stringtranslate.com

Квантовая телепортация

Схематическое видео, демонстрирующее отдельные этапы квантовой телепортации. Квантовое состояние Q отправляется от станции A к станции B с использованием пары запутанных частиц, созданных источником S. Станция A измеряет две свои частицы и передает результат на станцию ​​B, которая выбирает подходящее устройство на основе полученного сообщения. Благодаря действию устройства состояние частицы станции B переходит в Q.

Квантовая телепортация — это метод передачи квантовой информации от отправителя в одном месте к получателю на некотором расстоянии. В то время как телепортация обычно изображается в научной фантастике как средство перемещения физических объектов из одного места в другое, квантовая телепортация передает только квантовую информацию. Отправителю не обязательно знать конкретное передаваемое квантовое состояние. Более того, местоположение получателя может быть неизвестно, но для осуществления квантовой телепортации необходимо отправить классическую информацию от отправителя к получателю. Поскольку классическую информацию необходимо отправить, квантовая телепортация не может происходить быстрее скорости света.

Одной из первых научных статей по исследованию квантовой телепортации является «Телепортация неизвестного квантового состояния через двойные классические каналы и каналы Эйнштейна-Подольского-Розена» [1] , опубликованные CH Bennett , G. Brassard , C. Crepeau , R. Jozsa , A. Пересом и У.К. Вуттерсом в 1993 году, в котором они предложили использовать двойные методы связи для отправки/получения квантовой информации. Он был экспериментально реализован в 1997 году двумя исследовательскими группами под руководством Санду Попеску и Антона Цайлингера соответственно. [2] [3]

Экспериментальные определения [4] [5] квантовой телепортации были сделаны в отношении информационного содержания, включая фотоны, атомы, электроны и сверхпроводящие цепи  , а также расстояния, при этом 1400 км (870 миль) являются самым длинным расстоянием успешной телепортации Цзяня . -Команда Вэй Паня использует спутник Мициус для космической квантовой телепортации. [6]

Нетехническое резюме

Схема основных компонентов, используемых для квантовой телепортации

В вопросах, касающихся квантовой теории информации , удобно работать с простейшей единицей информации: двухуровневой системой кубита . Кубит функционирует как квантовый аналог классической вычислительной части, бита , поскольку он может иметь измерительное значение как 0 , так и 1, тогда как классический бит может быть измерен только как 0 или 1. Квантовый двух- государственная система стремится передать квантовую информацию из одного места в другое, не теряя информацию и сохраняя качество этой информации. Этот процесс включает в себя перемещение информации между носителями , а не перемещение самих носителей , аналогично традиционному процессу связи, поскольку две стороны остаются неподвижными во время передачи информации (цифровые носители, голос, текст и т. д.), в отличие от традиционного процесса связи. значение слова «телепорт». Основные компоненты, необходимые для телепортации, включают отправителя, информацию (кубит), традиционный канал, квантовый канал и получатель. Отправителю не обязательно знать точное содержание отправляемой информации. Постулат измерения квантовой механики – когда производится измерение квантового состояния, любые последующие измерения «разрушатся» или наблюдаемое состояние будет потеряно – создает навязывание телепортации: если отправитель производит измерение на своей информации, состояние может рухнуть, когда получатель получит информацию, поскольку состояние изменилось с момента, когда отправитель выполнил первоначальное измерение.

Для реальной телепортации необходимо, чтобы было создано запутанное квантовое состояние для перемещения кубита. Запутанность накладывает статистические корреляции между различными физическими системами, создавая или помещая две или более отдельных частиц в одно общее квантовое состояние. Это промежуточное состояние содержит две частицы, квантовые состояния которых связаны друг с другом: измерение состояния одной частицы дает информацию об измерении состояния другой частицы. Эти корреляции сохраняются даже тогда, когда измерения выбираются и выполняются независимо, вне причинного контакта друг с другом, как это было подтверждено в тестовых экспериментах Белла . Таким образом, наблюдение, являющееся результатом выбора измерения, сделанного в одной точке пространства-времени, кажется, мгновенно влияет на результаты в другой области, даже несмотря на то, что свет еще не успел пройти это расстояние, и этот вывод, по-видимому, противоречит специальной теории относительности . Это известно как парадокс ЭПР . Однако такие корреляции никогда не могут использоваться для передачи какой-либо информации со скоростью, превышающей скорость света, и это утверждение заключено в теореме об отсутствии связи . Таким образом, телепортация в целом никогда не может быть сверхсветовой , поскольку кубит не может быть реконструирован до тех пор, пока не поступит сопутствующая классическая информация.

Отправитель объединит частицу, о которой телепортируется информация, с одной из запутанных частиц, вызывая изменение общего запутанного квантового состояния. Частицы этого измененного состояния затем отправляются в анализатор, который измеряет изменение запутанного состояния. Измерение «изменения» позволит получателю воссоздать исходную информацию, имевшуюся у отправителя, в результате чего информация телепортируется или переносится между двумя людьми, находящимися в разных местах. Поскольку исходная квантовая информация «уничтожается», становясь частью состояния запутанности, теорема о запрете клонирования сохраняется, поскольку информация воссоздается из запутанного состояния, а не копируется во время телепортации.

Квантовый канал — это механизм связи, который используется для передачи всей квантовой информации и является каналом, используемым для телепортации (отношение квантового канала к традиционному каналу связи сродни кубиту, являющемуся квантовым аналогом классического бита). Однако в дополнение к квантовому каналу необходимо также использовать традиционный канал для сопровождения кубита, чтобы «сохранить» квантовую информацию. Когда производится измерение изменения между исходным кубитом и запутанной частицей, результат измерения должен передаваться по традиционному каналу, чтобы квантовая информация могла быть восстановлена, а приемник мог получить исходную информацию. Из-за необходимости использования традиционного канала скорость телепортации не может быть выше скорости света (следовательно, теорема об отсутствии связи не нарушается). Основным преимуществом этого является то, что состояния Белла можно передавать с помощью фотонов лазеров , что делает телепортацию возможной через открытый космос, поскольку нет необходимости отправлять информацию по физическим кабелям или оптическим волокнам.

Квантовые состояния могут быть закодированы в различных степенях свободы атомов. Например, кубиты могут быть закодированы в степенях свободы электронов, окружающих атомное ядро , или в степенях свободы самого ядра. Таким образом, для осуществления такого рода телепортации требуется запас атомов в принимающем пункте, доступный для запечатления на них кубитов. [7]

По состоянию на 2015 год в качестве носителей информации использовались квантовые состояния одиночных фотонов, фотонных мод, одиночных атомов, атомных ансамблей, дефектных центров в твердых телах, одиночных электронов и сверхпроводящих цепей. [8]

Понимание квантовой телепортации требует хороших знаний конечномерной линейной алгебры , гильбертовых пространств и матриц проекций . Кубит описывается с использованием двумерного комплексного векторного пространства (гильбертова пространства), которое является основной основой для формальных манипуляций, приведенных ниже. Практическое знание квантовой механики не является абсолютно необходимым для понимания математики квантовой телепортации, хотя без такого знания более глубокий смысл уравнений может оставаться весьма загадочным.

