Eksperymentalna komunikacja poprzez superpozycję kanałów kwantowych

Eksperymentalna komunikacja poprzez superpozycję kanałów kwantowych

Znacznik czasu: 3 października 2023 7:55
Węzeł źródłowy: 2919186

Arthur OT Pang1, Noah Lupu-Gladstein1, Hugo Ferretti1, Y. Batuhan Yilmaz1, Aarona Brodutcha1,2i Aephraima M. Steinberga1,3

1Wydział Fizyki i Centrum Informacji Kwantowej Quantum Control University of Toronto, 60 St George St, Toronto, Ontario, M5S 1A7, Kanada
2IonQ Canada Inc. 2300 Yonge St, Toronto ON, M4P 1E4
3Kanadyjski Instytut Badań Zaawansowanych, Toronto, Ontario, M5G 1M1, Kanada

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

Abstrakcyjny

Zwiększanie pojemności informacyjnej poprzez spójną kontrolę kanałów przyciągnęło ostatnio wiele uwagi, a prace badały wpływ spójnej kontroli porządków przyczynowych kanałów, superpozycji kanałów i kodowania informacji. Spójne sterowanie kanałami wymaga nietrywialnego rozszerzenia opisu kanału, co w przypadku nakładania się kanałów kubitowych jest równoznaczne z rozszerzeniem kanału w celu działania na kwantyty. Tutaj badamy naturę tego zwiększenia pojemności dla superpozycji kanałów, porównując maksymalną spójną informację poprzez depolaryzację kanałów kubitowych i odpowiednich kanałów nałożonych i qutritowych. Pokazujemy, że sam rozszerzony opis kanału Qutrit jest wystarczający do wyjaśnienia zwiększenia pojemności bez użycia superpozycji.

Popularne podsumowanie

Kwantowa kontrola kanałów komunikacyjnych może skutkować nieoczekiwanym wzrostem przepustowości kanału. W tym artykule eksperymentalnie nakładamy na siebie dwa kanały kubitowe o zerowej pojemności, w których kubit kontroluje kanał, przez który przesyłana jest informacja. Pokazujemy tutaj, że nieprzekazywanie informacji określonym kanałem to także stopień swobody, który może przekazywać informacje. Nakładanie kanałów to jeden ze sposobów wykorzystania tego stopnia swobody w przesyłaniu informacji. W tym artykule omawiamy warunki, w których ten dodatkowy stopień swobody może pomóc w transmisji informacji oraz charakter kanału wynikającego z superpozycji.

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] Daniel Ebler, Sina Salek i Giulio Chiribella. „Wzmocniona komunikacja za pomocą nieokreślonego porządku przyczynowego”. Listy z przeglądu fizycznego 120 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.120502

[2] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti i Benoit Valiron. „Obliczenia kwantowe bez określonej struktury przyczynowej”. Przegląd fizyczny A - Fizyka atomowa, molekularna i optyczna 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 i Gustavo Lima. „Korzyść obliczeniowa wynikająca z superpozycji kwantowej wielu rzędów czasowych bramek fotonicznych”. PRX Quantum 2 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010320

[4] K. Goswami, Y. Cao, GA Paz-Silva, J. Romero i AG White. „Zwiększenie możliwości komunikacyjnych poprzez superpozycję porządku”. Badania przeglądu fizycznego 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 i Philip Walther. „Eksperymentalna weryfikacja nieokreślonego porządku przyczynowego”. Postęp nauki 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 i Giulio Chiribella. „Eksperymentalna transmisja informacji kwantowej za pomocą superpozycji porządków przyczynowych”. Listy z przeglądu fizycznego 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 i Philip Walther. „Eksperymentalna superpozycja rzędów bram kwantowych”. Komunikacja przyrodnicza 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 i Philip Walther. „Eksperymentalne usprawnienie komunikacji kwantowej poprzez nakładanie trajektorii”. Badania przeglądu fizycznego 3 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.013093

