Forene forskjellige forestillinger om kvante-inkompatibilitet i et strengt hierarki av ressursteorier om kommunikasjon

Forene forskjellige forestillinger om kvante-inkompatibilitet i et strengt hierarki av ressursteorier om kommunikasjon

Kilde node: 2706856

Francesco Buscemi1, Kodai Kobayashi1, Shintaro Minagawa1, Paolo Perinotti2,3og Alessandro Tosini2,3

1Institutt for matematisk informatikk, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, 464-8601 Nagoya, Japan
2QUIT Group, Institutt for fysikk, University of Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Italia
3INFN Sezione di Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Italia

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

Abstrakt

Mens det er generell konsensus om definisjonen av inkompatible POVMer, finner man en mye mindre klar situasjon når man beveger seg opp til instrumentnivået, med matematisk forskjellige og logisk uavhengige definisjoner av inkompatibilitet. Her lukker vi dette gapet ved å introdusere forestillingen om $q-kompatibilitet$, som forener ulike forestillinger om POVM-er, kanaler og instrumenters inkompatibilitet i ett hierarki av ressursteorier om kommunikasjon mellom separerte parter. Ressursteoriene vi får er $fullstendige, i den forstand at de inneholder komplette familier av frie operasjoner og monotoner som gir nødvendige og tilstrekkelige betingelser for eksistensen av en transformasjon. Videre er rammeverket vårt fullt $operasjonelt$, i den forstand at frie transformasjoner karakteriseres eksplisitt, i form av lokale operasjoner hjulpet av kausalt begrenset rettet klassisk kommunikasjon, og alle monotoner har en spilleteoretisk tolkning som gjør dem eksperimentelt målbare i prinsippet. Vi er dermed i stand til å peke på nøyaktig hva hver forestilling om inkompatibilitet består av, når det gjelder informasjonsteoretiske ressurser.

► BibTeX-data

► Referanser

[1] Iwo Białynicki-Birula og Jerzy Mycielski. Usikkerhetsrelasjoner for informasjonsentropi i bølgemekanikk. Communications in Mathematical Physics, 44(2):129–132, 1975. URL: https://​/​link.springer.com/​article/​10.1007/​BF01608825, doi: 10.1007/​BF01608825.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01608825

[2] Mario Berta, Matthias Christandl, Roger Colbeck, Joseph M Renes og Renato Renner. Usikkerhetsprinsippet i nærvær av kvanteminne. Nature Physics, 6(9):659–662, 2010. URL: https://​/​www.nature.com/​articles/​nphys1734, doi:10.1038/​nphys1734.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1734
https: / / www.nature.com/ articles / nphys1734

[3] Howard Barnum, Carlton M. Caves, Christopher A. Fuchs, Richard Jozsa og Benjamin Schumacher. Ikke-pendler blandede stater kan ikke kringkastes. Phys. Rev. Lett., 76:2818–2821, april 1996. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.76.2818, doi: 10.1103/​PhysRevLett.76.2818.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.76.2818

[4] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani og Stephanie Wehner. Bell ikke-lokalitet. Rev. Mod. Phys., 86:419–478, april 2014. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.86.419, doi: 10.1103/​RevModPhys.86.419.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[5] Francesco Buscemi, Eric Chitambar og Wenbin Zhou. Komplett ressursteori om kvanteinkompatibilitet som kvanteprogrammerbarhet. Phys. Rev. Lett., 124:120401, mars 2020. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.124.120401, doi:10.1103/​PhysRevLett.124.120401
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.120401

[6] Francesco Buscemi og Nilanjana Datta. Ekvivalens mellom delbarhet og monoton reduksjon av informasjon i klassiske og kvante stokastiske prosesser. Phys. Rev. A, 93:012101, januar 2016. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.93.012101, doi: 10.1103/​PhysRevA.93.012101.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.012101

[7] Francesco Buscemi, Nilanjana Datta og Sergii Strelchuk. Spillteoretisk karakterisering av antinedbrytbare kanaler. Journal of Mathematical Physics, 55(9):092202, 2014. arXiv:https:/​/​doi.org/​10.1063/​1.4895918, doi:10.1063/​1.4895918.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4895918
arxiv: https: //doi.org/10.1063/1.4895918

[8] Francesco Buscemi og Gilad Gour. Kvante relative lorenz-kurver. Phys. Rev. A, 95:012110, januar 2017. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.95.012110, doi: 10.1103/​PhysRevA.95.012110.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.012110

[9] Francesco Buscemi, Masahito Hayashi og Michał Horodecki. Global informasjonsbalanse i kvantemålinger. Physical Review Letters, 100(21):210504, 2008. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.100.210504, doi:10.1103/​PhysRevLett.100.210504
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.100.210504

