[논문 리뷰] Increasing Average Fidelity by Using Non-Maximally Entangled Resource in Teleportation of Superposed Coherent States

Hari Prakash, Manoj K. Mishra|arXiv (Cornell University)|2011. 07. 13.

Photonic and Optical Devices인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 최대 엔트로피 양자 상태(MECS) 대신 비최대 엔트로피 코herent 상태(NMECS)를 양자 채널로 사용할 경우, 특히 작은 코herent 진폭에서 초위상 코herent 상태를 텔레포트할 때 평균 허상도가 크게 향상됨을 보여준다. 이 향상은 특정 NMECS 구성이 낮은 엔트로피에도 불구하고 텔레포트 성능을 향상시켜 실험적 구현에 더 실용적이고 효율적인 자원을 제공하기 때문이다.

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.

연구 동기 및 목표

• 양자 채널의 엔트로피가 초위상 코herent 상태 텔레포트의 허상도에 미치는 영향을 조사하는 것.
• 비최대 엔트로피 코herent 상태(NMECS)가 텔레포트 허상도에서 최대 엔트로피 코herent 상태(MECS)를 능가할 수 있는지 탐색하는 것.
• 특히 작은 코herent 진폭에서 실험적 제약 조건 하에 텔레포트 성능을 향상시키는 실용적인 양자 채널을 규명하는 것.
• 조절 가능한 엔트로피를 갖는 코herent 상태 자원을 활용해 텔레포트 허상도를 최적화하는 이론적 프레임워크를 제공하는 것.

제안 방법

• 저자는 엔트로피 정도로 매개변수화된 비최대 엔트로피 코herent 상태(NMECS)를 양자 채널로 사용하여 텔레포트 프로토콜을 모델링한다.
• 양자 측정 및 상태 복원 기법을 사용하여, 이 NMECS 자원 하에서 초위상 코herent 상태의 평균 허상도를 유도한다.
• 허상도는 코herent 진폭과 NMECS의 엔트로피 매개변수에 따라 함수로 계산되며, MECS 경우와의 비교가 가능하다.
• 분석은 대규모 초위상 상태를 준비하기 어려운 작은 코herent 진폭에 집중한다.
• 저자는 다양한 엔트로피 수준과 코herent 진폭에서 NMECS의 허상도 성능을 MECS와 비교한다.
• 최적의 NMECS는 평균 허상도를 최대화하는 구성으로, 특히 저진폭 영역에서 중요하다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비최대 엔트로피 코herent 상태(NMECS)는 초위상 코herent 상태를 텔레포트할 때 최대 엔트로피 코herent 상태(MECS)보다 더 높은 평균 허상도를 달성할 수 있는가?
• RQ2 자원 상태의 엔트로피 정도가 작은 코herent 진폭에서 텔레포트의 허상도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 실제 텔레포트 시나리오에서 MECS를 능가하는 특정 NMECS 구성이 존재하는가?
• RQ4 코herent 상태 텔레포트에서 엔트로피 강도와 허상도 사이의 상충 관계는 무엇인가?

주요 결과

• 특정 비최대 엔트로피 코herent 상태(NMECS)를 양자 채널로 사용할 경우, 최대 엔트로피 코herent 상태(MECS)를 사용할 때보다 초위상 코herent 상태 텔레포트의 평균 허상도가 향상된다.
• 허상도 향상은 실험적으로 대규모 초위상 상태를 준비하기 어려운 작은 코herent 진폭에서 가장 두드러진다.
• 최적의 NMECS 구성은 낮은 엔트로피에도 불구하고 MECS보다 더 높은 허상도를 달성하며, 이는 최대 엔트로피가 항상 허상도 최적화에 유리하지 않음을 시사한다.
• 결과적으로 NMECS는 작은 진폭에서의 양자 텔레포트 실험적 구현에 더 실용적이고 효율적인 양자 채널임을 시사한다.