Протокол

Схема квантовой телепортации фотона

Ресурсы, необходимые для квантовой телепортации, — это канал связи , способный передавать два классических бита, средство генерации запутанного состояния Белла кубитов и его распределения в два разных места, выполнение измерения Белла на одном из кубитов состояния Белла и манипулирование квантовым состоянием Белла. состояние другого кубита из пары. Конечно, также должен быть некоторый входной кубит (в квантовом состоянии ), который можно телепортировать. Тогда протокол следующий :

  1. Состояние Белла генерируется, когда один кубит отправляется в местоположение A, а другой — в местоположение B.
  2. Измерение Белла кубита в состоянии Белла и кубита, подлежащего телепортации ( ), выполняется в точке A. Это дает один из четырех результатов измерения, которые могут быть закодированы в двух классических битах информации. Оба кубита в позиции A затем отбрасываются.
  3. Используя классический канал, два бита передаются от A к B. (Это единственный потенциально трудоемкий шаг после шага 1, поскольку передача информации ограничена скоростью света.)
  4. В результате измерения, выполненного в точке A, кубит состояния Белла в точке B находится в одном из четырех возможных состояний. Из этих четырех возможных состояний одно идентично исходному квантовому состоянию , а три других тесно связаны. Идентичность фактически полученного состояния кодируется двумя классическими битами и отправляется в местоположение B. Кубит состояния Белла в местоположении B затем модифицируется одним из трех способов или не модифицируется вообще, в результате чего получается кубит, идентичный состоянию кубита, выбранного для телепортации.

Стоит отметить, что приведенный выше протокол предполагает, что кубиты адресуются индивидуально, а это означает, что кубиты различимы и физически помечены. Однако могут возникнуть ситуации, когда два одинаковых кубита неотличимы из-за пространственного перекрытия их волновых функций. При этом условии кубиты не могут индивидуально контролироваться или измеряться. Тем не менее, протокол телепортации, аналогичный описанному выше, все же может быть (условно) реализован путем использования двух независимо подготовленных кубитов без необходимости в начальном состоянии Белла. Это можно сделать, обращаясь к внутренним степеням свободы кубитов (например, спинам или поляризации) посредством пространственно локализованных измерений, выполняемых в отдельных областях A и B, где можно найти два пространственно перекрывающихся, неразличимых кубита. [9] Это теоретическое предсказание было затем подтверждено экспериментально с помощью поляризованных фотонов в квантово-оптической установке. [10]

Результаты экспериментов и записи

Работа 1998 года подтвердила первоначальные предсказания [2] , а в августе 2004 года расстояние телепортации было увеличено до 600 метров с использованием оптического волокна . [11] Впоследствии рекордное расстояние для квантовой телепортации было постепенно увеличено до 16 километров (9,9 миль), [12] затем до 97 км (60 миль), [13] и теперь составляет 143 км (89 миль), установленное в эксперименты под открытым небом на Канарских островах , проводимые двумя астрономическими обсерваториями Канарского института астрофизики . [13] Недавно был установлен рекорд (по состоянию на сентябрь 2015 года ) с использованием сверхпроводящих детекторов нанопроводов, которые достигли расстояния 102 км (63 мили) по оптическому волокну. [14] Для материальных систем рекордное расстояние составляет 21 метр (69 футов). [15]

Вариант телепортации, называемый телепортацией «открытого пункта назначения», с приемниками, расположенными в нескольких местах, был продемонстрирован в 2004 году с использованием пятифотонной запутанности. [16] Также была реализована телепортация составного состояния двух одиночных кубитов. [17] В апреле 2011 года экспериментаторы сообщили, что они продемонстрировали телепортацию волновых пакетов света в полосе пропускания до 10 МГц, сохраняя при этом сильно неклассические состояния суперпозиции. [18] [19] В августе 2013 года сообщалось о достижении «полностью детерминированной» квантовой телепортации с использованием гибридной техники. [20] 29 мая 2014 года учёные объявили о надёжном способе передачи данных посредством квантовой телепортации. Квантовая телепортация данных осуществлялась и раньше, но весьма ненадежными методами. [21] [22] 26 февраля 2015 года ученые из Университета науки и технологий Китая в Хэфэе под руководством Чао-Яна Лу и Цзянь-Вэй Паня провели первый эксперимент по телепортации квантовой частицы с несколькими степенями свободы. Им удалось телепортировать квантовую информацию от ансамбля атомов рубидия к другому ансамблю атомов рубидия на расстояние 150 метров (490 футов), используя запутанные фотоны. [23] [24] [25] В 2016 году исследователи продемонстрировали квантовую телепортацию с двумя независимыми источниками, разделенными 6,5 км (4,0 мили) в оптоволоконной сети Хэфэй. [26] В сентябре 2016 года исследователи из Университета Калгари продемонстрировали квантовую телепортацию по городской оптоволоконной сети Калгари на расстояние 6,2 км (3,9 мили). [27] В декабре 2020 года в рамках сотрудничества INQNET исследователи достигли квантовой телепортации на общее расстояние 44 км (27,3 мили) с точностью, превышающей 90%. [28] [29]

Исследователи также успешно использовали квантовую телепортацию для передачи информации между облаками атомов газа, что примечательно тем, что облака газа представляют собой макроскопические атомные ансамбли. [30] [31]

Также возможно телепортировать логические операции , см. телепортацию с квантовыми воротами . В 2018 году физики из Йельского университета продемонстрировали детерминированную телепортированную операцию CNOT между логически закодированными кубитами. [32]

Впервые предложенная теоретически в 1993 году, квантовая телепортация с тех пор была продемонстрирована во многих различных формах. Это было осуществлено с использованием двухуровневых состояний одного фотона, одного атома и захваченного иона – среди других квантовых объектов – а также с использованием двух фотонов. В 1997 году две группы экспериментально достигли квантовой телепортации. Первая группа, возглавляемая Санду Попеску , базировалась в Италии. Несколько месяцев спустя за ним последовала экспериментальная группа под руководством Антона Цайлингера .

Результаты, полученные в результате экспериментов, проведенных группой Попеску, пришли к выводу, что сами по себе классические каналы не могут воспроизвести телепортацию линейно поляризованного состояния и эллиптически поляризованного состояния. Измерение состояния Белла различает четыре состояния Белла, которые в идеальном представлении могут обеспечить 100% успешную телепортацию. [2]

Группа Цайлингера создала пару запутанных фотонов, реализовав процесс параметрического преобразования с понижением частоты. Чтобы гарантировать, что два фотона нельзя будет различить по времени их прибытия, фотоны генерировались с использованием импульсного луча накачки. Затем фотоны пропускались через узкополосные фильтры, чтобы обеспечить время когерентности, которое намного превышает длину импульса накачки. Затем они использовали двухфотонную интерферометрию для анализа запутанности, чтобы можно было распознать квантовое свойство при его передаче от одного фотона к другому. [3]

Схема эксперимента по квантовой телепортации, проведенного группой Цайлингера в 1997 году. Подробности см. в тексте.

