論文の概要: Classical analogue of quantum superdense coding and communication advantage of a single quantum system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.06796v3
- Date: Tue, 2 Apr 2024 04:40:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-04 23:57:15.426715
- Title: Classical analogue of quantum superdense coding and communication advantage of a single quantum system
- Title（参考訳）: 単一量子系の量子スーパーセンス符号化と通信の古典的類似
- Authors: Ram Krishna Patra, Sahil Gopalkrishna Naik, Edwin Peter Lobo, Samrat Sen, Tamal Guha, Some Sankar Bhattacharya, Mir Alimuddin, Manik Banik,
- Abstract要約: 古典的共有ランダム性の助けのないキュービット通信は,その目的を達成することができることを示す。
また、対称多角形状態空間によって記述された古典的でない玩具類の通信ユーティリティについても検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We analyze utility of communication channels in absence of any short of quantum or classical correlation shared between the sender and the receiver. To this aim, we propose a class of two-party communication games, and show that the games cannot be won given a noiseless $1$-bit classical channel from the sender to the receiver. Interestingly, the goal can be perfectly achieved if the channel is assisted with classical shared randomness. This resembles an advantage similar to the quantum superdense coding phenomenon where pre-shared entanglement can enhance the communication utility of a perfect quantum communication line. Quite surprisingly, we show that a qubit communication without any assistance of classical shared randomness can achieve the goal, and hence establishes a novel quantum advantage in the simplest communication scenario. In pursuit of a deeper origin of this advantage, we show that an advantageous quantum strategy must invoke quantum interference both at the encoding step by the sender and at the decoding step by the receiver. We also study communication utility of a class of non-classical toy systems described by symmetric polygonal state spaces. We come up with communication tasks that can be achieved neither with $1$-bit of classical communication nor by communicating a polygon system, whereas $1$-qubit communication yields a perfect strategy, establishing quantum advantage over them. To this end, we show that the quantum advantages are robust against imperfect encodings-decodings, making the protocols implementable with presently available quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 我々は,送信側と受信側の間で共有される量子的あるいは古典的相関の短さがなければ通信チャネルの有用性を解析する。
そこで,本稿では,送信側から受信側へ,ノイズのない1ビットの古典的チャンネルを付与して,ゲームが獲得できないことを示す。
興味深いことに、チャンネルが古典的な共有ランダム性によってアシストされている場合、ゴールは完璧に達成できる。
これは、完全量子通信線の通信性を高めるために、事前共有された絡み合いが持つ量子超高密度符号化現象に類似した利点である。
驚くほど驚くべきことに、古典的な共有ランダム性の助けのない量子ビット通信は、その目標を達成することができ、したがって最も単純な通信シナリオにおいて、新しい量子優位性を確立することができる。
この利点のより深い起源を追求するためには、有利な量子戦略が送信者による符号化ステップと受信者による復号ステップの両方で量子干渉を起こさなければならないことを示す。
また、対称多角形状態空間によって記述された古典的でない玩具類の通信ユーティリティについても検討する。
古典的通信の1ドルビットやポリゴンシステムとの通信では達成できない通信タスクを考案する一方、1ドルキュービット通信は完全な戦略をもたらし、それらに対して量子的優位性を確立する。
この目的のために、量子優位性は不完全な符号化-復号化に対して堅牢であることを示し、現在利用可能な量子技術で実装可能なプロトコルを示す。
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