Comunicação Experimental Através da Superposição de Canais Quânticos

Comunicação Experimental Através da Superposição de Canais Quânticos

Nó Fonte: 2919186

Arthur OT Pang1, Noah Lupu-Gladstein1, Hugo Ferretti1, Y. Batuhan Yilmaz1, Aharon Brodutch1,2e Aephraim M. Steinberg1,3

1Departamento de Física e Centro de Informação Quântica Universidade de Controle Quântico de Toronto, 60 St George St, Toronto, Ontário, M5S 1A7, Canadá
22300 Yonge St, Toronto ON, M4P 1E4
3Instituto Canadense de Pesquisa Avançada, Toronto, Ontário, M5G 1M1, Canadá

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Sumário

O aprimoramento da capacidade de informação através do controle coerente dos canais tem atraído muita atenção ultimamente, com trabalhos explorando o efeito do controle coerente das ordens causais dos canais, superposições de canais e codificação de informações. O controle coerente dos canais requer uma expansão não trivial da descrição do canal, que, para sobrepor canais de qubit, equivale a expandir o canal para atuar em qutrits. Aqui exploramos a natureza desse aumento de capacidade para a superposição de canais, comparando a informação máxima coerente através da despolarização de canais qubit e canais sobrepostos e qutrit relevantes. Mostramos que a descrição expandida do canal qutrit por si só é suficiente para explicar o aumento da capacidade sem qualquer uso de superposição.

O controle quântico dos canais de comunicação pode resultar em um aumento inesperado na capacidade do canal. Neste artigo, sobrepomos experimentalmente dois canais qubit de capacidade zero, nos quais um qubit controla por qual canal a informação é transmitida. Mostramos aqui que não transmitir informações através de um determinado canal também é um grau de liberdade que pode transmitir informações. A superposição de canais é uma forma de usar esse grau de liberdade para transmitir informações. Neste artigo, discutimos as condições em que esse grau extra de liberdade pode auxiliar na transmissão da informação e a natureza do canal resultante da superposição.

► dados BibTeX

► Referências

[1] Daniel Ebler, Sina Salek e Giulio Chiribella. “Comunicação aprimorada com a ajuda de ordem causal indefinida”. Cartas de Revisão Física 120 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.120502

[2] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti e Benoit Valiron. “Cálculos quânticos sem estrutura causal definida”. Revisão Física A – Física Atômica, Molecular e Óptica 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 e Gustavo Lima. “Vantagem computacional da superposição quântica de múltiplas ordens temporais de portas fotônicas”. PRX Quantum 2 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010320

[4] K. Goswami, Y. Cao, GA Paz-Silva, J. Romero e AG White. “Aumentar a capacidade de comunicação através da superposição de ordem”. Pesquisa de Revisão Física 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 e Philip Walther. “Verificação experimental de ordem causal indefinida”. Avanços da Ciência 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 e Giulio Chiribella. “Transmissão experimental de informação quântica usando uma superposição de ordens causais”. Cartas de Revisão Física 124 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.030502

[7] Lorenzo M. Procópio, Amir Moqanaki, Mateus Araújo, Fabio Costa, Irati Alonso Calafell, Emma G. Dowd, Deny R. Hamel, Lee A. Rozema, Časlav Brukner e Philip Walther. “Superposição experimental de ordens de portas quânticas”. Comunicações da Natureza 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 e Philip Walther. “Aprimoramento experimental da comunicação quântica por meio da sobreposição de trajetórias”. Pesquisa de Revisão Física 3 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.013093

[9] Lorenzo M. Procópio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas e Juan Ariel Levenson. “Aprimoramento da comunicação através do controle quântico coerente de n canais em um cenário de ordem causal indefinida”. Entropia 21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21101012

[10] Lorenzo M. Procópio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas e Juan Ariel Levenson. “Envio de informação clássica através de três canais ruidosos em superposição de ordens causais”. Revisão Física A 101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012346

[11] Giulio Chiribella e Hlér Kristjánsson. “Teoria quântica de Shannon com superposições de trajetórias”. Procedimentos da Royal Society A: Ciências Matemáticas, Físicas e de Engenharia 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 e Guruprasad Kar. “A ordem causal indefinida permite uma comunicação quântica perfeita com canais de capacidade zero”. Novo Jornal de Física 23 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abe7a0

[13] Giulio Chiribella, Matt Wilson e HF Chau. “Transmissão de dados quânticos e clássicos através de canais completamente despolarizantes em uma superposição de ordens cíclicas”. Cartas de Revisão Física 127 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.190502

[14] Sk Sazim, Michal Sedlak, Kratveer Singh e Arun Kumar Pati. “Comunicação clássica com ordem causal indefinida para n canais completamente despolarizantes”. Revisão Física A 103 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062610

[15] N. Gisin, N. Linden, S. Massar e S. Popescu. “Filtragem de erros e purificação de emaranhamento para comunicação quântica”. Revisão Física A – Física Atômica, Molecular e Óptica 72 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.012338

[16] Daniel KL Oi. “Interferência de canais quânticos”. Cartas de Revisão Física 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.067902

[17] Alastair A. Abbott, Julian Wechs, Dominic Horsman, Mehdi Mhalla e Cyril Branciard. “Comunicação através do controle coerente de canais quânticos”. Quântico 4 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​Q-2020-09-24-333

[18] Philippe Allard Guérin, Giulia Rubino e Časlav Brukner. “Comunicação através de ruído controlado quântica”. Revisão Física A 99 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062317

[19] Francesco Massa, Amir Moqanaki, Ämin Baumeler, Flavio Del Santo, Joshua A. Kettlewell, Borivoje Dakić e Philip Walther. “Comunicação experimental bidirecional com um fóton”. Tecnologias Quânticas Avançadas 2 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900050

[20] Flavio Del Santo e Borivoje Dakić. “Comunicação bidirecional com uma única partícula quântica”. Cartas de Revisão Física 120, 1–5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.060503

[21] Mateus Araújo, Adrien Feix, Fabio Costa e Časlav Brukner. “Circuitos quânticos não podem controlar operações desconhecidas”. Novo Jornal de Física 16 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​9/​093026

[22] Teiko Heinosaari e Takayuki Miyadera. “Incompatibilidade de canais quânticos”. Journal of Physics A: Matemática e Teórica 50 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aa5f6b

[23] Cristhiano Duarte, Lorenzo Catani e Raphael C. Drumond. “Relacionando compatibilidade e divisibilidade de canais quânticos”. Revista Internacional de Física Teórica 61 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10773-022-05165-z

[24] João Watrous. “A teoria da informação quântica”. Capítulo 8. Cambridge University Press. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

Citado por

[1] Michael Antesberger, Marco Túlio Quintino, Philip Walther e Lee A. Rozema, “Tomografia de matriz de processo de ordem superior de um SWITCH quântico passivamente estável”, arXiv: 2305.19386, (2023).

As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-10-06 00:18:24). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

On Serviço citado por Crossref nenhum dado sobre a citação de trabalhos foi encontrado (última tentativa 2023-10-06 00:18:23).

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