[論文レビュー] Early Stage Disentanglement in Bipartite Continuous-Variable Systems

F. A. S. Barbosa, A. S. Coelho+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 22, 2010

Quantum Information and Cryptography参考文献 1被引用数 2

ひとこと要約

本稿は、光ファイバー回線などの部分的損失を伴う状況下における二粒子連関連連続変数系におけるもつれの耐性について調査する。もつれの生存に必要な十分な基準を導出し、極めてスクリーチングされた状態ですらもつれの突然死を示す可能性があることを示し、ガウス状態および将来の多粒子系における耐性評価のための枠組みを確立する。

ABSTRACT

Entanglement in bipartite continuous-variable systems is investigated in the presence of partial losses, such as those introduced by a realistic quantum communication channel, e.g. by propagation in an optical fiber. We find that entanglement can vanish completely for partial losses, in a situa- tion reminiscent of so-called entanglement sudden death. Even states with extreme squeezing may become separable after propagation in lossy channels. Having in mind the potential applications of such entangled light beams to optical communications, we investigate the conditions under which entanglement can survive for all partial losses. Different loss scenarios are examined and we derive criteria to test the robustness of entangled states. These criteria are necessary and sufficient for Gaussian states. Our study provides a framework to investigate the robustness of continuous-variable entanglement in more complex multipartite systems.

研究の動機と目的

• 量子チャネルにおける部分的損失が二粒子連関連連続変数系におけるもつれに与える影響を理解すること。
• 損失があってももつれが持続する条件を特定し、もつれの突然死を回避すること。
• さまざまな損失状況下におけるガウス状態のもつれ耐性に関する必要十分基準を確立すること。
• より複雑な多粒子連関連連続変数系におけるもつれ安定性の評価の基盤を提供すること。

提案手法

• 光ファイバーなどの現実的な量子通信チャネルをモデル化した部分的損失下における二粒子連関連連続変数系を分析する。
• ガウス状態とその損失下での挙動に焦点を当てたもつれ検出の理論的枠組みを適用する。
• ガウス状態におけるもつれ耐性のテストに必要な十分な基準を解析的に導出し、それが必要十分であることを証明する。
• 非対称および対称な損失設定を含む複数の損失状況を検討し、一般化された知見を得る。
• 量子光学形式を用いて、損失のあるチャネルを通るもつれ状態の時間発展をモデル化する。
• 部分的損失のすべてのレベルにおいてもつれが生存するかを体系的に評価するアプローチを確立する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 部分的損失下における連続変数系で、もつれが完全に消滅する条件は何か？
• RQ2 高圧縮状態であっても、損失のあるチャネルを通ってもつれを維持できるか？
• RQ3 ガウス状態において、部分的損失のすべてのレベルに対してもつれが耐性を持つための基準は何か？
• RQ4 異なる損失設定は、二粒子系におけるもつれの生存にどのように影響するか？
• RQ5 この枠組みは、より複雑な多粒子系におけるもつれ耐性分析に拡張可能か？

主な発見

• 部分的損失が存在する場合でさえ、極めてスクリーチングされた状態であってももつれが完全に消滅することがあり、もつれの突然死を示す。
• 導出された基準は、部分的損失下におけるガウス状態のもつれ耐性テストに対して、必要かつ十分である。
• 極めてもつれの強いガウス状態であっても、損失のあるチャネルを通った後は分離状態になる可能性がある。これは損失の程度に依存する。
• 本研究では、もつれがもはや保持されなくなる特定の損失閾値を同定した。
• この枠組みにより、現実の量子通信設定におけるもつれ安定性の体系的評価が可能になった。
• 結果として得られた知見は、より複雑な多粒子連関連連続変数系における耐性分析への拡張の基盤を提供する。