Puhdistava teleportaatio

Puhdistava teleportaatio

Aikaleima: 16. helmikuuta 2023 6
Lähdesolmu: 1962984

Katarzyna Roszak1 ja Jarosław K. Korbicz2

1Fysiikan instituutti (FZU), Tšekin tiedeakatemia, Na Slovance 2, 182 00 Praha, Tšekki
2Teoreettisen fysiikan keskus, Puolan tiedeakatemia, Aleja Lotników 32/46, 02-668 Varsova, Puola

Onko tämä artikkeli mielenkiintoinen vai haluatko keskustella? Scite tai jätä kommentti SciRate.

Abstrakti

Kytkentä ympäristöön tyypillisesti vaimentaa fyysisten järjestelmien kvanttiominaisuuksia dekoherenssimekanismien kautta. Tämä on yksi suurimmista esteistä kvanttiprotokollien käytännön toteutuksissa. Tässä työssä näytämme kuinka dekoherenssivaikutuksia voidaan kääntää/tuentaa kvanttiteleportaation aikana verkkoskenaariossa. Käsittelemällä ympäristöä kvanttisti, osoitamme, että yleisen puhtaan vaiheenpoistokytkennässä toisen teleportaatiovaiheen suorittaminen voi todennäköisesti kääntää dekoherenssivaikutukset, jos tietyt kommutatiivisuusolosuhteet ovat voimassa. Tämä vaikutus on puhtaasti kvantti ja selkein qubit-järjestelmissä, joissa 25 %:ssa tapauksista dekoherenssi voidaan kääntää kokonaan. Esimerkkinä näytämme bosoniseen kylpyyn kytketyn kubittirekisterin vaikutuksen fyysisessä mallissa. Analysoimme myös yleisiä $d$-ulotteisia järjestelmiä tunnistaen kaikki dekoherenssin vaimennustapaukset. Tuloksemme ovat konseptin todisteita, mutta uskomme niiden olevan merkityksellisiä kvanttiverkkojen nousevalla alalla, koska teleportaatio on verkkoprotokollien keskeinen rakennuspalikka.

► BibTeX-tiedot

► Viitteet

[1] E. Joos, HD Zeh, C. Kiefer, D. Giulini, J. Kupsch ja I.-O. Stamatescu. "Dekoherenssi ja klassisen maailman ilmeneminen kvanttiteoriassa". Springer. Berliini (2003). 2 painos.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-662-05328-7

[2] Maximilian A Schlosshauer. "Dekoherenssi: ja siirtyminen kvantista klassiseen". Springer Science & Business Media. (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-35775-9

[3] Wojciech H. Zurek. "Kvanttidarwinismi". Nature Physics 5, 181–188 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1202

[4] Andreas J Landig, Jonne V Koski, Pasquale Scarlino, UC Mendes, Alexandre Blais, Christian Reichl, Werner Wegscheider, Andreas Wallraff, Klaus Ensslin ja T Ihn. "Koherentti spin-fotoni kytkentä resonanssinvaihtokubitilla". Nature 560, 179–184 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-018-0365-y

[5] Jonathan J Burnett, Andreas Bengtsson, Marco Scigliuzzo, David Niepce, Marina Kudra, Per Delsing ja Jonas Bylander. "Suprajohtavien kubittien dekoherenssivertailu". npj Quantum Information 5, 1–8 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0168-5

[6] Steffen Schlör, Jürgen Lisenfeld, Clemens Müller, Alexander Bilmes, Andre Schneider, David P. Pappas, Alexey V. Ustinov ja Martin Weides. "Korreloiva dekoherenssi transmon-kubiteissa: Yksittäisten fluktuaattorien aiheuttama matalataajuinen kohina". Phys. Rev. Lett. 123, 190502 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.190502

[7] Yangyang Liu, Yuan Sun, Zhuo Fu, Peng Xu, Xin Wang, Xiaodong He, Jin Wang ja Mingsheng Zhan. "Kaksikubitin rydberg-sulkuportin ohjauskubitin maa-rydberg-dekoherenssin aiheuttama uskottomuus". Phys. Rev. Applied 15, 054020 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.15.054020

