[論文レビュー] Quantifying non-classical teleportation

Ivan Šupić, Paul Skrzypczyk+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 27, 2018

Quantum Information and Cryptography被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、量子トランスポートーションチャネルの非古典的性質の度合いを測る計算可能な半定値計画法（SDP）に基づく測度を導入し、それらの測度と基礎となる状態のエンタングルメント内容との間の定量的関係を確立する。主な貢献は、これらの非古典的性質の指標を用いてトランスポートーション実験におけるエンタングルメントを推定する手法を提供することである。

ABSTRACT

In a previous work [Phys. Rev. Lett. 119, 110501] we proved that every entangled quantum state can be used to implement a non-classical teleportation channel. Here we turn to the question of quantifying how non-classical these channels are. We define several quantifiers of non-classical teleportation which can be computed using semidefinite programming. Furthermore, we prove quantitative relations between these quantifiers and the amount of entanglement in the underlying states. Apart from providing further insight on the relation between teleportation and entanglement, our work introduces a method to estimate entanglement in a teleportation experiment.

研究の動機と目的

• 単に存在の確認を超えて、トランスポートーションチャネルの非古典的性質の度合いを定量化すること。
• 実験的応用が可能な計算可能な非古典的トランスポートーションの測度を開発すること。
• 非古典的トランスポートーションの測度と基礎となる量子状態のエンタングルメントとの間の定量的関係を確立すること。
• トランスポートーションに基づく実験におけるエンタングルメント推定のための実用的手法を提供すること。

提案手法

• 半定値計画法（SDP）に基づく非古典的トランスポートーションの複数の測度を提案する。
• SDPを用いて、トランスポートーションチャネルのチョイ行列からこれらの測度を効率的に計算する。
• 古典的シミュレーション可能性からの逸脱を捉える測度を定義する。
• 非古典的性質の測度とネガティビティやエンタングルメントのロバストネスといった標準的エンタングルメント測度との間の数学的関係を確立する。
• 非古典的性質の大きさとリソース状態内のエンタングルメント量との間の境界を導出する。
• フレームワークを用いてトランスポートーションプロトコルを分析し、実験データからエンタングルメント推定値を抽出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 トランスポートーションチャネルの非古典的性質の度合いを、計算可能で操作的に意味のある方法でどのように定量化できるか？
• RQ2 非古典的トランスポートーションと基礎となる量子状態のエンタングルメントとの間の定量的関係は何か？
• RQ3 非古典的性質の測度を用いて、トランスポートーション実験におけるエンタングルメントを推定できるか？
• RQ4 異なる非古典的トランスポートーションの測度どうし、および標準的エンタングルメント測度との間にはどのような関係があるか？

主な発見

• 提案された非古典的性質の測度は、半定値計画法により計算可能であり、実験的応用が可能である。
• 非古典的性質の測度は、ネガティビティやエンタングルメントのロバストネスといった既存のエンタングルメント測度と、定量的不等式を通じて直接関連付けられている。
• 非古典的トランスポートーションがエンタングルメントの直接的指標であることが示され、強い非古典的性質はリソース状態内の高いエンタングルメントに対応することが分かった。
• フレームワークにより、完全な状態トモグラフィーを要せずとも、トランスポートーション実験におけるエンタングルメント推定が可能である。
• 測度は、トランスポートーションチャネルがどの程度古典的シミュレーションから逸脱しているかを、強固で操作的に意味のある指標として提供する。