The Resource Theory Of Nonclassicality Of Channel Assemblages

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Beata Zjawin¹, David Schmid¹, Matty J. Hoban^2,3, och Ana Belén Sainz¹

¹International Center for Theory of Quantum Technologies, University of Gdańsk, 80-309 Gdańsk, Polen
²Cambridge Quantum Computing Ltd.
³Quantinuum LLC

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

Abstrakt

När två parter, Alice och Bob, delar på korrelerade kvantsystem och Alice utför lokala mätningar, kan Alices uppdaterade beskrivning av Bobs tillstånd ge bevis på icke-klassiska korrelationer. Detta enkla scenario, berömt introducerat av Einstein, Podolsky och Rosen (EPR), kan modifieras genom att tillåta Bob att också ha ett klassiskt eller kvantsystem som indata. I det här fallet uppdaterar Alice sin kunskap om kanalen (snarare än om en stat) i Bobs labb. I detta dokument tillhandahåller vi ett enhetligt ramverk för att studera icke-klassiciteten hos olika sådana generaliseringar av EPR-scenariot. Vi gör det med hjälp av en resursteori där de fria operationerna är lokala operationer och delad slumpmässighet (LOSR). Vi tar fram ett semidefinierat program för att studera förbeställningen av EPR-resurser och upptäcker möjliga konverteringar mellan de senare. Dessutom studerar vi konverteringar mellan postkvantresurser både analytiskt och numeriskt.

► BibTeX-data

@article{Zjawin2023resourcetheoryof, doi = {10.22331/q-2023-10-10-1134}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-10-10-1134}, title = {Resursen teori om icke-klassicitet hos kanalsammansättningar}, författare = {Zjawin, Beata och Schmid, David och Hoban, Matty J. och Sainz, Ana Bel{'{e}}n}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521 -327X}, utgivare = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volym = {7}, sidor = {1134}, månad = okt, år = {2023} }

► Referenser

[1] John S Bell. "Om Einstein Podolsky Rosen-paradoxen". Physics Physique Fizika 1, 195 (1964).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysicsPhysiqueFizika.1.195

[2] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani och Stephanie Wehner. "Block nonlocality". Reviews of Modern Physics 86, 419 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419

[3] Albert Einstein, Boris Podolsky och Nathan Rosen. "Kan en kvantmekanisk beskrivning av den fysiska verkligheten anses vara fullständig?". Physical review 47, 777 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.47.777

[4] Erwin Schrödinger. "Diskussion av sannolikhetsrelationer mellan separerade system". Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 31, 555–563 (1935).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0305004100013554

[5] Eric Gama Cavalcanti, Steve J Jones, Howard M Wiseman och Margaret D Reid. "Experimentella kriterier för styrning och Einstein-Podolsky-Rosen-paradoxen". Physical Review A 80, 032112 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.032112

[6] Howard M Wiseman, Steve James Jones och Andrew C Doherty. "Styrning, intrassling, icke-lokalitet och Einstein-Podolsky-Rosen-paradoxen". Physical review letters 98, 140402 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.140402

[7] Roope Uola, Ana CS Costa, H Chau Nguyen och Otfried Gühne. "Kvantstyrning". Reviews of Modern Physics 92, 015001 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.015001

[8] Cyril Branciard, Eric G Cavalcanti, Stephen P Walborn, Valerio Scarani och Howard M Wiseman. "Ensidig enhetsoberoende kvantnyckeldistribution: Säkerhet, genomförbarhet och kopplingen till styrning". Physical Review A 85, 010301 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301

[9] Yu Xiang, Ioannis Kogias, Gerardo Adesso och Qiongyi He. "Multipartite gaussian steering: Monogami constraints and quantumcryptography applications". Phys. Rev. A 95, 010101 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.010101

[10] Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro och SP Walborn. "Detektering av intrassling i asymmetriska kvantnät och flerdelad kvantstyrning". Naturkommunikationer 6, 1–6 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms8941

[11] Alejandro Máttar, Paul Skrzypczyk, GH Aguilar, RV Nery, PH Souto Ribeiro, SP Walborn och Daniel Cavalcanti. "Experimentell flerpartsintrassling och slumpmässig certifiering av w-tillståndet i kvantstyrningsscenariot". Quantum Science and Technology 2, 015011 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aa629b

[12] Elsa Passaro, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk och Antonio Acín. "Optimal slumpmässig certifiering i kvantstyrning och förbereda-och-mäta scenarier". New Journal of Physics 17, 113010 (2015).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/11/113010

