Teoría de los recursos de la conexión causal

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Simón Milz¹, Jéssica Bavaresco¹y Julio Chiribella^2,3,4

¹Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica, Academia de Ciencias de Austria, Boltzmanngasse 3, 1090 Viena, Austria
²Iniciativa de Computación e Información Cuántica QICI, Departamento de Ciencias de la Computación, Universidad de Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong
³Departamento de Ciencias de la Computación, Universidad de Oxford, Wolfson Building, 15 Parks Road, Oxford OX1 3QD, Reino Unido
⁴Instituto Perimeter de Física Teórica, 31 Caroline St North, Waterloo, ON N2L 2Y5, Canadá

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Resumen

La capacidad de las partes distantes para enviarse señales entre sí es un requisito fundamental en muchas tareas de procesamiento de información. Tal capacidad está determinada por la estructura causal que conecta a las partes y, más generalmente, por los procesos intermedios que llevan señales de un laboratorio a otro. Aquí construimos una teoría de recursos completa de conexión causal para todos los escenarios de comunicación de múltiples partes, que abarca aquellos en los que las partes operan en un orden causal definido y también donde el orden es indefinido. Definimos y caracterizamos el conjunto de procesos libres y tres conjuntos diferentes de transformaciones libres de los mismos, lo que da como resultado tres teorías distintas de recursos de conexión causal. En el escenario ordenado causalmente, identificamos los procesos más ingeniosos en los escenarios bipartito y tripartito. En el escenario general, en cambio, nuestros resultados sugieren que no existe un recurso global más valioso. Establecemos la robustez de la señalización como un recurso monótono de conexión causal y proporcionamos límites estrictos para muchos conjuntos de procesos pertinentes. Finalmente, presentamos una teoría de recursos de no separabilidad causal y mostramos que es, en contraste con el caso de la conexión causal, única. Juntos, nuestros resultados ofrecen un marco flexible y completo para cuantificar y transformar los procesos cuánticos generales, así como información sobre sus estructuras de conexión causal de múltiples capas.

Resumen popular

La comunicación entre partes distantes es la piedra angular de muchas tecnologías de la información. Su éxito depende de la calidad de los canales de comunicación disponibles y, más ampliamente, del espacio-tiempo en el que se insertan los interlocutores, lo que determina las posibilidades de señalización entre ellos. En los últimos años, se ha observado que la combinación de la mecánica cuántica y la teoría de la información da lugar a una clase más amplia de escenarios de comunicación que los clásicamente concebibles, posiblemente incluso permitiendo escenarios donde la estructura causal es indefinida. Una pregunta fundamental es entonces cómo cuantificar los recursos de comunicación de la estructura causal que conecta un conjunto de partes. Aquí proporcionamos un medio de cuantificación en términos de una teoría de recursos de conexión causal, que abarca todas las redes de comunicación cuántica, tanto con orden causal definido como indefinido. Además, mostramos que las mismas herramientas permiten desarrollar una teoría de recursos de causalidad indefinida. Juntos, nuestros resultados ofrecen herramientas versátiles para analizar la calidad de las redes cuánticas generales y caracterizarlas en términos de sus estructuras de señalización.

► datos BibTeX

@article{Milz2022resourcetheoryof, doi = {10.22331/q-2022-08-25-788}, URL = {https://doi.org/10.22331/q-2022-08-25-788}, title = {Teoría de los recursos de la conexión causal}, autor = {Milz, Simon y Bavaresco, Jessica y Chiribella, Giulio}, diario = {{cuántico}}, número = {2521-327X}, editor = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volumen = {6}, páginas = {788}, mes = agosto, año = {2022} }

► referencias

[ 1 ] MA Nielsen e IL Chuang, Quantum Computation and Quantum Information (Cambridge University Press, Cambridge; Nueva York, 2000).

