論文の概要: Quantum communication through devices in an indefinite input-output direction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.08265v1
• Date: Fri, 16 Dec 2022 03:22:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 07:24:33.413898
• Title: Quantum communication through devices in an indefinite input-output direction
• Title（参考訳）: 不定入力出力方向デバイスによる量子通信
• Authors: Zixuan Liu, Ming Yang, and Giulio Chiribella
• Abstract要約: 本稿では,古典的および量子的情報のノイズチャネル伝達における入出力不確定性の可能性について検討する。 入力出力方向をコヒーレントに制御できることは、入力出力方向が固定された標準通信プロトコルよりも有利であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.5776435200414
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A number of quantum devices are bidirectional, meaning that exchanging their inputs with their outputs yields valid quantum processes. Bidirectional devices, such as half-wave plates and quarter-wave plates in quantum optics, can be used in a forward mode and a backward mode, corresponding to two opposite choices of the input-output direction. They can also be used in a coherent superposition of the forward and backward modes, giving rise to new operations in which the input-output direction is subject to quantum indefiniteness. In this work we explore the potential of input-output indefiniteness for the transfer of classical and quantum information through noisy channels. We first formulate a model of quantum communication with indefinite input-output direction. Then, we show that the ability to coherently control the input-output direction yields advantages over standard communication protocols in which the input-output direction is fixed. These advantages range from a general reduction of noise in bidirectional processes, to heralded noiseless communication, and, in some special cases, to a complete noise removal. The noise reduction due to input-output indefiniteness can be experimentally demonstrated with current photonic technologies, providing a way to investigate the operational consequences of exotic scenarios characterised by coherent quantum superpositions of forward-time and backward-time evolutions.
• Abstract（参考訳）: 多くの量子デバイスは双方向であり、入力を出力と交換することで有効な量子プロセスが得られる。 量子光学におけるハーフウェーブプレートやクォーターウェーブプレートのような双方向デバイスは、入力出力方向の2つの反対の選択に対応する前方モードと後方モードで使用できる。 これらは、前方モードと後方モードのコヒーレントな重ね合わせでも使用することができ、入力出力方向が量子的不確定性を受けるような新しい操作を引き起こす。 本研究では,古典的および量子的情報のノイズチャネル伝達における入出力不確定性の可能性について検討する。 まず、入出力方向が不定値な量子通信のモデルを定式化する。 そして、入力出力方向をコヒーレントに制御できることは、入力出力方向が固定された標準通信プロトコルよりも有利であることを示す。 これらの利点は、双方向プロセスにおけるノイズの一般的な低減、隠蔽されたノイズレス通信、場合によっては完全なノイズ除去まで様々である。 入力出力の不定値によるノイズ低減は、現在のフォトニック技術で実験的に証明することができ、前方および後方進化のコヒーレントな量子重ね合わせによって特徴づけられるエキゾチックなシナリオの動作結果を調べる方法を提供する。

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