Zasobowa teoria nieklasyczności zespołów kanałowych

Zasobowa teoria nieklasyczności zespołów kanałowych

Znacznik czasu: 10 października 2023 12:15
Węzeł źródłowy: 2936260

Beata Zjawin1, Dawid Schmid1, Matty J. Hoban2,3i Ana Belén Sainz1

1Międzynarodowe Centrum Teorii Technologii Kwantowych, Uniwersytet Gdański, 80-309 Gdańsk, Polska
2Cambridge Quantum Computing Ltd.
3Quantinum spółka z ograniczoną odpowiedzialnością

Czy ten artykuł jest interesujący czy chcesz dyskutować? Napisz lub zostaw komentarz do SciRate.

Abstrakcyjny

Kiedy dwie strony, Alicja i Bob, korzystają ze wspólnych skorelowanych systemów kwantowych, a Alicja wykonuje lokalne pomiary, zaktualizowany opis stanu Boba autorstwa Alicji może dostarczyć dowodów na istnienie nieklasycznych korelacji. Ten prosty scenariusz, wprowadzony słynnie przez Einsteina, Podolsky'ego i Rosena (EPR), można zmodyfikować, umożliwiając Bobowi wykorzystanie na wejściu również układu klasycznego lub kwantowego. W tym przypadku Alicja aktualizuje swoją wiedzę o kanale (a nie o stanie) w laboratorium Boba. W tym artykule zapewniamy ujednolicone ramy badania nieklasyczności różnych takich uogólnień scenariusza EPR. Robimy to za pomocą teorii zasobów, w której wolne operacje to operacje lokalne i współdzielona losowość (LOSR). Opracowujemy półokreślony program badania kolejności zasobów EPR i odkrywamy możliwe konwersje między nimi. Ponadto badamy konwersje między zasobami postkwantowymi zarówno analitycznie, jak i numerycznie.

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] Johna S. Bella. „O paradoksie Einsteina Podolskiego Rosena”. Fizyka Fizyka Fizika 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani i Stephanie Wehner. „Nielokalność dzwonka”. Recenzje współczesnej fizyki 86, 419 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[3] Alberta Einsteina, Borysa Podolskiego i Nathana Rosena. „Czy kwantowo-mechaniczny opis rzeczywistości fizycznej można uznać za kompletny?”. Przegląd fizyczny 47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777

[4] Erwin Schrödinger. „Omówienie relacji prawdopodobieństwa między rozdzielonymi systemami”. Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 31, 555–563 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0305004100013554

[5] Eric Gama Cavalcanti, Steve J. Jones, Howard M. Wiseman i Margaret D. Reid. „Eksperymentalne kryteria sterowania i paradoks Einsteina-Podolskiego-Rosena”. Przegląd fizyczny A 80, 032112 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.032112

[6] Howard M. Wiseman, Steve James Jones i Andrew C. Doherty. „Sterowanie, splątanie, nielokalność i paradoks Einsteina-Podolskiego-Rosena”. Pisma z przeglądu fizycznego 98, 140402 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.140402

[7] Roope Uola, Ana CS Costa, H Chau Nguyen i Otfried Gühne. „Sterowanie kwantowe”. Recenzje współczesnej fizyki 92, 015001 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.015001

[8] Cyril Branciard, Eric G Cavalcanti, Stephen P. Walborn, Valerio Scarani i Howard M. Wiseman. „Jednostronna, niezależna od urządzenia dystrybucja klucza kwantowego: bezpieczeństwo, wykonalność i połączenie ze sterowaniem”. Przegląd fizyczny A 85, 010301 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301

[9] Yu Xiang, Ioannis Kogias, Gerardo Adesso i Qiongyi He. „Wieloczęściowe sterowanie gaussowskie: ograniczenia monogamii i zastosowania kryptografii kwantowej”. fizyka Wersja A 95, 010101 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.010101