[10] Francesco Buscemi, Michael JW Hall, Masanao Ozawa og Mark M. Wilde. Støy og forstyrrelser i kvantemålinger: en informasjonsteoretisk tilnærming. Physical Review Letters, 112(5):050401, 2014. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.112.050401, doi:10.1103/​PhysRevLett.112.050401
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.050401

[11] Francesco Buscemi, Kodai Kobayashi og Shintaro Minagawa. En komplett og operativ ressursteori om måleskarphet, 2023. arXiv:2303.07737.
arxiv: 2303.07737

[12] David Blackwell. Tilsvarende sammenligninger av eksperimenter. The Annals of Mathematical Statistics, 24(2):265–272, 1953. URL: http://​/​www.jstor.org/​stable/​2236332, doi:10.1214/​aoms/​1177729032.
https: / / doi.org/ 10.1214 / aoms / 1177729032
http: / / www.jstor.org/ stable / 2236332

[13] Paul Busch, Pekka J. Lahti og Peter Mittelstaedt. Kvanteteorien om måling. Springer Berlin Heidelberg, 1996. doi:10.1007/​978-3-540-37205-9.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-37205-9

[14] Paul Busch, Pekka Lahti og Reinhard F. Werner. Kollokvium: Kvanterot-middel-kvadratfeil og måleusikkerhetsrelasjoner. Rev. Mod. Phys., 86:1261–1281, desember 2014. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.86.1261, doi: 10.1103/​RevModPhys.86.1261.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.1261

[15] Francesco Buscemi, David Sutter og Marco Tomamichel. En informasjonsteoretisk behandling av kvantedikotomier. Quantum, 3:209, desember 2019. doi:10.22331/​q-2019-12-09-209.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-09-209

[16] Francesco Buscemi. Alle sammenfiltrede kvantetilstander er ikke-lokale. Phys. Rev. Lett., 108:200401, mai 2012. URL: https:/​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.108.200401, doi:10.1103/​PhysRevLett.108.200401
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.200401

[17] Francesco Buscemi. Sammenligning av kvantestatistiske modeller: Ekvivalente betingelser for tilstrekkelighet. Communications in Mathematical Physics, 310(3):625–647, 2012. doi:10.1007/​s00220-012-1421-3.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-012-1421-3

[18] Francesco Buscemi. Fullstendig kvante andre lov-lignende utsagn fra teorien om statistiske sammenligninger, 2015. URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​1505.00535, doi:10.48550/​ARXIV.1505.00535.
https://​/​doi.org/​10.48550/​ARXIV.1505.00535
arxiv: 1505.00535

[19] Francesco Buscemi. Nedbrytbare kanaler, mindre støyende kanaler og kvantestatistiske morfismer: En ekvivalensrelasjon. Probl Inf Transm, 52:201–213, 2016. doi:10.1134/​S0032946016030017.
https: / / doi.org/ 10.1134 / S0032946016030017

[20] Francesco Buscemi. Omvendt databehandlingsteoremer og beregningsmessige andre lover. I Masanao Ozawa, Jeremy Butterfield, Hans Halvorson, Miklós Rédei, Yuichiro Kitajima og Francesco Buscemi, redaktører, Reality and Measurement in Algebraic Quantum Theory, side 135–159, Singapore, 2018. Springer Singapore. doi:10.1007/​978-981-13-2487-1.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-981-13-2487-1

[21] Giulio Chiribella, G Mauro D'Ariano og Paolo Perinotti. Transformering av kvanteoperasjoner: kvantesuperkart. EPL (Europhysics Letters), 83(3):30004, 2008. URL: https://​/​iopscience.iop.org/​article/​10.1209/​0295-5075/​83/​30004, doi:10.1209/ ​0295-5075/​83/​30004.
https:/​/​doi.org/​10.1209/​0295-5075/​83/​30004

[22] Eric Chitambar og Gilad Gour. Kvanteressursteorier. Rev. Mod. Phys., 91:025001, april 2019. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.91.025001, doi: 10.1103/​RevModPhys.91.025001.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025001

[23] Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti og Alessandro Tosini. Inkompatibilitet av observerbare, kanaler og instrumenter i informasjonsteorier. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 55(39):394006, 2022. URL: https://​/​iopscience.iop.org/​article/​10.1088/​1751-8121/​ac88a7/​meta, doi :10.1088/​1751-8121/​ac88a7.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​ac88a7

[24] Gilad Gour, David Jennings, Francesco Buscemi, Runyao Duan og Iman Marvian. Kvantemajorisering og et komplett sett med entropiske forhold for kvantetermodynamikk. Nature Communications, 9(1), des 2018. URL: https://​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06261-7 https://​/​doi.org/​10.1038/​s41467- 018-06261-7 doi:10.1038/​s41467-018-06261-7.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-06261-7

