Ujednolicenie różnych pojęć niezgodności kwantowej w ścisłą hierarchię teorii zasobów komunikacji

Ujednolicenie różnych pojęć niezgodności kwantowej w ścisłą hierarchię teorii zasobów komunikacji

Węzeł źródłowy: 2706856

Francesca Buscemiego1, Kodai Kobayashiego1, Shintaro Minagawę1, Paola Perinottiego2,3, Aleksandra Tosiniego2,3

1Wydział Informatyki Matematycznej, Uniwersytet w Nagoya, Furo-cho, Chikusa-ku, 464-8601 Nagoya, Japonia
2QUIT Group, Wydział Fizyki Uniwersytetu w Pawii, via Bassi 6, 27100 Pavia, Włochy
3INFN Sezione di Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Włochy

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

Abstrakcyjny

Chociaż istnieje ogólny konsensus co do definicji niezgodnych POVM, przechodząc na poziom instrumentów, można znaleźć znacznie mniej jasną sytuację, w której istnieją matematycznie różne i logicznie niezależne definicje niezgodności. W tym miejscu zamykamy tę lukę, wprowadzając pojęcie $q-kompatybilności$, które jednoczy różne pojęcia niezgodności POVM, kanałów i instrumentów w jedną hierarchię teorii zasobów komunikacji pomiędzy oddzielnymi stronami. Otrzymane przez nas teorie zasobów są „kompletne” w tym sensie, że zawierają pełne rodziny operacji swobodnych i monotonicznych zapewniających warunki konieczne i wystarczające dla zaistnienia transformacji. Co więcej, nasz framework jest w pełni operacyjny w tym sensie, że swobodne transformacje są wyraźnie scharakteryzowane w kategoriach lokalnych operacji wspomaganych przez kierowaną komunikację klasyczną z ograniczeniami przyczynowymi, a wszystkie monotony mają interpretację zgodną z teorią gier, dzięki czemu w zasadzie są mierzalne eksperymentalnie. Jesteśmy zatem w stanie dokładnie określić, z czego składa się każde pojęcie niezgodności, jeśli chodzi o zasoby informacji teoretycznej.

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] Iwo Białynicki-Birula i Jerzy Mycielski. Relacje nieoznaczoności dla entropii informacji w mechanice falowej. 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 i Renato Renner. Zasada nieoznaczoności w obecności pamięci kwantowej. 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/artykuły / nphys1734

[3] Howard Barnum, Carlton M. Caves, Christopher A. Fuchs, Richard Jozsa i Benjamin Schumacher. Stany mieszane nie dojeżdżające do pracy nie mogą być nadawane. Fiz. Rev. Lett., 76:2818–2821, kwiecień 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 i Stephanie Wehner. Nielokalność Bella. Wielebny Mod. Phys., 86:419–478, kwiecień 2014. Adres 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 i Wenbin Zhou. Pełna teoria zasobów dotycząca niezgodności kwantowej jako programowalności kwantowej. Fiz. Rev. Lett., 124:120401, marzec 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 i Nilanjana Datta. Równoważność podzielności i monotonicznego ubytku informacji w klasycznych i kwantowych procesach stochastycznych. Fiz. Rev. A, 93:012101, styczeń 2016. Adres 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 i Sergii Strelchuk. Teoretyczna charakterystyka kanałów antydegradowalnych. 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 i Gilad Gour. Kwantowe względne krzywe Lorenza. Fiz. Rev. A, 95:012110, styczeń 2017. Adres 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 i Michał Horodecki. Globalny bilans informacyjny w pomiarach kwantowych. 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 i Mark M. Wilde. Szum i zakłócenia w pomiarach kwantowych: podejście oparte na teorii informacji. 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 i Shintaro Minagawa. Kompletna i operacyjna teoria ostrości pomiaru zasobów, 2023. arXiv:2303.07737.
arXiv: 2303.07737

[12] Davida Blackwella. Równoważne porównania eksperymentów. 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/ stabilny / 2236332

[13] Paul Busch, Pekka J. Lahti i Peter Mittelstaedt. Kwantowa teoria pomiaru. 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 i Reinhard F. Werner. Kolokwium: Kwantowy błąd średniokwadratowy i zależności niepewności pomiaru. Wielebny Mod. Phys., 86:1261–1281, grudzień 2014. Adres 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 i Marco Tomamichel. Informacyjno-teoretyczne podejście do dychotomii kwantowych. Quantum, 3:209, grudzień 2019. doi:10.22331/​q-2019-12-09-209.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-09-209

