論文の概要: Path superposition as resource for perfect quantum teleportation with separable states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.11398v1
• Date: Fri, 16 May 2025 16:03:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-19 14:36:15.567754
• Title: Path superposition as resource for perfect quantum teleportation with separable states
• Title（参考訳）: 分離状態をもつ完全量子テレポーテーションのための経路重畳
• Authors: Sayan Mondal, Priya Ghosh, Ujjwal Sen,
• Abstract要約: 量子過程のある種の重ね合わせにアクセスできる場合、量子テレポーテーションにおける絡み合いの要求を緩和できることが示される。 プロトコルにパスの重ね合わせが組み込まれると、完全量子テレポーテーションはゼロではない確率で可能になる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8192907805418583
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum teleportation is a quintessential quantum communication protocol that enables the transmission of an arbitrary quantum state between two distant parties without physically transmitting the state with the help of shared entanglement and limited classical communication. We show that it is possible to relax the entanglement requirement in quantum teleportation if we have access to a certain strain of superposition of quantum processes. Two types of superposition of quantum processes are generally considered in the literature: superposition of paths identified with quantum maps and superposition of indefinite causal orders of the maps. We find that when superposition of paths is incorporated in the protocol, perfect quantum teleportation becomes possible with nonzero probability, even when the two parties share certain classes of separable states, including pure product states. In contrast, the assistance of superposition of indefinite causal order of quantum maps in teleportation protocol does not enable any quantum advantage for shared pure product states. Furthermore, we show that separable Werner states can also yield quantum advantage in quantum teleportation assisted by the superposition of paths. Finally, we establish that the presence of quantum coherence in the control qubit is both necessary and sufficient to achieve quantum advantage in quantum teleportation assisted with superposition of paths. Our results highlight that while entanglement is a fundamental resource in standard quantum teleportation, superposition of paths can serve as an alternate resource for the same.
• Abstract（参考訳）: 量子テレポーテーション(quantum teleportation)は、量子通信プロトコルの一種で、共有絡みと制限された古典的通信の助けを借りて物理的に状態を送信することなく、任意の量子状態の伝送を可能にする。 量子過程のある種の重ね合わせにアクセスできる場合、量子テレポーテーションにおける絡み合いの要求を緩和できることが示される。 量子過程の重ね合わせは、一般に、量子地図で特定された経路の重ね合わせと、写像の不定因数順序の重ね合わせである。 このプロトコルに経路の重ね合わせが組み込まれれば、純積状態を含む分離可能な状態のクラスを共有する場合でも、完全量子テレポーテーションはゼロではない確率で可能になる。 対照的に、テレポーテーションプロトコルにおける量子マップの不明確な因果順序の重ね合わせの補助は、共有された純積状態に対する量子上の優位性は不可能である。 さらに、分離可能なヴェルナー状態は、経路の重畳を補助する量子テレポーテーションにおいて量子的優位性を得ることができることを示す。 最後に、制御量子ビットにおける量子コヒーレンスの存在は、経路の重畳を補助する量子テレポーテーションにおいて量子優位を達成するのに必要かつ十分であることを示す。 我々の結果は、絡み合いは標準的な量子テレポーテーションの基本的な資源であるが、経路の重畳は同じ代替資源であることを示している。

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