Экспериментальная коммуникация посредством суперпозиции квантовых каналов

Экспериментальная коммуникация посредством суперпозиции квантовых каналов

Отметка времени: 3 октября 2023 г., 7:55
Исходный узел: 2919186

Артур ОТ Панг1, Ной Лупу-Гладштейн1, Уго Ферретти1, Ю. Батухан Йылмаз1, Аарон Бродутч1,2и Эфраим М. Стейнберг1,3

1Факультет физики и Центр квантовой информации Университета квантового управления Торонто, 60 St George St, Торонто, Онтарио, M5S 1A7, Канада
2IonQ Canada Inc. 2300 Yonge St, Торонто, Онтарио, M4P 1E4
3Канадский институт перспективных исследований, Торонто, Онтарио, M5G 1M1, Канада

Находите эту статью интересной или хотите обсудить? Scite или оставить комментарий на SciRate.

Абстрактные

Повышение информационной емкости посредством когерентного управления каналами в последнее время привлекло большое внимание благодаря работам, изучающим эффект когерентного контроля причинных порядков каналов, суперпозиций каналов и кодирования информации. Когерентное управление каналами требует нетривиального расширения описания канала, что для наложения каналов кубитов эквивалентно расширению канала для воздействия на кутриты. Здесь мы исследуем природу этого повышения пропускной способности суперпозиции каналов путем сравнения максимальной когерентной информации через деполяризующие кубитные каналы и соответствующие наложенные и кутритовые каналы. Мы показываем, что расширенное описание канала кутрита само по себе достаточно, чтобы объяснить увеличение пропускной способности без использования суперпозиции.

Популярное резюме

Квантовый контроль каналов связи может привести к неожиданному увеличению пропускной способности канала. В этой статье мы экспериментально совмещаем два кубитовых канала с нулевой пропускной способностью, в которых кубит контролирует, по какому каналу передается информация. Здесь мы показываем, что отсутствие передачи информации по определенному каналу также является степенью свободы, позволяющей передавать информацию. Наложение каналов — один из способов использования этой степени свободы для передачи информации. В этой статье мы обсуждаем условия, при которых эта дополнительная степень свободы может способствовать передаче информации, а также природу канала, возникающего в результате суперпозиции.

► Данные BibTeX

► Рекомендации

[1] Дэниел Эблер, Сина Салек и Джулио Чирибелла. «Улучшенная коммуникация с помощью неопределенного причинного порядка». Письма о физическом обзоре 120 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.120502

[2] Джулио Чирибелла, Джакомо Мауро Д'Ариано, Паоло Перинотти и Бенуа Валирон. «Квантовые вычисления без определенной причинной структуры». Физический обзор A – Атомная, молекулярная и оптическая физика 88 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.022318

[3] Марсио М. Таддеи, Хайме Каринье, Даниэль Мартинес, Таня Гарсия, Найда Герреро, Аластер А. Эбботт, Матеус Араужо, Сирил Брансиар, Эстебан С. Гомес, Стивен П. Уолборн, Леандро Аолита и Густаво Лима. «Вычислительное преимущество квантовой суперпозиции нескольких временных порядков фотонных ворот». PRX Quantum 2 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010320

[4] К. Госвами, Ю. Цао, Г. А. Пас-Сильва, Дж. Ромеро и А. Г. Уайт. «Увеличение коммуникационной способности посредством суперпозиции порядка». Физический обзор исследований 2 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.033292

[5] Джулия Рубино, Ли А. Розема, Адриен Фейкс, Матеуш Араужо, Йонас М. Зойнер, Лоренцо М. Прокопио, Часлав Брукнер и Филип Вальтер. «Экспериментальная проверка неопределенного причинного порядка». Достижения науки 3 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1602589

[6] Юй Го, Сяо Минь Ху, Чжи Бо Хоу, Хуан Цао, Цзинь Мин Цуй, Би Хэн Лю, Юн Фэн Хуан, Чуан Фэн Ли, Гуан Цан Го и Джулио Чирибелла. «Экспериментальная передача квантовой информации с использованием суперпозиции причинных порядков». Письма о физическом обзоре 124 (2020 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.030502

[7] Лоренцо М. Прокопио, Амир Моканаки, Матеус Араужо, Фабио Коста, Ирати Алонсо Калафель, Эмма Г. Дауд, Дени Р. Хамель, Ли А. Розема, Часлав Брукнер и Филип Вальтер. «Экспериментальная суперпозиция порядков квантовых вентилей». Природные коммуникации 6 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms8913

