การใช้จำนวนบิตของบิตคลาสสิกภายในการเคลื่อนย้ายด้วยควอนตัม


12

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้ยินว่ามีการถ่ายโอนบิตคลาสสิกที่มีเหตุผล (เช่น 1.5 cbits) จากฝ่ายหนึ่งไปยังอีกฝ่ายหนึ่งโดยการเคลื่อนย้ายควอนตัมแบบควอนตัม ในStandard Teleportation Protocol ต้องใช้คลาสสิก 2 บิตและสถานะทรัพยากรที่ใช้ร่วมกันที่มีการพันกันมากที่สุด 1 อันสำหรับการ teleportation ที่สมบูรณ์แบบของสถานะที่ไม่รู้จัก แต่ผมไม่เข้าใจว่าบิตสามารถส่งผ่านในช่องทางคลาสสิก1.x

  1. เป็นไปได้ไหม ถ้าใช่คุณช่วยอธิบายสั้น ๆ หน่อยได้ไหม?

  2. มันจะมีประโยชน์ถ้าคุณสามารถชี้ให้ฉันเห็นเอกสารที่ teleportation ที่สมบูรณ์แบบเป็นไปได้โดยใช้เศษส่วน (และทรัพยากรควอนตัมพิเศษ)

บางคนอาจสงสัยว่าเรื่องนี้เกี่ยวข้องกับการคำนวณควอนตัมอย่างไร D. Gottesman และ IL Chuang ชี้ให้เห็นว่าการเคลื่อนย้ายควอนตัมควอนตัมจะมีบทบาทสำคัญในฐานะรูทีนย่อยดั้งเดิมในการคำนวณควอนตัม G. Brassard, SL Braunstein และ R. Cleve แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนย้ายควอนตัมสามารถเข้าใจได้เป็นการคำนวณควอนตัม


@MEE การถ่ายโอนข้อมูลและโปรโตคอลการส่งผ่านทางไกลเป็นส่วนหนึ่งของทฤษฎีข้อมูลควอนตัมซึ่งสมบูรณ์แบบในหัวข้อที่นี่ แม้ว่าฉันจะยอมรับว่าคำถามสามารถปรับปรุงเล็กน้อย
— Sanchayan Dutta

@MEE แน่นอนฉันจะพยายามอธิบายให้มากขึ้น (และทำตามนโยบายการร้องขอทรัพยากร) แต่ฉันเชื่อว่าข้อมูลควอนตัมต้องเป็นส่วนสำคัญของช่องนี้ ถ้าไม่ฉันขอโทษอย่างจริงใจ!
— Vijeth Aradhya

1
@VijethAradhya มันอาจจะมีประโยชน์หากคุณรวมถึงที่คุณได้ยินคำสั่ง
— Sanchayan Dutta

@MEE โดย 'ทรัพยากรเพิ่มเติม' ฉันหมายถึงทรัพยากรควอนตัมพิเศษระหว่างอลิซและบ๊อบ! ขอโทษสำหรับความสับสน.
— Vijeth Aradhya

@Blue ฉันได้ยินสิ่งนี้ในระหว่างการเยี่ยมชมมหาวิทยาลัยใกล้เคียงซึ่งนักเรียนบางคนกำลังพูดคุยเกี่ยวกับการส่งผ่านทางไกล ฉันกำลังทำการวิจัยใน QI / QC แต่ฉันไม่รู้สิ่งนี้ อย่างไรก็ตามฉันไม่สามารถขอเวลาได้เลย! ดังนั้นฉันจึงถามว่า "เป็นไปได้หรือไม่"
— Vijeth Aradhya

คำตอบ:


7

ผมไม่ทราบว่าวิธีการที่คุณจะประสบความสำเร็จน้อยกว่าสองบิตของการสื่อสารคลาสสิกสำหรับ teleportation แต่นี่เป็นวิธีหนึ่งที่คุณอาจจะมีจำนวนที่ไม่ใช่จำนวนเต็ม: ถ้าคุณส่งผ่านทางไกล qudit กับมิติที่ไม่ได้เป็นอำนาจของ สอง. สำหรับแต่ละโปรโตคอลการส่งผ่านทางไกลคุณจะต้องส่งข้อมูลสอง dits ซึ่งคุณสามารถแสดงเป็นบิตโดยใช้⌈ 2 log 2 ( d ) ⌉บิต หากคุณทำซ้ำโปรโตคอลหลาย ๆ ครั้งคุณสามารถรวมข้อความคลาสสิกที่คุณกำลังส่งและลดให้เหลือ2 log 2 ( d )ต่อโปรโตคอลการส่งผ่านทางไกลโดยเฉลี่ยd⌈2log2⁡(d)⌉2log2⁡(d)