[10] Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro i SP Walborn. „Wykrywanie splątania w asymetrycznych sieciach kwantowych i wieloczęściowe sterowanie kwantowe”. Komunikacja przyrodnicza 6, 1–6 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms8941

[11] Alejandro Máttar, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro, SP Walborn i Daniel Cavalcanti. „Eksperymentalna certyfikacja splątania wielostronnego i losowości stanu w w scenariuszu sterowania kwantowego”. Kwantowa nauka i technologia 2, 015011 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aa629b

[12] Elsa Passaro, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk i Antonio Acín. „Certyfikacja optymalnej losowości w scenariuszach sterowania kwantowego oraz przygotowania i pomiaru”. New Journal of Physics 17, 113010 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​11/​113010

[13] Yun Zhi Law, Jean-Daniel Bancal, Valerio Scarani i in. „Ekstrakcja losowości kwantowej dla różnych poziomów charakteryzacji urządzeń”. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 47, 424028 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​42/​424028

[14] Ivana Šupicia i Matty'ego J. Hobana. „Samotestowanie poprzez sterowanie EPR”. New Journal of Physics 18, 075006 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​7/​075006

[15] Suchetana Goswami, Bihalan Bhattacharya, Debarshi Das, Souradeep Sasmal, C. Jebaratnam i AS Majumdar. „Jednostronne, niezależne od urządzenia autotestowanie dowolnego czystego stanu splątania dwóch kubitów”. Przegląd fizyczny A 98, 022311 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022311

[16] Shin-Liang Chen, Huan-Yu Ku, Wenbin Zhou, Jordi Tura i Yueh-Nan Chen. „Solidne samotestowanie sterowalnych zespołów kwantowych i ich zastosowania w niezależnej od urządzenia certyfikacji kwantowej”. Kwant 5, 552 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-28-552

[17] Mateusz F Pusey. „Negatywizm i sterowanie: silniejsza hipoteza Peresa”. Przegląd fizyczny A 88, 032313 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.032313

[18] Paul Skrzypczyk, Miguel Navascués i Daniel Cavalcanti. „Kwantyfikacja układu kierowniczego Einsteina-Podolskiego-Rosena”. Listy z przeglądu fizycznego 112, 180404 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.180404

[19] Marco Pianiego i Johna Watrousa. „Niezbędna i wystarczająca charakterystyka informacji kwantowej sterowania Einsteina-Podolskiego-Rosena”. Pisma z przeglądu fizycznego 114, 060404 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.060404

[20] Rodrigo Gallego i Leandro Aolita. „Zasobowa teoria sterowania”. Przegląd fizyczny X 5, 041008 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041008

[21] Beata Zjawin, David Schmid, Matty J. Hoban i Ana Belén Sainz. „Kwantyfikacja EPR: teoria zasobów nieklasyczności zespołów o wspólnej przyczynie”. Kwant 7, 926 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2023-02-16-926

[22] Elie Wolfe, David Schmid, Ana Belén Sainz, Ravi Kunjwal i Robert W. Spekkens. „Quantifying Bell: Teoria zasobów nieklasyczności pudełek o wspólnej przyczynie”. Kwant 4, 280 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-06-08-280

[23] David Schmid, Thomas C. Fraser, Ravi Kunjwal, Ana Belén Sainz, Elie Wolfe i Robert W. Spekkens. „Zrozumienie wzajemnego oddziaływania splątania i nielokalności: motywowanie i rozwój nowej gałęzi teorii splątania” (2020). adres URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​2004.09194.
arXiv: 2004.09194

[24] David Schmid, Denis Rosset i Francesco Buscemi. „Niezależna od typu teoria zasobów operacji lokalnych i losowości współdzielonej”. Kwant 4, 262 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-262

[25] Marco Pianiego. „sterowanie kanałami”. JOSA B 32, A1–A7 (2015).
https: // doi.org/ 10.1364 / JOSAB.32.0000A1

