論文の概要: Performance of Dense Coding and Teleportation for Random States --Augmentation via Pre-processing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.05865v2
• Date: Thu, 18 Mar 2021 20:50:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-21 05:35:57.081463
• Title: Performance of Dense Coding and Teleportation for Random States --Augmentation via Pre-processing
• Title（参考訳）: ランダム状態に対する高密度符号化とテレポーテーションの性能 --前処理による推定-
• Authors: Rivu Gupta, Shashank Gupta, Shiladitya Mal, Aditi Sen De
• Abstract要約: 本研究では,Haar の高密度符号化容量 (DCC) とテレポーテーション忠実度 (TF) について検討した。 我々は、高密度符号化とテレポーテーションのためのランダムな状態の性能が、状態のランクの上昇とともに低下するのを観察する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8010615606748019
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In order to understand the resourcefulness of a natural quantum system in quantum communication tasks, we study the dense coding capacity (DCC) and teleportation fidelity (TF) of Haar uniformly generated random multipartite states of various ranks. We prove that when a rank-2 two-qubit state, a Werner state, and a pure state possess the same amount of entanglement, the DCC of a rank-2 state belongs to the envelope made by pure and Werner states. In a similar way, we obtain an upper bound via the generalized Greenberger-Horne-Zeilinger state for rank-2 three-qubit states when the dense coding with two senders and a single receiver is performed and entanglement is measured in the senders:receiver bipartition. The normalized frequency distribution of DCC for randomly generated two-, three- and four-qubit density matrices with global as well as local decodings at the receiver's end are reported. The estimation of mean DCC for two-qubit states is found to be in good agreement with the numerical simulations. Universally, we observe that the performance of random states for dense coding as well as teleportation decreases with the increase of the rank of states which we have shown to be surmounted by the local pre-processing operations performed on the shared states before starting the protocols, irrespective of the rank of the states. The local pre-processing employed here is based on positive operator valued measurements along with classical communication and we show that unlike dense coding with two-qubit random states, senders' operations are always helpful to probabilistically enhance the capabilities of implementing dense coding as well as teleportation.
• Abstract（参考訳）: 量子通信タスクにおける自然量子システムの資源性を理解するために,haarの一様生成した様々な階層のランダム多成分状態の高密度符号化能力 (dcc) とテレポーテーション忠実性 (tf) について検討する。 ランク2の2量子状態、werner状態、およびpure状態が同一量の絡み合いを持つ場合、ランク2状態のdccは、pureおよびwerner状態によって作成された封筒に属することを証明する。 同様に、2つの送信機と1つの受信機との密な符号化を行い、送信機:受信機分岐において絡み合いを測定する場合、ランク2の3ビット状態に対する一般化グリーンベルガー・ホーネ・ザイリンガー状態を介して上限を求める。 ランダムに生成された2-, 3-, 4-qubit密度行列に対するDCCの正規化周波数分布と受信機の端の局所復号を報告する。 2量子ビット状態の平均dccの推定は数値シミュレーションとよく一致していることがわかった。 一般には,プロトコル開始前に共有状態上で実施した局所前処理操作によって克服された状態のランクが,状態のランクによらず増大するにつれて,高密度符号化とテレポーテーションのための乱数状態の性能が低下するのを観察している。 ここで採用する局所前処理は,古典的通信とともに正の演算子値の測定に基づいており,2キュービットの確率状態を持つ密閉符号化とは異なり,送信者の操作は,テレポーテーションと同様に密閉符号化を実装する能力を確率的に向上させるのに役立つ。

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