[25] Werner Karl Heisenberg. Über den anschaulichen inhalt der quantentheoretischen kinematik og mechanik. Zeitschrift für Physik, 43:172–198, 1927. URL: https://​/​link.springer.com/​article/​10.1007 doi:10.1007/​BF01397280.
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01397280

[26] Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki og Karol Horodecki. Kvanteforviklinger. Rev. Mod. Phys., 81:865–942, juni 2009. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.81.865, doi: 10.1103/​RevModPhys.81.865.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

[27] Chung-Yun Hsieh, Matteo Lostaglio og Antonio Acín. Kvantekanal marginalt problem. Phys. Rev. Res., 4:013249, mars 2022. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.4.013249, doi: 10.1103/​PhysRevResearch.4.013249.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.013249

[28] Godfrey Harold Hardy, John Edensor Littlewood og George Polya. Ulikheter. Cambridge university press, 1952. URL: https://​/​books.google.it/​books?id=t1RCSP8YKt8C.
https://​/​books.google.it/​books?id=t1RCSP8YKt8C

[29] Teiko Heinosaari, Takayuki Miyadera og Daniel Reitzner. Sterkt inkompatible kvanteenheter. Foundations of Physics, 44(1):34–57, 2014. doi:10.1007/​s10701-013-9761-1.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-013-9761-1

[30] Teiko Heinosaari, Takayuki Miyadera og Mário Ziman. En invitasjon til kvante-inkompatibilitet. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 49(12):123001, feb 2016. doi:10.1088/​1751-8113/​49/​12/​123001.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​12/​123001

[31] Teiko Heinosaari, Daniel Reitzner og Peter Stano. Merknader om felles målbarhet av kvante observerbare. Foundations of Physics, 38(12):1133–1147, 2008. URL: https://​/​link.springer.com/​article/​10.1007/​s10701-008-9256-7, doi:10.1007/​s10701 -008-9256-7.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-008-9256-7

[32] Kaiyuan Ji og Eric Chitambar. Inkompatibilitet som en ressurs for programmerbare kvanteinstrumenter. arXiv:2112.03717, 2021. URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​2112.03717.
arxiv: 2112.03717

[33] Anna Jencova. Sammenligning av kvantekanaler og statistiske eksperimenter, 2015. URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​1512.07016, doi:10.48550/​ARXIV.1512.07016.
https://​/​doi.org/​10.48550/​ARXIV.1512.07016
arxiv: 1512.07016

[34] Anna Jencova. En generell teori om sammenligning av kvantekanaler (og utover). IEEE Transactions on Information Theory, 67(6):3945–3964, 2021. doi:10.1109/​TIT.2021.3070120.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3070120

[35] Eneet Kaur, Siddhartha Das, Mark M. Wilde og Andreas Winter. Utvidbarhet begrenser ytelsen til kvanteprosessorer. Phys. Rev. Lett., 123:070502, august 2019. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.070502, doi:10.1103/​PhysRevLett.123.070502
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.070502

[36] Eneet Kaur, Siddhartha Das, Mark M. Wilde og Andreas Winter. Ressursteori om ikke-utvidbarhet og ikke-symptotisk kvantekapasitet. Phys. Rev. A, 104:022401, august 2021. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.104.022401, doi: 10.1103/​PhysRevA.104.022401.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.104.022401

[37] Arindam Mitra og Máté Farkas. Kompatibilitet av kvanteinstrumenter. Phys. Rev. A, 105:052202, mai 2022. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.105.052202, doi: 10.1103/​PhysRevA.105.052202.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.052202

[38] Albert W. Marshall, Ingram Olkin og Barry C. Arnold. Ulikheter: teori om majorisering og dens anvendelser. Springer, 2010. doi:10.1007/​978-0-387-68276-1.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-0-387-68276-1

[39] Hans Maassen og JBM Uffink. Generaliserte entropiske usikkerhetsforhold. Phys. Rev. Lett., 60:1103–1106, mars 1988. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.60.1103, doi: 10.1103/​PhysRevLett.60.1103.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.60.1103

[40] Masanao Ozawa. Kvantemåleprosesser for kontinuerlige observerbare. Journal of Mathematical Physics, 25:79–87, 1984. URL: https://​/​aip.scitation.org/​doi/​10.1063/​1.526000, doi: 10.1063/​1.526000.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.526000

[41] Masanao Ozawa. Universelt gyldig omformulering av heisenberg-usikkerhetsprinsippet på støy og forstyrrelser i måling. Phys. Rev. A, 67:042105, april 2003. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.67.042105, doi: 10.1103/​PhysRevA.67.042105.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.67.042105

