Att fastställa kvantanknytning mellan två avlägsna parter är ett viktigt steg i många protokoll i kvantinformationsbehandlingen [1, 2]. En möjlighet att tillhandahålla långdistanssnärtning är att skapa ett insnärjat komposittillstånd i ett labb och sedan fysiskt skicka ett delsystem till ett avlägset labb. Men är detta den "billigaste" vägen? Här undersöker vi den minimala "kostnad" som är nödvändig för att fastställa en viss mängd insnärjning mellan två avlägsna parter. Vi bevisar att denna kostnad är i sig kvantum, och specificeras av kvant korrelationer. Våra resultat ger ett optimalt protokoll för snärjning distribution och visar att kvant korrelationer är den viktigaste resursen för denna uppgift. Föreställ dig att man vill skicka ett brev på det gammalmodiga sättet. Den portokostnad som avsändaren måste investera beror på mängden av det överförda ämnet, kvantifierad med bokstavens vikt. Om mottagaren redan hade tillhandahållit ett förbetalt kuvert, kan avsändaren behöva lägga till en lämplig stämpel om han/hon vill skicka ett tyngre brev. Naturligtvis är bokstavens tillåtna vikt mindre eller lika med en gräns som är kopplad till det totala portot. Föreställ dig nu att en avsändare vill skicka kvantsnärjning till en mottagare. Hur beror den kostnad som avsändaren måste investera på den mängd insnärjning som skickas, kvantifierad genom någon insnärjningsåtgärd? Reducerar man denna kostnad när avsändaren och mottagaren redan har delat viss på förhand etablerad insnärjning? Och vad är karaktären av denna kostnad - kan man betala i klassiska mängder, eller måste man investera en kvantkostnad? Man skulle kunna frestas att betrakta dessa frågor och deras svar som uppenbara frågor. Men kvantmekanik har ofta förvånat oss med förbryllande funktioner: Kontraintuitivt, som visas i [3], separerbara tillstånd (dvs.. tillstånd utan trassling) kan användas för att fördela trassling. Vad är då den resurs som gör denna process möjlig och möjliggör snärjning distribution utan att faktiskt skicka ett snärjigt tillstånd? För att ta itu med denna fråga på ett väldefinierat och kvantitativt sätt kommer vi att överväga följande inställning, se bild. 1 : Avsändaren kallas Alice (A), och den avlägsna mottagaren Bob (B). Var och en av dem har en kvantpartikel i sin ägo. Dessutom har de en tredje kvantpartikel eller ancilla (C) tillgänglig, som i början ligger i Alice labb, och sedan skickas (via en ljudlös kvantkanal) till Bobs labb. Detta är en allmän modell för alla interaktioner: Man kan betrakta partikeln C som den mellanliggande partikel som inser den globala interaktionen mellan A och B. Ett liknande scenario beaktades också i ett annat sammanhang [4, 5]. Inledningsvis, det totala gemensamma kvanttillståndet kan eller får inte medföra trassling. I det följande kommer vi bara att vara intresserade av bipartit trassling, d.v.s. två av de tre partiklarna A, B och C grupperas tillsammans. Vi kvantifierar den initiala trassling mellan AC och B som E AC till B, och den slutliga trassling, efter att ha skickat C till Bob, som E A tillBC. Som en kvantifier av insnärjning kommer vi först att använda den relativa insnärjningen av insnärjning, som är ett väletablerat och väl studerat mått på insnärjning för blandstater [6, 7]. Det definieras som den minimala relativa entropi S (ρ pål) = Tr [ρ log ρ] − Tr [ρ log σ] mellan den givna staten ρ XY för två parter X och Y och uppsättningen av separata stater S: Förutom det faktum att den relativa entropin spelar en avgörande roll i kvantinformationsteori [8], betydelsen av relativ entropi av insnärjning tillhandahålls också av dess nära förhållande till den destillerbara insnärjning [9]. I ett naivt förhållningssätt till vår ursprungliga fråga, nämligen att på ett kvantitativt sätt bestämma kostnaden för att sända en viss mängd insnärjning, ett naturligt antagande
Med hjälp av den här klassificeringen är vår distribuerade kvantkrets av typ I. När det gäller teleporteringskostnader ställde Streltsov et.al., REF frågan om det billigaste sättet att fördela trassling och gav den minimala kvantkostnaden för att skicka en insnärjd sammansatt tillstånd i ett långt avstånd.
Quantum cost for sending entanglement
{'venue': 'Phys. Rev. Lett. 108, 250501 (2012)', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Physics', 'Medicine']}