[26] Ana Belén Sainz, Matty J Hoban, Paul Skrzypczyk i Leandro Aolita. „Dwustronne sterowanie postkwantowe w uogólnionych scenariuszach”. Listy przeglądu fizycznego 125, 050404 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.050404

[27] Eric G. Cavalcanti, Michael JW Hall i Howard M. Wiseman. „Weryfikacja splątania i sterowanie, gdy Alicji i Bobowi nie można ufać”. Przegląd fizyczny A 87, 032306 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.032306

[28] Denis Rosset, David Schmid i Francesco Buscemi. „Niezależna od typu charakterystyka przestrzennopodobnych rozdzielonych zasobów”. Listy przeglądu fizycznego 125, 210402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.210402

[29] Iman Marvian i Robert W. Spekkens. „Jak określić ilościowo spójność: rozróżnienie pojęć, które można wypowiedzieć i których nie można wyrazić”. Przegląd fizyczny A 94, 052324 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.052324

[30] Iman Marvian, Robert W. Spekkens i Paolo Zanardi. „Ograniczenia prędkości kwantowej, spójność i asymetria”. Przegląd fizyczny A 93, 052331 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.052331

[31] Andreas Winter i Dong Yang. „Teoria spójności zasobów operacyjnych”. Pisma z przeglądu fizycznego 116, 120404 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.120404

[32] Fernando GSL Brandao, Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim, Joseph M Renes i Robert W. Spekkens. „Teoria zasobów stanów kwantowych poza równowagą termiczną”. Listy z przeglądu fizycznego 111, 250404 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.250404

[33] Paul Skrzypczyk, Anthony J. Short i Sandu Popescu. „Ekstrakcja pracy i termodynamika dla poszczególnych układów kwantowych”. Komunikaty przyrodnicze 5, 1–8 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms5185

[34] Dominik Janzing, Paweł Wocjan, Robert Zeier, Rubino Geiss i Th Beth. „Termodynamiczny koszt niezawodności i niskich temperatur: zasada dokręcania Landauera i drugie prawo”. International Journal of Theoretical Physics 39, 2717–2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734

[35] Michał Horodecki i Jonathan Oppenheim. „Podstawowe ograniczenia termodynamiki kwantowej i nanoskali”. Komunikaty przyrodnicze 4, 1–6 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

[36] Gilad Gour, Markus P Müller, Varun Narasimhachar, Robert W. Spekkens i Nicole Yunger Halpern. „Teoria zasobów informacyjnej nierównowagi w termodynamice”. Raporty fizyczne 583, 1–58 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2015.04.003

[37] Zoë Holmes, Erick Hinds Mingo, Calvin YR Chen i Florian Mintert. „Kwantyfikacja atermalności i odchyleń wywołanych kwantami od klasycznych relacji fluktuacji”. Entropia 22, 111 (2020).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e22010111

[38] Michaela Nielsena. „Warunki dla klasy przekształceń splątania”. Physical Review Letters 83, 436 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.436

[39] Charles H. Bennett, Herbert J. Bernstein, Sandu Popescu i Benjamin Schumacher. „Koncentracja częściowego splątania przez operacje lokalne”. Przegląd fizyczny A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[40] Yuval Rishu Sanders i Gilad Gour. „Warunki niezbędne dla katalizatorów splątania”. Przegląd fizyczny A 79, 054302 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.054302

[41] Francesca Buscemiego. „Wszystkie splątane stany kwantowe są nielokalne”. Listy z przeglądu fizycznego 108, 200401 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.200401

[42] David Schmid, Haoxing Du, Maryam Mudassar, Ghi Coulter-de Wit, Denis Rosset i Matty J Hoban. „Postkwantowe kanały wspólnej przyczyny: teoria zasobów operacji lokalnych i wspólnego splątania”. Kwant 5, 419 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-03-23-419

[43] Jonathan Barrett, Noah Linden, Serge Massar, Stefano Pironio, Sandu Popescu i David Roberts. „Nielokalne korelacje jako zasób informacyjno-teoretyczny”. Przegląd fizyczny A 71, 022101 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.022101

