論文の概要: Optimal noisy entanglement testing for ranging and communication
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.15047v1
- Date: Fri, 22 Dec 2023 20:22:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-27 19:57:27.905801
- Title: Optimal noisy entanglement testing for ranging and communication
- Title（参考訳）: 測位および通信のための最適ノイズ絡み合い試験
- Authors: Pengcheng Liao and Quntao Zhuang
- Abstract要約: 量子システム$S$が他のシステム$I$と絡み合うと、絡み合いテスト問題が発生する。
このシナリオは、量子レンジングと絡み合い支援通信で遭遇する測定タスクのモデルとして機能する。
本稿では,局所的な操作や古典的通信で実装可能な絡み合い試験のための構造設計について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5439020425818999
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Given a quantum system $S$ entangled with another system $I$, the
entanglement testing problem arises, prompting the identification of the system
$S$ within a set of $m \ge 2$ identical systems. This scenario serves as a
model for the measurement task encountered in quantum ranging and
entanglement-assisted communication [Phys. Rev. Lett. 126, 240501, (2021)]. In
this context, the optimal measurement approach typically involves joint
measurements on all $m+1$ systems. However, we demonstrate that this is not the
case when the subsystems containing system $S$ are subjected to
entanglement-breaking noise. Our approach utilizes the recently developed
measurement technique of correlation-to-displacement conversion. We present a
structured design for the entanglement testing measurement, implementable with
local operations and classical communications (LOCC) on the $m+1$ systems.
Furthermore, we prove that this measurement approach achieves optimality in
terms of error probability asymptotically under noisy conditions. When applied
to quantum illumination, our measurement design enables optimal ranging in
scenarios with low signal brightness and high levels of noise. Similarly, when
applied to entanglement-assisted classical communication, the measurement
design leads to a significant relative advantage in communication rates,
particularly in scenarios with low signal brightness.
- Abstract（参考訳）: 量子システム$S$が他のシステム$I$と絡み合うと、絡み合いテストの問題は発生し、$m \ge 2$の同一システム内のシステム$S$が識別される。
このシナリオは、量子レンジングおよび絡み合い支援通信(Phys. Rev. Lett. 126, 240501, (2021)]で発生する測定タスクのモデルとして機能する。
この文脈では、最適測定アプローチは典型的にはすべての$m+1$システムの共同測定を伴う。
しかし、システム$s$を含むサブシステムが絡み合うノイズにさらされている場合、これはそうではないことを実証する。
提案手法は,最近開発された相関-変位変換の計測手法を利用する。
我々は,m+1$システム上での局所的操作と古典的通信(locc)で実装可能な,絡み合いテスト計測のための構造化設計を提案する。
さらに, この測定手法は, 雑音条件下で漸近的に誤差確率の観点から最適性が得られることを示す。
量子照明に適用すると, 信号の輝度が低く, ノイズのレベルが高いシナリオにおいて, 最適範囲の計測が可能となる。
同様に、エンタングルメント支援の古典的通信に適用すると、測定設計は通信速度、特に信号の輝度が低いシナリオにおいて、相対的に有利となる。
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