論文の概要: Experimental higher-dimensional entanglement advantage over qubit channel

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.13495v1
• Date: Fri, 23 Jun 2023 13:39:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-26 12:48:25.417338
• Title: Experimental higher-dimensional entanglement advantage over qubit channel
• Title（参考訳）: クビットチャネル上の高次元エンタングルメントの実験的利点
• Authors: Yu Guo, Hao Tang, Jef Pauwels, Emmanuel Zambrini Cruzeiro, Xiao-Min Hu, Bi-Heng Liu, Yu-Feng Huang, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo, and Armin Tavakoli
• Abstract要約: 共有絡み合いは、限られた量子チャネル上で相互作用するシステム間の古典的な相関を促進する。 我々は、チャネルよりも大きい絡み合い次元を用いて、不可逆な量子演算によって古典情報を符号化することで、そのような量子プロトコルを全て上回る性能を発揮することを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.980934287295701
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Shared entanglement boosts classical correlations between systems that interact over a limited quantum channel. To create such correlations, a natural avenue is to use entanglement of the same dimension as the channel, as this leads to unitary encodings similar to the celebrated dense coding protocol. In contrast, we demonstrate that by using an entanglement dimension larger than that of the channel and encoding classical information via irreversible quantum operations, one can outperform every such quantum protocol. We showcase this in a task that hybridizes state discrimination and random access coding, implemented by encoding the systems in distinct and independently controlled paths of a single photon. The experiment combines several high-quality building blocks for path-mode single-photon quantum operations: four-dimensional entanglement, quantum compression operations and high-dimensional entangled projections, achieving a total protocol fidelity of over $97.0\%$. It constitutes a proof-of-concept for harvesting higher-dimensional entanglement to improve low-dimensional quantum communication without relying on detailed modeling of the involved quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 共有絡み合いは、限られた量子チャネル上で相互作用するシステム間の古典的な相関を促進する。 このような相関関係を作るために、自然な道はチャネルと同じ次元の絡み合いを使うことであり、これは有名な高密度符号化プロトコルと同様のユニタリ符号化をもたらす。 対照的に、チャネルよりも大きいエンタングルメント次元を使用し、不可逆な量子演算によって古典情報を符号化することにより、そのような量子プロトコルを全て上回ることを示す。 我々は,単一光子の個別かつ独立的に制御される経路にシステムを符号化することにより,状態識別とランダムアクセス符号化をハイブリダイズするタスクでこれを示す。 この実験では、4次元の絡み合い、量子圧縮操作、高次元の絡み合い射影など、パスモードの単一光子量子演算のためのいくつかの高品質なビルディングブロックが組み合わされ、合計プロトコルの忠実度は97.0\%$である。 これは、高次元の絡み合いを収穫し、関連する量子デバイスの詳細なモデリングに頼ることなく、低次元の量子通信を改善するための概念実証を構成する。

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