論文の概要: 'Interaction-Free' Channel Discrimination

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.00623v1
• Date: Thu, 1 Oct 2020 18:06:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-30 11:47:40.803624
• Title: 'Interaction-Free' Channel Discrimination
• Title（参考訳）: 「干渉フリー」チャンネル識別
• Authors: Markus Hasen\"ohrl and Michael M. Wolf
• Abstract要約: 我々は「相互作用のない」測定の概念を任意の量子チャネルに一般化する。 我々の主な成果は、「相互作用のない」方法で量子チャネルの識別が可能か不可能かを、必要かつ十分な基準である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In this work, we investigate the question, which objects one can discriminate perfectly by 'interaction-free' measurements. To this end, we interpret the Elitzur-Vaidman bomb-tester experiment as a quantum channel discrimination problem and generalize the notion of 'interaction-free' measurement to arbitrary quantum channels. Our main result is a necessary and sufficient criterion for when it is possible or impossible to discriminate quantum channels in an 'interaction-free' manner (i.e., such that the discrimination error probability and the 'interaction' probability can be made arbitrarily small). For the case where our condition holds, we devise an explicit protocol with the property that both probabilities approach zero with an increasing number of channel uses, $N$. More specifically, the 'interaction' probability in our protocol decays as $\frac{1}{N}$ and we show that this rate is the optimal achievable one. Furthermore, our protocol only needs at most one ancillary qubit and might thus be implementable in near-term experiments. For the case where our condition does not hold, we prove an inequality that quantifies the trade-off between the error probability and the 'interaction' probability.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,「相互作用のない」測定によって,どの対象が完全に識別できるのかを考察する。 この目的のために、elitzur-vaidman爆弾テスト実験を量子チャネル識別問題として解釈し、任意の量子チャネルに対して「相互作用のない」測定の概念を一般化する。 我々の主な結果は、量子チャネルが「相互作用フリー」な方法で識別可能または不可能である場合(すなわち、識別誤差確率と「相互作用確率」を任意に小さくすることができる)に必要な十分な基準である。 条件が成り立つ場合、両方の確率が0に近づき、チャネル数が増加するという特性を持つ明示的なプロトコルを考案します。 より具体的には、プロトコルの'相互作用'確率は$\frac{1}{n}$で崩壊し、このレートが最適達成可能な確率であることを示す。 さらに、本プロトコルは、少なくとも1つの補助キュービットしか必要とせず、短期的な実験で実装できる可能性がある。 我々の条件が満たされていない場合、エラー確率と「相互作用」確率の間のトレードオフを定量化する不等式を証明する。

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