เส้นทางหนึ่งที่เป็นไปได้สำหรับการสื่อสารแบบคลาสสิกที่น้อยกว่าสองบิต (ถ้านั่นคือสิ่งที่คุณต้องการ) คือการใช้การรวมกันของการเคลื่อนย้ายที่ไม่สมบูรณ์และการเคลื่อนย้ายที่ไม่ใช่สากล (ซึ่งเรามีความรู้ก่อนหน้านี้ . หากสถานะทรัพยากรของคุณคือจากนั้นความน่าจะเป็นที่จะได้รับผลการวัดแต่ละครั้งในโปรโตคอล teleportation ขึ้นอยู่กับค่าของα: การเคลื่อนย้ายสถานะ(cos θα|00⟩+1−α2|11⟩αให้ความเป็นไปได้ของการวัดระฆังทั้งสี่แบบ, | Bxy⟩=1(cos⁡θ2|0⟩+sin⁡θ2eiϕ|1⟩) ตาม pxy=1

|Bxy⟩=12(|0x⟩+(−1)y|1x¯⟩)
ที่xและyเป็นบิตเดียว โดยใช้การกระจายการป้อนข้อมูลสำหรับสถานะควอนตัมที่ไม่รู้จักเราสามารถคำนวณค่าเฉลี่ยของบาปθ
pxy=14(1+(−1)x(2α2−1)cos⁡θ),
xysin⁡θ

∫0πcos⁡θsin⁡θdθ=0xy

(2α2−1)⟨cos⁡θ⟩=12(38,38,18,18){00,01,10,11}↦{0,10,110,111}158(2α2−1)⟨cos⁡θ⟩>13

|α|2=|β|2=12


ขอบคุณมากสำหรับคำตอบ @DaftWullie แต่ฉันกำลังมองหาโปรโตคอล teleportation ที่สมบูรณ์แบบ (ในกรณีทั่วไป)
— Vijeth Aradhya

5

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้พบกระดาษโดย Subhash Kak ที่นำเสนอโปรโตคอลการส่งผ่านทางไกลที่ต้องการต้นทุนการสื่อสารแบบดั้งเดิมที่น้อยลง ฉันคิดว่าการเขียนคำตอบแยกควรจะดีกว่า

Kak พูดถึงสามโปรโตคอล สองคนใช้ 1 cbit และสุดท้ายต้อง 1.5 cbits แต่สองโพรโทคอลแรกนั้นอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันนั่นคืออนุภาคที่พันกันอยู่ในห้องทดลองของอลิซในตอนแรก สิ่งนี้แตกต่างจากการตั้งค่ามาตรฐานที่อนุภาคที่มีการพันกันถูกแชร์ล่วงหน้าระหว่าง Alice และ Bob ก่อนที่โปรโตคอลจะเริ่มทำงาน ผู้ที่สนใจสามารถผ่านโปรโตคอลที่ใช้เพียง 1 cbit ฉันจะพยายามอธิบายโปรโตคอลสุดท้ายที่ใช้เพียง1.5 cbits (เศษส่วน cbits)

X,Y,ZUXX,YZUXα|0⟩+β|1⟩|α|2+|β|2=1Y,ZU|000⟩+|111⟩

α|0000⟩+β|1000⟩+α|0111⟩+β|1111⟩

X,YZXYYZ

XOR

XOR=[1000010000010010].

|00⟩→|00⟩|01⟩→|01⟩|10⟩→|11⟩|11⟩→|10⟩

α|0000⟩+β|1110⟩+α|0101⟩+β|1011⟩

X

α(|0000⟩+|1000⟩)+β(|0110⟩−|1110⟩)+α(|0101⟩+|1101⟩)+β(|0011⟩−|1011⟩)

XY

|00⟩(α|00⟩+β|11⟩)+|01⟩(α|01⟩+β|10⟩)+|10⟩(α|00⟩−β|11⟩)+|11⟩(α|01⟩−β|10⟩).

ZU

|00⟩

|10⟩[100−1]

|01⟩[0110]

|11⟩[100−1][0110]

[1001][100−1][0110][01−10]ZUα|00⟩+β|11⟩|01⟩|11⟩ZUα|00⟩+β|11⟩

Z

ZUα|00⟩+β|11⟩ZU

α|00⟩+α|10⟩+β|01⟩−β|11⟩=|0⟩(α|0⟩+β|1⟩)+|1⟩(α|0⟩−β|1⟩).

Z

ขึ้นอยู่กับการวัดของเธอเธอส่งหนึ่งบิตคลาสสิกของข้อมูลให้กับบ๊อบเพื่อให้เขาสามารถใช้ที่เหมาะสมรวมการขอรับรัฐ Unkown!

1.5|10⟩|00⟩[0110]0.5 cbits (เพราะ 50% ของเวลา Bob ไม่จำเป็นต้องรวมกัน) ดังนั้นโปรโตคอลทั้งหมดต้องการเพียง 1.5 cbits

t1t2ส่งหนึ่ง cbit) อลิซต้องส่ง cbit นั้นทุกครั้งใช่มั้ย ในกรณีนั้น protcol ต้องการ 2 cbits (หนึ่งในขั้นตอนที่ 4 และอีกอันในขั้นตอนที่ 6) ฉันคิดว่ามันคงจะดีถ้ามีการอภิปรายในส่วนนี้โดยเฉพาะ


ฉันเห็นด้วย; ฉันจะเรียกว่าการสื่อสาร 2 บิต แน่นอนว่าอาจเป็นสิ่งที่คุณได้ยินเกี่ยวกับการอภิปราย!
— DaftWullie

ฉันยังยอมรับด้วยว่าโปรโตคอลอื่น ๆ ในกระดาษนั้นสามารถลดราคาได้ โปรโตคอลได้รับการจัดเรียงใหม่ในลักษณะที่ฉันไม่เข้าใจว่าทำไมรัฐไม่เพียงแค่ส่งจากอลิซไปยังบ็อบโดยตรงเพื่อหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการสื่อสารแบบคลาสสิกเลย!
— DaftWullie
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.