Експериментальна комунікація через суперпозицію квантових каналів

Експериментальна комунікація через суперпозицію квантових каналів

Мітка часу: 3 жовтня 2023 р., 7:55
Вихідний вузол: 2919186

Артур ОТ Панг1, Ной Лупу-Гладштейн1, Уго Ферретті1, Ю. Батухан Йилмаз1, Аарон Бродатч1,2та Ефраїм М. Штейнберг1,3

1Департамент фізики та Центр квантової інформації Університет квантового контролю Торонто, 60 St George St, Торонто, Онтаріо, M5S 1A7, Канада
2IonQ Canada Inc. 2300 Yonge St, Toronto ON, M4P 1E4
3Канадський інститут перспективних досліджень, Торонто, Онтаріо, M5G 1M1, Канада

Вам цей документ цікавий чи ви хочете обговорити? Скайте або залиште коментар на SciRate.

абстрактний

Підвищення інформаційної ємності за допомогою узгодженого керування каналами останнім часом привернуло велику увагу, оскільки досліджується вплив узгодженого керування причинно-наслідковими порядками каналів, суперпозиціями каналів і кодуванням інформації. Узгоджене керування каналами вимагає нетривіального розширення опису каналу, що для накладання каналів кубітів еквівалентно розширенню каналу для дії на кутріти. Тут ми досліджуємо природу цього розширення ємності для суперпозиції каналів шляхом порівняння максимальної когерентної інформації через деполяризаційні кубітні канали та відповідні накладені та кутритні канали. Ми показуємо, що розширений опис каналу qutrit сам по собі достатній для пояснення збільшення пропускної здатності без будь-якого використання суперпозиції.

Популярне резюме

Квантовий контроль каналів зв'язку може призвести до несподіваного збільшення пропускної здатності каналу. У цій статті ми експериментально накладаємо два кубітних канали нульової ємності, у яких кубіт контролює, через який канал передається інформація. Тут ми показуємо, що відсутність передачі інформації через певний канал також є ступенем свободи, який може передавати інформацію. Накладання каналів є одним із способів використання цього ступеня свободи для передачі інформації. У цій статті ми обговорюємо умови, за яких цей додатковий ступінь свободи може сприяти передачі інформації, і природу каналу, що виникає в результаті суперпозиції.

► Дані BibTeX

► Список літератури

[1] Даніель Еблер, Сіна Салек і Джуліо Чірібелла. «Покращена комунікація за допомогою невизначеного причинно-наслідкового порядку». Physical Review Letters 120 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.120502

[2] Джуліо Чірібелла, Джакомо Мауро Д'Аріано, Паоло Перінотті та Бенуа Валірон. «Квантові обчислення без певної причинної структури». Physical Review A – Atomic, Molecular, and Optical Physics 88 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.022318

[3] Марсіо М. Таддеї, Хайме Каріньє, Даніель Мартінес, Таня Гарсія, Найда Герреро, Аластер А. Ебботт, Матеус Араухо, Сиріл Брансіард, Естебан С. Гомес, Стівен П. Волборн, Леандро Аоліта та Густаво Ліма. «Обчислювальна перевага від квантової суперпозиції кількох часових порядків фотонних воріт». PRX Quantum 2 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.010320

[4] K. Goswami, Y. Cao, GA Paz-Silva, J. Romero, and AG White. «Підвищення комунікаційної спроможності шляхом суперпозиції порядку». Physical Review Research 2 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.033292

[5] Джулія Рубіно, Лі А. Розема, Адрієн Фейкс, Матеус Араухо, Йонас М. Зойнер, Лоренцо М. Прокопіо, Часлав Брукнер і Філіп Вальтер. “Експериментальна перевірка невизначеного причинного порядку”. Наукові досягнення 3 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1602589

[6] Ю Го, Сяо Мінь Ху, Чжі Бо Хоу, Хуань Цао, Цзінь Мін Цуй, Бі Хен Лю, Юнь Фен Хуан, Чуан Фен Лі, Гуан Кан Гуо та Джуліо Чірібелла. “Експериментальна передача квантової інформації за допомогою суперпозиції причинних порядків”. Physical Review Letters 124 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.030502

[7] Лоренцо М. Прокопіо, Амір Моканакі, Матеус Араухо, Фабіо Коста, Іраті Алонсо Калафелл, Емма Г. Дауд, Дені Р. Хамел, Лі А. Розема, Часлав Брукнер і Філіп Вальтер. “Експериментальна суперпозиція порядків квантових вентилів”. Nature Communications 6 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms8913