Фотон 1 был поляризован под углом 45° в первом эксперименте, проведенном группой Цайлингера. Квантовая телепортация подтверждается, когда оба фотона обнаружены в состоянии, вероятность которого составляет 25%. Два детектора, f1 и f2, размещаются за светоделителем, и регистрация совпадений позволяет идентифицировать состояние . Если между детекторами f1 и f2 имеется совпадение, то прогнозируется, что фотон 3 будет поляризован под углом 45°. Фотон 3 проходит через поляризационный светоделитель, который выбирает поляризацию +45 ° и -45 °. Если произошла квантовая телепортация, только детектор d2, находящийся на выходе +45°, зарегистрирует обнаружение. Детектор d1, расположенный на выходе −45°, фотон не обнаружит. Если есть совпадение между d2f1f2 с анализом 45° и отсутствием совпадения d1f1f2 с анализом -45°, это является доказательством того, что информация от поляризованного фотона 1 была телепортирована к фотону 3 с помощью квантовой телепортации. [3]

Квантовая телепортация на расстояние более 143 км.

Группа Цайлингера разработала эксперимент с использованием активной прямой связи в реальном времени и двух оптических каналов в свободном пространстве, квантовой и классической, между Канарскими островами Ла-Пальма и Тенерифе на расстоянии более 143 километров. Результаты были опубликованы в 2012 году. Для достижения телепортации были реализованы частотно-некоррелированный источник пар фотонов, запутанных по поляризации, сверхмалошумящие детекторы одиночных фотонов и тактовая синхронизация с помощью запутывания. Эти две локации были переплетены, чтобы разделить вспомогательное состояние: [13]

Ла Пальму и Тенерифе можно сравнить с квантовыми персонажами Алисой и Бобом. Алиса и Боб разделяют описанное выше запутанное состояние: фотон 2 находится у Алисы, а фотон 3 — у Боба. Третья сторона, Чарли, предоставляет фотон 1 (входной фотон), который будет телепортирован к Алисе в состоянии обобщенной поляризации:

где комплексные числа и неизвестны Алисе и Бобу.

Алиса выполнит измерение состояния Белла (BSM), которое случайным образом проецирует два фотона на одно из четырех состояний Белла, причем вероятность каждого из них равна 25%. Фотон 3 будет проецироваться на входное состояние. Алиса передает результат BSM Бобу по классическому каналу, где Боб может применить соответствующую унитарную операцию для получения фотона 3 в начальном состоянии фотона 1. Бобу не придется ничего делать, если он обнаружит это состояние. Бобу нужно будет применить фазовый сдвиг к фотону 3 между горизонтальной и вертикальной составляющей, если состояние будет обнаружено. [13]

Результаты группы Цайлингера пришли к выводу, что средняя точность (перекрытие идеального телепортированного состояния с измеренной матрицей плотности) составила 0,863 со стандартным отклонением 0,038. Затухание линии связи во время экспериментов варьировалось от 28,1 дБ до 39,0 дБ, что было результатом сильного ветра и резких изменений температуры. Несмотря на высокие потери в квантовом канале свободного пространства, средняя точность превысила классический предел 2/3. Таким образом, группа Цайлингера успешно продемонстрировала квантовую телепортацию на расстояние 143 км. [13]

Квантовая телепортация через реку Дунай

В 2004 году был проведен эксперимент по квантовой телепортации через реку Дунай в Вене на расстояние в общей сложности 600 метров. Волоконно-оптический провод длиной 800 метров был проложен в общественной канализационной системе под рекой Дунай и подвергался изменениям температуры и другим воздействиям окружающей среды. Алиса должна выполнить совместное измерение состояния Белла (BSM) для фотона b, входного фотона, и фотона c, ее части запутанной пары фотонов (фотонов c и d). Фотон d, фотон-приемник Боба, будет содержать всю информацию о входном фотоне b, за исключением поворота фазы, который зависит от состояния, которое наблюдала Алиса. В этом эксперименте реализована система активной прямой связи, которая отправляет результаты измерений Алисы по классическому микроволновому каналу с быстрым электрооптическим модулятором, чтобы точно воспроизвести входной фотон Алисы. Точность телепортации, полученная из состояния линейной поляризации при 45 °, варьировалась от 0,84 до 0,90, что значительно превышает классический предел точности 0,66. [11]

Детерминированная квантовая телепортация атомов

Для этого процесса требуются три кубита: исходный кубит отправителя, вспомогательный кубит и целевой кубит получателя, который максимально запутан со вспомогательным кубитом. В этом эксперименте в качестве кубитов использовались ионы. Ионы 2 и 3 получаются в состоянии Белла . Состояние иона 1 готовится произвольно. Квантовые состояния ионов 1 и 2 измеряются путем освещения их светом определенной длины волны. Полученная точность для этого эксперимента варьировалась от 73% до 76%. Это больше, чем максимально возможная средняя точность в 66,7%, которую можно получить, используя полностью классические ресурсы. [33]

Квантовая телепортация на Землю-спутник

Квантовое состояние, которое телепортируется в этом эксперименте, равно , где и – неизвестные комплексные числа, представляет состояние горизонтальной поляризации и представляет состояние вертикальной поляризации. Кубит, приготовленный в таком состоянии, создается в лаборатории в Нгари, Тибет. Целью было телепортировать квантовую информацию кубита на спутник Мициус, запущенный 16 августа 2016 года на высоту около 500 км. Когда измерение состояния Белла проводится на фотонах 1 и 2 и результирующее состояние равно , фотон 3 переносит это желаемое состояние. Если обнаруженное состояние Белла равно , то к состоянию применяется фазовый сдвиг для получения желаемого квантового состояния. Расстояние между наземной станцией и спутником меняется от 500 км до 1400 км. Из-за изменения расстояния потери в канале восходящей линии связи варьируются от 41 дБ до 52 дБ. Средняя точность, полученная в результате этого эксперимента, составила 0,80 со стандартным отклонением 0,01. Таким образом, этот эксперимент успешно установил связь между землей и спутником на расстоянии 500–1400 км с использованием квантовой телепортации. Это важный шаг на пути к созданию квантового Интернета глобального масштаба. [6]

Официальная презентация

Существует множество способов математически записать протокол телепортации. Некоторые из них очень компактны, но абстрактны, а некоторые многословны, но просты и конкретны. Приведенное ниже представление относится к последней форме: многословно, но его преимущество состоит в том, что каждое квантовое состояние показано просто и непосредственно. В последующих разделах рассматриваются более компактные обозначения.