[8] Джулия Рубино, Ли А. Розема, Даниэль Эблер, Хлер Кристьянссон, Сина Салек, Филипп Аллар Герен, Аластер А. Эбботт, Сирил Брансиард, Часлав Брукнер, Джулио Чирибелла и Филип Вальтер. «Экспериментальное улучшение квантовой связи путем наложения траекторий». Физический обзор исследований 3 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.013093

[9] Лоренцо М. Прокопио, Франсиско Дельгадо, Марко Энрикес, Надя Белабас и Хуан Ариэль Левенсон. «Улучшение связи посредством квантово-когерентного управления n каналами в сценарии неопределенного причинно-следственного порядка». Энтропия 21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21101012

[10] Лоренцо М. Прокопио, Франсиско Дельгадо, Марко Энрикес, Надя Белабас и Хуан Ариэль Левенсон. «Отправка классической информации по трем зашумленным каналам в суперпозиции причинных порядков». Физический обзор А 101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012346

[11] Джулио Чирибелла и Хлер Кристьянссон. «Квантовая теория Шеннона с суперпозициями траекторий». Труды Королевского общества A: Математические, физические и инженерные науки 475 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2018.0903

[12] Джулио Чирибелла, Маник Баник, Соме Санкар Бхаттачарья, Тамал Гуха, Мир Алимуддин, Аруп Рой, Сутапа Саха, Шристи Агравал и Гурупрасад Кар. «Неопределенный причинно-следственный порядок обеспечивает идеальную квантовую связь с каналами с нулевой пропускной способностью». Новый журнал физики 23 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abe7a0

[13] Джулио Чирибелла, Мэтт Уилсон и Х.Ф. Чау. «Квантовая и классическая передача данных по полностью деполяризующим каналам в суперпозиции циклических порядков». Письма о физическом обзоре 127 (2021 г.).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.190502

[14] Ск Сазим, Михал Седлак, Кратвир Сингх и Арун Кумар Пати. «Классическая коммуникация с неопределенным причинным порядком для n полностью деполяризующих каналов». Физический обзор А 103 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062610

[15] Н. Гизин, Н. Линден, С. Массар и С. Попеску. «Фильтрация ошибок и очистка запутанности для квантовой связи». Физический обзор A – Атомная, молекулярная и оптическая физика 72 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.012338

[16] Дэниел К.Л. Ой. «Интерференция квантовых каналов». Письма о физическом обзоре 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.067902

[17] Аластер А. Эбботт, Джулиан Векс, Доминик Хорсман, Мехди Мхалла и Сирил Брансиард. «Коммуникация посредством когерентного управления квантовыми каналами». Квант 4 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​Q-2020-09-24-333

[18] Филипп Аллар Герен, Джулия Рубино и Часлав Брукнер. «Коммуникация посредством квантово-управляемого шума». Физическое обозрение А 99 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062317

[19] Франческо Масса, Амир Моканаки, Эмин Баумелер, Флавио Дель Санто, Джошуа А. Кеттлуэлл, Боривое Дакич и Филип Вальтер. «Экспериментальная двусторонняя связь с одним фотоном». Передовые квантовые технологии 2 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900050

[20] Флавио Дель Санто и Боривое Дакич. «Двусторонняя связь с одной квантовой частицей». Письма о физическом обзоре 120, 1–5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.060503

[21] Матеуш Араужо, Адриен Фейкс, Фабио Коста и Часлав Брукнер. «Квантовые схемы не могут управлять неизвестными операциями». Новый журнал физики 16 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​9/​093026

[22] Тейко Хейносаари и Такаюки Миядера. «Несовместимость квантовых каналов». Журнал физики A: Математические и теоретические 50 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aa5f6b

[23] Кристиано Дуарте, Лоренцо Катани и Рафаэль К. Друмонд. «О совместимости и делимости квантовых каналов». Международный журнал теоретической физики 61 (2022).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1007 / s10773-022-05165-г

[24] Джон Уотрус. «Теория квантовой информации». Глава 8. Издательство Кембриджского университета. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

Цитируется

[1] Майкл Антесбергер, Марко Тулио Квинтино, Филип Вальтер и Ли А. Розема, «Матричная томография процесса более высокого порядка пассивно-стабильного квантового переключателя», Arxiv: 2305.19386, (2023).

Приведенные цитаты из САО / НАСА ADS (последнее обновление успешно 2023-10-06 00:18:24). Список может быть неполным, поскольку не все издатели предоставляют подходящие и полные данные о цитировании.

On Цитируемый сервис Crossref Данные о цитировании работ не найдены (последняя попытка 2023-10-06 00:18:23).

Эта статья опубликована в Quantum под Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) лицензия. Авторское право остается за первоначальными правообладателями, такими как авторы или их учреждения.

Отметка времени:

Больше от Квантовый журнал