Att förena olika föreställningar om kvantinkompatibilitet till en strikt hierarki av resursteorier om kommunikation

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Francesco Buscemi¹, Kodai Kobayashi¹, Shintaro Minagawa¹, Paolo Perinotti^2,3och Alessandro Tosini^2,3

¹Institutionen för matematisk informatik, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, 464-8601 Nagoya, Japan
²QUIT Group, Institutionen för fysik, University of Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Italien
³INFN Sezione di Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Italien

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

Abstrakt

Även om det råder allmän konsensus om definitionen av inkompatibla POVM:er, när man går upp till instrumentnivån finner man en mycket mindre tydlig situation, med matematiskt olika och logiskt oberoende definitioner av inkompatibilitet. Här täpper vi till denna lucka genom att introducera begreppet $q-kompatibilitet$, som förenar olika föreställningar om POVM:er, kanaler och instrumentinkompatibilitet i en hierarki av resursteorier om kommunikation mellan åtskilda parter. Resursteorierna som vi får fram är $fullständiga$, i den meningen att de innehåller kompletta familjer av fria operationer och monotoner som ger nödvändiga och tillräckliga förutsättningar för existensen av en transformation. Dessutom är vårt ramverk helt $operativt$, i den meningen att fria transformationer karakteriseras explicit, i termer av lokala operationer med hjälp av kausalt begränsad riktad klassisk kommunikation, och alla monotoner har en spelteoretisk tolkning som gör dem experimentellt mätbara i princip. Vi kan alltså precisera vad varje begrepp om inkompatibilitet består av, vad gäller informationsteoretiska resurser.

► BibTeX-data

@article{Buscemi2023unifyingdifferent, doi = {10.22331/q-2023-06-07-1035}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-06-07-1035}, title = {Unifying different} föreställningar om kvantinkompatibilitet i en strikt hierarki av resursteorier om kommunikation}, författare = {Buscemi, Francesco och Kobayashi, Kodai och Minagawa, Shintaro och Perinotti, Paolo och Tosini, Alessandro}, tidskrift = {{Quantum}}, issn = { 2521-327X}, utgivare = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volym = {7}, sidor = {1035}, månad = jun, år = {2023} }

► Referenser

[1] Iwo Białynicki-Birula och Jerzy Mycielski. Osäkerhetsrelationer för informationsentropi inom vågmekanik. 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 och Renato Renner. Osäkerhetsprincipen i närvaro av kvantminne. 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/ articles / nphys1734

[3] Howard Barnum, Carlton M. Caves, Christopher A. Fuchs, Richard Jozsa och Benjamin Schumacher. Icke-pendlande blandade tillstånd kan inte sändas. Phys. Rev. Lett., 76:2818–2821, april 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 och Stephanie Wehner. Bell icke-lokal. Rev. Mod. Phys., 86:419–478, april 2014. 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 och Wenbin Zhou. Komplett resursteori om kvantinkompatibilitet som kvantprogrammerbarhet. Phys. Rev. Lett., 124:120401, mars 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 och Nilanjana Datta. Ekvivalens mellan delbarhet och monoton minskning av information i klassiska och kvantstokastiska processer. Phys. Rev. A, 93:012101, jan 2016. 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 och Sergii Strelchuk. Spelteoretisk karakterisering av antinedbrytbara kanaler. 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 och Gilad Gour. Quantum relativa lorenzkurvor. Phys. Rev. A, 95:012110, jan 2017. 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 och Michał Horodecki. Global informationsbalans i kvantmätningar. 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 och Mark M. Wilde. Buller och störningar i kvantmätningar: ett informationsteoretiskt tillvägagångssätt. 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 och Shintaro Minagawa. En komplett och operativ resursteori om mätskärpa, 2023. arXiv:2303.07737.
arXiv: 2303.07737

[12] David Blackwell. Motsvarande jämförelser av experiment. 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/ stabil / 2236332

[13] Paul Busch, Pekka J. Lahti och Peter Mittelstaedt. Kvantteorin om mätning. 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 och Reinhard F. Werner. Kollokvium: Kvantrot-medelkvadratfel och mätosäkerhetsrelationer. Rev. Mod. Phys., 86:1261–1281, dec 2014. 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 och Marco Tomamichel. En informationsteoretisk behandling av kvantdikotomier. Quantum, 3:209, december 2019. doi:10.22331/q-2019-12-09-209.
https://doi.org/10.22331/q-2019-12-09-209

