双向隐形传态是通过共享资源状态和本地操作与经典通信 (LOCC) 在双方之间交换量子信息的基本协议。在本文中,我们开发了两种看似不同的方法来量化非理想双向隐形传态的模拟误差,即通过归一化钻石距离和信道不保真度,并证明它们是等效的。通过将 LOCC 允许的操作集放宽到完全保留部分转置正性的操作集,我们获得了非理想双向隐形传态模拟误差的半正定规划下限。我们针对几个关键示例评估了这些界限:当根本没有资源状态时以及对于各向同性和沃纳状态,在每种情况下都找到了一个解析解。上述第一个示例为经典与量子双向隐形传态建立了基准。另一个示例包括由广义振幅阻尼通道对两个贝尔状态的作用产生的资源状态,我们为其找到了模拟误差的解析表达式,该解析表达式与数值估计一致(最高可达数值精度)。然后,我们评估了 [Kiktenko et al ., Phys. Rev. A 93 , 062305 (2016)] 提出的一些双向隐形传态方案的性能,发现它们不是最优的,并且没有超出上述双向隐形传态的经典极限。我们提出了一种可证明是最优的替代方案。最后,我们将整个开发推广到双向受控隐形传态的设置,其中有一个额外的协助方帮助交换量子信息,并且我们为该任务建立了模拟误差的半正定规划下限。更一般地,我们提供了使用共享资源状态和 LOCC 的二分和多分信道模拟性能的半正定规划下限。
双向量子隐形传态是双方交换量子信息的基本协议。具体来说,两个人利用共享资源状态以及本地操作和经典通信 (LOCC) 来交换量子态。在这项工作中,我们简要介绍了我们的配套论文 [AU Siddiqui and MM Wilde,arXiv:2010.07905 (2020)] 的贡献。我们开发了两种不同的方法来量化非理想双向隐形传态的误差,即通过归一化钻石距离和通道不保真度。然后,我们确定这两个指标给出的值对于此任务是相等的。此外,通过将 LOCC 允许的操作集放宽到完全保留部分转置正性的操作集,我们获得了非理想双向隐形传态误差的半定规划下限。我们针对一些关键示例评估了这些界限——各向同性状态和根本没有资源状态的情况。在这两种情况下,我们都找到了解析解。第二个例子为经典与量子双向隐形传态建立了基准。我们研究的另一个例子包括两个贝尔态,它们通过广义振幅衰减通道发送。对于这种情况,我们找到了误差的解析表达式,以及与前者一致的数值解,精度达到数值精度。
最近的进步导致了量子网络的第一型构图,其中量化是由产生双部分纠缠状态的来源分布的。这提出了基于在本地运营和经典沟通的两部分来源中在Quantun网络中生成哪些状态的问题。在这项工作中,我们研究了基于最大纠缠的两分四分位州的网络作品的有限的本地运营和经典交流(LOCC)的国家转型。我们首先得出了artrary网络结构的对称性,因为这些确定了哪些转换。然后,我们证明了与树图相反的,为此,已经证明可以达到同一纠缠类中的任何状态,存在可能会概率地达到的状态,但如果网络包含一个周期,则可以确定性地达到。此外,我们还提供了一种系统的方法来确定在一个周期组成的网络中无法达到的状态。此外,我们提供了可以通过协议仅测量一次的协议中可以在周期网络中达到的状态的完整表征,而协议的每个步骤都会导致确定性的转换。最后,我们提出了一个无法使用如此简单的协议来实现的考试,并符合我们的知识,这是完全纠缠的状态中需要三轮经典交流的LOCC转换的第一个例子。
编辑:N. Lambert 我们引入了一种创新方法,使用新颖的理论框架探索引力的量子方面。我们的模型深入研究了引力诱导纠缠 (GIE),同时避开了 LOCC 原理施加的传统通信限制。具体来说,我们将非相对论二维量子振荡器探测器与线性极化引力波 (GW) 连接起来,利用 GW 固有的量子特性在振荡器的量子态中观察 GIE。由于我们的模型遵循“事件”和“系统”局部性,因此检测到的 GIE 可作为引力量子性质的可靠指标。通过引力波探测器探测这种纠缠可以证实引力的量化并揭示其源的关键特性。
Qingyu Chen 1, †, Alexis Allot 1, †, Robert Leaman 1, Rezarta Islamaj 1, Jingcheng Du 2, Li Fang 3, Kai Wang 3, 4, Shuo Xu 5, Yuefu Zhang 5, Parsa Bagherzadeh 6, Sabine Bagler 6, Sabine Bagler 6, Aak Bhatnagar 7, Nidhir Bhavsar 7, Yung-Cun Chang 8, Sheng-JIE LIN 8, Wentai Tang 9, Hongtong Zhang 9, Ilija Tavchioski 10, 11, Senja Pollak 11, Shubo Tian 12, Jhanfeng 12, Yulia Otmakhova 13, Antonio Jimeno Yeapes 14, Hang Dong 15, Honghan Wu 16, Richard Dufor 17, Yanis Labrak 18,Niladri Chatterjee 19,Kushagri Tandon 19,Fr ́EjusA。 