, Irati Alonso Calafell, Emma G. Dowd, Deny R. Hamel, Lee A. Rozema, Časlav Brukner en Philip Walther. ‘Experimentele superpositie van orden van kwantumpoorten’. Natuurcommunicatie 6 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms8913

[8] Giulia Rubino, Lee A. Rozema, Daniel Ebler, Hlér Kristjánsson, Sina Salek, Philippe Allard Guérin, Alastair A. Abbott, Cyril Branciard, Časlav Brukner, Giulio Chiribella en Philip Walther. "Experimentele verbetering van de kwantumcommunicatie door trajecten over elkaar heen te plaatsen". Fysisch beoordelingsonderzoek 3 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.013093

[9] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas en Juan Ariel Levenson. "Communicatieverbetering door kwantumcoherente controle van n kanalen in een scenario van onbepaalde causale orde". Entropie 21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21101012

[10] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas en Juan Ariel Levenson. "Het verzenden van klassieke informatie via drie luidruchtige kanalen in superpositie van causale ordes". Fysieke beoordeling A 101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012346

[11] Giulio Chiribella en Hlér Kristjánsson. "Quantum Shannon-theorie met superposities van trajecten". Proceedings of the Royal Society A: Wiskundige, Fysische en Technische Wetenschappen 475 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2018.0903

[12] Giulio Chiribella, Manik Banik, Some Sankar Bhattacharya, Tamal Guha, Mir Alimuddin, Arup Roy, Sutapa Saha, Sristy Agrawal en Guruprasad Kar. “Een onbepaalde causale orde maakt perfecte kwantumcommunicatie mogelijk met kanalen met nulcapaciteit”. Nieuw Journal of Physics 23 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abe7a0

[13] Giulio Chiribella, Matt Wilson en HF Chau. "Kwantum- en klassieke datatransmissie via volledig depolariserende kanalen in een superpositie van cyclische ordes". Fysieke beoordelingsbrieven 127 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.190502

[14] Sk Sazim, Michal Sedlak, Kratveer Singh en Arun Kumar Pati. "Klassieke communicatie met een onbepaalde causale volgorde voor n volledig depolariserende kanalen". Fysieke beoordeling A 103 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062610

[15] N. Gisin, N. Linden, S. Massar en S. Popescu. "Foutfiltratie en verstrengelingszuivering voor kwantumcommunicatie". Fysisch overzicht A - Atoom-, moleculaire en optische fysica 72 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.012338

[16] Daniel KL Oi. "Interferentie van kwantumkanalen". Fysieke beoordelingsbrieven 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.067902

[17] Alastair A. Abbott, Julian Wechs, Dominic Horsman, Mehdi Mhalla en Cyril Branciard. "Communicatie door coherente controle van kwantumkanalen". Kwantum 4 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​Q-2020-09-24-333

[18] Philippe Allard Guérin, Giulia Rubino en Časlav Brukner. "Communicatie via kwantumgestuurde ruis". Fysieke beoordeling A 99 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062317

[19] Francesco Massa, Amir Moqanaki, Ämin Baumeler, Flavio Del Santo, Joshua A. Kettlewell, Borivoje Dakić en Philip Walther. "Experimentele tweerichtingscommunicatie met één foton". Geavanceerde kwantumtechnologieën 2 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900050

[20] Flavio Del Santo en Borivoje Dakić. "Tweerichtingscommunicatie met een enkel kwantumdeeltje". Fysieke beoordelingsbrieven 120, 1–5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.060503

[21] Mateus Araújo, Adrien Feix, Fabio Costa en Časlav Brukner. “Kwantumcircuits kunnen onbekende operaties niet controleren”. Nieuw Journal of Physics 16 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​9/​093026

[22] Teiko Heinosaari en Takayuki Miyadera. "Incompatibiliteit van kwantumkanalen". Journal of Physics A: Wiskundig en Theoretisch 50 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aa5f6b

[23] Cristhiano Duarte, Lorenzo Catani en Raphael C. Drummond. "Relatie van compatibiliteit en deelbaarheid van kwantumkanalen". Internationaal tijdschrift voor theoretische natuurkunde 61 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10773-022-05165-z

[24] Johannes Watrous. "De theorie van kwantuminformatie". Hoofdstuk 8. Cambridge University Press. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

Geciteerd door

[1] Michael Antesberger, Marco Túlio Quintino, Philip Walther en Lee A. Rozema, "Procesmatrixtomografie van hogere orde van een passief stabiele Quantum SWITCH", arXiv: 2305.19386, (2023).

Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2023-10-06 00:18:24). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.

On De door Crossref geciteerde service er zijn geen gegevens gevonden over het citeren van werken (laatste poging 2023-10-06 00:18:23).

Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.

Tijdstempel:

Meer van Quantum Journaal