[13] Yun Zhi Law, Jean-Daniel Bancal, Valerio Scarani, et al. "Quantum slumpmässig extraktion för olika nivåer av karaktärisering av enheterna". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 47, 424028 (2014).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/47/42/424028

[14] Ivan Šupić och Matty J Hoban. ”Självtestning genom EPR-styrning”. New Journal of Physics 18, 075006 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/7/075006

[15] Suchetana Goswami, Bihalan Bhattacharya, Debarshi Das, Souradeep Sasmal, C Jebaratnam och AS Majumdar. "Ensidig enhetsoberoende självtestning av vilket som helst rent två-qubit intrasslat tillstånd". Fysisk granskning A 98, 022311 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022311

[16] Shin-Liang Chen, Huan-Yu Ku, Wenbin Zhou, Jordi Tura och Yueh-Nan Chen. "Robust självtestning av styrbara kvantaggregat och dess tillämpningar på enhetsoberoende kvantcertifiering". Quantum 5, 552 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-09-28-552

[17] Matthew F Pusey. "Negativitet och styrning: En starkare Peres gissning". Physical Review A 88, 032313 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.032313

[18] Paul Skrzypczyk, Miguel Navascués och Daniel Cavalcanti. "Kvantifiera Einstein-Podolsky-Rosen-styrning". Physical review letters 112, 180404 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.180404

[19] Marco Piani och John Watrous. "Nödvändig och tillräcklig kvantinformationskarakterisering av Einstein-Podolsky-Rosen-styrning". Physical review letters 114, 060404 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.060404

[20] Rodrigo Gallego och Leandro Aolita. "Resursteori om styrning". Physical Review X 5, 041008 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041008

[21] Beata Zjawin, David Schmid, Matty J Hoban och Ana Belén Sainz. "Kvantifiera EPR: resursteorin om icke-klassicitet för samlingar av vanliga orsaker". Quantum 7, 926 (2023).
https://doi.org/10.22331/q-2023-02-16-926

[22] Elie Wolfe, David Schmid, Ana Belén Sainz, Ravi Kunjwal och Robert W Spekkens. "Quantifying Bell: Resursteorin om icke-klassicitet hos rutor med vanliga orsaker". Quantum 4, 280 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-06-08-280

[23] David Schmid, Thomas C Fraser, Ravi Kunjwal, Ana Belén 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.
arXiv: 2004.09194

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

[25] Marco Piani. "Kanalstyrning". JOSA B 32, A1–A7 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1364 / JOSAB.32.0000A1

[26] Ana Belén Sainz, Matty J Hoban, Paul Skrzypczyk och Leandro Aolita. "Bipartite postquantum styrning i generaliserade scenarier". Physical Review Letters 125, 050404 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.050404

[27] Eric G Cavalcanti, Michael JW Hall och Howard M Wiseman. "Intrasslingsverifiering och styrning när man inte kan lita på alice och bob". Physical Review A 87, 032306 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.032306

[28] Denis Rosset, David Schmid och Francesco Buscemi. "Typoberoende karakterisering av rymdliknande separerade resurser". Physical Review Letters 125, 210402 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.210402

[29] Iman Marvian och Robert W Spekkens. "Hur man kvantifierar koherens: Att skilja på talbara och outsägliga föreställningar". Physical Review A 94, 052324 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.052324

[30] Iman Marvian, Robert W Spekkens och Paolo Zanardi. "Kvantumhastighetsgränser, koherens och asymmetri". Physical Review A 93, 052331 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.052331

[31] Andreas Winter och Dong Yang. "Operationell resursteori om koherens". Physical review letters 116, 120404 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.120404

[32] Fernando GSL Brandao, Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim, Joseph M Renes och Robert W Spekkens. "Resursteori om kvanttillstånd utanför termisk jämvikt". Physical review letters 111, 250404 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.250404

[33] Paul Skrzypczyk, Anthony J Short och Sandu Popescu. "Arbetsextraktion och termodynamik för individuella kvantsystem". Naturkommunikationer 5, 1–8 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms5185

[34] Dominik Janzing, Pawel Wocjan, Robert Zeier, Rubino Geiss och Th Beth. "Termodynamisk kostnad för tillförlitlighet och låga temperaturer: skärpning av Landauers princip och den andra lagen". International Journal of Theoretical Physics 39, 2717–2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734

