Об’єднання різних уявлень про квантову несумісність у сувору ієрархію ресурсних теорій комунікації

Перевидано Платоном

читають: 0

Франческо Бушемі¹, Кодай Кобаяші¹, Шінтаро Мінагава¹, Паоло Перінотті^2,3 та Алессандро Тосіні^2,3

¹Кафедра математичної інформатики, Університет Нагоя, Фуро-чо, Чікуса-ку, 464-8601 Нагоя, Японія
²Група QUIT, факультет фізики, Університет Павії, via Bassi 6, 27100 Pavia, Italy
³INFN Sezione di Pavia, via Bassi 6, 27100 Pavia, Italy

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

абстрактний

Хоча існує загальний консенсус щодо визначення несумісних POVM, переходячи до рівня інструментів, можна виявити набагато менш чітку ситуацію з математично різними та логічно незалежними визначеннями несумісності. Тут ми заповнюємо цю прогалину, вводячи поняття $q-сумісності$, яке об’єднує різні поняття POVM, каналів і несумісності інструментів в одну ієрархію теорій ресурсів комунікації між окремими сторонами. Теорії ресурсів, які ми отримуємо, є $повними$ в тому сенсі, що вони містять повні сімейства вільних операцій і монотонів, що забезпечують необхідні і достатні умови для існування перетворення. Крім того, наша структура є повністю $операційною$, у тому сенсі, що вільні перетворення характеризуються явно, в термінах локальних операцій, які сприяють причинно-обмеженому спрямованому класичному зв’язку, і всі монотонні мають теоретико-ігрову інтерпретацію, що робить їх експериментально вимірними в принципі. Таким чином, ми можемо точно визначити, з чого складається кожне поняття несумісності, з точки зору інформаційно-теоретичних ресурсів.

► Дані BibTeX

@article{Buscemi2023unifyingdifferent, doi = {10.22331/q-2023-06-07-1035}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-06-07-1035}, title = {Unifying different поняття квантової несумісності в сувору ієрархію ресурсних теорій комунікації}, author = {Buscemi, Francesco and Kobayashi, Kodai and Minagawa, Shintaro and Perinotti, Paolo and Tosini, Alessandro}, journal = {{Quantum}}, issn = { 2521-327X}, видавець = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, том = {7}, сторінок = {1035}, місяць = черв, рік = {2023} }

► Список літератури

[1] Іво Бялиніцький-Біруля та Єжи Міцельський. Співвідношення невизначеності для інформаційної ентропії в хвильовій механіці. 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] Маріо Берта, Маттіас Крістандль, Роджер Колбек, Джозеф М. Ренес і Ренато Реннер. Принцип невизначеності при наявності квантової пам'яті. 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] Говард Барнум, Карлтон М. Кейвс, Крістофер А. Фукс, Річард Йоза та Бенджамін Шумахер. Неможливо транслювати змішані стани без роботи. фіз. Rev. Lett., 76:2818–2821, квітень 1996 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.76.2818, doi:10.1103/PhysRevLett.76.2818.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.76.2818

[4] Ніколас Бруннер, Даніель Кавальканті, Стефано Піроніо, Валеріо Скарані та Стефані Венер. Дзвінкова нелокальність. Rev. Mod. Phys., 86:419–478, квітень 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] Франческо Бушемі, Ерік Читамбар і Венбінь Чжоу. Повна теорія ресурсів квантової несумісності як квантової програмованості. фіз. Rev. Lett., 124:120401, березень 2020 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.120401, doi:10.1103/PhysRevLett.124.120401.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.120401

[6] Франческо Бушемі та Ніланджана Датта. Еквівалентність між подільністю та монотонним спаданням інформації в класичних і квантових стохастичних процесах. фіз. Rev. A, 93:012101, січень 2016 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.93.012101, doi:10.1103/PhysRevA.93.012101.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.012101

[7] Франческо Бушемі, Ніланджана Датта та Сергій Стрельчук. Теоретико-ігрова характеристика антирозкладних каналів. 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] Франческо Бушемі та Гілад Гур. Квантові відносні криві Лоренца. фіз. Rev. A, 95:012110, січень 2017 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.95.012110, doi:10.1103/PhysRevA.95.012110.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.012110

[9] Франческо Бушемі, Масахіто Хаяші та Міхал Городецький. Глобальний інформаційний баланс у квантових вимірах. 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] Франческо Бушемі, Майкл Дж. У. Холл, Масанао Одзава та Марк М. Уайльд. Шум і збурення в квантових вимірюваннях: теоретико-інформаційний підхід. 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] Франческо Бушемі, Кодай Кобаяші та Шінтаро Мінагава. Повна та оперативна теорія ресурсів чіткості вимірювання, 2023. arXiv:2303.07737.
arXiv: 2303.07737