[44] Nicolas Brunner i Paweł Skrzypczyk. „Destylacja nielokalna i teorie postkwantowe z trywialną złożonością komunikacji”. Pisma z przeglądu fizycznego 102, 160403 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.160403

[45] Perła Judei. "Przyczynowość". Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[46] Christophera J. Wooda i Roberta W. Spekkensa. „Lekcja przyczynowych algorytmów odkrywania korelacji kwantowych: przyczynowe wyjaśnienia naruszeń dzwonka nierówności wymagają dostrojenia”. New Journal of Physics 17, 033002 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​3/​033002

[47] Paulo J Cavalcanti, John H Selby, Jamie Sikora, Thomas D Galley i Ana Belén Sainz. „Sterowanie post-kwantowe jest silniejszym niż kwantowe zasobem do przetwarzania informacji”. npj Informacje kwantowe 8, 1–10 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-022-00574-8

[48] Ana Belén Sainz, Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk i Tamás Vértesi. „sterowanie postkwantowe”. Pisma z przeglądu fizycznego 115, 190403 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.190403

[49] Sandu Popescu i Daniela Rohrlicha. „Nielokalność kwantowa jako aksjomat”. Podstawy fizyki 24, 379–385 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098

[50] Mikołaj Gisin. „Stochastyczna dynamika kwantowa i teoria względności”. Helvetica Physica Acta 62, 363–371 (1989).
https://​/​doi.org/​10.5169/​uszczelki-116034

[51] Lane P Hughston, Richard Jozsa i William K. Wootters. „Pełna klasyfikacja zespołów kwantowych o danej macierzy gęstości”. Fizyka Listy A 183, 14–18 (1993).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(93)90880-9

[52] Michaela A. Nielsena i Isaaca L. Chuanga. „Obliczenia kwantowe i informacje kwantowe: wydanie z okazji 10. rocznicy”. Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. (2011).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[53] David Schmid, Katja Ried i Robert W. Spekkens. „Dlaczego początkowe korelacje system-środowisko nie oznaczają niepowodzenia całkowitej pozytywności: perspektywa przyczynowa”. fizyka Wersja A 100, 022112 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022112

[54] Man-Duen Choi. „Całkowicie pozytywne mapy liniowe na złożonych macierzach”. Algebra liniowa i jej zastosowania 10, 285–290 (1975).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0024-3795(75)90075-0

[55] Andrzeja Jamiołkowskiego. „Przekształcenia liniowe zachowujące śladową i dodatnią półokreśloność operatorów”. Raporty z fizyki matematycznej 3, 275–278 (1972).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0034-4877(72)90011-0

[56] Gus Gutoski i John Watrous. „W stronę ogólnej teorii gier kwantowych”. W materiałach z trzydziestego dziewiątego dorocznego sympozjum ACM na temat teorii informatyki. Strona 565. (2007).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 1250790.1250873

[57] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano i Paolo Perinotti. „Teoretyczne ramy dla sieci kwantowych”. Przegląd fizyczny A 80, 022339 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.022339

[58] Artur Dobra. „Ukryte zmienne, wspólne prawdopodobieństwo i nierówności Bella”. fizyka Wielebny Lett. 48, 291-295 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.291

[59] „Matlaba”. adres URL: https://​/​www.mathworks.com/​.
https://​/​www.mathworks.com/​

[60] Michaela Granta i Stephena Boyda. „CVX: oprogramowanie MATLAB do zdyscyplinowanego programowania wypukłego”. adres URL: http://​/​cvxr.com/​cvx.
http://​/​cvxr.com/​cvx

[61] Michaela Granta i Stephena Boyda. „Implementacje grafów dla niegładkich programów wypukłych”. W V. Blondel, S. Boyd i H. Kimura, redaktorzy, Recent Advances in Learning and Control. Strony 95–110. Notatki z wykładów z kontroli i nauk informacyjnych . Springer-Verlag Limited (2008).

