[論文レビュー] Increasing Average Fidelity by Using Non-Maximally Entangled Resource in Teleportation of Superposed Coherent States

Hari Prakash, Manoj K. Mishra|arXiv (Cornell University)|Jul 13, 2011

Photonic and Optical Devices被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、最大にエンタングルされたコherent状態（MECS）の代わりに非最大エンタングルされたコherent状態（NMECS）を量子チャネルとして使用することで、重ね合わせコherent状態のトランスポートの平均忠実度が顕著に向上することを示している。特に小さなコherent振幅において顕著な向上が得られる。この向上は、特定のNMECS構成が、エンタングルメントが低いにもかかわらずトランスポート品質を向上させることに起因しており、実験的実装においてより実用的で効率的なリソースを提供する。

ABSTRACT

We consider the problem of teleporting superposed coherent state using non-maximally entangled coherent state as quantum channel and study the effect of entanglement over quality of teleportation. We show that if maximally entangled coherent state (MECS) used by Van Enk and Hirota [Phys. Rev. A 64, 022313 (2001)] and by H Prakash et al. [Phys. Rev. A 75, 044305 (2007)] is replaced by a particular non-maximally entangled coherent state (NMECS), average fidelity of quantum teleportation increases appreciably at small coherent amplitudes. Since it is very challenging to produce superposed coherent states of large coherent amplitudes, the particular NMECS appear to be a good quantum channel for teleportation at small coherent amplitudes for practical implementation.

研究の動機と目的

• 量子チャネルにおけるエンタングルメントが、重ね合わせコherent状態のトランスポート忠実度に与える影響を調査すること。
• 非最大エンタングルされたコherent状態（NMECS）が、トランスポート忠実度において最大エンタングルされたコherent状態（MECS）を上回る可能性があるかどうかを検討すること。
• 特に小さなコherent振幅において、実験的制約下でトランスポート性能を向上させる実用的な量子チャネルを同定すること。
• 可変エンタングルメントを有するコherent状態リソースを用いたトランスポート忠実度最適化の理論的枠組みを提供すること。

提案手法

• 著者らは、エンタングルメント度でパラメータ化された非最大エンタングルされたコherent状態（NMECS）を量子チャネルとして用いたトランスポートプロトコルをモデル化する。
• 量子測定および状態再構成技術を用いて、このNMECSリソース下での重ね合わせコherent状態のトランスポート平均忠実度を導出する。
• 忠実度は、コherent振幅およびNMECSのエンタングルメントパラメータの関数として計算され、MECSケースとの比較が可能になる。
• 分析は、大きな重ね合わせの準備が困難な小さなコherent振幅に焦点を当てる。
• 著者らは、さまざまなエンタングルメントレベルおよびコherent振幅において、NMECSとMECSの忠実度性能を比較する。
• 最適なNMECSは、特に低振幅領域で平均忠実度を最大にするものとして特定される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非最大エンタングルされたコherent状態（NMECS）は、重ね合わせコherent状態のトランスポートにおいて、最大エンタングルされたコherent状態（MECS）よりも高い平均忠実度を達成できるか？
• RQ2 リソース状態のエンタングルメント度は、小さなコherent振幅におけるトランスポート忠実度にどのように影響するか？
• RQ3 実用的なトランスポートシナリオにおいて、MECSを上回る性能を示す特定のNMECS構成が存在するか？
• RQ4 コherent状態トランスポートにおいて、エンタングルメント強度とトランスポート忠実度のトレードオフは何か？

主な発見

• 特定の非最大エンタングルされたコherent状態（NMECS）を量子チャネルとして使用することで、最大エンタングルされたコherent状態（MECS）を使用する場合と比較して、重ね合わせコherent状態のトランスポート平均忠実度が向上する。
• 忠実度の向上は、実験的準備が困難な小さなコherent振幅において最も顕著である。
• 最適なNMECS構成は、エンタングルメントが低いにもかかわらず、MECSを上回る忠実度を達成しており、最大エンタングルメントが忠実度にとって常に最適ではないことを示唆している。
• 結果から、NMECSは、特に小さな振幅における量子トランスポートの実験的実装において、より実用的で効率的な量子チャネルであると示唆される。