[论文解读] Quantifying non-classical teleportation

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

Quantum Information and Cryptography被引用 1

一句话总结

本文提出基于半定规划（SDP）的可计算非经典性度量，用于量化量子隐形传态通道中的非经典性程度，建立了这些度量与底层量子态纠缠含量之间的定量联系。主要贡献在于提出一种通过这些非经典性指标估计隐形传态实验中纠缠度的方法。

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.

研究动机与目标

• 量化隐形传态通道的非经典性程度，而不仅仅是确认其存在。
• 开发可在实验环境中应用的可计算非经典隐形传态度量。
• 建立非经典隐形传态度量与底层量子态纠缠度之间的定量关系。
• 提供一种在基于隐形传态的实验中估计纠缠度的实用方法。

提出的方法

• 基于半定规划（SDP）提出多种非经典隐形传态度量。
• 利用SDP从隐形传态通道的乔伊矩阵高效计算这些度量。
• 定义了衡量隐形传态通道偏离经典可模拟性的度量。
• 建立了非经典性度量与如负性及纠缠鲁棒性等纠缠度量之间的数学关系。
• 推导出将非经典性大小与资源态中纠缠量联系起来的边界。
• 将该框架应用于分析隐形传态协议，并从实验数据中提取纠缠度估计。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何以可计算且具有操作意义的方式量化隐形传态通道的非经典性程度？
• RQ2 非经典隐形传态与底层量子态纠缠度之间存在何种定量关系？
• RQ3 非经典性度量能否用于估计隐形传态实验中的纠缠度？
• RQ4 不同的非经典隐形传态度量之间以及与标准纠缠度量之间有何关系？

主要发现

• 所提出的非经典性度量可通过半定规划计算，从而实现实验中的实际应用。
• 这些度量通过定量不等式与已知的纠缠度量（如负性和纠缠鲁棒性）直接关联。
• 研究表明，非经典隐形传态是纠缠的直接指标，非经典性越强，资源态中的纠缠度越高。
• 该框架允许在无需完整态层析的情况下，估计隐形传态实验中的纠缠度。
• 这些度量提供了关于隐形传态通道偏离经典可模拟性的稳健且具有操作意义的度量。