[12] Девід Блеквелл. Еквівалентні порівняння дослідів. 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/stable/2236332

[13] Пол Буш, Пекка Дж. Лахті та Пітер Міттельштадт. Квантова теорія вимірювання. Springer Berlin Heidelberg, 1996. doi:10.1007/978-3-540-37205-9.
https://doi.org/10.1007/978-3-540-37205-9

[14] Пол Буш, Пекка Лахті та Рейнхард Ф. Вернер. Колоквіум: Квантова середньоквадратична похибка та співвідношення невизначеності вимірювань. Rev. Mod. Phys., 86:1261–1281, грудень 2014 р. URL: https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.86.1261, doi:10.1103/RevModPhys.86.1261.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.1261

[15] Франческо Бушемі, Девід Саттер і Марко Томамічел. Інформаційно-теоретичне трактування квантових дихотомій. Quantum, 3:209, грудень 2019 р. doi:10.22331/q-2019-12-09-209.
https://doi.org/10.22331/q-2019-12-09-209

[16] Франческо Бушемі. Усі заплутані квантові стани є нелокальними. фіз. Rev. Lett., 108:200401, травень 2012 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.200401, doi:10.1103/PhysRevLett.108.200401.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.200401

[17] Франческо Бушемі. Порівняння квантових статистичних моделей: еквівалентні умови достатності. Комунікації в математичній фізиці, 310(3):625–647, 2012. doi:10.1007/s00220-012-1421-3.
https://doi.org/10.1007/s00220-012-1421-3

[18] Франческо Бушемі. Повністю квантові твердження, подібні до другого закону, з теорії статистичних порівнянь, 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] Франческо Бушемі. Розкладні канали, менш шумні канали та квантові статистичні морфізми: відношення еквівалентності. Probl Inf Transm, 52:201–213, 2016. doi:10.1134/S0032946016030017.
https: / / doi.org/ 10.1134 / S0032946016030017

[20] Франческо Бушемі. Зворотні теореми обробки даних і другі закони обчислень. У Masanao Ozawa, Jeremy Butterfield, Hans Halvorson, Miklós Rédei, Yuichiro Kitajima та Francesco Buscemi, редактори, Reality and Measurement in Algebraic Quantum Theory, сторінки 135–159, Сінгапур, 2018. Springer Singapore. doi:10.1007/978-981-13-2487-1.
https://doi.org/10.1007/978-981-13-2487-1

[21] Джуліо Чірібелла, Дж. Мауро Д'Аріано та Паоло Перінотті. Перетворення квантових операцій: квантові суперкарти. 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] Ерік Читамбар і Гілад Гур. Теорії квантових ресурсів. Rev. Mod. Phys., 91:025001, квітень 2019 р. URL: https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.91.025001, doi:10.1103/RevModPhys.91.025001.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025001

[23] Джакомо Мауро Д'Аріано, Паоло Перінотті та Алессандро Тозіні. Несумісність спостережуваних, каналів та інструментів у теоріях інформації. 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] Гілад Гур, Девід Дженнінгс, Франческо Бушемі, Руняо Дуань та Іман Марвіан. Квантова мажорізація та повний набір ентропійних умов для квантової термодинаміки. Nature Communications, 9(1), грудень 2018 р. 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] Вернер Карл Гейзенберг. Über den anschaulichen inhalt der quantentheoretischen kinematik und 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] Ришард Городецький, Павло Городецький, Міхал Городецький та Кароль Городецький. Квантова заплутаність. Rev. Mod. Phys., 81:865–942, червень 2009 р. URL: https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.81.865, doi:10.1103/RevModPhys.81.865.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

[27] Чун-Юн Хсі, Маттео Лостальо та Антоніо Асін. Гранична проблема квантового каналу. фіз. Rev. Res., 4:013249, березень 2022 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.013249, doi:10.1103/PhysRevResearch.4.013249.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.013249

[28] Годфрі Гарольд Гарді, Джон Еденсор Літтлвуд і Джордж Поліа. Нерівності. Видавництво Кембриджського університету, 1952. URL: https:///books.google.it/books?id=t1RCSP8YKt8C.
https:///books.google.it/books?id=t1RCSP8YKt8C