Протокол телепортации начинается с квантового состояния или кубита , находящегося в распоряжении Алисы, которое она хочет передать Бобу. В общем виде этот кубит можно записать в обозначениях Бракетта как:

Индекс C выше используется только для того, чтобы отличить это состояние от A и B ниже.

Далее протокол требует, чтобы Алиса и Боб находились в максимально запутанном состоянии. Это состояние фиксируется заранее по взаимному соглашению между Алисой и Бобом и может быть любым из четырех показанных состояний Белла . Неважно какой.

,
,
.
,

Далее предположим, что Алиса и Боб разделяют состояние. Алиса получает одну из частиц в паре, а другая переходит к Бобу. (Это реализуется путем подготовки частиц вместе и отправки их Алисе и Бобу из общего источника.) Индексы A и B в запутанном состоянии относятся к частице Алисы или Боба.

На данный момент у Алисы есть две частицы ( C — та, которую она хочет телепортировать, и A — одна из запутанной пары), а у Боба — одна частица , B. В полной системе состояние этих трех частиц определяется выражением

Затем Алиса проведет локальное измерение в базисе Белла (т.е. четырех состояниях Белла) для двух частиц, находящихся в ее распоряжении. Чтобы результат измерения был понятен, лучше всего записать состояние двух кубитов Алисы в виде суперпозиции базиса Белла. Это делается с помощью следующих общих тождеств, которые легко проверяются:

и

После расширения выражения для эти тождества применяются к кубитам с индексами A и C. В частности,

ABC[34]

Обратите внимание, что все три частицы все еще находятся в одном и том же состоянии, поскольку никаких операций не выполнялось. Скорее всего, вышеизложенное — это просто изменение основы в части системы Алисы. Это изменение переместило запутанность от частиц A и B к частицам C и A. Фактическая телепортация происходит, когда Алиса измеряет свои два кубита (C и A) в базисе Белла.

Простая квантовая схема, которая отображает одно из четырех состояний Белла (пара ЭПР на рисунке) в одно из четырех двухкубитных состояний вычислительного базиса. Схема состоит из вентиля CNOT , за которым следует операция Адамара . В выходных данных a и b принимают значения 0 или 1.

Эквивалентно, измерение может быть выполнено в вычислительном базисе путем однозначного сопоставления каждого состояния Белла с одним из квантовых схем, показанных на рисунке справа.

Результатом (локального) измерения Алисы является набор двух классических битов (00, 01, 10 или 11), относящихся к одному из следующих четырех состояний (с равной вероятностью 1/4), после коллапса трехчастичного состояния. в одно состояние:

Две частицы Алисы теперь запутаны друг с другом в одном из четырех состояний Белла , и запутанность, первоначально разделявшаяся между частицами Алисы и Боба, теперь нарушена. Частица Боба принимает одно из четырех состояний суперпозиции, показанных выше. Обратите внимание, что кубит Боба теперь находится в состоянии, напоминающем состояние телепортации. Четыре возможных состояния кубита Боба представляют собой унитарные образы состояния, которое необходимо телепортировать.

Результат измерения Белла Алисы сообщает ей, в каком из четырех вышеперечисленных состояний находится система. Теперь она может отправить свой результат Бобу по классическому каналу. Два классических бита могут сообщить, какой из четырех результатов она получила. После того как Боб получит сообщение от Алисы, он будет знать, в каком из четырех состояний находится его частица. Используя эту информацию, он выполняет над своей частицей унитарную операцию по преобразованию ее в нужное состояние :

восстановить государство.

своему кубиту.

Таким образом достигается телепортация. Упомянутые выше три вентиля соответствуют поворотам на π радиан (180°) вокруг соответствующих осей (X, Y и Z) в изображении сферы Блоха кубита.

Некоторые замечания:

Альтернативные обозначения

Квантовая телепортация в ее схематической форме. [35] с использованием графической записи Пенроуза . [36] Формально такое вычисление происходит в компактной категории кинжала . Это приводит к абстрактному описанию квантовой телепортации, используемому в категориальной квантовой механике .
Представление квантовой схемы для телепортации квантового состояния, [37] [38], как описано выше. Схема использует состояние Белла и кубит для телепортации в качестве входных данных и состоит из CNOT , Адамара , двух измерений двух кубитов и, наконец, двух вентилей с классическим управлением : Паули X и Паули Z , что означает, что если результат из измерения было , то выполняется вентиль Паули с классическим управлением. После того, как схема завершится, значение переместится или телепортируется в , и его значение будет установлено на или , в зависимости от результата измерения этого кубита. Эту схему также можно использовать для замены запутанности , если это один из кубитов, составляющих запутанное состояние, как описано в тексте.

Существует множество различных обозначений, описывающих протокол телепортации. Одним из распространенных является использование обозначения квантовых вентилей .

В приведенном выше выводе унитарное преобразование, представляющее собой замену базиса (из стандартного базиса произведения в базис Белла), может быть записано с использованием квантовых вентилей. Непосредственный расчет показывает, что этот элемент определяется выражением

где H — однокубитный вентиль Уолша-Адамара , а — вентиль Управляемого НЕ.

Обмен запутанностью

Телепортацию можно применять не только к чистым состояниям, но и к смешанным состояниям , которые можно рассматривать как состояние отдельной подсистемы запутанной пары. Так называемая замена запутанности — простой и наглядный пример.

Если у Алисы и Боба запутанная пара, и Боб телепортирует свою частицу Кэрол, то частица Алисы теперь запутана с частицей Кэрол. Эту ситуацию можно также рассматривать симметрично следующим образом:

У Алисы и Боба одна запутанная пара, а у Боба и Кэрол — другая запутанная пара. Теперь позвольте Бобу выполнить проективное измерение двух своих частиц в базисе Белла и сообщить результат Кэрол. Эти действия в точности соответствуют протоколу телепортации, описанному выше, где первая частица Боба, запутанная с частицей Алисы, является состоянием, подлежащим телепортации. Когда Кэрол заканчивает протокол, у нее теперь есть частица в телепортированном состоянии, то есть в запутанном состоянии с частицей Алисы. Таким образом, хотя Алиса и Кэрол никогда не взаимодействовали друг с другом, их частицы теперь запутаны.

Подробный схематический вывод замены запутанности был дан Бобом Коке [39] и представлен в терминах категориальной квантовой механики .

Алгоритм замены пар Белла

Важным применением обмена запутанностью является распределение состояний Белла для использования в распределенных квантовых сетях запутанности . Техническое описание протокола замены запутанности приведено здесь для чистых состояний Белла.

  1. Алиса и Боб локально подготавливают известные пары Белла, в результате чего получается начальное состояние:
  2. Алиса отправляет кубит третьей стороне Кэрол
  3. Боб отправляет кубит Кэрол
  4. Кэрол выполняет проекцию Белла между ними и это случайно (все четыре состояния Белла возможны и распознаваемы) приводит к результату измерения:
  5. В случае трех других результатов проекции Белла локальные поправки, вносимые операторами Паули, вносятся Алисой и/или Бобом после того, как Кэрол сообщила результаты измерения.


