Vi visar att kommunikation utan en gemensam referensram är möjlig med hjälp av insnärjda stater. Vi bevisar att mängden klassisk information som kan kommuniceras utan en delad referensram asymptotiskt närmar sig en klassisk bit per qubit skickas, och att antalet kodade qubits som kan kommuniceras per överförd qubit också asymptotiskt närmar sig enhet. Vi presenterar ett optiskt schema för att kommunicera klassiska bitar utan en delad referensram med hjälp av insnärjda fotonpar och linjära optiska Bell-tillståndsmätningar. PAC-nummer: 03.67. Hk, 03.65.Ta, 03.65.Ud Quantum fysik möjliggör kraftfulla nya kommunikationsuppgifter som inte är möjliga klassiskt, såsom säker kommunikation [1] och insnärjning-förstärkt klassisk kommunikation [2]. Vid undersökningar av dessa och andra kommunikationsuppgifter har betydande insatser gjorts för att identifiera de fysiska resurser som krävs för att genomföra dem. Det antas i allmänhet, åtminstone underförstått, att en gemensam referensram (SRF) mellan de kommunicerande parterna är en sådan resurs, och att referensramens exakta karaktär dikteras av de särskilda fysiska system som berörs. Till exempel, om avsändaren (Alice) och mottagaren (Bob) kommunicerar via spin-1/2 system, antas det allmänt att de måste dela en referensram för rumslig orientering så att de kan förbereda och mäta spin komponenter i förhållande till denna ram. Trots att denna presumtion är så utbredd, kommer vi att fråga oss om den är nödvändig genom kvantfysikens lagar. Frågan om behovet eller annat av en gemensam referensram är helt klart av intresse av pragmatiska skäl. I allmänhet kräver upprättandet av en perfekt SRF oändlig kommunikation (dvs. att överföra ett system med en oändlig-dimensionell Hilbert rymd, eller ett oändligt antal system med finit-dimensionella Hilbert utrymmen [3, 4]. Som sådan, ur ett kommunikationsteoriperspektiv, är en perfekt SRF jämförbar med att dela ett oändligt antal korrelerade klassiska bitar. Till exempel, om en referensram delas endast mellan Alice och Bob, då kan det användas av dem för att säkert generera en godtyckligt lång hemlig nyckel lämplig för kryptografi [17]. I praktiken är perfekta SRF en idealisering, och alla ändliga (dvs. ungefärliga) SRF bör ses som en kvantitativ fysisk resurs. Tillsammans med krav på kommunikation för att etablera, varje ändlig SRF som behandlas kvant mekaniskt kommer oundvikligen att drabbas av störningar under mätningar, vilket får den att brytas ner. Vi noterar också att delad föregående insnärjning, en värdefull resurs i kvantinformationsteori, kan konsumeras för att upprätta SRF [5]. Utöver dessa pragmatiska frågor berör SRF:s förmodade nödvändighet också ett antal mer grundläggande frågor inom kvantmekaniken. Det har till exempel hävdats [6] att SRF:s fysiska natur är nyckelfrågan i Bohrs svar till Einstein, Podolsky och Rosen. I detta sammanhang är det intressant att alla system som för närvarande föreslås för att bryta mot Bell ojämlikhet förutsätter att det finns en SRF - de resultat som presenteras här tyder på att denna presumtion i själva verket är onödig. I detta brev visar vi att både klassisk och kvantkommunikation kan utföras utan att först upprätta en SRF genom att använda insnärjda tillstånd av flera qubits. Vi bevisar att, utan någon tidigare SRF, det minsta antalet qubits som krävs för att överföra en klassisk bit av information är två, och att fyra qubits kan överföra en kodad "logisk" qubit. Att tillåta allt fler qubits att snärjas förbättrar dessa förhållanden, och vi bevisar att kommunikation av en klassisk bit per överförd qubit eller en logisk qubit per överförd qubit kan uppnås asymptotiskt. Som ett explicit exempel på det praktiska i vårt system för klassisk kommunikation utan en SRF, föreslår vi ett genomförbart experiment med hjälp av befintlig optisk teknik för att kommunicera en klassisk bit information per insnärjd fotonpar. Vi börjar med att definiera begreppet kvantkommunikation mellan två parter som inte har en SRF. För enkelhetens skull anser vi att en ljudlös kanal som överför qubits (våra resultat kan utvidgas till bullriga kanaler eller system med högre dimensioner). En sådan kanal definierar en isomorfism mellan Alices och Bobs lokala experimentella operationer. Specifikt, representera Alice experimentella operationer med hjälp av en qubit Hilbert utrymme och Bob använder en annan, isomorfismen ges av en enhetlig karta R( ska),  och SU(2) mellan dem. Vi definierar avsaknaden av en SRF som en brist på någon kunskap om denna isomorfism; d.v.s. en brist på någon kunskap om O.s.v. Om Alice förbereder en qubit i staten ρ och sänder den till Bob, representerar han tillståndet i detta mottagna qubit som en blandad densitet operatör
Slutligen har arbetet i REF visat att både kvant och klassisk information kan kommunicera utan att dela en referenssignal genom att använda korrelationen mellan den insnärjda fotonen för detta ändamål.
Classical and Quantum Communication without a Shared Reference Frame
{'venue': 'Physical review letters', 'journal': 'Physical review letters', 'mag_field_of_study': ['Physics', 'Medicine']}