Zephyrnet Logo

Extensão do critério Alberti-Ulhmann além das dicotomias de qubit

Data:

Michele Dall'Arno1,2, Francesco Buscemi3 e Valério Scarani1,4

1Centro de Tecnologias Quânticas, Universidade Nacional de Cingapura, 3 Science Drive 2, 117543, Cingapura
2Faculdade de Educação e Artes e Ciências Integradas, Universidade Waseda, 1-6-1 Nishiwaseda, Shinjuku-ku, Tóquio 169-8050, Japão
3Escola de Pós-Graduação em Informática, Universidade de Nagoya, Chikusa-ku, 464-8601 Nagoya, Japão
4Departamento de Física, Universidade Nacional de Cingapura, 2 Science Drive 3, 117542, Cingapura

Acha este artigo interessante ou deseja discutir? Scite ou deixe um comentário no SciRate.

Sumário

O critério de Alberti-Ulhmann afirma que qualquer dicotomia de qubit pode ser transformada em qualquer outra dicotomia de qubit por um canal quântico se e somente se a região de teste da dicotomia anterior incluir a região de teste da última dicotomia. Aqui, generalizamos o critério de Alberti-Ulhmann para o caso de um número arbitrário de estados qubit ou qutrit. Também derivamos um resultado análogo para o caso de medições de qubit ou qutrit com número arbitrário de elementos. Demonstramos a possibilidade de aplicar nosso critério de forma semi-independente do dispositivo.

Assim que o emaranhamento foi reconhecido como um recurso, os teóricos começaram a estudar as propriedades de interconversão desse recurso. A mais famosa dessas perguntas é: dadas N cópias de um estado rho, quantas cópias N' do estado rho' podemos obter com operações locais e comunicação clássica? Esta questão levou à definição de emaranhamento de formação (rho é o estado maximamente emaranhado), de destilação (rho' é o estado maximamente emaranhado), à descoberta de classes de emaranhamento inequivalentes para sistemas multipartidos… A quantidade de literatura sobre esta questão é enorme.

No entanto, muito pouco se sabe sobre um problema diferente, o que consideramos aqui. A questão é se um par de estados (rho,sigma) pode ser convertido em outro par de estados (rho',sigma'). Esta questão não precisa se referir ao emaranhamento: de fato, aqui não consideramos sistemas compostos e, consequentemente, não restringimos as operações possíveis. Uma resposta muito simples seria a que vale para distribuições de probabilidade clássicas: o par 1 pode ser convertido no par 2, se todas as estatísticas que podem ser observadas com o par 2 também podem ser observadas com o par 1. Isso transmite a ideia de que o par 1 pode fazer tudo o que o Par 2 pode fazer, e possivelmente mais. Esta resposta vale para dois estados de qubits (Alberti e Uhlmann, 1980), mas os contra-exemplos já são conhecidos quando o Par 1 compreende estados de qutrits. Neste artigo, provamos que a caracterização do tipo clássico ainda é válida quando o Par 1 é generalizado para qualquer família de estados de qubits, assim que todos podem ser expressos com coeficientes reais, e o Par 2 é generalizado para qualquer família de qubits ou, sob certas hipóteses, qutrit, estados. Também exploramos uma dualidade entre estados e medições para apresentar uma caracterização semelhante de dispositivos de medição.

► dados BibTeX

► Referências

[1] JM Renes, Submajorização relativa e seu uso em teorias de recursos quânticos, J. Math. Física 57, 122202 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4972295

[2] D. Blackwell, Comparações Equivalentes de Experimentos, Ann. Matemática. Estatista. 24, 265 (1953).
https: / / doi.org/ 10.1214 / aoms / 1177729032

[3] EN Torgersen, Comparação de experimentos estatísticos, (Cambridge University Press, 1991).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511666353

[4] EN Torgersen, Comparação de experimentos quando o espaço do parâmetro é finito, Zeitschrift für Wahrscheinlichkeitstheorie und Verwandte Gebiete 16, 219 (1970).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF00534598

[5] K. Matsumoto, Um exemplo de um modelo estatístico quântico que não pode ser mapeado para um menos informativo por qualquer mapa positivo preservando traços, arXiv:1409.5658.
arXiv: 1409.5658

[6] K. Matsumoto, Sobre a condição de conversão de famílias de distribuição de probabilidade clássica em famílias quânticas, arXiv:1412.3680 (2014).
arXiv: 1412.3680

[7] F. Buscemi e G. Gour, Quantum Relative Lorenz Curves, Phys. Rev. A 95, 012110 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.012110

