論文の概要: Entanglement-Assisted Communication Surpassing the Ultimate Classical Capacity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.07482v1
• Date: Tue, 19 Jan 2021 06:41:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-14 18:10:43.950440
• Title: Entanglement-Assisted Communication Surpassing the Ultimate Classical Capacity
• Title（参考訳）: 古典的容量を超越したエンタングルメント支援通信
• Authors: Shuhong Hao, Haowei Shi, Wei Li, Quntao Zhuang, Zheshen Zhang
• Abstract要約: 絡み合い支援通信(EACOMM)は、通信相手による絡み合いを利用して、古典的な情報伝達の速度を向上する。 EACOMMは、古典通信のホレボ=シューマッハ=ウェストモアランドの能力を最大14.6%上回っていることを示す。 我々の研究は、幅広い量子情報処理タスクにおいて、証明可能な量子アドバンテージへの道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8453697351728438
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Entanglement underpins a variety of quantum-enhanced communication, sensing, and computing capabilities. Entanglement-assisted communication (EACOMM) leverages entanglement pre-shared by communication parties to boost the rate of classical information transmission. Pioneering theory works showed that EACOMM can enable a communication rate well beyond the ultimate classical capacity of optical communications, but an experimental demonstration of any EACOMM advantage remains elusive. Here, we report the implementation of EACOMM surpassing the classical capacity over lossy and noisy bosonic channels. We construct a high-efficiency entanglement source and a phase-conjugate quantum receiver to reap the benefit of pre-shared entanglement, despite entanglement being broken by channel loss and noise. We show that EACOMM beats the Holevo-Schumacher-Westmoreland capacity of classical communication by up to 14.6%, when both protocols are subject to the same power constraint at the transmitter. As a practical performance benchmark, a classical communication protocol without entanglement assistance is implemented, showing that EACOMM can reduce the bit-error rate by up to 69% over the same bosonic channel. Our work opens a route to provable quantum advantages in a wide range of quantum information processing tasks.
• Abstract（参考訳）: 絡み合いは、様々な量子エンハンスド通信、センシング、計算能力を支える。 絡み合い支援通信(EACOMM)は、通信相手による絡み合いを利用して、古典的な情報伝達の速度を高める。 パイオネリング理論の研究は、EACOMMが光学通信の究極の古典的能力を超える通信速度を実現できることを示したが、EACOMMの利点を実証する実験的な実証は、まだ明らかになっていない。 本稿では,損失・ノイズの多いボソニックチャネルよりも古典的容量を超越したEACOMMの実装について報告する。 チャネル損失やノイズにより絡み合いが崩れているにもかかわらず、高効率な絡み合い源と位相共役量子受信機を構築し、事前共有絡み合いの利点を享受する。 両プロトコルが送信機で同じ電力制約を受ける場合、EACOMMは古典通信のホレボ・シューマッハ・ウェストモアランド容量を最大14.6%上回ることを示す。 実用的な性能ベンチマークとして、絡み合いのない古典的な通信プロトコルを実装し、EACOMMは同一のボソニックチャネル上で最大69%のビットエラー率を削減できることを示す。 私たちの研究は、幅広い量子情報処理タスクにおいて量子の利点を証明できる道を開きます。

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