Skip to main content
Erschienen in: Quantum Information Processing 3/2017

01.03.2017

Quantum correlations responsible for remote state creation: strong and weak control parameters

verfasst von: S. I. Doronin, A. I. Zenchuk

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 3/2017

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

We study the quantum correlations between the two remote qubits (sender and receiver) connected by the transmission line (homogeneous spin-1/2 chain) depending on the parameters of the sender’s and receiver’s initial states (control parameters). We consider two different measures of quantum correlations: the entanglement (a traditional measure) and the informational correlation (based on the parameter exchange between the sender and receiver). We find the domain in the control parameter space yielding (i) zero entanglement between the sender and receiver during the whole evolution period and (ii) non-vanishing informational correlation between the sender and receiver, thus showing that the informational correlation is responsible for the remote state creation. Among the control parameters, there are the strong parameters (which strongly effect the values of studied measures) and the weak ones (whose effect is negligible), therewith the eigenvalues of the initial state are given a privileged role. We also show that the problem of small entanglement (concurrence) in quantum information processing is similar (in certain sense) to the problem of small determinants in linear algebra. A particular model of 40-node spin-1/2 communication line is presented.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Hill, S., Wootters, W.K.: Entanglement of a pair of quantum bits. Phys. Rev. Lett. 78, 5022 (1997)ADSCrossRef Hill, S., Wootters, W.K.: Entanglement of a pair of quantum bits. Phys. Rev. Lett. 78, 5022 (1997)ADSCrossRef
2.
Zurück zum Zitat Wootters, W.K.: Entanglement of formation of an arbitrary state of two qubits. Phys. Rev. Lett. 80, 2245 (1998)ADSCrossRef Wootters, W.K.: Entanglement of formation of an arbitrary state of two qubits. Phys. Rev. Lett. 80, 2245 (1998)ADSCrossRef
3.
Zurück zum Zitat Bennett, C.H., DiVincenzo, D.P., Fuchs, C.A., Mor, T., Rains, E., Shor, P.W., Smolin, J.A., Wootters, W.K.: Quantum nonlocality without entanglement. Phys. Rev. A 59, 1070 (1999)ADSMathSciNetCrossRef Bennett, C.H., DiVincenzo, D.P., Fuchs, C.A., Mor, T., Rains, E., Shor, P.W., Smolin, J.A., Wootters, W.K.: Quantum nonlocality without entanglement. Phys. Rev. A 59, 1070 (1999)ADSMathSciNetCrossRef
4.
Zurück zum Zitat Horodecki, M., Horodecki, P., Horodecki, R., Oppenheim, J., Sen, A., Sen, U., Synak-Radtke, B.: Local versus nonlocal information in quantum-information theory: formalism and phenomena. Phys. Rev. A 71, 062307 (2005)ADSCrossRefMATH Horodecki, M., Horodecki, P., Horodecki, R., Oppenheim, J., Sen, A., Sen, U., Synak-Radtke, B.: Local versus nonlocal information in quantum-information theory: formalism and phenomena. Phys. Rev. A 71, 062307 (2005)ADSCrossRefMATH
5.
Zurück zum Zitat Niset, J., Cerf, N.J.: Multipartite nonlocality without entanglement in many dimensions. Phys. Rev. A 74, 052103 (2006)ADSCrossRef Niset, J., Cerf, N.J.: Multipartite nonlocality without entanglement in many dimensions. Phys. Rev. A 74, 052103 (2006)ADSCrossRef
6.
Zurück zum Zitat Meyer, D.A.: Sophisticated quantum search without entanglement. Phys. Rev. Lett. 85, 2014 (2000)ADSCrossRef Meyer, D.A.: Sophisticated quantum search without entanglement. Phys. Rev. Lett. 85, 2014 (2000)ADSCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Datta, A., Shaji, A., Caves, C.M.: Quantum discord and the power of one qubit. Phys. Rev. Lett. 100, 050502 (2008)ADSCrossRef Datta, A., Shaji, A., Caves, C.M.: Quantum discord and the power of one qubit. Phys. Rev. Lett. 100, 050502 (2008)ADSCrossRef
8.
Zurück zum Zitat Datta, A., Flammia, S.T., Caves, C.M.: Entanglement and the power of one qubit. Phys. Rev. A 72, 042316 (2005)ADSCrossRef Datta, A., Flammia, S.T., Caves, C.M.: Entanglement and the power of one qubit. Phys. Rev. A 72, 042316 (2005)ADSCrossRef
