論文の概要: Coherence requirements for quantum communication from hybrid circuit dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.11547v2
• Date: Tue, 23 May 2023 14:18:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-25 01:10:47.163781
• Title: Coherence requirements for quantum communication from hybrid circuit dynamics
• Title（参考訳）: ハイブリッド回路力学からの量子通信におけるコヒーレンス要件
• Authors: Shane P. Kelly, Ulrich Poschinger, Ferdinand Schmidt-Kaler, Matthew P.A. Fisher, and Jamir Marino
• Abstract要約: 量子状態のコヒーレントな重ね合わせは 量子情報処理の重要な資源です 我々は、監視された量子力学と量子誤り訂正符号を含む広い環境で量子情報を伝えるためのコヒーレンス要件を決定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.42090005507693
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The coherent superposition of quantum states is an important resource for quantum information processing which distinguishes quantum dynamics and information from their classical counterparts. In this article we determine the coherence requirements to communicate quantum information in a broad setting encompassing monitored quantum dynamics and quantum error correction codes. We determine these requirements by considering hybrid circuits that are generated by a quantum information game played between two opponents, Alice and Eve, who compete by applying unitaries and measurements on a fixed number of qubits. Alice applies unitaries in an attempt to maintain quantum channel capacity, while Eve applies measurements in an attempt to destroy it. By limiting the coherence generating or destroying operations available to each opponent, we determine Alice's coherence requirements. When Alice plays a random strategy aimed at mimicking generic monitored quantum dynamics, we discover a coherence-tuned phase transitions in entanglement and quantum channel capacity. We then derive a theorem giving the minimum coherence required by Alice in any successful strategy, and conclude by proving that coherence sets an upper bound on the code distance in any stabelizer quantum error correction codes. Such bounds provide a rigorous quantification of the coherence resource requirements for quantum communication and error correction.
• Abstract（参考訳）: 量子状態のコヒーレントな重ね合わせは、量子力学と情報を従来のものと区別する量子情報処理の重要な資源である。 本稿では、モニタリングされた量子力学と量子誤り訂正符号を含む広い環境で量子情報を伝えるためのコヒーレンス要件を決定する。 これらの要件は、2人の対戦相手であるアリスとイブの間で行われる量子情報ゲームによって生成されるハイブリッド回路と、固定数の量子ビット上でのユニタリと測定を競うことで決定される。 Aliceは量子チャネル容量を維持するためにユニタリを適用し、Eveはそれを破壊するために測定を適用している。 各対戦相手が利用可能なコヒーレンス生成または破壊操作を制限することにより、アリスのコヒーレンス要件を決定する。 Alice が汎用的な量子力学を模倣するランダムな戦略を実行すると、エンタングルメントと量子チャネルキャパシティのコヒーレンス調整相転移が見つかる。 次に、aliceが成功する戦略において必要最小限のコヒーレンスを与える定理を導出し、任意のstabelizer量子誤り訂正符号における符号距離の上界をコヒーレンスが設定することを証明する。 このような境界は、量子通信と誤り訂正のためのコヒーレンスリソース要件の厳密な定量化をもたらす。

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