Quantificação de recursos baseada em distância para conjuntos de medições quânticas

Quantificação de recursos baseada em distância para conjuntos de medições quânticas

Carimbo de data / hora: 15 de maio de 2023 7:51
Nó Fonte: 2658031

Lucas Tendick1, Martin Kliesch1,2, Hermann Kampermann1, e Dagmar Bruß1

1Instituto de Física Teórica, Universidade Heinrich Heine Düsseldorf, D-40225 Düsseldorf, Alemanha
2Instituto de Inspiração Quântica e Otimização Quântica, Universidade de Tecnologia de Hamburgo, D-21079 Hamburgo, Alemanha

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Sumário

A vantagem que os sistemas quânticos fornecem para certas tarefas de processamento de informações quânticas sobre suas contrapartes clássicas pode ser quantificada dentro da estrutura geral das teorias de recursos. Certas funções de distância entre estados quânticos foram usadas com sucesso para quantificar recursos como emaranhamento e coerência. Talvez surpreendentemente, tal abordagem baseada em distância não tenha sido adotada para estudar recursos de medições quânticas, onde outros quantificadores geométricos são usados. Aqui, definimos funções de distância entre conjuntos de medições quânticas e mostramos que elas naturalmente induzem recursos monótonos para teorias de medições de recursos convexos. Ao focar em uma distância baseada na norma do diamante, estabelecemos uma hierarquia de recursos de medição e derivamos limites analíticos sobre a incompatibilidade de qualquer conjunto de medições. Mostramos que esses limites são estreitos para certas medições projetivas baseadas em bases mutuamente imparciais e identificamos cenários onde diferentes recursos de medição atingem o mesmo valor quando quantificados por nosso recurso monótono. Nossos resultados fornecem uma estrutura geral para comparar recursos baseados em distância para conjuntos de medições e nos permitem obter limitações em experimentos do tipo Bell.

Resumo popular

As tecnologias quânticas permitem melhorias dramáticas em relação às abordagens convencionais em diferentes tarefas nas áreas de computação, detecção e criptografia. Identificar quais propriedades tornam os sistemas quânticos mais poderosos do que suas contrapartes clássicas promete melhorias futuras. Ao contrário dos sistemas clássicos, o estado de um sistema quântico não pode ser diretamente observado. Em vez disso, uma medição quântica altera o estado de um sistema quântico e produz apenas resultados probabilísticos. Para alcançar as vantagens quânticas desejadas, muitas vezes é necessário projetar cuidadosamente esquemas de medição sofisticados, que envolvem conjuntos de diferentes configurações de medição. Portanto, é importante caracterizar a utilidade de um determinado conjunto de configurações de medição para uma determinada tarefa. O objetivo das teorias de recursos é quantificar essa utilidade dependente da tarefa de maneira sistemática. Uma das características mais famosas das medições quânticas, observada pela primeira vez por Heisenberg, é que certos conjuntos de configurações de medição, em total contraste com a física clássica, não podem ser medidos simultaneamente. Inicialmente considerada uma desvantagem, essa incompatibilidade de medições quânticas está no centro de muitas tarefas de processamento de informações quânticas. É necessário, por exemplo, empregar essas medições quânticas incompatíveis para revelar que os sistemas quânticos podem exibir correlações muito mais fortes do que qualquer sistema clássico, o que permite vantagens quânticas em dispositivos de comunicação e criptografia. Nosso trabalho fornece novos métodos para quantificar recursos para conjuntos de medições de forma unificada. Isso nos permite não apenas quantificar a incompatibilidade de conjuntos de medições quânticas, mas também estabelecer uma hierarquia que relaciona essa incompatibilidade com vários outros recursos de medição importantes.

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Citado por

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As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-05-17 12:02:07). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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