  6. Теперь у Алисы и Боба есть пара Белла между кубитами и

Обобщения протокола телепортации

Описанный выше базовый протокол телепортации кубита был обобщен в нескольких направлениях, в частности, в отношении размера телепортируемой системы и количества участвующих сторон (отправителя, контроллера или получателя).

d -мерные системы

Обобщение на системы -уровня (так называемые кудиты ) является простым и уже обсуждалось в оригинальной статье Беннетта и др. : [1] максимально запутанное состояние двух кубитов должно быть заменено максимально запутанным состоянием двух кудитов, а измерение Белла - измерением, определяемым максимально запутанным ортонормированным базисом. Все возможные подобные обобщения обсуждались Вернером в 2001 г. [40]

Обобщение на бесконечномерные так называемые системы с непрерывными переменными было предложено Браунштейном и Кимблом [41] и привело к первому эксперименту по телепортации, который сработал безоговорочно. [42]

Многосторонние версии

Использование многочастных запутанных состояний вместо двудольного максимально запутанного состояния обеспечивает несколько новых функций: либо отправитель может телепортировать информацию нескольким получателям, либо отправлять одно и то же состояние всем из них (что позволяет уменьшить количество запутанности, необходимое для процесса). ) [43] или телепортация многосторонних состояний [44] или отправка одного состояния таким образом, что принимающим сторонам необходимо сотрудничать для извлечения информации. [45] Другой способ рассмотрения последней настройки заключается в том, что некоторые стороны могут контролировать, могут ли другие телепортироваться.

Телепортация логических ворот

В общем, можно переносить смешанные состояния ρ, а во время телепортации применять линейное преобразование ω, что позволяет обрабатывать данные квантовой информации. Это один из основополагающих строительных блоков квантовой обработки информации. Это продемонстрировано ниже.

Общее описание

Общую схему телепортации можно описать следующим образом. Задействованы три квантовые системы. Система 1 — это (неизвестное) состояние ρ , которое Алиса должна телепортировать. Системы 2 и 3 находятся в максимально запутанном состоянии ω , которое распространяется на Алису и Боба соответственно. Тогда вся система находится в состоянии

Успешный процесс телепортации — это квантовый канал LOCC Φ, который удовлетворяет условию

где Tr 12 — операция частичного следа по системам 1 и 2 и обозначает композицию отображений. Это описывает канал на картинке Шрёдингера.

Учитывая сопряженные отображения в картине Гейзенберга, условие успеха становится

для всех наблюдаемых O в системе Боба. Тензорный коэффициент in равен , а коэффициент is .

Более подробная информация

Предлагаемый канал Φ можно описать более подробно. Чтобы начать телепортацию, Алиса выполняет локальное измерение двух имеющихся у нее подсистем (1 и 2). Предположим, что локальные измерения имеют эффекты

Если измерение регистрирует i -й результат, общее состояние рушится до

Тензорный коэффициент in равен , а коэффициент is . Затем Боб применяет соответствующую локальную операцию Ψ i к системе 3. В комбинированной системе это описывается формулой

где Id — карта идентичности составной системы .

Следовательно, канал Φ определяется формулой

Обратите внимание: Φ удовлетворяет определению LOCC . Как указано выше, телепортация считается успешной, если для всех наблюдаемых O в системе Боба выполняется равенство

держит. Левая часть уравнения:

где Ψ i * — сопряженный к Ψ i в картине Гейзенберга. Предполагая, что все объекты конечномерны, это становится

Критерий успеха телепортации имеет выражение

Местное объяснение явления

Локальное объяснение квантовой телепортации предложено Дэвидом Дойчем и Патриком Хейденом в отношении многомировой интерпретации квантовой механики. В их статье утверждается, что два бита, которые Алиса отправляет Бобу, содержат «локально недоступную информацию», что приводит к телепортации квантового состояния. «Способность квантовой информации течь по классическому каналу [...], сохраняя декогерентность, является [...] основой квантовой телепортации». [46]

Недавние улучшения

Хотя квантовая телепортация находится на зачаточном этапе, существует множество аспектов телепортации, над которыми ученые работают, чтобы лучше понять или улучшить этот процесс, в том числе:

Высшие измерения

Квантовая телепортация может уменьшить количество ошибок, связанных с отказоустойчивыми квантовыми вычислениями, посредством расположения логических элементов. Эксперименты Д. Готтесмана и И. Л. Чуанга установили, что расположение ворот «иерархии Клиффорда» [47] усиливает защиту от ошибок окружающей среды. В целом, в иерархии Клиффорда допускается более высокий порог ошибки, поскольку последовательность элементов требует меньше ресурсов, необходимых для вычислений. Хотя чем больше вентилей используется в квантовом компьютере, тем больше шума создается, расположение вентилей и использование телепортации при передаче логики могут уменьшить этот шум, поскольку это требует меньшего «трафика», который компилируется в этих квантовых сетях. [48] ​​Чем больше кубитов используется в квантовом компьютере, тем больше уровней добавляется к устройству вентилей, причем степень диагонализации расположения вентилей варьируется. Анализ более высокого измерения включает в себя расположение ворот более высокого уровня иерархии Клиффорда. [49]

Качество информации

Учитывая ранее упомянутое требование наличия промежуточного запутанного состояния для квантовой телепортации, необходимо учитывать чистоту этого состояния для качества информации. Разработанная защита предполагает использование непрерывной переменной информации (а не типичной дискретной переменной), создавая наложенное когерентное промежуточное состояние. Это включает в себя фазовый сдвиг полученной информации, а затем добавление этапа смешивания после приема с использованием предпочтительного состояния, которое может быть нечетным или четным когерентным состоянием, которое будет «обусловлено классической информацией отправителя», создавая двухрежимный режим. состояние, содержащее первоначально отправленную информацию. [50]

Также были разработки по телепортации информации между системами, в которых уже есть квантовая информация. Эксперименты, проведенные Фэном, Сюй, Чжоу и др. продемонстрировали, что телепортация кубита к фотону, который уже имеет кубитную информацию, возможна благодаря использованию оптического затвора, связывающего кубит-кварт. [4] Это качество может увеличить возможности вычислений, поскольку расчеты могут выполняться на основе ранее сохраненной информации, что позволяет улучшить прошлые расчеты.