[8] Weijian Chen, Maryam Abbasi, Byung Ha, Serra Erdamar, Yogesh N. Joglekar ja Kater W. Murch. "Dekoherenssin aiheuttamat poikkeukselliset pisteet dissipatiivisessa suprajohtavassa kubitissa". Phys. Rev. Lett. 128, 110402 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.110402

[9] Charles H. Bennett, Gilles Brassard, Claude Crépeau, Richard Jozsa, Asher Peres ja William K. Wootters. "Tuntemattoman kvanttitilan teleportointi kahden klassisen ja Einstein-podolsky-rosen-kanavan kautta". Phys. Rev. Lett. 70, 1895-1899 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895

[10] Garry Bowen ja Sougato Bose. "Teleportaatio depolarisoivana kvanttikanavana, suhteellinen entropia ja klassinen kapasiteetti". Phys. Rev. Lett. 87, 267901 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.87.267901

[11] Frank Verstraete ja Henri Verschelde. "Optimaalinen teleportaatio kahden kubitin sekatilassa". Phys. Rev. Lett. 90, 097901 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.097901

[12] Somshubhro Bandyopadhyay ja Barry C. Sanders. "Yhdistelmäjärjestelmien kvanttiteleportaatio sekoitettujen tilojen kautta". Phys. Rev. A 74, 032310 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.74.032310

[13] Hari Prakash ja Vikram Verma. "Minimi taattu tarkkuus ja vähimmäiskeskimääräinen tarkkuus yksittäisen kubitin kvanttiteleportoinnissa käyttämällä ei-maksimaalisia tiloja". Quantum Information Processing 11, 1951–1959 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-011-0348-5

[14] Guo-Feng Zhang. "Lämpösekoittuminen ja teleportaatio kahden qubitin Heisenberg-ketjussa, jossa on dzyaloshinski-moriya anisotrooppinen antisymmetrinen vuorovaikutus". Phys. Rev. A 75, 034304 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.034304

[15] Ji-Gang Ren, Ping Xu, Hai-Lin Yong, Liang Zhang, Sheng-Kai Liao, Juan Yin, Wei-Yue Liu, Wen-Qi Cai, Meng Yang, Li Li, Kui-Xing Yang, Xuan Han, Yong- Qiang Yao, Ji Li, Hai-Yan Wu, Song Wan, Lei Liu, Ding-Quan Liu, Yao-Wu Kuang, Zhi-Ping He, Peng Shang, Cheng Guo, Ru-Hua Zheng, Kai Tian, ​​Zhen-Cai Zhu , Nai-Le Liu, Chao-Yang Lu, Rong Shu, Yu-Ao Chen, Cheng-Zhi Peng, Jian-Yu Wang ja Jian-Wei Pan. "Kvanttiteleportaatio maasta satelliittiin". Nature 549, 70–73 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature23675

[16] Shengshuai Liu, Yanbo Lou ja Jietai Jing. "Orbitaalinen kulmamomenttimultipleksoitu deterministinen täysin optinen kvanttiteleportaatio". Luontoviestintä 11, 1–8 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-17616-4

[17] Daniel Llewellyn, Yunhong Ding, Imad I Faruque, Stefano Paesani, Davide Bacco, Raffaele Santagati, Yan-Jun Qian, Yan Li, Yun-Feng Xiao, Marcus Huber jne. "Siruista sirulle kvanttiteleportaatio ja usean fotonin kietoutuminen piissä". Nature Physics 16, 148–153 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-019-0727-x

[18] Xiao-Min Hu, Chao Zhang, Bi-Heng Liu, Yu Cai, Xiang-Jun Ye, Yu Guo, Wen-Bo Xing, Cen-Xiao Huang, Yun-Feng Huang, Chuan-Feng Li ja Guang-Can Guo. "Kokeellinen korkeadimensionaalinen kvanttiteleportaatio". Phys. Rev. Lett. 125, 230501 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.230501

