[论文解读] Continuous variable quantum teleportation and Einstein-Podolsky-Rosen steering

M. D. Reid, Qiongyi He|arXiv (Cornell University)|Oct 4, 2014

Quantum Information and Cryptography被引用 1

一句话总结

本文证明，当使用高斯协议和资源时，连续变量量子 teleportation 超越不可克隆保真度阈值的必要条件是双向爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）导引。本文引入了量子远距放大技术，以实现非单位经典增益，并表明利用最小纠缠但可导引的态进行后脉冲无噪声预放大，可实现高保真度、安全的 teleportation。

ABSTRACT

We investigate the resources needed for secure teleportation of coherent states. We extend continuous variable teleportation to include quantum tele-amplification protocols, that allow non-unity classical gains and a pre-amplification or post-attenuation of the coherent state. We show that, for arbitrary Gaussian protocols and a significant class of Gaussian resources, two-way steering is required to achieve a teleportation fidelity beyond the no-cloning threshold. This provides an operational connection between Gaussian steerability and secure teleportation. We present practical recipes suggesting that heralded noiseless pre-amplification may enable high-fidelity heralded teleportation, using minimally entangled yet steerable resources.

研究动机与目标

• 确定超越不可克隆极限的安全相干态 teleportation 所需的量子资源。
• 将连续变量 teleportation 扩展至包含非单位经典增益的量子远距放大协议。
• 建立高斯导引与安全 teleportation 保真度之间的操作性联系。
• 探索利用最小纠缠但可导引资源实现高保真度 teleportation 的实用协议。

提出的方法

• 本研究将连续变量 teleportation 扩展至包含量子远距放大，允许对相干态进行预放大或后衰减。
• 在一般类别的高斯资源下分析任意高斯协议，重点关注纠缠和导引特性。
• 识别出双向 EPR 导引是实现超越不可克隆阈值的 teleportation 保真度的必要条件。
• 该框架将后脉冲无噪声预放大作为一种实用方法，以增强保真度而不增加资源纠缠。
• 分析采用高斯态形式和保真度度量，评估在各种资源条件下 teleportation 的性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 在连续变量系统中，实现超越不可克隆阈值的 teleportation 保真度需要哪些资源？
• RQ2 具有非单位增益的量子远距放大如何影响 teleportation 协议的安全性和保真度？
• RQ3 高斯导引能否在高斯协议中与安全 teleportation 实现操作性关联？
• RQ4 最小纠缠但可导引的资源在多大程度上可实现高保真度 teleportation？
• RQ5 后脉冲无噪声预放大能否在减少所需纠缠的同时提升 teleportation 保真度？

主要发现

• 双向爱因斯坦-波多尔斯基-罗森导引是高斯协议中实现超越不可克隆阈值的 teleportation 保真度的必要资源。
• 量子远距放大可实现非单位经典增益，从而在 teleportation 中实现对相干态的预放大或后衰减。
• 后脉冲无噪声预放大可利用最小纠缠但可导引的资源实现高保真度 teleportation。
• 通过在一般高斯协议下进行保真度分析，建立了高斯导引与安全 teleportation 之间的操作性联系。
• 结果表明，通过利用导引特性和后脉冲预放大，可在减少纠缠的前提下实现高保真度 teleportation。