論文の概要: Irreversible encoding on high-dimensional entanglement improves quantum communication

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.13495v2
• Date: Wed, 17 Jan 2024 10:00:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-18 21:13:48.442784
• Title: Irreversible encoding on high-dimensional entanglement improves quantum communication
• Title（参考訳）: 高次元エンタングルメント上の可逆符号化は量子通信を改善する
• 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増幅することができる。 量子ビットチャネルをベースとした分散タスクを実演し、任意のコヒーレンス保存プロトコルよりも非可逆符号化操作が優れていることを示す。 本稿では, 単一光子の独立かつ独立に制御された経路において, 独立系を実現することにより, 優位性を示す実証実験について報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.666068806010507
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Shared entanglement can significantly amplify classical correlations between systems interacting over a limited quantum channel. A natural avenue is to use entanglement of the same dimension as the channel because this allows for unitary encodings, which preserve global coherence until a measurement is performed. Contrasting this, we here demonstrate a distributed task based on a qubit channel, for which irreversible encoding operations can outperform any possible coherence-preserving protocol. This corresponds to using high-dimensional entanglement and encoding information by compressing one of the subsystems into a qubit. Demonstrating this phenomenon requires the preparation of a four-dimensional maximally entangled state, the compression of two qubits into one and joint qubit-ququart entangled measurements, with all modules executed at near-optimal fidelity. We report on a proof-of-principle experiment that achieves the advantage by realizing separate systems in distinct and independently controlled paths of a single photon. Our result demonstrates the relevance of high-dimensional entanglement and non-unitary operations for enhancing the communication capabilities of standard qubit transmissions.
• 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相関を著しく増幅することができる。 自然な道は、測定が行われるまでグローバルなコヒーレンスを保持するユニタリエンコーディングを可能にするため、チャネルと同じ次元のエンタングルメントを使用することである。 これとは対照的に、ここでは、可逆エンコーディング操作が任意のコヒーレンス保存プロトコルを上回ることができる、qubitチャネルに基づく分散タスクを示す。 これは、サブシステムの1つをキュービットに圧縮することで、高次元の絡み合いとエンコード情報の使用に対応する。 この現象を実証するには、4次元の極大絡み合い状態、つまり2つの量子ビットを1つに圧縮し、全てのモジュールをほぼ最適の忠実度で実行することが必要である。 本稿では, 単一光子の独立かつ独立に制御された経路において, 独立系を実現することにより, 優位性を示す実証実験について報告する。 本結果は,標準量子ビット伝送の通信能力を高めるために,高次元エンタングルメントと非単位演算の関連性を示す。

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