[42] Masanao Ozawa. Usikkerhetsrelasjoner for støy og forstyrrelser i generaliserte kvantemålinger. Annals of Physics, 311(2):350–416, 2004. URL: https://​/​www.sciencedirect.com/​science/​article/​pii/​S0003491604000089, doi:10.1016/​j.aop. 2003.12.012.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2003.12.012
https: / / www.sciencedirect.com/ science / article / pii / S0003491604000089

[43] Masanao Ozawa. Heisenbergs opprinnelige utledning av usikkerhetsprinsippet og dets universelt gyldige omformuleringer. Current Science, 109(11):2006–2016, 2015. URL: http://​/​www.jstor.org/​stable/​24906690.
http: / / www.jstor.org/ stable / 24906690

[44] Masanao Ozawa. Godhet og fullstendighet av kvanterot-middel-kvadrat-feil. npj Quantum Inf, 5(1), 2019. doi:10.1038/​s41534-018-0113-z.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-018-0113-z

[45] Martin Plávala. Privat kommunikasjon.

[46] Denis Rosset, Francesco Buscemi og Yeong-Cherng Liang. Ressursteori om kvanteminner og deres trofaste verifisering med minimale forutsetninger. Phys. Rev. X, 8:021033, mai 2018. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.8.021033, doi: 10.1103/​PhysRevX.8.021033.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021033

[47] Bartosz Regula, Varun Narasimhachar, Francesco Buscemi og Mile Gu. Koherensmanipulasjon med dephasing-covariant operasjoner. Phys. Rev. Research, 2:013109, januar 2020. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.2.013109, doi: 10.1103/​PhysRevResearch.2.013109.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.013109

[48] HP Robertson. Usikkerhetsprinsippet. Phys. Rev., 34:163–164, juli 1929. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRev.34.163, doi:10.1103/​PhysRev.34.163.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.34.163

[49] Denis Rosset, David Schmid og Francesco Buscemi. Typeuavhengig karakterisering av romlignende separerte ressurser. Phys. Rev. Lett., 125:210402, nov 2020. URL: https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.125.210402, doi:10.1103/​PhysRevLett.125.210402
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.210402

[50] David Schmid, Thomas C. Fraser, Ravi Kunjwal, Ana Belen Sainz, Elie Wolfe og Robert W. Spekkens. Forstå samspillet mellom forviklinger og ikke-lokalitet: motivere og utvikle en ny gren av forviklingsteori, 2020. URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​2004.09194, doi:10.48550/​ARXIV.2004.09194.
https://​/​doi.org/​10.48550/​ARXIV.2004.09194
arxiv: 2004.09194

[51] Paul Skrzypczyk og Noah Linden. Robuste målinger, diskrimineringsspill og tilgjengelig informasjon. Phys. Rev. Lett., 122:140403, april 2019. doi:10.1103/​PhysRevLett.122.140403.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.140403

[52] David Schmid, Denis Rosset og Francesco Buscemi. Den typeuavhengige ressursteorien om lokale operasjoner og delt tilfeldighet. Quantum, 4:262, april 2020. doi:10.22331/​q-2020-04-30-262.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-262

[53] Wenbin Zhou og Francesco Buscemi. Generelle tilstandsoverganger med eksakte ressursmorfismer: en enhetlig ressursteoretisk tilnærming. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 53(44):445303, okt 2020. URL: https://​/​dx.doi.org/​10.1088/​1751-8121/​abafe5, doi:10.1088/​1751 -8121/​aafe5.
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​abafe5

Sitert av

[1] Leevi Leppäjärvi og Michal Sedlák, "Inkompatibilitet av kvanteinstrumenter", arxiv: 2212.11225, (2022).

[2] Marco Erba, Paolo Perinotti, Davide Rolino og Alessandro Tosini, "Målingsinkompatibilitet er strengt tatt sterkere enn forstyrrelse", arxiv: 2305.16931, (2023).

[3] Stanley Gudder, "A Theory of Quantum Instruments", arxiv: 2305.17584, (2023).

[4] Ning Gao, Dantong Li, Anchit Mishra, Junchen Yan, Kyrylo Simonov og Giulio Chiribella, "Measuring Incompatibility and Clustering Quantum Observables with a Quantum Switch", Fysiske gjennomgangsbrev 130 17, 170201 (2023).

[5] Francesco Buscemi, Kodai Kobayashi og Shintaro Minagawa, "En komplett og operativ ressursteori om målingsskarphet", arxiv: 2303.07737, (2023).

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2023-06-07 21:35:06). 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 2023-06-07 21:35:05).

Tidstempel:

Mer fra Kvantejournal