[29] Тейко Хейносаарі, Такаюкі Міядера та Даніель Райцнер. Сильно несумісні квантові пристрої. Основи фізики, 44(1):34–57, 2014. doi:10.1007/s10701-013-9761-1.
https://doi.org/10.1007/s10701-013-9761-1

[30] Тейко Хейносаарі, Такаюкі Міядера та Маріо Зіман. Запрошення до квантової несумісності. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 49(12):123001, лютий 2016. doi:10.1088/1751-8113/49/12/123001.
https://doi.org/10.1088/1751-8113/49/12/123001

[31] Тейко Хейносаарі, Даніель Райцнер і Пітер Стано. Примітки щодо спільної вимірності квантових спостережуваних. Основи фізики, 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] Кайюань Джі та Ерік Читамбар. Несумісність як ресурс для програмованих квантових інструментів. arXiv:2112.03717, 2021. URL: https:///arxiv.org/abs/2112.03717.
arXiv: 2112.03717

[33] Анна Єнкова. Порівняння квантових каналів і статистичні експерименти, 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] Анна Єнкова. Загальна теорія порівняння квантових каналів (і не тільки). 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] Еніт Каур, Сіддхартха Дас, Марк М. Уайльд та Андреас Вінтер. Розширюваність обмежує продуктивність квантових процесорів. фіз. Rev. Lett., 123:070502, серпень 2019 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.070502, doi:10.1103/PhysRevLett.123.070502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.070502

[36] Еніт Каур, Сіддхартха Дас, Марк М. Уайльд та Андреас Вінтер. Ресурсна теорія нерозширюваності та неасимптотична квантова ємність. фіз. Rev. A, 104:022401, серпень 2021 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.104.022401, doi:10.1103/PhysRevA.104.022401.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.104.022401

[37] Аріндам Мітра та Мате Фаркаш. Сумісність квантових приладів. фіз. Rev. A, 105:052202, травень 2022 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.105.052202, doi:10.1103/PhysRevA.105.052202.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.052202

[38] Альберт У. Маршалл, Інграм Олкін і Баррі С. Арнольд. Нерівності: теорія мажорування та її застосування. Springer, 2010. doi:10.1007/978-0-387-68276-1.
https://doi.org/10.1007/978-0-387-68276-1

[39] Ханс Маассен і Й. Б. М. Уффінк. Узагальнені ентропійні співвідношення невизначеності. фіз. Rev. Lett., 60:1103–1106, березень 1988 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.60.1103, doi:10.1103/PhysRevLett.60.1103.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.60.1103

[40] Масанао Одзава. Квантові процеси вимірювання неперервних спостережуваних. 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] Масанао Одзава. Універсально допустиме переформулювання принципу невизначеності Гейзенберга щодо шуму та завад під час вимірювання. фіз. Rev. A, 67:042105, квітень 2003 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.67.042105, doi:10.1103/PhysRevA.67.042105.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.67.042105

[42] Масанао Одзава. Співвідношення невизначеності для шуму та завад в узагальнених квантових вимірюваннях. 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] Масанао Одзава. Оригінальний висновок Гейзенбергом принципу невизначеності та його універсальні переформулювання. Current Science, 109(11):2006–2016, 2015. URL: http:///www.jstor.org/stable/24906690.
http:///www.jstor.org/stable/24906690

[44] Масанао Одзава. Обґрунтованість і повнота квантових середньоквадратичних помилок. npj Quantum Inf, 5(1), 2019. doi:10.1038/s41534-018-0113-z.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-018-0113-z

[45] Мартін Плавала. Приватне спілкування.

[46] Деніс Россет, Франческо Бушемі та Йонг-Чернг Лян. Ресурсна теорія квантової пам’яті та її точна перевірка з мінімальними припущеннями. фіз. Ред. X, 8:021033, травень 2018 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.021033, doi:10.1103/PhysRevX.8.021033.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021033

[47] Бартош Регула, Варун Нарасимхачар, Франческо Бушемі та Міле Гу. Маніпуляція когерентністю з дефазуючими коваріантними операціями. фіз. Rev. Research, 2:013109, січень 2020 р. 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 Робертсон. Принцип невизначеності. фіз. Rev., 34:163–164, липень 1929 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRev.34.163, doi:10.1103/PhysRev.34.163.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.34.163

[49] Деніс Россет, Девід Шмід і Франческо Бушемі. Типонезалежна характеристика просторово розділених ресурсів. фіз. Rev. Lett., 125:210402, листопад 2020 р. URL: https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.210402, doi:10.1103/PhysRevLett.125.210402.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.210402