[16] Francesco Buscemi. Alla intrasslade kvanttillstånd är icke-lokala. Phys. 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. Jämförelse av kvantstatistiska modeller: Ekvivalenta villkor för tillräcklighet. 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. Fullständigt quantum second-law-liknande uttalanden från teorin om statistiska jämförelser, 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. Nedbrytbara kanaler, mindre brusiga kanaler och kvantstatistiska morfismer: ett ekvivalensförhållande. Probl Inf Transm, 52:201–213, 2016. doi:10.1134/S0032946016030017.
https: / / doi.org/ 10.1134 / S0032946016030017

[20] Francesco Buscemi. Omvända databehandlingssatser och beräkningsmässiga andra lagar. I Masanao Ozawa, Jeremy Butterfield, Hans Halvorson, Miklós Rédei, Yuichiro Kitajima och Francesco Buscemi, redaktörer, Reality and Measurement in Algebraic Quantum Theory, sidorna 135–159, Singapore, 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 och Paolo Perinotti. Transformera kvantoperationer: Quantum supermaps. 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] Eric Chitambar och Gilad Gour. Kvantresursteorier. Rev. Mod. Phys., 91:025001, april 2019. 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 och Alessandro Tosini. Inkompatibilitet av observerbara objekt, kanaler och instrument i informationsteorier. 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 och Iman Marvian. Kvantmajorisering och en komplett uppsättning entropiska förhållanden för kvanttermodynamik. Nature Communications, 9(1), dec 2018. 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] Werner Karl Heisenberg. Über den anschaulichen inhalt der quantentheoretischen kinematik och 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 och Karol Horodecki. Kvantsammanflätning. Rev. Mod. Phys., 81:865–942, juni 2009. 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 och Antonio Acín. Kvantkanals marginella problem. Phys. Rev. Res., 4:013249, mars 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 och George Polya. Ojämlikheter. Cambridge university press, 1952. URL: https:///books.google.it/books?id=t1RCSP8YKt8C.
https:///books.google.it/books?id=t1RCSP8YKt8C

[29] Teiko Heinosaari, Takayuki Miyadera och Daniel Reitzner. Starkt inkompatibla kvantenheter. Foundations of Physics, 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 och Mário Ziman. En inbjudan till kvantinkompatibilitet. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 49(12):123001, feb 2016. doi:10.1088/1751-8113/49/12/123001.
https://doi.org/10.1088/1751-8113/49/12/123001

[31] Teiko Heinosaari, Daniel Reitzner och Peter Stano. Anteckningar om gemensam mätbarhet av kvantobserverbara värden. 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 och Eric Chitambar. Inkompatibilitet som en resurs för programmerbara kvantinstrument. arXiv:2112.03717, 2021. URL: https:///arxiv.org/abs/2112.03717.
arXiv: 2112.03717

[33] Anna Jencova. Jämförelse av kvantkanaler och statistiska experiment, 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. En allmän teori om jämförelse av kvantkanaler (och bortom). 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 och Andreas Winter. Utökningsbarhet begränsar prestanda hos kvantprocessorer. Phys. Rev. Lett., 123:070502, aug 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 och Andreas Winter. Resursteori om oförlängbarhet och icke-symptotisk kvantkapacitet. Phys. Rev. A, 104:022401, augusti 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 och Máté Farkas. Kompatibilitet för kvantinstrument. Phys. 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 och Barry C. Arnold. Ojämlikheter: teori om majoritet och dess tillämpningar. Springer, 2010. doi:10.1007/978-0-387-68276-1.
https://doi.org/10.1007/978-0-387-68276-1

[39] Hans Maassen och JBM Uffink. Generaliserade entropiska osäkerhetsförhållanden. Phys. Rev. Lett., 60:1103–1106, mars 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 Ozawa. Kvantmätningsprocesser för kontinuerliga observerbara objekt. Journal of Mathematical Physics, 25:79–87, 1984. URL: https:///aip.scitation.org/doi/10.1063/1.526000, doi:10.1063/1.526000.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.526000

[41] Masanao Ozawa. Universellt giltig omformulering av heisenbergs osäkerhetsprincip om buller och störningar i mätning. Phys. Rev. A, 67:042105, april 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 Ozawa. Osäkerhetsrelationer för buller och störningar i generaliserade kvantmätningar. 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 Ozawa. Heisenbergs ursprungliga härledning av osäkerhetsprincipen och dess universellt giltiga omformuleringar. Current Science, 109(11):2006–2016, 2015. URL: http:///www.jstor.org/stable/24906690.
http: / / www.jstor.org/ stabil / 24906690

[44] Masanao Ozawa. Sundhet och fullständighet av kvantrot-medelkvadratfel. 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. Privat kommunikation.

