噪声量子比特的通信功率
量子物理
2025-02-14 v2
摘要
量子通信的基本限制之一是，单个量子比特最多只能携带 1 位经典信息。对于重要的量子通信信道类别——即 entanglement-breaking 信道——即使发送方和接收方共享纠缠粒子，该限制仍然成立。但这是否意味着，为了传递经典消息，噪声的 entanglement-breaking 量子比特信道可以被噪声的比特信道所取代？我们给出了否定的答案。我们引入了一个类似于经典统计中的 Monty Hall 问题的游戏，其中，发送方帮助接收方寻找隐藏在四个可能盒子中之一的稀有物品（奖品），同时避免隐藏在其余三个盒子中之一的危险物品（雷管）。我们展示了，即使发送方和接收方共享任意数量的随机性，任何使用噪声比特信道的经典策略也无法确保避免雷管。相比之下，通过我们称为 quantum NOT 信道的噪声 entanglement-breaking 信道进行量子比特通信，允许玩家确定性地避免雷管，并以保证的非零概率找到奖品。我们的发现表明，借助量子纠缠通过噪声的 entanglement-breaking 量子比特信道传递经典消息，不能一般地被通过经典关联辅助的噪声比特信道进行模拟。
引用
@article{arxiv.2405.17946,
title = {The communication power of a noisy qubit},
author = {Giulio Chiribella and Saptarshi Roy and Tamal Guha and Sutapa Saha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.17946},
year = {2025}
}
备注
close to the published version, accepted in Phys. Rev. Lett