論文の概要: High Capacity Noisy Unruh--DeWitt Quantum Channels with Bosonic Dephasing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.07218v1
• Date: Wed, 13 Sep 2023 18:00:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-15 17:07:14.603024
• Title: High Capacity Noisy Unruh--DeWitt Quantum Channels with Bosonic Dephasing
• Title（参考訳）: ボソニックデファスメントを用いた高容量ノイズunruh-dewitt量子チャネル
• Authors: Eric Aspling and Michael Lawler
• Abstract要約: UDW量子ゲートは、量子場系の量子シャノン理論特性を評価するためのフレームワークを提供する。 UDW量子チャネルは、量子情報の量子化/復号化のための量子ビットで構成されている。 UDW量子チャネルは、あるボソニックなデファスティングチャネルとデファスティングパラメータとの予期せぬ表現を持つことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Unruh--DeWitt (UDW) detectors implemented as UDW quantum gates provide a framework for evaluating quantum Shannon theory properties of qubit-field systems. UDW quantum channels consist of qubits encoding/decoding quantum information onto/off of quantum fields. With the controlled unitary structure of UDW gates, the encoding/decoding process happens on the diagonals of the coherent state density matrix describing the field. However, given the non-orthogonality of coherent states the output of UDW channels consists of unwanted states and unwanted mixing of states that lower the channel capacity. In idealized models, these appear in the off-diagonals and diagonals of the field's density matrix in the coherent state basis. For this reason, we show that UDW quantum channels have an unexpected representation as certain bosonic dephasing channels with dephasing parameters captured by a combination of the coupling, smearing, and switching functions of the UDW detector model. We demonstrate the unexpected consequence that a larger dephasing parameter results in higher channel capacity and helps alleviate unwanted state mixing. We illustrate these properties through two examples: inserting an additional ideal dephasing channel into the quantum channel and inserting cross-talk noise via a third UDW gate. Remarkably, the cross-talk noise channel qualitatively improves a lower bound on the quantum capacity suggesting UDW gates will have unexpected performance improvements if realized in condensed matter experiments.
• Abstract（参考訳）: UDW量子ゲートとして実装されたUnruh--DeWitt検出器は、量子場系の量子シャノン理論特性を評価するためのフレームワークを提供する。 udw量子チャネルは量子情報を量子場の上/上のエンコード/デコードする量子ビットからなる。 UDWゲートの制御されたユニタリ構造では、フィールドを記述するコヒーレント状態密度行列の対角線上で符号化/復号処理が行われる。 しかし、コヒーレント状態の非直交性を考えると、UDWチャネルの出力は望ましくない状態とチャネルの容量を下げる不要な混合状態からなる。 理想化されたモデルでは、これらはコヒーレント状態基底における場の密度行列の対角線および対角線に現れる。 このような理由から,UDW量子チャネルは,UDW検出器モデルの結合,スミアリング,スイッチング関数の組み合わせによって得られた強調パラメータを持つボソニックデファージングチャネルとして予期せぬ表現を持つことを示す。 劣化パラメータが大きくなるとチャネル容量が増大し、不要な状態混合が軽減されるという予期せぬ結果を示す。 これらの特性は、2つの例を通して説明される: 量子チャネルに追加の理想デフォーカスチャネルを挿入し、第3のUDWゲートを介してクロストークノイズを挿入する。 驚くべきことに、クロストークノイズチャネルは量子容量の下限を定性的に改善し、凝縮体実験で実現すればudwゲートが予期しない性能向上をもたらす。

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