Eksperimentell kommunikasjon gjennom superposisjon av kvantekanaler

Eksperimentell kommunikasjon gjennom superposisjon av kvantekanaler

Tidsstempel: 3. oktober 2023 7:55
Kilde node: 2919186

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

1Institutt for fysikk og senter for kvanteinformasjon Quantum Control University of Toronto, 60 St George St, Toronto, Ontario, M5S 1A7, Canada
2IonQ Canada Inc. 2300 Yonge St, Toronto ON, M4P 1E4
3Canadian Institute for Advanced Research, Toronto, Ontario, M5G 1M1, Canada

Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Forbedring av informasjonskapasitet gjennom koherent kontroll av kanaler har tiltrukket seg mye oppmerksomhet i det siste, med arbeid som utforsker effekten av sammenhengende kontroll av kanalårsaksrekkefølger, kanalsuperposisjoner og informasjonskoding. Koherent kontrollerende kanaler nødvendiggjør en ikke-triviell utvidelse av kanalbeskrivelsen, som for å overlegge qubit-kanaler, tilsvarer å utvide kanalen for å virke på qutrits. Her utforsker vi arten av denne kapasitetsforbedringen for superposisjonering av kanaler ved å sammenligne den maksimale koherente informasjonen gjennom depolariserende qubit-kanaler og relevante superponerte og qutrit-kanaler. Vi viser at den utvidede qutrit-kanalbeskrivelsen i seg selv er tilstrekkelig til å forklare kapasitetsforbedringen uten bruk av superposisjon.

Populært sammendrag

Kvantekontroll av kommunikasjonskanaler kan resultere i en uventet økning i kanalkapasitet. I denne artikkelen overlegger vi eksperimentelt to qubit-kanaler med null kapasitet, der en qubit kontrollerer hvilken kanal informasjonen overføres gjennom. Vi viser her at det å ikke overføre informasjon gjennom en bestemt kanal også er en grad av frihet som kan overføre informasjon. Å overlappe kanaler er en måte å bruke denne frihetsgraden til å overføre informasjon. I denne artikkelen diskuterer vi forholdene der denne ekstra frihetsgraden kan hjelpe til med overføring av informasjon og arten av kanalen som følge av superposisjonen.

► BibTeX-data

► Referanser

[1] Daniel Ebler, Sina Salek og Giulio Chiribella. "Forbedret kommunikasjon ved hjelp av ubestemt årsaksrekkefølge". Physical Review Letters 120 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.120502

[2] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti og Benoit Valiron. "Kvanteberegninger uten bestemt årsaksstruktur". Fysisk gjennomgang A – Atom-, molekyl- og optisk fysikk 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 og Gustavo Lima. "Beregningsfordel fra kvantesuperposisjonen av flere tidsmessige rekkefølger av fotoniske porter". PRX Quantum 2 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010320

[4] K. Goswami, Y. Cao, GA Paz-Silva, J. Romero og AG White. "Øke kommunikasjonskapasiteten via superposisjon av ordre". Physical Review Research 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 og Philip Walther. "Eksperimentell verifisering av en ubestemt årsaksrekkefølge". Science Advances 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 og Giulio Chiribella. "Eksperimentell overføring av kvanteinformasjon ved bruk av en superposisjon av årsaksordener". Physical Review Letters 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 og Philip Walther. "Eksperimentell superposisjon av ordrer av kvanteporter". Naturkommunikasjon 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 og Philip Walther. "Eksperimentell kvantekommunikasjonsforbedring ved å overlegge baner". Physical Review Research 3 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.013093

[9] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas og Juan Ariel Levenson. "Kommunikasjonsforbedring gjennom kvantekoherent kontroll av n kanaler i et scenario med ubestemt årsaksrekkefølge". Entropy 21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21101012

[10] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas og Juan Ariel Levenson. "Sende klassisk informasjon via tre støyende kanaler i superposisjon av årsaksordre". Fysisk gjennomgang A 101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012346

[11] Giulio Chiribella og Hlér Kristjánsson. "Kvante-shannon-teori med superposisjoner av baner". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 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 og Guruprasad Kar. "Ubestemt årsaksrekkefølge muliggjør perfekt kvantekommunikasjon med nullkapasitetskanaler". New Journal of Physics 23 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abe7a0

[13] Giulio Chiribella, Matt Wilson og HF Chau. "Kvante- og klassisk dataoverføring gjennom fullstendig depolariserende kanaler i en superposisjon av sykliske ordrer". Physical Review Letters 127 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.190502

[14] Sk Sazim, Michal Sedlak, Kratveer Singh og Arun Kumar Pati. "Klassisk kommunikasjon med ubestemt årsaksrekkefølge for n fullstendig depolariserende kanaler". Fysisk gjennomgang A 103 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062610

[15] N. Gisin, N. Linden, S. Massar og S. Popescu. "Feilfiltrering og sammenfiltringsrensing for kvantekommunikasjon". Fysisk gjennomgang A – Atom, molekylær og optisk fysikk 72 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.012338

[16] Daniel KL Oi. "Interferens av kvantekanaler". Physical Review Letters 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.067902

[17] Alastair A. Abbott, Julian Wechs, Dominic Horsman, Mehdi Mhalla og Cyril Branciard. "Kommunikasjon gjennom sammenhengende kontroll av kvantekanaler". Quantum 4 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​Q-2020-09-24-333

[18] Philippe Allard Guérin, Giulia Rubino og Časlav Brukner. "Kommunikasjon gjennom kvantekontrollert støy". Fysisk gjennomgang 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 og Philip Walther. "Eksperimentell toveiskommunikasjon med ett foton". Advanced Quantum Technologies 2 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900050

[20] Flavio Del Santo og Borivoje Dakić. "Toveis kommunikasjon med en enkelt kvantepartikkel". Physical Review Letters 120, 1–5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.060503

[21] Mateus Araújo, Adrien Feix, Fabio Costa og Časlav Brukner. "Kvantekretser kan ikke kontrollere ukjente operasjoner". New Journal of Physics 16 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​9/​093026

[22] Teiko Heinosaari og Takayuki Miyadera. "Inkompatibilitet av kvantekanaler". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 50 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aa5f6b

[23] Cristhiano Duarte, Lorenzo Catani og Raphael C. Drumond. "Relaterer kompatibilitet og delbarhet av kvantekanaler". International Journal of Theoretical Physics 61 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10773-022-05165-z

[24] John Watrous. "Teorien om kvanteinformasjon". Kapittel 8. Cambridge University Press. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

Sitert av

[1] Michael Antesberger, Marco Túlio Quintino, Philip Walther og Lee A. Rozema, "Høyere-ordens prosessmatrisetomografi av en passivt-stabil Quantum SWITCH", arxiv: 2305.19386, (2023).

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2023-10-06 00:18:24). Listen kan være ufullstendig fordi ikke alle utgivere gir passende og fullstendige sitasjonsdata.

On Crossrefs siterte tjeneste ingen data om sitering av verk ble funnet (siste forsøk 2023-10-06 00:18:23).

Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.

Tidstempel:

Mer fra Kvantejournal