[ 2 ] G. Chiribella, GM D'Ariano y P. Perinotti, Europhys. Letón. 83, 30004 (2008a).
https://doi.org/10.1209/0295-5075/83/30004

[ 3 ] G. Chiribella, GM D'Ariano y P. Perinotti, Phys. Rev. Lett. 101, 060401 (2008b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.060401

[ 4 ] G. Chiribella, GM D'Ariano, y P. Perinotti, Phys. Rev. A 80, 022339 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.022339

[ 5 ] O. Oreshkov, F. Costa y Č. Brukner, Nat. Comun. 3, 1092 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms2076

[ 6 ] M. Araújo, C. Branciard, F. Costa, A. Feix, C. Giarmatzi y Č. Brukner, New J. Phys. 17, 102001 (2015).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/10/102001

[ 7 ] M. Horodecki y J. Oppenheim, Int. Mod. J. física B 27, 1345019 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0217979213450197

[ 8 ] B. Coecke, T. Fritz y RW Spekkens, Inf. compensación 250, 59 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.ic.2016.02.008

[ 9 ] V. Vedral, MB Plenio, MA Rippin y PL Knight, Phys. Rev. Lett. 78, 2275 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.2275

[ 10 ] D. Bruss, J. Math. física 43, 4237 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1494474

[ 11 ] MB Plenio y S. Virmani, Quantum Inf. computar 7, 1 (2007).
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC7.1-2-1

[ 12 ] R. Horodecki, P. Horodecki, M. Horodecki y K. Horodecki, Rev. Mod. Phys. 81, 865 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

[ 13 ] M. Horodecki, P. Horodecki y J. Oppenheim, Phys. Rev. A 67, 062104 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.67.062104

[ 14 ] A. Streltsov, H. Kampermann, S. Wölk, M. Gessner y D. Bruß, New J. Phys. 20, 053058 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aac484

[ 15 ] FGSL Brandão, M. Horodecki, J. Oppenheim, JM Renes y RW Spekkens, Phys. Rev. Lett. 111, 250404 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.250404

[ 16 ] G. Gour, MP Müller, V. Narasimhachar, RW Spekkens y N. Yunger Halpern, Phys. Rep. 583, 1 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2015.04.003

[ 17 ] M. Lostaglio, Rep. Prog. Física 82, 114001 (2019).
https://doi.org/10.1088/1361-6633/ab46e5

[ 18 ] G. Gour y RW Spekkens, New J. Phys. 10, 033023 (2008).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/3/033023

[ 19 ] JA Vaccaro, F. Anselmi, HM Wiseman y K. Jacobs, Phys. Rev. A 77, 032114 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.032114

[ 20 ] G. Gour, I. Marvian y RW Spekkens, Phys. Rev. A 80, 012307 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.012307

[ 21 ] I. Marvian y RW Spekkens, New J. Phys. 15, 033001 (2013).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/15/3/033001

[ 22 ] I. Marvian y RW Spekkens, Nat. común 5, 3821 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms4821

[ 23 ] M. Piani, M. Cianciaruso, TR Bromley, C. Napoli, N. Johnston y G. Adesso, Phys. Rev. A 93, 042107 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.042107

[ 24 ] J. Aberg, arXiv:0612146 (2006).
https://doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0612146
arXiv: 0612146

[ 25 ] T. Baumgratz, M. Cramer y M. Plenio, Phys. Rev. Lett. 113, 140401 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140401

[ 26 ] F. Levi y F. Mintert, New J. Phys. 16, 033007 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/3/033007

[ 27 ] E. Chitambar y G. Gour, Phys. Rev. A 94, 052336 (2016a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.052336

[ 28 ] E. Chitambar y G. Gour, Phys. Rev. Lett. 117, 030401 (2016b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.030401

[ 29 ] A. Winter y D. Yang, Phys. Rev. Lett. 116, 120404 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.120404

[ 30 ] B. Yadin, J. Ma, D. Girolami, M. Gu y V. Vedral, Phys. Rev. X 6, 041028 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.041028

[ 31 ] C. Napoli, TR Bromley, M. Cianciaruso, M. Piani, N. Johnston y G. Adesso, Phys. Rev. Lett. 116, 150502 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.150502

[ 32 ] A. Streltsov, G. Adesso y MB Plenio, Rev. Mod. Phys. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