Смотрите также

Рекомендации

Специфический

  1. ^ аб Беннетт, Чарльз Х .; Брассар, Жиль ; Крепо, Клод ; Джожа, Ричард ; Перес, Ашер ; Вуттерс, Уильям К. (29 марта 1993 г.). «Телепортация неизвестного квантового состояния через двойные классические каналы и каналы Эйнштейна – Подольского – Розена». Письма о физических отзывах . 70 (13): 1895–1899. Бибкод : 1993PhRvL..70.1895B. CiteSeerX  10.1.1.46.9405 . doi : 10.1103/PhysRevLett.70.1895 . ПМИД  10053414.
  2. ^ abc Боски, Д.; Бранка, С.; Де Мартини, Ф.; Харди, Л.; Попеску, С. (9 февраля 1998 г.). «Экспериментальная реализация телепортации неизвестного чистого квантового состояния через двойные классические каналы и каналы Эйнштейна-Подольского-Розена». Письма о физических отзывах . 80 (6): 1121–1125. arXiv : Quant-ph/9710013 . Бибкод : 1998PhRvL..80.1121B. doi : 10.1103/PhysRevLett.80.1121. S2CID  15020942.
  3. ^ abc Баумистер, Дик; Пан, Цзянь-Вэй; Мэттл, Клаус; Эйбл, Манфред; Вайнфуртер, Харальд; Цайлингер, Антон (1 декабря 1997 г.). «Экспериментальная квантовая телепортация». Природа . 390 (6660): 575–579. arXiv : 1901.11004 . Бибкод : 1997Natur.390..575B. дои : 10.1038/37539. ISSN  1476-4687. S2CID  4422887.
  4. ^ аб Тяньфэн Фэн; Цяо Сюй; Линьсян Чжоу; Маолинь Ло; Ухун Чжан; Сяоци Чжоу (2022). «Квантовая передача информации между двухуровневой и четырехуровневой квантовыми системами». Фотонные исследования . 10 (12): 2854. arXiv : 2009.09421 . дои : 10.1364/PRJ.461283. S2CID  247011044.
  5. Чанг, Кеннет (17 июня 2004 г.). «Ученые телепортируют не Кирка, а атом». Газета "Нью-Йорк Таймс .
  6. ^ Аб Рен, Джи-Ганг; Сюй, Пин; Ён, Хай-Лин; Чжан, Лян; Ляо, Шэн-Кай; Инь, Хуан; Лю, Вэй-Юэ; Цай, Вэнь-Ци; Ян, Мэн; Ли, Ли; Ян, Куй-Син (9 августа 2017 г.). «Квантовая телепортация на Землю-спутник». Природа . 549 (7670): 70–73. arXiv : 1707.00934 . Бибкод :2017Natur.549...70R. дои : 10.1038/nature23675. ISSN  1476-4687. PMID  28825708. S2CID  4468803.
  7. ^ Барретт, доктор медицины; Кьяверини, Дж.; Шаец, Т.; Бриттон, Дж.; Итано, ВМ; Йост, доктор медицинских наук; Нилл, Э.; Лангер, К.; Лейбфрид, Д.; Озери, Р.; Вайнленд, диджей (2004). «Детерминированная квантовая телепортация атомных кубитов». Природа . 429 (6993): 737–739. Бибкод : 2004Natur.429..737B. дои : 10.1038/nature02608. PMID  15201904. S2CID  1608775.
  8. ^ С. Пирандола; Дж. Эйсерт; К. Уидбрук; А. Фурусава; С.Л. Браунштейн (2015). «Достижения в области квантовой телепортации». Природная фотоника . 9 (10): 641–652. arXiv : 1505.07831 . Бибкод : 2015NaPho...9..641P. дои : 10.1038/nphoton.2015.154. S2CID  15074330.
  9. ^ Ло Франко, Росарио; Компаньо, Джузеппе (2018). «Неотличимость элементарных систем как ресурс обработки квантовой информации». Письма о физических отзывах . 120 (24): 240403. arXiv : 1712.00706 . Бибкод : 2018PhRvL.120x0403L. doi : 10.1103/PhysRevLett.120.240403. PMID  29957003. S2CID  49562954.
  10. ^ Сан, К.; Ван, Ю.; Лю, З.-Х.; Сюй, X.-Y.; Сюй, Ж.-С.; Ли, К.-Ф.; Го, Г.-К.; Кастеллини, А.; Носрати, Ф.; Компаньо, Г.; Ло Франко, Р. (2020). «Экспериментальная квантовая запутанность и телепортация путем настройки удаленной пространственной неразличимости независимых фотонов». Оптические письма . 45 (23): 6410–6413. arXiv : 2003.10659 . Бибкод : 2020OptL...45.6410S. дои : 10.1364/OL.401735. hdl : 10447/449875. PMID  33258824. S2CID  227245593.
  11. ^ аб Урсин, Руперт; Дженневейн, Томас; Аспельмейер, Маркус; Кальтенбек, Райнер; Линденталь, Майкл; Вальтер, Филип; Цайлингер, Антон (18 августа 2004 г.). «Квантовая телепортация через Дунай». Природа . 430 (7002): 849. Бибкод : 2004Natur.430..849U. дои : 10.1038/430849а . PMID  15318210. S2CID  4426035.
  12. ^ Цзинь, Сянь-Мин; Рен, Джи-Ганг; Ян, Бин; Йи, Чжэнь-Хуан; Чжоу, Фэй; Сюй, Сяо-Фань; Ван, Шао-Кай; Ян, Донг; Ху, Юань-Фэн; Цзян, Шуо; Ян, Тао; Инь, Хао; Чен, Кай; Пэн, Ченг-Чжи; Пан, Цзянь-Вэй (16 мая 2010 г.). «Экспериментальная квантовая телепортация в свободное пространство». Природная фотоника . 4 (6): 376. Бибкод : 2010NaPho...4..376J. дои : 10.1038/nphoton.2010.87.
  13. ^ abcde Ма, Сяо-Сун; Хербст, Томас; Шейдль, Томас; Ван, Дацин; Кропачек, Себастьян; Нейлор, Уильям; Виттманн, Бернхард; Мех, Александра; Кофлер, Йоханнес; Анисимова, Елена; Макаров Вадим; Дженневейн, Томас; Урсин, Руперт; Цайлингер, Антон (5 сентября 2012 г.). «Квантовая телепортация на 143 километра с использованием активной прямой связи». Природа . 489 (7415): 269–273. arXiv : 1205.3909 . Бибкод : 2012Natur.489..269M. дои : 10.1038/nature11472. PMID  22951967. S2CID  209109.
  14. ^ Такесуэ, Хироки; Дайер, Шелли Д.; Стивенс, Мартин Дж.; Верма, Варун; Мирин, Ричард П.; Саэ У Нам (20 октября 2015 г.). «Квантовая телепортация на расстояние более 100 км по оптоволокну с использованием высокоэффективных сверхпроводящих однофотонных детекторов нанопроволоки». Оптика . 2 (10): 832–835. arXiv : 1510.00476 . Бибкод : 2015Оптика...2..832T. дои : 10.1364/OPTICA.2.000832. S2CID  55109707.