[19] Niccolò Fiaschi, Bas Hensen, Andreas Wallucks, Rodrigo Benevides, Jie Li, Thiago P Mayer Alegre ja Simon Gröblacher. "Optomekaaninen kvanttiteleportaatio". Nature Photonics 15, 817–821 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41566-021-00866-z

[20] Stefan Langenfeld, Stephan Welte, Lukas Hartung, Severin Daiss, Philip Thomas, Olivier Morin, Emanuele Distante ja Gerhard Rempe. "Kvanttiteleportaatio etäkubittimuistien välillä, jossa on vain yksi fotoni resurssina". Phys. Rev. Lett. 126, 130502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.130502

[21] Angela Sara Cacciapuoti, Marcello Caleffi, Rodney Van Meter ja Lajos Hanzo. "Kun sotkeutuminen kohtaa klassisen viestinnän: kvanttiteleportaatio kvantti-internetille". IEEE Transactions on Communications 68, 3808–3833 (2020).
https://doi.org/ 10.1109/TCOMM.2020.2978071

[22] SLN Hermans, M Pompili, HKC Beukers, S Baier, J Borregaard ja R Hanson. "Qubit-teleportaatio ei-naapurisolmujen välillä kvanttiverkossa". Nature 605, 663–668 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-022-04697-y

[23] Erika Kawakami, Thibaut Jullien, Pasquale Scarlino, Daniel R. Ward, Donald E. Savage, Max G. Lagally, Viatcheslav V. Dobrovitski, Mark Friesen, Susan N. Coppersmith, Mark A. Eriksson ja Lieven MK Vandersypen. "Si/sige-kvanttipisteen elektronin spinin portin tarkkuus ja koherenssi mikromagneetilla". Proceedings of the National Academy of Sciences 113, 11738–11743 (2016). arXiv:https://​/​www.pnas.org/​content/​113/​42/​11738.full.pdf.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1603251113
arXiv: https: //www.pnas.org/content/113/42/11738.full.pdf

[24] Filip K. Malinowski, Frederico Martins, Peter D. Nissen, Edwin Barnes, Łukasz Cywiński, Mark S. Rudner, Saeed Fallahi, Geoffrey C. Gardner, Michael J. Manfra, Charles M. Marcus ja Ferdinand Kuemmeth. "Galliumarsenidin ydinspinit tuottavat kohinaa erillisillä taajuuksilla, jotka voidaan suodattaa tehokkaasti elektronien spin-kubittien koherenssiaikojen pidentämiseksi lähes 1 ms:iin." Nature Nanotechnology 12, 16–20 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nnano.2016.170

[25] Yulin Wu, Li-Ping Yang, Ming Gong, Yarui Zheng, Hui Deng, Zhiguang Yan, Yanjun Zhao, Keqiang Huang, Anthony D. Castellano, William J. Munro, Kae Nemoto, Dong-Ning Zheng, CP Sun, Yu-xi Liu, Xiaobo Zhu ja Li Lu. "Tehokas ja kompakti kytkin kvanttipiireihin". npj Quantum Information 4, 50 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-018-0099-6

[26] S. Touzard, A. Kou, NE Frattini, VV Sivak, S. Puri, A. Grimm, L. Frunzio, S. Shankar ja MH Devoret. "Suprajohtavien kubittien avainnetun ehdollisen siirtymän lukema". Phys. Rev. Lett. 122, 080502 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.080502

[27] LMK Vandersypen ja IL Chuang. "NMR-tekniikat kvanttiohjaukseen ja -laskentaan". Rev. Mod. Phys. 76, 1037–1069 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.76.1037

[28] Xiao-Feng Shi. "Tarkat kvanttilogiikkaportit spinkaiun avulla Rydberg-atomeissa". Phys. Rev. Applied 10, 034006 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.10.034006

[29] Jason S Gardner, Georg Ehlers, Antonio Faraone ja Victoria García Sakai. "Korkean resoluution neutronispektroskopia käyttämällä takaisinsironta- ja neutroni spin-kaikuspektrometrejä pehmeässä ja kovissa kondensoituneessa aineessa". Nature Reviews Physics 2, 103–116 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42254-019-0128-1