[ 33 ] K.-D. Wu, T. Theurer, G.-Y. Xiang, C.-F. Li, G.-C. Guo, MB Plenio y A. Streltsov, npj Quantum Inf. 6, 1 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-020-0250-z

[ 34 ] A. Hickey y G. Gour, J. Phys. A 51, 414009 (2018).
https://doi.org/10.1088/1751-8121/aabe9c

[ 35 ] K.-D. Wu, TV Kondra, S. Rana, CM Scandolo, G.-Y. Xiang, C.-F. Li, G.-C. Guo y A. Streltsov, Phys. Rev. A 103, 032401 (2021a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.032401

[ 36 ] K.-D. Wu, TV Kondra, S. Rana, CM Scandolo, G.-Y. Xiang, C.-F. Li, G.-C. Guo y A. Streltsov, Phys. Rev. Lett. 126, 090401 (2021b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.090401

[ 37 ] E. Wolfe, D. Schmid, AB Sainz, R. Kunjwal y RW Spekkens, Quantum 4, 280 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-06-08-280

[ 38 ] E. Chitambar y G. Gour, Rev. Mod. física 91, 025001 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025001

[ 39 ] G. Gour y CM Scandolo, Phys. Rev. Lett. 125, 180505 (2020a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.180505

[ 40 ] G. Gour y CM Scandolo, arXiv:2101.01552 (2020b).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2101.01552
arXiv: 2101.01552

[ 41 ] G. Gour y CM Scandolo, Phys. Rev. A 103, 062422 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062422

[ 42 ] G. Chiribella, GM D'Ariano, P. Perinotti y B. Valiron, Phys. Rev. A 88, 022318 (2013a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.022318

[ 43 ] B. Regula y R. Takagi, Nat. común 12, 4411 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41467-021-24699-0

[ 44 ] G. Chiribella y H. Kristjánsson, Proc. R. Soc. A 475, 20180903 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2018.0903

[ 45 ] H. Kristjánsson, G. Chiribella, S. Salek, D. Ebler y M. Wilson, New J. Phys. 22, 073014 (2020).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab8ef7

[ 46 ] A. Bisio y P. Perinotti, Proc. R. Soc. A 475, 20180706 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2018.0706

[ 47 ] E. Castro-Ruiz, F. Giacomini y Č. Brukner, Phys. Rev. X 8, 011047 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.011047

[ 48 ] GD Berk, AJP Garner, B. Yadin, K. Modi y FA Pollock, Quantum 5, 435 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-04-20-435

[ 49 ] MM Taddei, RV Nery y L. Aolita, Phys. Res. Rev. 1, 033174 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.1.033174

[ 50 ] D. Jia y F. Costa, Phys. Rev. A 100, 052319 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.052319

[ 51 ] M. Nery, MT Quintino, PA Guérin, TO Maciel y RO Vianna, Quantum 5, 538 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-09-09-538

[ 52 ] S. Milz, C. Spee, Z.-P. Xu, F. Pollock, K. Modi y O. Gühne, SciPost Phys. 10, 141 (2021).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.10.6.141

[ 53 ] G. Chiribella, Phys. Rev. A 86, 040301 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.040301

[ 54 ] M. Araújo, PA Guérin y Ä. Baumeler, Phys. Rev. A 96, 052315 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.052315

[ 55 ] MT Quintino, Q. Dong, A. Shimbo, A. Soeda y M. Murao, Phys. Rev. Lett. 123, 210502 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.210502

[ 56 ] J. Bavaresco, M. Murao y MT Quintino, Phys. Rev. Lett. 127, 200504 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200504

[ 57 ] J. Bavaresco, M. Murao y MT Quintino, J. Math. física 63, 042203 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0075919

[ 58 ] J. de Pillis, Pac. J. Matemáticas 23, 129 (1967).
https: / / doi.org/ 10.2140 / pjm.1967.23.129

[ 59 ] A. Jamiołkowski, Representante de matemáticas. Phys. 3, 275 (1972).
https://doi.org/10.1016/0034-4877(72)90011-0

