論文の概要: Quantum Optical Communication in the presence of strong attenuation
noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.13129v3
- Date: Mon, 24 Oct 2022 21:34:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-15 08:58:45.873898
- Title: Quantum Optical Communication in the presence of strong attenuation
noise
- Title（参考訳）: 強い減衰雑音の存在下での量子光通信
- Authors: Francesco Anna Mele, Ludovico Lami, Vittorio Giovannetti
- Abstract要約: エンタングルメント支援古典通信におけるD-HQCOMのさらに強力なバージョンを示す。
環境状態に直接アクセスすることなく、D-HQCOMの現象を活性化するための完全に一貫したプロトコルを提供する。
我々の結果は、量子リピータを用いることなく、任意の長さの光ファイバー間で通信するための具体的なスキームを提供するかもしれない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.808993671472349
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Is quantum communication possible over an optical fibre with transmissivity
$\lambda\leq 1/2$ ? The answer is well known to be negative if the environment
with which the incoming signal interacts is initialised in a thermal state.
However, in [PRL 125:110504, 2020] the quantum capacity was found to be always
bounded away from zero for all $\lambda>0$, a phenomenon dubbed "die-hard
quantum communication" (D-HQCOM), provided that the initial environment state
can be chosen appropriately (depending on $\lambda$). Here we show an even
stronger version of D-HQCOM in the context of entanglement-assisted classical
communication: entanglement assistance and control of the environment enable
communication with performance at least equal to that of the ideal case of
absence of noise, even if $\lambda>0$ is arbitrarily small. These two phenomena
of D-HQCOM have technological potential provided that we are able to control
the environment. How can we achieve this? Our second main result answers this
question. Here we provide a fully consistent protocol to activate the phenomena
of D-HQCOM without directly accessing the environment state. This is done by
sending over the channel "trigger signals", i.e. signals which do not encode
information, prior to the actual communication, with the goal of modifying the
environment in an advantageous way. This is possible thanks to the memory
effects which arise when the sender feeds signals separated by a sufficiently
short temporal interval. Our results may offer a concrete scheme to communicate
across arbitrarily long optical fibres, without using quantum repeaters. As a
by-product of our analysis, we derive a simple Kraus representation of the
thermal attenuator exploiting the associated Lindblad master equation.
- Abstract（参考訳）: 透過率 $\lambda\leq 1/2$ の光ファイバー上で量子通信が可能か?
応答が負であることは、受信信号が相互作用する環境が熱状態で初期化されることでよく知られている。
しかし、[PRL 125:110504, 2020]では、初期環境状態が適切に選択可能であることを条件として、すべての$\lambda>0$に対して量子容量が常にゼロから切り離されていることが判明した($\lambda$に依存する)。
エンタングルメントの補助と環境の制御は、たとえ$\lambda>0$が任意に小さいとしても、騒音の欠如という理想的な場合と少なくとも同等の性能を持つ通信を可能にする。
これらのD-HQCOMの2つの現象は、環境を制御できる技術の可能性を持っている。
どうやって達成できるのか?
第2の成果はこの質問に答える。
ここでは、環境状態に直接アクセスすることなく、D-HQCOMの現象を活性化するための完全に一貫したプロトコルを提供する。
これは、実際の通信の前に情報をエンコードしない信号である「トリガー信号」を、有利な方法で環境を変更することを目的として送信することで行われる。
これは、送信者が十分な短い時間間隔で分離した信号を送信したときに生じるメモリ効果により可能となる。
量子リピータを使わずに任意の長さの光ファイバー間を通信するための具体的スキームを提供する。
解析の副産物として、関連するlindbladマスター方程式を利用した熱減衰器の単純なクラウス表現を導出する。
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