論文の概要: An Operational Framework for Nonclassicality in Quantum Communication Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.02988v2
• Date: Mon, 06 Jan 2025 18:40:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-07 17:03:00.688212
• Title: An Operational Framework for Nonclassicality in Quantum Communication Networks
• Title（参考訳）: 量子通信ネットワークにおける非古典性のための運用フレームワーク
• Authors: Brian Doolittle, Felix Leditzky, Eric Chitambar,
• Abstract要約: 絡み合いと量子通信は、分散情報処理において大きな利点をもたらす。 資源制約付き量子ネットワークにおけるこれらの拡張を実現するための運用フレームワークを開発する。 いずれの場合も、絡み合い支援通信(古典的および量子的)は非古典性をもたらす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.312605205492458
• License:
• Abstract: Quantum resources such as entanglement and quantum communication offer significant advantages in distributed information processing. We develop an operational framework for realizing these enhancements in resource-constrained quantum networks. We first compute linear constraints on the input/output probabilities that arise in classical networks with limited communication and globally shared randomness. We then maximize the violation of these classical bounds by applying variational quantum optimization to a parameterized quantum network ansatz that encodes a fixed set of quantum communication resources. A violation of the classical bounds indicates nonclassicality, which means that an explicit communication advantage is realized because extra classical communication is required to simulate the behavior of the quantum network. We demonstrate nonclassicality in many basic point-to-point and multi-point communication networks. In all cases, we find that entanglement-assisted communication, both classical and quantum, leads to nonclassicality. Moreover, networks having multiple senders can exhibit nonclassicality using quantum communication without entanglement-assistance. Finally, we discuss how our approaches can be implemented on quantum networking hardware and used to automatically certify quantum resources and realize communication advantages in noisy quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 絡み合いや量子通信のような量子資源は、分散情報処理において大きな利点をもたらす。 資源制約付き量子ネットワークにおけるこれらの拡張を実現するための運用フレームワークを開発する。 まず,古典的ネットワークで発生する入力/出力確率の線形制約を,通信に制限があり,グローバルに共有されるランダム性について計算する。 次に、量子通信資源の固定セットを符号化するパラメータ化量子ネットワークアンサッツに変分量子最適化を適用することにより、これらの古典的境界の違反を最大化する。 古典的境界の違反は、量子ネットワークの振る舞いをシミュレートするために余分な古典的通信を必要とするため、明示的な通信優位性を実現することを意味する。 我々は、多くの基本的なポイントツーポイントおよびマルチポイント通信ネットワークにおいて、非古典性を実証する。 いずれの場合も、絡み合い支援通信(古典的および量子的)は非古典性をもたらす。 さらに、複数の送信者を持つネットワークは、絡み合わずに量子通信を用いて非古典性を示すことができる。 最後に、我々のアプローチが量子ネットワークハードウェア上でどのように実装され、量子リソースの自動認証とノイズの多い量子ネットワークにおける通信の優位性を実現するために使用されるかについて議論する。

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