Vi presenterar ett experiment som visar intangling-förstärkt klassisk kommunikationskapacitet av en kvantkanal med korrelerat buller. Kanalen är modellerad av en fiberoptiklänk som uppvisar slumpmässig birefringens som fluktuerar på en tidsskala mycket längre än temporal separation mellan på varandra följande användningar av kanalen. I denna inställning, införa insnärjning mellan två fotoner som reser ner fibern gör det möjligt att koda tillförlitligt upp till en bit av information i deras gemensamma polarisering grad av frihet. När inga kvant korrelationer mellan två separata användningar av kanalen är tillåtna, minskas denna kapacitet med en faktor på mer än tre. Vi demonstrerade denna effekt med hjälp av en fiber-kopplad källa av entagled foton par baserat på spontan parametrisk nedkonversion, och en linjär-optik Bell tillstånd mätning. PAC-nummer: 03.67. Hk, 03.65.Yz, 42.50.Dv, 89.70.+c Kvantmekanik medger förekomsten av korrelationer som inte kan förklaras helt enkelt som statistisk osäkerhet vid tilldelning av bestämda realistiska egenskaper lokalt till varje delsystem. Denna egenskap hos kvantmekanik kvantifierades först i form av Bells ojämlikheter som diskriminerar den mot teorier baserade på antagandet om lokal realism [1]. Under de senaste åren har denna specifika kvantform av korrelationer, som vanligen kallas trassling, utnyttjats för att utveckla nya former av informationsbehandling som erbjuder fördelar som inte är tillgängliga genom den klassiska metoden [2]. De välkända exemplen inkluderar att lösa vissa beräkningsuppgifter via kollektiva enhetsoperationer på sammanhängande register över kvantpartiklar [3], eller att distribuera en kryptografisk nyckel med den säkerhet som verifieras genom upptäckt av insnärjning [4]. Intangling spelar också en icke-trivial roll i ett antal scenarier för att skicka både klassisk information och kvanttillstånd över bullriga kvantkanaler [5]. I detta brev visar vi experimentellt hur trassling kan användas för att förbättra klassisk kommunikation över en bullrig kanal. Vårt experiment följer nya teoretiska studier [6, 7, 8 ] som analyserade klassisk kommunikation över kvantkanaler där det buller som påverkar på varandra följande användningar korreleras. Det är då naturligt att överväga två typer av inmatningsensembler som används för kommunikation. Den första är begränsad till att införa klassiska korrelationer mellan separata användningar av kanalen, och den kan förberedas genom att individuellt justera kvanttillståndet för varje partikel som sänds genom kanalen i en enda användning. Den andra, helt allmänna ingångsensemblen inkluderar insnärjda tillstånd av många partiklar som sedan skickas genom kanalen en efter en. Teoretisk analys av modellsituationer visade att användningen av insnärjd input ensemble kan avsevärt förbättra den klassiska kapaciteten, och vårt arbete ger ett bevis på den experimentella principverifieringen av denna förutsägelse. Vårt experiment implementerar idén som beskrivs i Ref. [8] som vi nu kortfattat kommer att granska. Modellen av en bullrig kvantkanal som analyserades där var motiverad av fluktuerande birefringens av en standard optisk fiber, som förvränger polariseringen av en ingångsljuspuls till ett helt blandat tillstånd. Den karakteristiska tidsskalan för birefringensfluktuationer är dock vanligtvis mycket längre än den tidsmässiga separationen mellan på varandra följande ljuspulser. Det faktum att angränsande ljuspulser genomgår en slumpmässig men nästan identisk polariseringsomvandling öppnar för möjligheten att koda information i polariseringsgraden av det överförda ljusets frihet. Låt oss överväga ett enkelt scenario, när var och en av de två pulserna innehåller exakt en foton, vilket är den minsta mängd ljus som krävs för att utlösa en bestämd respons på en idealisk, ljudfri fotonräkningsdetektor. Om avsändaren inte har teknisk kapacitet att generera insnärjda fotonpar, allt hon kan göra är att tilldela en bestämd polarisering till var och en av fotonerna. I denna inställning, den optimala kodningen av information visar sig vara ett par fotoner med polarisationer som antingen är identiska eller ömsesidigt ortogonal, till exempel  på. (Den diagonala polariseringsgrund som introduceras här kommer att vara naturlig i beskrivningen av vårt experiment.) Efter kollektiv polarisering kan dock inte dessa två stater diskrimineras otvetydigt, och den högsta möjliga överföringshastigheten är log 2 (5/4)  på 0,322 bitar per två fotoner [8]. Fördelen med att använda insnärjda tillstånd i ovanstående scenario blir uppenbar när vi kommer ihåg att singelpolariseringstillståndet för två fotoner är invariantt under korrelerad depolarisering [9], och därför kan det diskrimineras otvetydigt mot den ortogonala triplet subrymden. Detta faktum gör att man troget kan koda in en hel del information i polariseringstillståndet för två fotoner genom att skicka antingen det singlet-tillståndet eller ett av trioltillstånden, vilket representerar mer än en trefaldig förbättring jämfört med det separerade fallet. En detaljerad beräkning baserad på Holevo bundet visar att detta är den optimala kapacitet som uppnås med två foton insnärjda tillstånd [8]. Den mätning som krävs på mottagarsidan för att maximera kapaciteten i både insnärjda och åtskilda fall har
I REF används insnärjda fotonpar för att förbättra kommunikationssystemets kapacitet genom att använda korrelationsbeteendet för att koda fler bitar med hjälp av optisk fiberkanal.
Experimental Demonstration of Entanglement-Enhanced Classical Communication over a Quantum Channel with Correlated Noise
{'venue': 'Phys. Rev. Lett. 92, 257901 (2004)', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Physics', 'Medicine']}