[16] Francesco Buscemi. Wszystkie splątane stany kwantowe są nielokalne. Fiz. Rev. Lett., 108:200401, maj 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. Porównanie kwantowych modeli statystycznych: Warunki równoważne wystarczalności. 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. W pełni kwantowe stwierdzenia przypominające drugie prawo z teorii porównań statystycznych, 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. Kanały ulegające degradacji, kanały mniej zaszumione i morfizmy statystyczne kwantowe: relacja równoważności. Probl Inf Transm, 52:201–213, 2016. doi:10.1134/​S0032946016030017.
https: / / doi.org/ 10.1134 / S0032946016030017

[20] Francesco Buscemi. Twierdzenia o odwrotnym przetwarzaniu danych i drugie prawa obliczeniowe. W: Masanao Ozawa, Jeremy Butterfield, Hans Halvorson, Miklós Rédei, Yuichiro Kitajima i Francesco Buscemi, redaktorzy, Reality and Measurement in Algebraic Quantum Theory, strony 135–159, Singapur, 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 i Paolo Perinotti. Transformacja operacji kwantowych: supermapy kwantowe. 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] Erica Chitambara i Gilada Gour. Teorie zasobów kwantowych. Wielebny Mod. Phys., 91:025001, kwiecień 2019. Adres 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 i Alessandro Tosini. Niekompatybilność obserwabli, kanałów i instrumentów w teoriach informacji. 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 i Iman Marvian. Majorizacja kwantowa i kompletny zestaw warunków entropicznych dla termodynamiki kwantowej. Nature Communications, 9(1), grudzień 2018. Adres 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] Wernera Karla Heisenberga. Über den anschaulichen inhalt der quantentheoretischen kinematik und 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 i Karol Horodecki. Splątanie kwantowe. Wielebny Mod. Phys., 81:865–942, czerwiec 2009. Adres 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 i Antonio Acín. Problem marginalny kanału kwantowego. Fiz. Rev. Res., 4:013249, marzec 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 i George Polya. Nierówności. Prasa uniwersytecka w Cambridge, 1952. Adres URL: https://​/​books.google.it/​books?id=t1RCSP8YKt8C.
https://​/​books.google.it/​books?id=t1RCSP8YKt8C

[29] Teiko Heinosaari, Takayuki Miyadera i Daniel Reitzner. Zdecydowanie niekompatybilne urządzenia kwantowe. Podstawy fizyki, 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 i Mário Ziman. Zaproszenie do niezgodności kwantowej. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 49(12):123001, luty 2016. doi:10.1088/​1751-8113/​49/​12/​123001.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​49/​12/​123001

[31] Teiko Heinosaari, Daniel Reitzner i Peter Stano. Uwagi na temat łącznej mierzalności obserwacji kwantowych. 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 i Eric Chitambar. Niekompatybilność jako źródło programowalnych instrumentów kwantowych. arXiv:2112.03717, 2021. Adres URL: https://​/​arxiv.org/​abs/​2112.03717.
arXiv: 2112.03717

[33] Anna Jencova. Porównanie kanałów kwantowych i eksperymentów statystycznych, 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. Ogólna teoria porównania kanałów kwantowych (i nie tylko). 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 i Andreas Winter. Rozszerzalność ogranicza wydajność procesorów kwantowych. Fiz. Rev. Lett., 123:070502, sierpień 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 i Andreas Winter. Teoria zasobów nierozciągliwości i nieasymptotycznej pojemności kwantowej. Fiz. Rev. A, 104:022401, sierpień 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 i Máté Farkas. Kompatybilność instrumentów kwantowych. Fiz. Rev. A, 105:052202, maj 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 i Barry C. Arnold. Nierówności: teoria majoryzacji i jej zastosowania. Springer, 2010. doi:10.1007/​978-0-387-68276-1.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-0-387-68276-1