  15. ^ Нёллеке, Кристиан; Нойцнер, Андреас; Райзерер, Андреас; Хан, Кэролин; Ремпе, Герхард; Риттер, Стефан (2013). «Эффективная телепортация между удаленными одноатомными квантовыми воспоминаниями». Письма о физических отзывах . 110 (14): 140403. arXiv : 1212.3127 . Бибкод : 2013PhRvL.110n0403N. doi : 10.1103/PhysRevLett.110.140403. PMID  25166964. S2CID  6597459.
  16. ^ Чжао, Чжи; Чен, Ю-Ао; Чжан, Ань-Нин; Ян, Тао; Бригель, Ганс Дж.; Пан, Цзянь-Вэй (2004). «Экспериментальная демонстрация пятифотонной запутанности и телепортации в открытый пункт назначения». Природа . 430 (6995): 54–58. arXiv : Quant-ph/0402096 . Бибкод : 2004Natur.430...54Z. дои : 10.1038/nature02643. PMID  15229594. S2CID  4336020.
  17. ^ Чжан, Цян; Гебель, Александр; Вагенкнехт, Клаудия; Чен, Ю-Ао; Чжао, Бо; Ян, Тао; Майр, Алоис; Шмидмайер, Йорг; Пан, Цзянь-Вэй (2006). «Экспериментальная квантовая телепортация двухкубитной составной системы». Физика природы . 2 (10): 678–682. arXiv : Quant-ph/0609129 . Бибкод : 2006NatPh...2..678Z. дои : 10.1038/nphys417. S2CID  18201599.
  18. ^ Ли, Нориюки; Уго Беничи; Юиси Такено; Сунтаро Такеда; Джеймс Уэбб; Эланор Хантингтон ; Акира Фурусава (апрель 2011 г.). «Телепортация неклассических волновых пакетов света». Наука . 332 (6027): 330–333. arXiv : 1205.6253 . Бибкод : 2011Sci...332..330L. CiteSeerX 10.1.1.759.1059 . дои : 10.1126/science.1201034. PMID  21493853. S2CID  206531447. 
  19. ^ Правда, Питер. «Прорыв в квантовом телепорте». Университет Нового Южного Уэльса. Архивировано из оригинала 18 апреля 2011 г. Проверено 17 апреля 2011 г.
  20. ^ Такеда, Сюнтаро; Мизута, Такахиро; Фува, Мария; ван Лок, Питер; Фурусава, Акира (14 августа 2013 г.). «Детерминированная квантовая телепортация фотонных квантовых битов гибридным методом». Природа . 500 (7462): 315–318. arXiv : 1402.4895 . Бибкод : 2013Natur.500..315T. дои : 10.1038/nature12366. PMID  23955230. S2CID  4344887.
  21. Маркофф, Джон (29 мая 2014 г.). «Ученые сообщают об открытии надежного способа телепортации данных». Нью-Йорк Таймс . Проверено 29 мая 2014 г.
  22. Пфафф В., Хенсен Б.Дж., Берниен Х., ван Дам С.Б., Блок М.С., Таминиау Т.Х., Тиггельман М.Дж., Схоутен Р.Н., Маркхэм М., Твитчен DJ, Хэнсон Р. (29 мая 2014 г.). «Безусловная квантовая телепортация между далекими твердотельными квантовыми битами». Наука . 345 (6196): 532–535. arXiv : 1404.4369 . Бибкод : 2014Sci...345..532P. дои : 10.1126/science.1253512. PMID  25082696. S2CID  2190249.
  23. ^ Комиссариат, Тушна (27 февраля 2015 г.). «Два квантовых свойства впервые телепортировались вместе». PhysicsWorld.com .
  24. ^ Си-Линь Ван; Синь-Донг Цай; Зу-Эн Су; Мин-Ченг Чен; Дянь Ву; Ли Ли; Най-Ле Лю; Чао-Ян Лу; Цзянь-Вэй Пан (26 февраля 2015 г.). «Квантовая телепортация нескольких степеней свободы одного фотона». Природа . 518 (7540): 516–519. Бибкод : 2015Natur.518..516W. дои : 10.1038/nature14246. PMID  25719668. S2CID  4448594.
  25. ^ Ся, Сю-Сю; Ци-Чао Сунь; Цян Чжан; Цзянь-Вэй Пан (2018). «Квантовая телепортация на большие расстояния». Квантовая наука и технология . 3 (1). 014012. Бибкод : 2018QS&T....3a4012X. дои : 10.1088/2058-9565/aa9baf. S2CID  125240574.
  26. ^ Солнце, Ци-Чао; Мао, Я-Ли; Чен, Сидзин; Чжан, Вэй; Цзян, Ян-Фань; Чжан, Яньбао; Чжан, Вэйцзюнь; Мики, Сигэхито; Ямасита, Таро; Тераи, Хиротака; Цзян, Сяо; Чен, Дэн-Юнь; Ты, Ликсинг; Чен, Сяньфэн; Ван, Чжэнь; Фань, Цзинъюнь; Чжан, Цян; Пан, Цзянь-Вэй (19 сентября 2016 г.). «Квантовая телепортация с независимыми источниками и предварительным распространением запутанности по сети». Природная фотоника . 10 (10): 671–675. arXiv : 1602.07081 . Бибкод : 2016NaPho..10..671S. дои : 10.1038/nphoton.2016.179. ISSN  1749-4893. S2CID  126228648.
  27. ^ Валиварти, Раджу; Пужиберт, Марсель Гримау; Чжоу, Цян; Агилар, Габриэль Х.; Верма, Варун Б.; Марсили, Франческо; Шоу, Мэтью Д.; Нам, Сэ У; Облак, Даниэль (19 сентября 2016 г.). «Квантовая телепортация по городской оптоволоконной сети». Природная фотоника . 10 (10): 676–680. arXiv : 1605.08814 . Бибкод : 2016NaPho..10..676V. дои : 10.1038/nphoton.2016.180. ISSN  1749-4885. S2CID  119163338.
  28. ^ Валиварти, Раджу; Дэвис, Саманта И.; Пенья, Кристиан; Се, Си; Лаук, Николай; Нарваес, Лаутаро; Аллмарас, Джейсон П.; Бейер, Эндрю Д.; Гим, Евон; Хусейн, Мерадж; Искандер, Георгий (4 декабря 2020 г.). «Системы телепортации к квантовому Интернету». PRX Квантум . 1 (2): 020317. arXiv : 2007.11157 . Бибкод : 2020PRXQ....1b0317V. doi : 10.1103/PRXQuantum.1.020317. ISSN  2691-3399. S2CID  220686903.
  29. Тангерманн, Виктор (18 декабря 2020 г.). «Исследователи достигли первой «устойчивой» квантовой телепортации на большие расстояния». Футуризм . Проверено 6 июня 2021 г.
  30. ^ Копенгагенский университет (13 июня 2013 г.). «Квантовая телепортация между атомными системами на большие расстояния». Физ.орг .
  31. ^ Краутер, Х.; Саларт, Д.; Мучик, Калифорния; Петерсен, Дж. М.; Шен, Хэн; Фернхольц, Т.; Ползик, ЕС (2 июня 2013 г.). «Детерминированная квантовая телепортация между далекими атомными объектами». Физика природы . 9 (7): 400. arXiv : 1212.6746 . Бибкод : 2013NatPh...9..400K. дои : 10.1038/nphys2631. S2CID  118724313.