[35] Michał Horodecki och Jonathan Oppenheim. "Fundamentala begränsningar för termodynamik i kvant- och nanoskala". Naturkommunikationer 4, 1–6 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

[36] Gilad Gour, Markus P Müller, Varun Narasimhachar, Robert W Spekkens och Nicole Yunger Halpern. "Resursteorin om informationsmässig icke-jämvikt i termodynamik". Fysikrapporter 583, 1–58 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2015.04.003

[37] Zoë Holmes, Erick Hinds Mingo, Calvin YR Chen och Florian Mintert. "Kvantifiera atermalitet och kvantinducerade avvikelser från klassiska fluktuationsförhållanden". Entropy 22, 111 (2020).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e22010111

[38] Michael A Nielsen. "Villkor för en klass av intrasslingstransformationer". Physical Review Letters 83, 436 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.436

[39] Charles H Bennett, Herbert J Bernstein, Sandu Popescu och Benjamin Schumacher. "Koncentrera partiell intrassling av lokala verksamheter". Physical Review A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[40] Yuval Rishu Sanders och Gilad Gour. "Nödvändiga villkor för intrasslingskatalysatorer". Physical Review A 79, 054302 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.054302

[41] Francesco Buscemi. "Alla intrasslade kvanttillstånd är icke-lokala". Physical review letters 108, 200401 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.200401

[42] David Schmid, Haoxing Du, Maryam Mudassar, Ghi Coulter-de Wit, Denis Rosset och Matty J Hoban. "Postquantum common-cause channels: resursteorin om lokal verksamhet och delad förveckling". Quantum 5, 419 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-03-23-419

[43] Jonathan Barrett, Noah Linden, Serge Massar, Stefano Pironio, Sandu Popescu och David Roberts. "Icke-lokala korrelationer som en informationsteoretisk resurs". Fysisk granskning A 71, 022101 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.022101

[44] Nicolas Brunner och Paul Skrzypczyk. "Icke-lokalitetsdestillation och postkvantteorier med trivial kommunikationskomplexitet". Physical review letters 102, 160403 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.160403

[45] Judea Pearl. "Kausalitet". Cambridge University Press. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511803161

[46] Christopher J Wood och Robert W Spekkens. "Lektionen av kausala upptäcktsalgoritmer för kvantkorrelationer: kausala förklaringar av bell-ojämlikhet kränkningar kräver finjustering". New Journal of Physics 17, 033002 (2015).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/3/033002

[47] Paulo J Cavalcanti, John H Selby, Jamie Sikora, Thomas D Galley och Ana Belén Sainz. "Postkvantstyrning är en starkare än kvantresurs för informationsbehandling". npj Quantum Information 8, 1–10 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41534-022-00574-8

[48] Ana Belén Sainz, Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Paul Skrzypczyk och Tamás Vértesi. "Postkvantstyrning". Physical review letters 115, 190403 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.190403

[49] Sandu Popescu och Daniel Rohrlich. "Quantum nonlocality som ett axiom". Foundations of Physics 24, 379–385 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02058098

[50] Nicolas Gisin. "Stokastisk kvantdynamik och relativitet". Helvetica Physica Acta 62, 363-371 (1989).
https: / / doi.org/ 10.5169 / seals-116034

[51] Lane P Hughston, Richard Jozsa och William K Wootters. "En fullständig klassificering av kvantensembler med en given densitetsmatris". Physics Letters A 183, 14–18 (1993).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(93)90880-9

[52] Michael A. Nielsen och Isaac L. Chuang. "Kvantberäkning och kvantinformation: 10-årsjubileumsutgåva". Cambridge University Press. (2011).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[53] David Schmid, Katja Ried och Robert W. Spekkens. "Varför initiala system-miljö-korrelationer inte innebär att fullständig positivitet misslyckas: ett kausalt perspektiv". Phys. Rev. A 100, 022112 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022112

[54] Man-Duen Choi. "Fullständigt positiva linjära kartor på komplexa matriser". Linjär algebra och dess tillämpningar 10, 285–290 (1975).
https://doi.org/10.1016/0024-3795(75)90075-0

[55] Andrzej Jamiołkowski. "Linjära transformationer som bevarar spår och positiv semidefiniteness av operatörer". Reports on Mathematical Physics 3, 275–278 (1972).
https://doi.org/10.1016/0034-4877(72)90011-0

[56] Gus Gutoski och John Watrous. "Mot en allmän teori om kvantspel". I Proceedings av det trettionionde årliga ACM-symposiet om datorteori. Sida 565. (2007).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 1250790.1250873