[50] Девід Шмід, Томас С. Фрейзер, Раві Кунджвал, Ана Белен Сайнц, Елі Вулф і Роберт В. Спеккенс. Розуміння взаємодії заплутаності та нелокальності: мотивація та розвиток нової гілки теорії заплутаності, 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] Пол Скшипчик і Ной Лінден. Надійність вимірювань, дискримінаційні ігри та доступна інформація. фіз. Rev. Lett., 122:140403, квітень 2019. doi:10.1103/PhysRevLett.122.140403.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.140403

[52] Девід Шмід, Деніс Россет і Франческо Бушемі. Незалежна від типу ресурсна теорія локальних операцій і спільної випадковості. Quantum, 4:262, квітень 2020 р. doi:10.22331/q-2020-04-30-262.
https://doi.org/10.22331/q-2020-04-30-262

[53] Венбінь Чжоу та Франческо Бушемі. Загальні переходи стану з точними морфізмами ресурсів: єдиний теоретико-ресурсний підхід. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 53(44):445303, жовтень 2020 р. URL: https://dx.doi.org/10.1088/1751-8121/abafe5, doi:10.1088/1751 -8121/abafe5.
https:///doi.org/10.1088/1751-8121/abafe5

Цитується

[1] Ліві Леппяярві та Міхал Седлак, «Несумісність квантових інструментів», arXiv: 2212.11225, (2022).

[2] Марко Ерба, Паоло Перінотті, Давіде Роліно та Алессандро Тосіні, «Несумісність вимірювань суворо сильніша за збурення», arXiv: 2305.16931, (2023).

[3] Стенлі Гаддер, «Теорія квантових інструментів», arXiv: 2305.17584, (2023).

[4] Нін Гао, Дантонг Лі, Анчіт Мішра, Джунчен Янь, Кирило Симонов та Джуліо Чірібелла, «Вимірювання несумісності та кластеризація квантових спостережуваних за допомогою квантового перемикача», Фізичні оглядові листи 130 17, 170201 (2023).

[5] Франческо Бушемі, Кодай Кобаяші та Шінтаро Мінагава, «Повна та оперативна теорія ресурсів чіткості вимірювань», arXiv: 2303.07737, (2023).

Вищезазначені цитати від SAO / NASA ADS (останнє оновлення успішно 2023-06-07 21:35:06). 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 2023-06-07 21:35:05).

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.

Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
EVM Фінанси. Уніфікований інтерфейс для децентралізованих фінансів. Доступ тут.
Quantum Media Group. ІЧ/ПР посилений. Доступ тут.
PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
джерело: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-06-07-1035/

Часова мітка: 7 Червня, 2023.

Більше від Квантовий журнал

Декодер стільникового автомата для кольорового коду, адаптованого до шумового зміщення

Кластер джерел:

Квантовий журнал

Вихідний вузол: 2007254

Часова мітка: Березень 9, 2023

Аналіз продуктивності квантових повторювачів, що підтримується детерміновано згенерованими станами фотонного графа

Квантовий журнал

Вихідний вузол: 1988372

Часова мітка: Березень 2, 2023

Об’єднання різних уявлень про квантову несумісність у сувору ієрархію ресурсних теорій комунікації

Перевидано Платоном

абстрактний

► Дані BibTeX

► Список літератури

Цитується

Більше від Квантовий журнал

Декодер стільникового автомата для кольорового коду, адаптованого до шумового зміщення

Аналіз продуктивності квантових повторювачів, що підтримується детерміновано згенерованими станами фотонного графа

Використання нелінійних ефектів в оптико-механічних датчиках з безперервним підрахунком фотонів

Діагностика безплідних плато за допомогою інструментів Quantum Optimal Control

Огляд і переформулювання макроскопічного реалізму: вирішення його недоліків за допомогою узагальнених імовірнісних теорій

Ініціалізація графової нейронної мережі квантової наближеної оптимізації

Універсальні квантові схеми для квантової хімії

Складність вибірки дводольного гаусового бозона

Загальні властивості вірності в неермітових квантових системах з PT-симетрією

Квантові виняткові та диявольські точки Ліувілля для бозонних полів із квадратичними гамільтоніанами: підхід рівняння Гейзенберга-Ланжевена

Резонансні багаторівневі канали амплітудного демпфування

Співвідношення амплітуд і квантові стани нейронної мережі

Про нас

Вертикальний пошук & Ai

платформа

Залишайтеся на зв'язку

рахунки