論文の概要: Single Qubit Multi-Party Transmission Using Universal Symmetric Quantum Cloning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.04920v3
- Date: Sun, 01 Jun 2025 02:57:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-03 20:53:52.760816
- Title: Single Qubit Multi-Party Transmission Using Universal Symmetric Quantum Cloning
- Title（参考訳）: Universal Symmetric Quantum Cloning を用いた単一ビットマルチパーティ伝送
- Authors: Elijah Pelofske,
- Abstract要約: 我々は、アリスが1量子ビットの情報を$M$パーティーに送信したいという仮説的な量子ネットワークを考える。
我々は、Aliceがメッセージキュービットの直接送信よりもはるかに少ないキュービットをM$リモートレシーバーに送信できることを示します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0878040851638
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We consider the hypothetical quantum network case where Alice wishes to transmit one qubit of information (specifically a pure quantum state) to $M$ parties, where $M$ is some large number. The remote receivers locally perform single qubit quantum state tomography on the transmitted qubits in order to compute the quantum state within some error rate (dependent on the tomography technique and the number of transmitted qubits). We show that with the use of an intermediate optimal symmetric universal quantum cloning machine (between Alice and the remote receivers) as a repeater-type node in a hypothetical quantum network, Alice can send significantly fewer qubits compared to direct transmission of the message qubits to each of the $M$ remote receivers. This is possible due to two properties of quantum cloning. The first being that single qubit quantum clones retain the same Bloch angle as the initial quantum state. This means that if the mixed state of the quantum clone can be computed to high enough accuracy, the original pure quantum state can be inferred by extrapolating that vector to the surface of the Bloch sphere. The second property is that the state overlap of approximate quantum clones, with respect to the original pure quantum state, quickly converges (specifically for $1 \rightarrow M$ the limit of the fidelity as M goes to infinity is $\frac{2}{3}$). This means that Alice can prepare a constant number of qubits (which are then passed through the quantum cloning machine) in order to achieve a desired error rate, if $M$ is large enough. Combined, these two properties mean that for large $M$, Alice can prepare many orders of magnitude fewer qubits in order to achieve the same single qubit transmission accuracy compared to the naive direct qubit transmission approach.
- Abstract（参考訳）: アリスが1量子ビットの情報(特に純粋量子状態)を$M$のパーティに送信したいという仮説的な量子ネットワークの場合を考える。
リモート受信機は、何らかのエラーレート(トモグラフィ技術と送信キュービット数に依存する)内で量子状態を計算するために、送信キュービット上の単一量子状態トモグラフィーを局所的に実行する。
仮説量子ネットワークにおけるリピータ型ノードとして、中間的最適対称普遍量子クローンマシン(Aliceとリモートレシーバ)を用いることで、Aliceはメッセージキュービットを直接遠隔レシーバへ送信するよりも、はるかに少ないキュービットを送信できることを示す。
これは量子クローニングの2つの性質のためである。
第一に、単一量子ビット量子クローンは初期量子状態と同じブロッホ角を保持する。
これは、量子クローンの混合状態が十分高い精度で計算できれば、元の純粋な量子状態は、そのベクトルをブロッホ球面に外挿することで推測できることを意味する。
第二の性質は、元の純粋量子状態に関して、近似量子クローンの状態重なりが急速に収束することである(具体的には、M が無限大へ進むときの忠実性の極限は$\frac{2}{3}$)。
つまり、アリスは、M$が十分大きい場合、所望の誤差率を達成するために、一定数の量子ビット(量子クローンマシンに渡される)を準備できる。
これら2つの特性を組み合わせると、Alice は大きな$M$に対して、単純な直接量子ビット伝送法と比較して、同じ単一量子ビット伝送精度を達成するために、桁違いに少ない量子ビットを生成できる。
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