[ 60 ] MARYLAND. Choi, aplicación de álgebra lineal. 10, 285 (1975).
https://doi.org/10.1016/0024-3795(75)90075-0

[ 61 ] G. Chiribella, GM D'Ariano y P. Perinotti, Phys. Rev. Lett. 101, 180501 (2008c).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.180501

[ 62 ] S. Shrapnel, F. Costa y G. Milburn, New J. Phys. 20, 053010 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aabe12

[ 63 ] M. Piani, M. Horodecki, P. Horodecki y R. Horodecki, Phys. Rev. A 74, 012305 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.74.012305

[ 64 ] T. Eggeling, D. Schlingemann y RF Werner, EPL 57, 782 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1209 / epl / i2002-00579-4

[ 65 ] O. Oreshkov y C. Giarmatzi, New J. Phys. 18, 093020 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/9/093020

[ 66 ] J. Wechs, AA Abbott y C. Branciard, New J. Phys. 21, 013027 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aaf352

[ 67 ] G. Chiribella, GM D'Ariano, P. Perinotti y B. Valiron, Phys. Rev. A 88, 022318 (2013b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.022318

[ 68 ] D. Beckman, D. Gottesman, MA Nielsen y J. Preskill, Phys. Rev. A 64, 052309 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.052309

[ 69 ] G. Gutoski, Quantum Inf. computar 9, 739 (2009).
https: / / doi.org/ 10.26421 / qic9.9-10-2

[ 70 ] D. Schmid, H. Du, M. Mudassar, GC-d. Wit, D. Rosset y MJ Hoban, Quantum 5, 419 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-03-23-419

[ 71 ] E. Chitambar, D. Leung, L. Mančinska, M. Ozols y A. Winter, Commun. Matemáticas. física 328, 303 (2014).
https://doi.org/10.1007/s00220-014-1953-9

[ 72 ] S. Chen y E. Chitambar, Quantum 4, 299 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-07-16-299

[ 73 ] CH Bennett, DP DiVincenzo, CA Fuchs, T. Mor, E. Rains, PW Shor, JA Smolin y WK Wootters, Phys. Rev. A 59, 1070 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.59.1070

[ 74 ] M. Steiner, Phys. Rev. A 67, 054305 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.67.054305

[ 75 ] R. Uola, T. Kraft, J. Shang, X.-D. Yu y O. Gühne, Phys. Rev. Lett. 122, 130404 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.130404

[ 76 ] R. Uola, T. Kraft y AA Abbott, Phys. Rev. A 101, 052306 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.052306

[ 77 ] J. Bavaresco, M. Araújo, Č. Brukner y M. Túlio Quintino, Quantum 3, 176 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-08-19-176

[ 78 ] C. Branciard, M. Araújo, A. Feix, F. Costa y Č. Brukner, Nueva J. Phys. 18, 013008 (2015).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/1/013008

[ 79 ] https:///github.com/jessicabavaresco/ teoría-de-recursos-causal-conexión.
https://github.com/jessicabavaresco/resource-theory-causal-connection

[ 80 ] D. Rosset, F. Buscemi y Y.-C. Liang, médico Rev. X 8, 021033 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021033

[ 81 ] PA Guérin, M. Krumm, C. Budroni y Č. Brukner, Nueva J. Phys. 21, 012001 (2019).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/aafef7

[ 82 ] CH Bennett, HJ Bernstein, S. Popescu y B. Schumacher, Phys. Rev. A 53, 2046 (1996a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[ 83 ] CH Bennett, G. Brassard, S. Popescu, B. Schumacher, JA Smolin y WK Wootters, Phys. Rev. Lett. 76, 722 (1996b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.76.722

[ 84 ] M. Túlio Quintino y S. Milz, En preparación (2021).

[ 85 ] S. Brandsen, IJ Geng y G. Gour, Phys. Rev. E 105, 024117 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.105.024117

Citado por

[1] Pedro Figueroa-Romero, Kavan Modi y Min-Hsiu Hsieh, “Hacia un marco general de evaluación comparativa aleatoria para el ruido no markoviano”, arXiv: 2202.11338.

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