論文の概要: Experimental demonstration of genuine quantum information transmission through completely depolarizing channels in a superposition of cyclic orders

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.07127v1
• Date: Wed, 08 Oct 2025 15:24:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-09 16:41:20.591285
• Title: Experimental demonstration of genuine quantum information transmission through completely depolarizing channels in a superposition of cyclic orders
• Title（参考訳）: 巡回順序重畳における完全脱分極チャネルによる真の量子情報伝送の実験的研究
• Authors: Yaxin Wang, Linxiang Zhou, Tianfeng Feng, Hanlin Nie, Ying Xia, Tianqi Xiao, Juntao Li, Vlatko Vedral, Xiaoqi Zhou,
• Abstract要約: 量子通信における大きな課題は、特に完全非分極チャネルにおいて、チャネル容量に対するノイズの負の影響に対処することである。 不定因果順序は、チャネルが適用されるシーケンスの制御を可能にすることによって、有望な解を提供する。 本稿では,完全非分極チャネル間の真の量子情報伝送を初めて実験的に実現したことを報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.33246097486408
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A major challenge in quantum communication is addressing the negative effects of noise on channel capacity, especially for completely depolarizing channels, where information transmission is inherently impossible. The concept of indefinite causal order provides a promising solution by allowing control over the sequence in which channels are applied. We experimentally demonstrate the activation of quantum communication through completely depolarizing channels using a programmable silicon photonic quantum chip. By implementing configurations based on the superposition of cyclic orders, a form of indefinite causal order, we report the first experimental realization of genuine quantum information transmission across multiple concatenated completely depolarizing channels. Our results show that when four completely depolarizing channels are combined using the superposition of cyclic orders, the fidelity of the output state is $0.712 \pm 0.013$, significantly exceeding the classical threshold of 2/3. Our work establishes indefinite causal order as a powerful tool for overcoming noise-induced limitations in quantum communication, demonstrating its potential in high-noise environments and opening new possibilities for building robust quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 量子通信における大きな課題は、特に情報伝送が本質的に不可能な完全非分極チャネルにおいて、チャネル容量に対するノイズの負の影響に対処することである。 不確定因果順序の概念は、チャネルが適用されるシーケンスの制御を可能にすることによって、有望な解を提供する。 プログラム可能なシリコンフォトニック量子チップを用いて,完全脱分極チャネルによる量子通信の活性化を実験的に実証した。 不定因果順序の形式である巡回順序の重ね合わせに基づく構成を実装することにより、複数の連結された完全非分極チャネルにまたがる真の量子情報伝送を初めて実験的に実現したことを報告する。 その結果,4つの完全脱分極チャネルを循環次数の重ね合わせで組み合わせた場合,出力状態の忠実度は0.712 \pm 0.013$であり,古典しきい値の2/3を大きく上回ることがわかった。 我々の研究は、量子通信におけるノイズによって引き起こされる制限を克服し、高雑音環境におけるその可能性を示し、堅牢な量子ネットワークを構築するための新たな可能性を示す強力なツールとして、無限因果順序を確立している。

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