Experimentell kommunikation genom överlagring av kvantkanaler

Experimentell kommunikation genom överlagring av kvantkanaler

Tidsstämpel: 3 oktober 2023 7:55
Källnod: 2919186

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

1Institutionen för fysik och centrum för kvantinformation Quantum Control University of Toronto, 60 St George St, Toronto, Ontario, M5S 1A7, Kanada
2IonQ Canada Inc. 2300 Yonge St, Toronto ON, M4P 1E4
3Canadian Institute for Advanced Research, Toronto, Ontario, M5G 1M1, Kanada

Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Förbättring av informationskapacitet genom koherent kontroll av kanaler har väckt stor uppmärksamhet på senare tid, med arbete som utforskar effekten av koherent kontroll av kanalkausala ordningar, kanalöverlagringar och informationskodning. Koherent styrande kanaler nödvändiggör en icke-trivial expansion av kanalbeskrivningen, vilket för överlagring av qutrit-kanaler är ekvivalent med att expandera kanalen för att verka på qutrits. Här utforskar vi arten av denna kapacitetsförbättring för överlagring av kanaler genom att jämföra den maximala koherenta informationen genom depolariserande qubit-kanaler och relevanta överlagrade och qutrit-kanaler. Vi visar att den utökade qutrit-kanalbeskrivningen i sig är tillräcklig för att förklara kapacitetsförbättringen utan någon användning av superposition.

Populär sammanfattning

Kvantstyrning av kommunikationskanaler kan resultera i en oväntad ökning av kanalkapaciteten. I detta dokument överlagrar vi experimentellt två qubit-kanaler med noll kapacitet, där en qubit styr vilken kanal informationen sänds genom. Vi visar här att att inte överföra information genom en viss kanal också är en grad av frihet som kan överföra information. Att lägga över kanaler är ett sätt att använda denna grad av frihet för att överföra information. I det här dokumentet diskuterar vi villkoren där denna extra grad av frihet kan hjälpa till vid överföringen av information och arten av kanalen som är ett resultat av superpositionen.

► BibTeX-data

► Referenser

[1] Daniel Ebler, Sina Salek och Giulio Chiribella. "Förbättrad kommunikation med hjälp av obestämd kausal ordning". Physical Review Letters 120 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.120502

[2] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti och Benoit Valiron. "Kvantberäkningar utan bestämd kausal struktur". Fysisk genomgång A – Atom-, molekyl- och optisk fysik 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 och Gustavo Lima. "Beräkningsmässig fördel från kvantöverlagringen av flera tidsordningar av fotoniska grindar". PRX Quantum 2 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010320

[4] K. Goswami, Y. Cao, G.A. Paz-Silva, J. Romero och A.G. White. "Öka kommunikationskapaciteten genom överlagring av order". Physical Review Research 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 och Philip Walther. "Experimentell verifiering av en obestämd orsaksordning". Science Advances 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 och Giulio Chiribella. "Experimentell överföring av kvantinformation med hjälp av en överlagring av kausala ordningar". Physical Review Letters 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 och Philip Walther. "Experimentell överlagring av order av kvantportar". Nature Communications 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 och Philip Walther. "Experimentell förbättring av kvantkommunikation genom att överlagra banor". Physical Review Research 3 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.013093

[9] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas och Juan Ariel Levenson. "Kommunikationsförbättring genom kvantkoherent kontroll av n kanaler i ett scenario med obestämd kausal ordning". Entropy 21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e21101012

[10] Lorenzo M. Procopio, Francisco Delgado, Marco Enríquez, Nadia Belabas och Juan Ariel Levenson. "Skicka klassisk information via tre bullriga kanaler i överlagring av orsaksordningar". Fysisk granskning A 101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012346

[11] Giulio Chiribella och Hlér Kristjánsson. "Quantum shannon teori med superpositioner av banor". 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 och Guruprasad Kar. "Obestämd kausal ordning möjliggör perfekt kvantkommunikation med nollkapacitetskanaler". New Journal of Physics 23 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abe7a0

[13] Giulio Chiribella, Matt Wilson och H. F. Chau. "Kvantum och klassisk dataöverföring genom fullständigt depolariserande kanaler i en superposition av cykliska ordrar". Physical Review Letters 127 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.190502

[14] Sk Sazim, Michal Sedlak, Kratveer Singh och Arun Kumar Pati. "Klassisk kommunikation med obestämd kausal ordning för n helt depolariserande kanaler". Fysisk granskning A 103 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062610

[15] N. Gisin, N. Linden, S. Massar och S. Popescu. "Felfiltrering och intrasslingsrening för kvantkommunikation". Fysisk översikt A – Atom-, molekyl- och optisk fysik 72 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.012338

[16] Daniel K.L. Oi. "Störning av kvantkanaler". Physical Review Letters 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.067902

[17] Alastair A. Abbott, Julian Wechs, Dominic Horsman, Mehdi Mhalla och Cyril Branciard. "Kommunikation genom sammanhängande kontroll av kvantkanaler". Quantum 4 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​Q-2020-09-24-333

[18] Philippe Allard Guérin, Giulia Rubino och Časlav Brukner. "Kommunikation genom kvantstyrt brus". Fysisk granskning 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 och Philip Walther. "Experimentell tvåvägskommunikation med en foton". Advanced Quantum Technologies 2 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900050

[20] Flavio Del Santo och Borivoje Dakić. "Tvåvägskommunikation med en enda kvantpartikel". Physical Review Letters 120, 1–5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.060503

[21] Mateus Araújo, Adrien Feix, Fabio Costa och Časlav Brukner. "Kvantkretsar kan inte styra okända operationer". New Journal of Physics 16 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​9/​093026

[22] Teiko Heinosaari och Takayuki Miyadera. "Inkompatibilitet av kvantkanaler". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 50 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aa5f6b

[23] Cristhiano Duarte, Lorenzo Catani och Raphael C. Drumond. "Relaterande kompatibilitet och delbarhet av kvantkanaler". International Journal of Theoretical Physics 61 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10773-022-05165-z

[24] John Watrous. "Teorin om kvantinformation". Kapitel 8. Cambridge University Press. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

Citerad av

[1] Michael Antesberger, Marco Túlio Quintino, Philip Walther och Lee A. Rozema, "Higher-order Process Matrix Tomography of a passivt-stable Quantum SWITCH", arXiv: 2305.19386, (2023).

Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2023-10-06 00:18:24). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.

On Crossrefs citerade service Inga uppgifter om citerande verk hittades (sista försök 2023-10-06 00:18:23).

Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.

Tidsstämpel:

Mer från Quantum Journal