[8] Джулія Рубіно, Лі А. Розема, Даніель Еблер, Хлер Крістіанссон, Сіна Салек, Філіп Аллард Герен, Аластер А. Ебботт, Сиріл Брансіард, Часлав Брукнер, Джуліо Чірібелла та Філіп Вальтер. “Експериментальне квантове покращення зв’язку шляхом накладання траєкторій”. Physical Review Research 3 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.013093

[9] Лоренцо М. Прокопіо, Франсіско Дельгадо, Марко Енрікес, Надя Белабас і Хуан Аріель Левенсон. «Покращення зв’язку через квантовий когерентний контроль n каналів у сценарії невизначеного причинно-наслідкового порядку». Ентропія 21 (2019).
https://​/​doi.org/​10.3390/​e21101012

[10] Лоренцо М. Прокопіо, Франсіско Дельгадо, Марко Енрікес, Надя Белабас і Хуан Аріель Левенсон. «Надсилання класичної інформації через три канали з шумом у суперпозиції причинних порядків». Physical Review A 101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012346

[11] Джуліо Чірібелла та Хлер Крістіанссон. “Квантова теорія Шеннона з суперпозиціями траєкторій”. Праці Королівського товариства A: Математичні, фізичні та інженерні науки 475 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2018.0903

[12] Джуліо Чірібелла, Манік Банік, Some Sankar Bhattacharya, Tamal Guha, Mir Alimuddin, Arup Roy, Sutapa Saha, Sristy Agrawal і Guruprasad Kar. «Невизначений причинно-наслідковий порядок забезпечує ідеальну квантову комунікацію з каналами нульової пропускної здатності». New Journal of Physics 23 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​abe7a0

[13] Джуліо Чірібелла, Метт Вілсон і Х. Ф. Чау. «Квантова та класична передача даних через повністю деполяризаційні канали в суперпозиції циклічних порядків». Physical Review Letters 127 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.190502

[14] Ск Сазім, Міхал Седлак, Кратвір Сінгх і Арун Кумар Паті. “Класична комунікація з невизначеним причинним порядком для n повністю деполяризованих каналів”. Physical Review A 103 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062610

[15] Н. Гісін, Н. Лінден, С. Массар, С. Попеску. «Фільтрація помилок і очищення від заплутаності для квантової комунікації». Фізичний огляд A – Атомна, молекулярна та оптична фізика 72 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.012338

[16] Даніель KL Oi. «Інтерференція квантових каналів». Physical Review Letters 91 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.067902

[17] Аластер А. Ебботт, Джуліан Векс, Домінік Хорсман, Мехді Мхалла та Сиріл Брансіард. «Зв'язок через когерентне управління квантовими каналами». Квант 4 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​Q-2020-09-24-333

[18] Філіп Аллард Герен, Джулія Рубіно та Часлав Брукнер. «Комунікація через квантово-контрольований шум». Physical Review A 99 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062317

[19] Франческо Масса, Амір Моканакі, Емін Баумелер, Флавіо Дель Санто, Джошуа А. Кеттвелл, Борівое Дакіч і Філіп Вальтер. “Експериментальний двосторонній зв’язок з одним фотоном”. Advanced Quantum Technologies 2 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1002/​qute.201900050

[20] Флавіо Дель Санто та Борівое Дакіч. «Двосторонній зв'язок з однією квантовою частинкою». Physical Review Letters 120, 1–5 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.060503

[21] Матеус Араухо, Адріан Фейкс, Фабіо Коста та Часлав Брукнер. «Квантові схеми не можуть контролювати невідомі операції». New Journal of Physics 16 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​9/​093026

[22] Тейко Хейносаарі та Такаюкі Міядера. «Несумісність квантових каналів». Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 50 (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​aa5f6b

[23] Крістіано Дуарте, Лоренцо Катані та Рафаель С. Драмонд. “Взаємозв’язок сумісності та подільності квантових каналів”. Міжнародний журнал теоретичної фізики 61 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10773-022-05165-z

[24] Джон Вотроус. “Теорія квантової інформації”. Розділ 8. Cambridge University Press. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

Цитується

[1] Майкл Антесбергер, Марко Туліо Квінтіно, Філіп Вальтер та Лі А. Розема, «Матрична томографія процесів вищого порядку пасивно стабільного квантового перемикача», arXiv: 2305.19386, (2023).

Вищезазначені цитати від SAO / NASA ADS (останнє оновлення успішно 2023-10-06 00:18:24). Список може бути неповним, оскільки не всі видавці надають відповідні та повні дані про цитування.

On Служба, на яку посилається Crossref даних про цитування робіт не знайдено (остання спроба 2023-10-06 00:18:23).

Ця стаття опублікована в Quantum під Creative Commons Attribution 4.0 International (CC на 4.0) ліцензія. Авторське право залишається за оригінальними власниками авторських прав, такими як автори або їх установи.

Часова мітка:

Більше від Квантовий журнал