[57] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano och Paolo Perinotti. "Teoretisk ram för kvantnätverk". Physical Review A 80, 022339 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.022339

[58] Arthur Fine. "Dolda variabler, gemensam sannolikhet och klockojämlikheterna". Phys. Rev. Lett. 48, 291-295 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.291

[59] "Matlab". URL: https://www.mathworks.com/.
https://www.mathworks.com/

[60] Michael Grant och Stephen Boyd. "CVX: MATLAB programvara för disciplinerad konvex programmering". URL: http:///cvxr.com/cvx.
http://cvxr.com/ cvx

[61] Michael Grant och Stephen Boyd. "Direktimplementeringar för icke-släta konvexa program". I V. Blondel, S. Boyd och H. Kimura, redaktörer, Recent Advances in Learning and Control. Sidorna 95–110. Föreläsningsanteckningar i kontroll- och informationsvetenskap. Springer-Verlag Limited (2008).

[62] Jos F Sturm. "Med sedumi 1.02, en matlab-verktygslåda för optimering över symmetriska koner". Optimeringsmetoder och programvara 11, 625–653 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 10556789908805766

[63] Nathaniel Johnston. "QETLAB: en MATLAB-verktygslåda för kvantintrassling". URL: http:///qetlab.com.
http://qetlab.com

[64] Beata Zjawin, David Schmid, Matty J. Hoban och Ana Belén Sainz. kod: beatazjawin/Quantifying-EPR.
https:///github.com/beatazjawin/Quantifying-EPR

[65] Daniel Cavalcanti och Paul Skrzypczyk. "Quantum steering: en recension med fokus på semidefinite programmering". Reports on Progress in Physics 80, 024001 (2016).
https://doi.org/10.1088/1361-6633/80/2/024001

[66] Miguel Navascués, Yelena Guryanova, Matty J Hoban och Antonio Acín. "Nästan kvantkorrelationer". Naturkommunikationer 6, 1 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7288

[67] Marcin Pawłowski, Tomasz Paterek, Dagomir Kaszlikowski, Valerio Scarani, Andreas Winter och Marek Żukowski. "Informationskausalitet som en fysisk princip". Nature 461, 1101 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature08400

[68] Miguel Navascués och Harald Wunderlich. "En blick bortom kvantmodellen". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 466, 881 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2009.0453

[69] Ana Belén Sainz, Tobias Fritz, Remigiusz Augusiak, J Bohr Brask, Rafael Chaves, Anthony Leverrier och Antonio Acín. "Utforska den lokala ortogonalitetsprincipen". Physical Review A 89, 032117 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.032117

[70] Antonio Acín, Tobias Fritz, Anthony Leverrier och Ana Belén Sainz. "Ett kombinatoriskt förhållningssätt till icke-lokalitet och kontextualitet". Communications in Mathematical Physics 334, 533–628 (2015).
https://doi.org/10.1007/s00220-014-2260-1

[71] Joe Henson och Ana Belén Sainz. "Makroskopisk icke-kontextualitet som en princip för nästan kvantkorrelationer". Physical Review A 91, 042114 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.042114

[72] John F Clauser, Michael A Horne, Abner Shimony och Richard A Holt. "Föreslaget experiment för att testa lokala teorier om dolda variabler". Physical review letters 23, 880 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.23.880

[73] Matty J Hoban och Ana Belén Sainz. "Ett kanalbaserat ramverk för styrning, icke-lokalitet och bortom". New Journal of Physics 20, 053048 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aabea8

[74] Michał Banacki, Ravishankar Ramanathan och Paweł Horodecki. "Multipartite channel assemblages" (2022). URL: https:///arxiv.org/pdf/2205.05033.pdf.
https: / / arxiv.org/ pdf / 2205.05033.pdf

[75] Miguel Navascués, Stefano Pironio och Antonio Acín. "Att begränsa uppsättningen av kvantkorrelationer". Physical Review Letters 98, 010401 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.010401

[76] Miguel Navascués, Stefano Pironio och Antonio Acín. "En konvergent hierarki av semidefinita program som kännetecknar uppsättningen av kvantkorrelationer". New Journal of Physics 10, 073013 (2008).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/7/073013

[77] Tilo Eggeling, Dirk Schlingemann och Reinhard F Werner. "Semikausala operationer är semilokaliserbara". EPL (Europhysics Letters) 57, 782 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1209 / EPL / i2002-00579-4

Citerad av

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.