[39] Hansa Maassena i JBM Uffinka. Uogólnione entropiczne relacje niepewności. Fiz. Rev. Lett., 60:1103–1106, marzec 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 Ozawy. Kwantowe procesy pomiarowe obiektów ciągłych. Journal of Mathematical Physics, 25:79–87, 1984. Adres URL: https://​/​aip.scitation.org/​doi/​10.1063/​1.526000, doi:10.1063/​1.526000.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.526000

[41] Masanao Ozawy. Powszechnie obowiązujące przeformułowanie zasady nieoznaczoności Heisenberga w odniesieniu do szumu i zakłóceń pomiaru. Fiz. Rev. A, 67:042105, kwiecień 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 Ozawy. Relacje niepewności dla szumu i zakłócenia w uogólnionych pomiarach kwantowych. 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 Ozawy. Oryginalne wyprowadzenie zasady nieoznaczoności przez Heisenberga i jej powszechnie obowiązujące przeformułowania. Current Science, 109(11):2006–2016, 2015. Adres URL: http://​/​www.jstor.org/​stable/​24906690.
http: // www.jstor.org/ stabilny / 24906690

[44] Masanao Ozawy. Rzetelność i kompletność kwantowych błędów średniokwadratowych. 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. Prywatna komunikacja.

[46] Denis Rosset, Francesco Buscemi i Yeong-Cherng Liang. Teoria zasobów pamięci kwantowych i ich wierna weryfikacja przy minimalnych założeniach. Fiz. Rev. X, 8:021033, maj 2018. Adres 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 i Mile Gu. Manipulacja koherencją za pomocą operacji defazowania i kowariantności. Fiz. Rev. Research, 2:013109, styczeń 2020. Adres 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 Robertsona. Zasada nieoznaczoności. Fiz. Rev., 34:163–164, lipiec 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 i Francesco Buscemi. Niezależna od typu charakterystyka oddzielnych zasobów przypominających przestrzeń. Fiz. Rev. Lett., 125:210402, listopad 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 i Robert W. Spekkens. Zrozumienie wzajemnego oddziaływania splątania i nielokalności: motywowanie i rozwój nowej gałęzi teorii splątania, 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] Paula Skrzypczyka i Noaha Lindena. Solidność pomiaru, gry dyskryminacyjne i dostępna informacja. Fiz. Rev. Lett., 122:140403, kwiecień 2019. doi:10.1103/​PhysRevLett.122.140403.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.140403

[52] Davida Schmida, Denisa Rosseta i Francesco Buscemiego. Niezależna od typu teoria zasobów operacji lokalnych i losowości współdzielonej. Quantum, 4:262, kwiecień 2020. doi:10.22331/​q-2020-04-30-262.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-262

[53] Wenbina Zhou i Francesco Buscemi. Ogólne przejścia stanu z dokładnymi morfizmami zasobów: ujednolicone podejście oparte na teorii zasobów. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 53(44):445303, paź 2020. URL: https://​/​dx.doi.org/​10.1088/​1751-8121/​abafe5, doi:10.1088/​1751 -8121/​abafe5.
https://​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​abafe5

Cytowany przez

[1] Leevi Leppäjärvi i Michal Sedlák, „Niekompatybilność instrumentów kwantowych”, arXiv: 2212.11225, (2022).

[2] Marco Erba, Paolo Perinotti, Davide Rolino i Alessandro Tosini, „Niezgodność pomiarów jest ściśle silniejsza niż zakłócenie”, arXiv: 2305.16931, (2023).

[3] Stanley Gudder, „Teoria instrumentów kwantowych”, arXiv: 2305.17584, (2023).

[4] Ning Gao, Dantong Li, Anchit Mishra, Junchen Yan, Kyrylo Simonov i Giulio Chiribella, „Pomiar niezgodności i grupowanie obserwacji kwantowych za pomocą przełącznika kwantowego”, Listy z przeglądu fizycznego 130 17, 170201 (2023).

[5] Francesco Buscemi, Kodai Kobayashi i Shintaro Minagawa, „Kompletna i operacyjna teoria zasobów ostrości pomiaru”, arXiv: 2303.07737, (2023).

Powyższe cytaty pochodzą z Reklamy SAO / NASA (ostatnia aktualizacja pomyślnie 2023-06-07 21:35:06). 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 2023-06-07 21:35:05).

Znak czasu:

Więcej z Dziennik kwantowy