[论文解读] Teleportation via maximally and non-maximally entangled mixed states

Satyabrata Adhikari, A. S. Majumdar+3 more|arXiv (Cornell University)|May 1, 2010

Quantum Information and Cryptography参考文献 1被引用 22

一句话总结

本文分析了两比特混合纠缠态的量子隐形传态保真度，比较了Werner态与一种由纠缠态和可分态的凸组合构成的新颖非最大纠缠混合态。结果表明，在一定混合度范围内，即使该新态违反贝尔-CHSH不等式，其保真度仍优于Werner态的衍生态；且对于任何有限的混合度，Werner态始终优于另一类最大纠缠混合态的保真度。

ABSTRACT

We study the efficiency of two-qubit mixed entangled states as resources for quantumteleportation. We first consider two maximally entangled mixed states, viz., the Wernerstate[1], and a class of states introduced by Munro et al. [2]. We show that the Wernerstate when used as teleportation channel, gives rise to better average teleportation fidelitycompared to the latter class of states for any finite value of mixedness. We then introducea non-maximally entangled mixed state obtained as a convex combination of a two-qubitentangled mixed state and a two-qubit separable mixed state. It is shown that such ateleportation channel can outperform another non-maximally entangled channel, viz.,the Werner derivative for a certain range of mixedness. Further, there exists a rangeof parameter values where the former state satisfies a Bell-CHSH type inequality andstill performs better as a teleportation channel compared to the Werner derivative eventhough the latter violates the inequality.

研究动机与目标

• 评估两比特混合纠缠态作为量子隐形传态资源的效率。
• 比较Werner态与最近引入的一类最大纠缠混合态之间的隐形传态保真度。
• 探究非最大纠缠混合态是否能在隐形传态保真度上超越已知通道。
• 分析贝尔-CHSH不等式违反在决定隐形传态性能中的作用。

提出的方法

• 研究采用Werner态以及Munro等人引入的一类最大纠缠混合态作为参考最大纠缠混合态。
• 通过两比特纠缠混合态与两比特可分混合态的凸组合，构建一种新的非最大纠缠混合态。
• 使用标准量子隐形传态协议，计算每种通道的隐形传态保真度。
• 通过混合度参数量化混合程度，比较不同混合度下这些态的性能。
• 分析新态的贝尔-CHSH不等式违反情况，并与Werner态的衍生态进行比较。
• 结合数值与解析方法，评估参数范围内保真度与不等式约束的表现。

实验结果

研究问题

• RQ1 对于任何有限的混合度，Werner态是否在隐形传态保真度上优于Munro等人提出的最大纠缠混合态类？
• RQ2 在某些混合度值下，非最大纠缠混合态是否能在隐形传态保真度上超越Werner态的衍生态？
• RQ3 是否存在一种参数范围，使得非最大纠缠混合态满足贝尔-CHSH不等式，但仍优于违反该不等式的Werner态衍生态？
• RQ4 混合度的程度如何影响不同纠缠混合态在隐形传态中相对性能的表现？

主要发现

• 对于任何有限的混合度值，Werner态的平均隐形传态保真度均高于Munro等人提出的最大纠缠混合态类。
• 通过凸组合构造的非最大纠缠混合态在特定混合度范围内，其隐形传态保真度优于Werner态的衍生态。
• 存在一个参数范围，使得凸组合态满足贝尔-CHSH不等式，但其隐形传态保真度仍优于违反该不等式的Werner态衍生态。
• 即使Werner态衍生态表现出通过贝尔-CHSH不等式违反体现的非定域性，新态的性能优势依然存在，表明非定域性并非实现高隐形传态保真度的必要条件。