  32. ^ Чоу, Кевин С.; Блюмофф, Джейкоб З.; Ван, Кристофер С.; Рейнхольд, Филип К.; Экслин, Кристофер Дж.; Гао, Ивонн Ю.; Фрунцио, Л.; Деворет, Миннесота; Цзян, Лян; Шелькопф, Р.Дж. (2018). «Детерминированная телепортация квантового вентиля между двумя логическими кубитами». Природа . 561 (7723): 368–373. arXiv : 1801.05283 . Бибкод : 2018Natur.561..368C. дои : 10.1038/s41586-018-0470-y. PMID  30185908. S2CID  3820071.
  33. ^ Рибе, М.; Хеффнер, Х.; Роос, CF; Гензель, В.; Бенхельм, Дж.; Ланкастер, GPT; Кёрбер, ТВ; Бехер, К.; Шмидт-Калер, Ф.; Джеймс, DFV; Блатт, Р. (2004). «Детерминированная квантовая телепортация атомов». Природа . 429 (6993): 734–737. Бибкод : 2004Natur.429..734R. дои : 10.1038/nature02570. ISSN  1476-4687. PMID  15201903. S2CID  4397716.
  34. ^ Нильсен, Майкл А .; Чуанг, Исаак (2010). Квантовые вычисления и квантовая информация . Кембридж: Издательство Кембриджского университета . стр. 26–27. ISBN 978-1-10700-217-3. ОСЛК  43641333.
  35. ^ Куке, Боб (2009). «Квантовый пиктурализм». Современная физика . 51 (2010): 59–83. arXiv : 0908.1787 . Бибкод : 2010ConPh..51...59C. дои : 10.1080/00107510903257624. S2CID  752173.
  36. ^ Р. Пенроуз, Применения тензоров отрицательной размерности, В: Комбинаторная математика и ее приложения, Д. ~ Уэлш (ред), страницы 221–244. Академическое издательство (1971).
  37. ^ Колин П. Уильямс (2010). Исследования в области квантовых вычислений . Спрингер . стр. 496–499. ISBN 978-1-4471-6801-0.
  38. ^ Нильсен, Майкл А .; Чуанг, Исаак (2010). Квантовые вычисления и квантовая информация . Кембридж: Издательство Кембриджского университета . стр. 26–28. ISBN 978-1-10700-217-3. ОСЛК  43641333.
  39. ^ Боб Коке, «Логика запутанности». Отчет об исследовании PRG-RR-03-12 , 2003. arXiv:quant-ph/0402014 (короткая версия на 8 страниц) (полная версия на 160 страниц)
  40. ^ Вернер, Рейнхард Ф. (2001). «Все схемы телепортации и плотного кодирования». Дж. Физ. А: Математика. Ген . 34 (35): 7081–7094. arXiv : Quant-ph/0003070 . Бибкод : 2001JPhA...34.7081W. дои : 10.1088/0305-4470/34/35/332. S2CID  9684671.
  41. ^ Браунштейн, СЛ; Кимбл, HJ (1998). «Телепортация непрерывных квантовых переменных» (PDF) . Физ. Преподобный Летт . 80 (4): 869–872. Бибкод : 1998PhRvL..80..869B. doi : 10.1103/PhysRevLett.80.869.
  42. ^ Фурусава, А.; Соренсен, Дж.Л.; Браунштейн, СЛ; Фукс, Калифорния; Кимбл, HJ; Ползик, ЕС (1998). «Безусловная квантовая телепортация». Наука . 282 (5389): 706–709. Бибкод : 1998Sci...282..706F. дои : 10.1126/science.282.5389.706. PMID  9784123. S2CID  14269209.
  43. ^ В. Дюр и Дж. И. Сирак (2000). «Многопартийная телепортация». Дж. Мод. Опц . 47 (2–3): 247–255. Бибкод : 2000JMOp...47..247D. дои : 10.1080/09500340008244039. S2CID  216116503.
  44. ^ Йе, Йе; Чуа, Ви Канг (2006). «Телепортация и плотное кодирование с подлинной многочастной запутанностью». Физ. Преподобный Летт . 96 (6): 060502. arXiv : quant-ph/0510029 . Бибкод : 2006PhRvL..96f0502Y. doi :10.1103/PhysRevLett.96.060502. PMID  16605974. S2CID  5170837.
  45. ^ Карлссон, Андерс; Буреннан, Мохамед (1998). «Квантовая телепортация с использованием трехчастичной запутанности». Физ. Преподобный А. 58 (6): 4394–4400. Бибкод : 1998PhRvA..58.4394K. doi : 10.1103/PhysRevA.58.4394.
  46. ^ Дойч, Дэвид; Хайден, Патрик (1999). «Информационный поток в запутанных квантовых системах». Труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 456 (1999): 1759–1774. arXiv : Quant-ph/9906007 . Бибкод : 2000RSPSA.456.1759D. дои : 10.1098/rspa.2000.0585. S2CID  13998168.
  47. ^ Готтесман, Дэниел; Чуанг, Исаак Л. (ноябрь 1999 г.). «Демонстрация жизнеспособности универсальных квантовых вычислений с использованием телепортации и однокубитных операций». Природа . 402 (6760): 390–393. arXiv : Quant-ph/9908010 . Бибкод : 1999Natur.402..390G. дои : 10.1038/46503. ISSN  0028-0836. S2CID  4411647.
  48. ^ Ло, И-Хан; Чен, Мин-чэн; Эрхард, Мануэль; Чжун, Хан-Сен; Ву, Диан; Тан, Хао-Ян; Чжао, Ци; Ван, Си-Линь; Фуджи, Кейсуке; Ли, Ли; Лю, Най-Ле; Немото, Каэ; Манро, Уильям; Лу, Чао-Ян; Цайлингер, Антон; Пан, Цзянь-Вэй (7 сентября 2020 г.). «Квантовая телепортация физических кубитов в логические кодовые пространства». ПНАС . 118 (36). е2026250118. arXiv : 2009.06242 . дои : 10.1073/pnas.2026250118 . ПМЦ 8433538 . ПМИД  34479998. 
  49. ^ Надиш де Силва (2021). «Эффективная телепортация квантовых ворот в высшие измерения». Труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 477 (2251). arXiv : 2011.00127 . Бибкод : 2021RSPSA.47700865D. дои : 10.1098/rspa.2020.0865. S2CID  226227346.
  50. ^ Панди, Рави; Пракаш, Ранджана; Пракаш, Хари (27 сентября 2021 г.). «Высокий успех стандартной квантовой телепортации с использованием запутанного когерентного состояния и двухуровневых атомов в полостях». Квантовый информационный процесс . 20 (10). 322. arXiv : 2010.06829 . Бибкод : 2021QuIP...20..322P. дои : 10.1007/s11128-021-03264-0. S2CID  222341312.

Общий

Внешние ссылки