[8] D. Reeb, MJ Kastoryano e MM Wolf, a métrica projetiva de Hilbert na teoria da informação quântica, J. Math. Física 52, 082201 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.3615729

[9] A. Jenčová, Comparação de Experimentos Binários Quânticos, Relatórios sobre Física Matemática 70, 237 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0034-4877(12)60043-3

[10] F. Buscemi, Comparação de Modelos Estatísticos Quânticos: Condições Equivalentes de Suficiência, Communications in Mathematical Physics 310, 625 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-012-1421-3

[11] K. Matsumoto, Uma versão quântica do critério de randomização, arXiv: 1012.2650 (2010).
arXiv: 1012.2650

[12] A. Jenčová, Comparação de canais quânticos e experimentos estatísticos, em 2016 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), 2249 (2016).
arXiv: 1512.07016

[13] AW Marshall, I. Olkin e BC Arnold, Inequalities: Theory of Majorization and Its Applications (Springer, 2011).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-0-387-68276-1

[14] K. Matsumoto, Teste Reverso e Caracterização da Entropia Relativa Quântica, arXiv:1010.1030.
arXiv: 1010.1030

[15] F. Buscemi, D. Sutter e M. Tomamichel, Um tratamento teórico da informação de dicotomias quânticas, arXiv: 1907.08539.
arXiv: 1907.08539
https: / / quantum-journal.org/ papers / q-2019-12-09-209 /

[16] X. Wang e MM Wilde, “Teoria de recursos de distinguibilidade assimétrica”, arXiv:1905.11629 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.1.033170
arXiv: 1905.11629

[17] PM Alberti e A. Uhlmann, Um problema relativo a mapas lineares positivos em álgebras matriciais, Reports on Mathematical Physics 18, 163 (1980).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0034-4877(80)90083-X

[18] M. Dall'Arno, S. Brandsen, F. Buscemi e V. Vedral, Testes independentes de dispositivos de medições quânticas, Phys. Rev. Lett. 118, 250501 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.250501

[19] M. Dall'Arno, Testes independentes de dispositivos de estados quânticos, Phys. Rev. A 99, 052353 (2019).
https://​/​doi.org/​%20%2010.1103/​PhysRevA.99.052353

[20] M. Dall'Arno, F. Buscemi, A. Bisio e A. Tosini, Inferência orientada por dados, reconstrução e integridade observacional de dispositivos quânticos, arXiv: 1812.08470.
arXiv: 1812.08470

[21] F. Buscemi e M. Dall'Arno, Data-driven Inference of Physical Devices: Theory and Implementation, New J. Phys. 21, 113029 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ab5003

[22] M. Dall'Arno, A. Ho, F. Buscemi e V. Scarani, inferência orientada por dados e integridade observacional de dispositivos quânticos, arXiv: 1905.04895.
arXiv: 1905.04895

[23] SL Woronowicz, Mapas positivos de álgebras matriciais de baixa dimensão, Rep. Math. Física 10, 165 (1976).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0034-4877/​(76)90038-0

[24] MM Wilde, Teoria da Informação Quântica, (Cambridge University Press, 2017).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9781139525343

[25] F. Buscemi, GM D'Ariano, M. Keyl, P. Perinotti e R. Werner, Clean Positive Operator Valued Measures, J. Math. Física 46, 082109 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2008996

[26] F. John, Problemas extremos com desigualdades como condições subsidiárias, em Estudos e ensaios apresentados a R. Courant em seu 60º aniversário, 187-204, (Interscience Publishers, Nova York, 1948).

[27] KM Ball, Elipsóides de volume máximo em corpos convexos, Geom. Dedicado. 41, 241 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF00182424

[28] Michael J. Todd, Elipsóides de Volume Mínimo: Teoria e Algoritmos, (Cornell University, 2016).
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1.9781611974386

[29] S. Boyd e L. Vandenberghe, Otimização Convexa, (Cambridge University Press, 2004).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511804441

[30] GM D'Ariano, G. Chiribella e P. Perinotti, Teoria Quântica de Primeiros Princípios: Uma Abordagem Informacional (Cambridge University Press, 2017).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781107338340

Citado por

Não foi possível buscar Dados citados por referência cruzada durante a última tentativa 2020-02-20 14:17:42: Não foi possível buscar dados citados por 10.22331 / q-2020-02-20-233 do Crossref. Isso é normal se o DOI foi registrado recentemente. Em SAO / NASA ADS nenhum dado sobre a citação de trabalhos foi encontrado (última tentativa 2020-02-20 14:17:43).

Fonte: https://quantum-journal.org/papers/q-2020-02-20-233/

local_img

Inteligência mais recente

local_img

Fale Conosco

Olá! Como posso ajudá-lo?