論文の概要: Generalized Teleportation Fidelity and Singlet Fraction and their Relation for (In)-distinguishable Particles and Its Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.16992v1
• Date: Sun, 22 Dec 2024 12:20:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-24 15:57:30.779009
• Title: Generalized Teleportation Fidelity and Singlet Fraction and their Relation for (In)-distinguishable Particles and Its Applications
• Title（参考訳）: 一般テレポーテーションの忠実度とシングルトフラクションと(In)識別可能な粒子の相関とその応用
• Authors: Soumya Das, Goutam Paul, Anindya Banerji,
• Abstract要約: 量子テレポーテーションは、予め確立された複合システムを利用して、遠隔地間で量子情報を効率的に転送する。 テレポーテーション・ヒンジの有効性を評価することは、入力状態と出力状態の類似性を表す。 我々の関係は、その識別可能性、分離性、最大絡み合い構造の存在、自由度の数の観点から、異なる種類の複合状態の特徴付けにどのように役立つかを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.2330023661329355
• License:
• Abstract: Quantum teleportation efficiently transfers quantum information between distant locations by utilizing a pre-established composite system. Assessing the effectiveness of teleportation hinges on its fidelity, representing the similarity between input and output states. This fidelity, in turn, relies on a singlet fraction, quantifying the resemblance of the composite system to maximally entangled states. The relation between teleportation fidelity and singlet fraction given by [Horodecki \textit{et al}., Phy. Rev. A \textbf{60}, 1888 (1999)] does not hold for distinguishable particles with multiple degrees of freedom or indistinguishable particles with single or multiple degrees of freedom. In this paper, we propose generalized expressions for teleportation fidelity and singlet fraction and derive their relations, applicable for both distinguishable and indistinguishable particles with single or multiple degrees of freedom. We derive an upper bound for the generalized singlet fraction for distinguishable particles using the monogamy of singlet fraction by [Kay \textit{et al.} Phys. Rev. Lett. \textbf{103}, 050501 (2009)]. We also show how our relation helps to characterize different types of composite states in terms of their distinguishability, separability, presence of maximally entangled structure, and the number of degrees of freedom. We complement our theory with two practical illustrations. First, we demonstrate two counter-intuitive values of generalized singlet fraction using our optical circuit and the circuit of [Li \textit{et al.}, Phys. Rev. Lett. \textbf{120}, 050404 (2018)]. Finally, we show that using an additional degree of freedom as an ancilla instead of a particle can be advantageous in quantum cryptographic protocols.
• Abstract（参考訳）: 量子テレポーテーションは、予め確立された複合システムを利用して、遠隔地間で量子情報を効率的に転送する。 テレポーテーション・ヒンジの有効性を評価することは、入力状態と出力状態の類似性を表す。 この忠実度は、代わりに一重項の分数に依存し、最大絡み合った状態への合成系の類似性を定量化する。 テレポーテーションの忠実度と[Horodecki \textit{et al} で与えられる単数率の関係 Phy, Phy。 A \textbf{60}, 1888 (1999)] は、複数の自由度を持つ区別可能な粒子や、単一のあるいは複数の自由度を持つ区別不可能な粒子については、保持しない。 本稿では,テレポーテーションの忠実度と一重項分率の一般化表現を提案し,その関係を単一あるいは複数自由度で識別可能な粒子と区別できない粒子の両方に適用する。 我々は, [Kay \textit{et al } Phys による一重項分画のモノガミーを用いて, 識別可能な粒子に対する一般化一重項分画の上限を導出した。 レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・ bf{103}, 050501 (2009)] 我々はまた、我々の関係が、その識別可能性、分離性、最大絡み合い構造の存在、自由度の数の観点から、異なる種類の複合状態の特徴付けにどのように役立つかを示す。 私たちは2つの実例で理論を補完する。 まず、我々の光回路と[Li \textit{et al }, Phys の回路を用いた一般化シングルト分画の2つの反直観的値を示す。 レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・ bf{120}, 050404 (2018)] 最後に、量子暗号プロトコルにおいて、粒子の代わりにアシラとして追加の自由度を用いることが有利であることを示す。

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