[30] Katarzyna Roszak ja Łukasz Cywiński. "Qubit-environment-tanglement Generation and Spin Echo". Phys. Rev. A 103, 032208 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.032208

[31] Bibek Pokharel, Namit Anand, Benjamin Fortman ja Daniel A. Lidar. "Dynaamisella erotuksella suprajohtavien kubittien kanssa". Phys. Rev. Lett. 121, 220502 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.220502

[32] Colin J. Kennedy, Eric Oelker, John M. Robinson, Tobias Bothwell, Dhruv Kedar, William R. Milner, G. Edward Marti, Andrei Derevianko ja Jun Ye. "Tarkkuusmetrologia kohtaa kosmologian: Parannetut ultrakevyen pimeän aineen rajoitukset atomi-ontelo-taajuusvertailuista." Phys. Rev. Lett. 125, 201302 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.201302

[33] Yu Ma, You-Zhi Ma, Zong-Quan Zhou, Chuan-Feng Li ja Guang-Can Guo. "Tunnin koherentti optinen tallennus atomitaajuuskampamuistissa". Luontoviestintä 12, 1–6 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-021-22706-y

[34] Alexander Hahn, Daniel Burgarth ja Kazuya Yuasa. "Satunnaisen dynaamisen irrotuksen ja kvanttizeno-efektin yhdistäminen". New Journal of Physics 24, 063027 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac6b4f

[35] Tytus Harlender ja Katarzyna Roszak. "Järjestelmän ja ympäristön sekoittumisen siirto ja teleportaatio". Phys. Rev. A 105, 012407 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.012407

[36] Katarzyna Roszak ja Łukasz Cywiński. "Kubittien ympäristön kietoutumisen luonnehdinta ja mittaus puhtaan vaiheistuksen aikana". Phys. Rev. A 92, 032310 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032310

[37] John H. Reina, Luis Quiroga ja Neil F. Johnson. "Kvanttirekisterien dekoherenssi". Phys. Rev. A 65, 032326 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.032326

[38] Katarzyna Roszak. "Kriteerit järjestelmä-ympäristön kietoutumisen synnyttämiselle kaikenkokoisille järjestelmille puhtaasti dephasing-evoluutioissa". Phys. Rev. A 98, 052344 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.052344

[39] Jan Tuziemski, Aniello Lampo, Maciej Lewenstein ja Jarosław K. Korbicz. "Spin-rekisterien dekoherenssin uudelleentarkastelu". Phys. Rev. A 99, 022122 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.022122

[40] Avshalom C Elitzur ja Lev Vaidman. "Kvanttimekaaniset vuorovaikutusvapaat mittaukset". Foundations of Physics 23, 987–997 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF00736012

[41] Giacomo Mauro D'Ariano, Chiara Macchiavello ja Paolo Perinotti. "Sekavaltioiden superlähetys". Phys. Rev. Lett. 95, 060503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.060503

Viitattu

[1] Bartosz Rzepkowski ja Katarzyna Roszak, "Kvanttillisuuden tunnus puhtaassa dekoherenssihallinnassa", arXiv: 2211.04904, (2022).

Yllä olevat sitaatit ovat peräisin SAO: n ja NASA: n mainokset (viimeksi päivitetty onnistuneesti 2023-02-17 11:30:56). Lista voi olla puutteellinen, koska kaikki julkaisijat eivät tarjoa sopivia ja täydellisiä viittaustietoja.

On Crossrefin siteerattu palvelu tietoja teosten viittaamisesta ei löytynyt (viimeinen yritys 2023-02-17 11:30:54).

Tämä kirja on julkaistu Quantum - lehdessä Creative Commons Nimeäminen 4.0 Kansainvälinen (CC BY 4.0) lisenssin. Tekijänoikeudet säilyvät alkuperäisillä tekijänoikeuksien haltijoilla, kuten tekijöillä tai heidän instituutioillaan.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Quantum Journal