論文の概要: Entanglement catalysis for quantum states and noisy channels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.05228v2
• Date: Fri, 23 Feb 2024 09:09:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-26 19:02:41.604865
• Title: Entanglement catalysis for quantum states and noisy channels
• Title（参考訳）: 量子状態と雑音チャネルに対するエンタングルメント触媒
• Authors: Chandan Datta, Tulja Varun Kondra, Marek Miller, Alexander Streltsov
• Abstract要約: 量子通信における絡み合いの性質とその役割について検討する。 バイパルタイト純状態間の変換については、普遍触媒の存在を証明している。 さらに、ノイズの多い量子チャネルを介して確立できる一重項の数を推定する方法も開発している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many applications of the emerging quantum technologies, such as quantum teleportation and quantum key distribution, require singlets, maximally entangled states of two quantum bits. It is thus of utmost importance to develop optimal procedures for establishing singlets between remote parties. As has been shown very recently, singlets can be obtained from other quantum states by using a quantum catalyst, an entangled quantum system which is not changed in the procedure. In this work we take this idea further, investigating properties of entanglement catalysis and its role for quantum communication. For transformations between bipartite pure states, we prove the existence of a universal catalyst, which can enable all possible transformations in this setup. We demonstrate the advantage of catalysis in asymptotic settings, going beyond the typical assumption of independent and identically distributed systems. We further develop methods to estimate the number of singlets which can be established via a noisy quantum channel when assisted by entangled catalysts. For various types of quantum channels our results lead to optimal protocols, allowing to establish the maximal number of singlets with a single use of the channel.
• Abstract（参考訳）: 量子テレポーテーションや量子鍵分布のような新興量子技術の多くの応用は、2つの量子ビットの最大交絡状態である一重項を必要とする。 したがって、リモートパーティ間で一重項を確立するための最適な手順を開発することが最重要となる。 直近で示されているように、一重項は、この過程において変化しない絡み合った量子系である量子触媒を用いて、他の量子状態から得ることができる。 この研究では、このアイデアをさらに進め、絡み合い触媒の性質と量子通信におけるその役割を調査します。 バイパルタイト純状態間の変換については、この構成で可能なすべての変換を可能にする普遍触媒の存在を証明できる。 独立系と同一の分散システムの典型的な仮定を超えて、漸近的な環境での触媒の利点を実証する。 さらに, 絡み合わされた触媒の支援により, 雑音量子チャネルを介して確立できる一重項数を推定する手法の開発を行った。 様々な種類の量子チャネルに対して、我々の結果は最適なプロトコルに導かれ、チャネルの単一使用で最大数のシングルレットを確立することができる。

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