[46] Denis Rosset, Francesco Buscemi och Yeong-Cherng Liang. Resursteori om kvantminnen och deras trogna verifiering med minimala antaganden. Phys. Rev. X, 8:021033, maj 2018. 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 och Mile Gu. Koherensmanipulation med avfasning-kovarianta operationer. Phys. Rev. Research, 2:013109, jan 2020. 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 Robertson. Osäkerhetsprincipen. Phys. Rev., 34:163–164, juli 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 och Francesco Buscemi. Typoberoende karakterisering av rymdliknande separerade resurser. Phys. Rev. Lett., 125:210402, nov 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 och Robert W. Spekkens. Förstå samspelet mellan förveckling och icke-lokalitet: motivera och utveckla en ny gren av förvecklingsteori, 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] Paul Skrzypczyk och Noah Linden. Robust mätning, diskrimineringsspel och tillgänglig information. Phys. Rev. Lett., 122:140403, apr 2019. doi:10.1103/PhysRevLett.122.140403.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.140403

[52] David Schmid, Denis Rosset och Francesco Buscemi. Den typoberoende resursteorin om lokal verksamhet och delad slumpmässighet. Quantum, 4:262, april 2020. doi:10.22331/q-2020-04-30-262.
https://doi.org/10.22331/q-2020-04-30-262

[53] Wenbin Zhou och Francesco Buscemi. Allmänna tillståndsövergångar med exakta resursmorfismer: en enhetlig resursteoretisk strategi. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 53(44):445303, okt 2020. URL: https:///dx.doi.org/10.1088/1751-8121/abafe5, doi:10.1088/1751 -8121/aafe5.
https:///doi.org/10.1088/1751-8121/abafe5

Citerad av

[1] Leevi Leppäjärvi och Michal Sedlák, "Inkompatibilitet med kvantinstrument", arXiv: 2212.11225, (2022).

[2] Marco Erba, Paolo Perinotti, Davide Rolino och Alessandro Tosini, "Mätningsinkompatibilitet är strikt starkare än störning", arXiv: 2305.16931, (2023).

[3] Stanley Gudder, "A Theory of Quantum Instruments", arXiv: 2305.17584, (2023).

[4] Ning Gao, Dantong Li, Anchit Mishra, Junchen Yan, Kyrylo Simonov och Giulio Chiribella, "Measuring Incompatibility and Clustering Quantum Observables with a Quantum Switch", Fysiska granskningsbrev 130 17, 170201 (2023).

[5] Francesco Buscemi, Kodai Kobayashi och Shintaro Minagawa, "En komplett och operativ resursteori om mätskärpa", arXiv: 2303.07737, (2023).

Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2023-06-07 21:35:06). 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 2023-06-07 21:35:05).

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.

SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
EVM Finans. Unified Interface for Decentralized Finance. Tillgång här.
Quantum Media Group. IR/PR förstärkt. Tillgång här.
PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
Källa: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-06-07-1035/

Tidsstämpel: Juni 7, 2023

Mer från Quantum Journal

En cellulär automatavkodare för en skräddarsydd färgkod

Källkluster:

Quantum Journal

Källnod: 2007254

Tidsstämpel: Mar 9, 2023

Prestandaanalys av kvantrepeterare aktiverad av deterministiskt genererade fotoniska graftillstånd

Quantum Journal

Källnod: 1988372

Tidsstämpel: Mar 2, 2023

Att förena olika föreställningar om kvantinkompatibilitet i en strikt hierarki av resursteorier om kommunikation

Återutgiven av Platon

Abstrakt

► BibTeX-data

► Referenser

Citerad av

Mer från Quantum Journal

En cellulär automatavkodare för en skräddarsydd färgkod

Prestandaanalys av kvantrepeterare aktiverad av deterministiskt genererade fotoniska graftillstånd

Utnyttja icke-linjära effekter i optomekaniska sensorer med kontinuerlig fotonräkning

Diagnostisera karga platåer med verktyg från Quantum Optimal Control

En översyn och omformulering av makroskopisk realism: att lösa dess brister med hjälp av ramen för generaliserade sannolikhetsteorier

Grafisk initiering av neurala nätverk av ungefärlig kvantoptimering

Universella kvantkretsar för kvantkemi

Komplexiteten av tvådelad Gaussisk bosonsampling

Allmänna egenskaper för trohet i icke-hermitiska kvantsystem med PT-symmetri

Quantum Liouvillian exceptionella och diaboliska punkter för bosoniska fält med kvadratiska Hamiltonianer: Heisenberg-Langevins ekvationsmetod

Resonant flernivåamplituddämpningskanaler

Amplitudkvoter och kvanttillstånd i neurala nätverk

Om Oss

Vertikal sökning och Ai

plattform

Håll kontakten

Konto