A. Laleye 20,Locc Rakotoson 20,Emmanuele Chersoni 21,Jinghang Gu 21,Annemarie Friedrich 23,Subhash Chandra Pujari 22,23,23,23,23,23,23,23,23,23,Mariia Chizhikova 24Qingyu Chen 1, †, Alexis Allot 1, †, Robert Leaman 1, Rezarta Islamaj 1, Jingcheng Du 2, Li Fang 3, Kai Wang 3, 4, Shuo Xu 5, Yuefu Zhang 5, Parsa Bagherzadeh 6, Sabine Bagler 6, Sabine Bagler 6, Aak Bhatnagar 7, Nidhir Bhavsar 7, Yung-Cun Chang 8, Sheng-JIE LIN 8, Wentai Tang 9, Hongtong Zhang 9, Ilija Tavchioski 10, 11, Senja Pollak 11, Shubo Tian 12, Jhanfeng 12, Yulia Otmakhova 13, Antonio Jimeno Yeapes 14, Hang Dong 15, Honghan Wu 16, Richard Dufor 17, Yanis Labrak 18,Niladri Chatterjee 19,Kushagri Tandon 19,Fr ́EjusA。A. Laleye 20,Locc Rakotoson 20,Emmanuele Chersoni 21,Jinghang Gu 21,Annemarie Friedrich 23,Subhash Chandra Pujari 22,23,23,23,23,23,23,23,23,23,Mariia Chizhikova 24
量子电池预计将实现储能容量的显着进步。在经典电池中,每个子系统的能量密度达到其最大值,称为E C,这是通过将最大能量除以子系统数来确定的。我们证明,通过量子能远程(QET)方案,可以超过量子电池中的限制,从而使子系统的能量密度超过了E c的值。我们的协议提高了效率,降低了量子计算机上的实验复杂性,并通过本地操作和经典通信(LOCC)实现瞬时能量充电。利用量子纠缠,该协议显着改善了量子储能系统,量子计算的有希望的进步和新的技术应用。这项工作代表了朝着革命量子储能和转移革命的关键步骤。
几何局部性是影响代码性能和物理实现难易程度的量子低密度奇偶校验 (qLDPC) 码的重要理论和实践因素。对于仅限于二维 (2D) 局部门的设备架构,单纯地实现适用于低开销容错量子计算的高速率代码会产生过高的开销。在这项工作中,我们提出了一种基于双层架构的纠错协议,旨在通过以低于其他生成器的频率测量某些生成器来减少仅限于 2D 局部门时的操作开销。我们研究了双变量双循环 qLDPC 码系列,并表明它们非常适合使用快速路由和局部操作和经典通信 (LOCC) 的并行综合征测量方案。通过电路级模拟,我们发现在某些参数范围内,使用此协议实现的双变量双循环码具有与表面码相当的逻辑错误率,同时使用更少的物理量子位。
其中 F θ 是量子 Fisher 信息,ρ n AB 是 n 次迭代后的最终状态,见图 1。为了解决这个问题,我们借用了量子通信领域中强大的隐形传态工具 [4]:如果信道 E θ 具有适当的对称性,它对任何输入 ρ 的作用都可以通过局部操作和经典通信 (LOCC) 模拟,见图 2。这样,量子信道对一般输入的作用自然地被纳入自适应估计协议中,使我们能够推导出量子 Fisher 信息的上限,从而推导出参数 θ 估计的最终精度。对于在隐形传态协议 [5] 中涉及的幺正变换作用下协变的信道,这种模拟是可能的:例如去极化和擦除信道,以及玻色子系统中的高斯信道。与上限一起,我们找到了一个匹配的下限,从而获得了最终的非常简单的表达式
纠缠的另一个度量是负性。负性没有操作解释(或至少没有标准解释),但与以前的度量不同,它很容易计算。部分转置 ρ TA 是一个正但不完全正的映射。因此它不是物理运算,但我们可以用数学方法来完成。具体而言,由于它是正的,当你将部分转置应用于张量积状态时,你会得到一个正状态。但是,由于它不是完全正的,如果你将它应用于某些纠缠态,你会得到具有“密度矩阵”负特征值的“状态”。负特征值的总和就是状态的负性。它是纠缠单调的,而且它是可加的并且易于计算。然而不幸的是,负性并不忠实。有些状态具有 0 负性但不可分离。实际上,这样的状态一定是束缚纠缠态(这就是我们知道束缚纠缠态存在的原因),因为成功的蒸馏过程会产生最大纠缠态,其负性不为零。由于负性在 LOCC 下无法增加,因此不可能实现这样的协议。
量子隐形传态的理想实现依赖于获得最大纠缠态;然而,在实践中,这种理想状态通常是无法获得的,人们只能实现近似隐形传态。考虑到这一点,我们提出了一种量化使用任意资源状态时近似隐形传态性能的方法。更具体地说,在将近似隐形传态任务定义为对单向局部操作和经典通信 (LOCC) 信道上的模拟误差的优化之后,我们通过对更大的两 PPT 可扩展信道集进行优化来建立此优化任务的半确定松弛。我们论文中的主要分析计算包括利用身份信道的酉协方差对称性来显著降低后者优化的计算成本。接下来,通过利用近似隐形传态和量子误差校正之间的已知联系,我们还应用这些概念来建立给定量子信道上近似量子误差校正性能的界限。最后,我们评估各种资源状态和渠道示例的界限。