[9] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas i Juan Ariel Levenson. „Wzmocnienie komunikacji poprzez spójną kontrolę kwantową n kanałów w nieokreślonym scenariuszu porządku przyczynowego”. Entropia 21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21101012

[10] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas i Juan Ariel Levenson. „Wysyłanie informacji klasycznej trzema zaszumionymi kanałami w superpozycji porządków przyczynowych”. Przegląd fizyczny A 101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012346

[11] Giulio Chiribella i Hlér Kristjánsson. „Kwantowa teoria Shannona z superpozycją trajektorii”. 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 i Guruprasad Kar. „Nieokreślony porządek przyczynowy umożliwia doskonałą komunikację kwantową przy zerowej przepustowości kanałów”. New Journal of Physics 23 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abe7a0

[13] Giulio Chiribella, Matt Wilson i HF Chau. „Kwantowa i klasyczna transmisja danych kanałami całkowicie depolaryzującymi w superpozycji rzędów cyklicznych”. Listy z przeglądu fizycznego 127 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.190502

[14] Sk Sazim, Michal Sedlak, Kratveer Singh i Arun Kumar Pati. „Klasyczna komunikacja z nieokreślonym porządkiem przyczynowym dla n całkowicie depolaryzujących kanałów”. Przegląd fizyczny A 103 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062610

[15] N. Gisin, N. Linden, S. Massar i S. Popescu. „Filtracja błędów i oczyszczanie splątania w komunikacji kwantowej”. Przegląd fizyczny A - Fizyka atomowa, molekularna i optyczna 72 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.012338

[16] Daniel KL Oi. „Ingerencja kanałów kwantowych”. Listy przeglądu fizycznego 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.067902

[17] Alastair A. Abbott, Julian Wechs, Dominic Horsman, Mehdi Mhalla i Cyril Branciard. „Komunikacja poprzez spójną kontrolę kanałów kwantowych”. Kwant 4 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​Q-2020-09-24-333

[18] Philippe Allard Guérin, Giulia Rubino i Časlav Brukner. „Komunikacja poprzez szum kontrolowany kwantowo”. Przegląd fizyczny A 99 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062317

[19] Francesco Massa, Amir Moqanaki, Ęmin Baumeler, Flavio Del Santo, Joshua A. Kettlewell, Borivoje Dakić i Philip Walther. „Eksperymentalna dwukierunkowa komunikacja z jednym fotonem”. Zaawansowane technologie kwantowe 2 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900050

[20] Flavio Del Santo i Borivoje Dakić. „Dwukierunkowa komunikacja z pojedynczą cząstką kwantową”. Listy przeglądu fizycznego 120, 1–5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.060503

[21] Mateus Araújo, Adrien Feix, Fabio Costa i Časlav Brukner. „Obwody kwantowe nie mogą kontrolować nieznanych operacji”. Nowy dziennik fizyki 16 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​9/​093026

[22] Teiko Heinosaari i Takayuki Miyadera. „Niekompatybilność kanałów kwantowych”. Journal of Physics A: Matematyczne i teoretyczne 50 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aa5f6b

[23] Cristhiano Duarte, Lorenzo Catani i Raphael C. Drumond. „Powiązanie kompatybilności i podzielności kanałów kwantowych”. International Journal of Theoretical Physics 61 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10773-022-05165-z

[24] Johna Watrousa. „Teoria informacji kwantowej”. Rozdział 8. Cambridge University Press. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

Cytowany przez

[1] Michael Antesberger, Marco Túlio Quintino, Philip Walther i Lee A. Rozema, „Tomografia macierzowa procesu wyższego rzędu pasywnie stabilnego przełącznika kwantowego”, arXiv: 2305.19386, (2023).

Powyższe cytaty pochodzą z Reklamy SAO / NASA (ostatnia aktualizacja pomyślnie 2023-10-06 00:18:24). Lista może być niekompletna, ponieważ nie wszyscy wydawcy podają odpowiednie i pełne dane cytowania.

On Serwis cytowany przez Crossref nie znaleziono danych na temat cytowania prac (ostatnia próba 2023-10-06 00:18:23).

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