[62] Josa F. Sturma. „Korzystanie z sedumi 1.02, zestawu narzędzi Matlaba do optymalizacji względem symetrycznych stożków”. Metody optymalizacji i oprogramowanie 11, 625–653 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 10556789908805766

[63] Nathaniela Johnstona. „QETLAB: zestaw narzędzi MATLAB do splątania kwantowego”. adres URL: http://​/​qetlab.com.
http://​/​qetlab.com

[64] Beata Zjawin, David Schmid, Matty J. Hoban i Ana Belén Sainz. kod: beatazjawin/​Quantifying-EPR.
https://​/​github.com/​beatazjawin/​Quantifying-EPR

[65] Daniela Cavalcantiego i Pawła Skrzypczyka. „Sterowanie kwantowe: przegląd ze szczególnym uwzględnieniem programowania półokreślonego”. Raporty o postępie w fizyce 80, 024001 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​80/​2/​024001

[66] Miguel Navascués, Yelena Guryanova, Matty J. Hoban i Antonio Acín. „Prawie korelacje kwantowe”. Komunikacja przyrodnicza 6, 1 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7288

[67] Marcin Pawłowski, Tomasz Paterek, Dagomir Kaszlikowski, Valerio Scarani, Andreas Winter i Marek Żukowski. „Przyczynowość informacyjna jako zasada fizyczna”. Natura 461, 1101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08400

[68] Miguela Navascuésa i Haralda Wunderlicha. „Spojrzenie poza model kwantowy”. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 466, 881 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2009.0453

[69] Ana Belén Sainz, Tobias Fritz, Remigiusz Augusiak, J. Bohr Brask, Rafael Chaves, Anthony Leverrier i Antonio Acín. „Badanie zasady lokalnej ortogonalności”. Przegląd fizyczny A 89, 032117 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.032117

[70] Antonio Acín, Tobias Fritz, Anthony Leverrier i Ana Belén Sainz. „Kombinatoryczne podejście do nielokalności i kontekstualności”. Komunikacja w fizyce matematycznej 334, 533–628 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-014-2260-1

[71] Joe Henson i Ana Belén Sainz. „Makroskopowa niekontekstualność jako zasada korelacji prawie kwantowych”. Przegląd fizyczny A 91, 042114 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.042114

[72] John F Clauser, Michael A Horne, Abner Shimony i Richard A Holt. „Proponowany eksperyment mający na celu przetestowanie lokalnych teorii ukrytych zmiennych”. Listy z przeglądu fizycznego 23, 880 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[73] Matty J Hoban i Ana Belén Sainz. „Oparte na kanałach ramy do sterowania, nielokalne i nie tylko”. New Journal of Physics 20, 053048 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aabea8

[74] Michał Banacki, Ravishankar Ramanathan i Paweł Horodecki. „Wielostronne zespoły kanałowe” (2022). adres URL: https://​/​arxiv.org/​pdf/​2205.05033.pdf.
https: / / arxiv.org/ pdf / 2205.05033.pdf

[75] Miguel Navascués, Stefano Pironio i Antonio Acín. „Ograniczenie zbioru korelacji kwantowych”. Listy przeglądu fizycznego 98, 010401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.010401

[76] Miguel Navascués, Stefano Pironio i Antonio Acín. „Zbieżna hierarchia programów półokreślonych charakteryzujących zbiór korelacji kwantowych”. New Journal of Physics 10, 073013 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​10/​7/​073013

[77] Tilo Eggeling, Dirk Schlingemann i Reinhard F. Werner. „Operacje półkauzalne można częściowo zlokalizować”. EPL (Listy Eurofizyki) 57, 782 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1209 / epl / i2002-00579-4

Cytowany przez

Niniejszy artykuł opublikowano w Quantum pod Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe (CC BY 4.0) licencja. Prawa autorskie należą do pierwotnych właścicieli praw autorskich, takich jak autorzy lub ich instytucje.

Znak czasu:

Więcej z Dziennik kwantowy