9.
Zurück zum Zitat Datta, A., Vidal, G.: Role of entanglement and correlations in mixed-state quantum computation. Phys. Rev. A 75, 042310 (2007)ADSMathSciNetCrossRef Datta, A., Vidal, G.: Role of entanglement and correlations in mixed-state quantum computation. Phys. Rev. A 75, 042310 (2007)ADSMathSciNetCrossRef
10.
Zurück zum Zitat Lanyon, B.P., Barbieri, M., Almeida, M.P., White, A.G.: Experimental quantum computing without entanglement. Phys. Rev. Lett. 101, 200501 (2008)ADSCrossRef Lanyon, B.P., Barbieri, M., Almeida, M.P., White, A.G.: Experimental quantum computing without entanglement. Phys. Rev. Lett. 101, 200501 (2008)ADSCrossRef
11.
Zurück zum Zitat Zurek, W.H.: Einselection and decoherence from an information theory perspective. Ann. Phys. (Leipzig) 9, 855 (2000) Zurek, W.H.: Einselection and decoherence from an information theory perspective. Ann. Phys. (Leipzig) 9, 855 (2000)
13.
Zurück zum Zitat Ollivier, H., Zurek, W.H.: Quantum discord: a measure of the quantumness of correlations. Phys. Rev. Lett. 88, 017901 (2001)ADSCrossRefMATH Ollivier, H., Zurek, W.H.: Quantum discord: a measure of the quantumness of correlations. Phys. Rev. Lett. 88, 017901 (2001)ADSCrossRefMATH
15.
Zurück zum Zitat Zukowski, M., Zeilinger, A., Horne, M.A., Ekert, A.K.: “Event-ready-detectors” Bell experiment via entanglement swapping. Phys. Rev. Lett. 71, 4287 (1993)ADSCrossRef Zukowski, M., Zeilinger, A., Horne, M.A., Ekert, A.K.: “Event-ready-detectors” Bell experiment via entanglement swapping. Phys. Rev. Lett. 71, 4287 (1993)ADSCrossRef
16.
Zurück zum Zitat Bouwmeester, D., Pan, J.-W., Mattle, K., Eibl, M., Weinfurter, H., Zeilinger, A.: Experimental quantum teleportation. Nature 390, 575 (1997)ADSCrossRef Bouwmeester, D., Pan, J.-W., Mattle, K., Eibl, M., Weinfurter, H., Zeilinger, A.: Experimental quantum teleportation. Nature 390, 575 (1997)ADSCrossRef
17.
Zurück zum Zitat Boschi, D., Branca, S., De Martini, F., Hardy, L., Popescu, S.: Experimental realization of teleporting an unknown pure quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels. Phys. Rev. Lett. 80, 1121 (1998)ADSMathSciNetCrossRefMATH Boschi, D., Branca, S., De Martini, F., Hardy, L., Popescu, S.: Experimental realization of teleporting an unknown pure quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels. Phys. Rev. Lett. 80, 1121 (1998)ADSMathSciNetCrossRefMATH
18.
Zurück zum Zitat Peters, N.A., Barreiro, J.T., Goggin, M.E., Wei, T.-C., Kwiat, P.G.: Remote state preparation: arbitrary remote control of photon polarization. Phys. Rev. Lett. 94, 150502 (2005)ADSCrossRef Peters, N.A., Barreiro, J.T., Goggin, M.E., Wei, T.-C., Kwiat, P.G.: Remote state preparation: arbitrary remote control of photon polarization. Phys. Rev. Lett. 94, 150502 (2005)ADSCrossRef
19.
Zurück zum Zitat Peters, N.A., Barreiro, J.T., Goggin, M.E., Wei, T.-C., Kwiat, P.G.: Remote state preparation: arbitrary remote control of photon polarizations for quantum communication. In: Meyers, R.E., Shih, Y. (eds.) Quantum Communications and Quantum Imaging III, Proceedings of SPIE, vol. 5893 (SPIE, Bellingham 2005). doi:10.1117/12.615734 Peters, N.A., Barreiro, J.T., Goggin, M.E., Wei, T.-C., Kwiat, P.G.: Remote state preparation: arbitrary remote control of photon polarizations for quantum communication. In: Meyers, R.E., Shih, Y. (eds.) Quantum Communications and Quantum Imaging III, Proceedings of SPIE, vol. 5893 (SPIE, Bellingham 2005). doi:10.​1117/​12.​615734
20.
Zurück zum Zitat Dakic, B.: Lipp, YaO, Ma, X., Ringbauer, M., Kropatschek, S., Barz, S., Paterek, T., Vedral, V., Zeilinger, A., Brukner, C., Walther, P.: Quantum discord as resource for remote state preparation. Nat. Phys. 8, 666 (2012)CrossRef Dakic, B.: Lipp, YaO, Ma, X., Ringbauer, M., Kropatschek, S., Barz, S., Paterek, T., Vedral, V., Zeilinger, A., Brukner, C., Walther, P.: Quantum discord as resource for remote state preparation. Nat. Phys. 8, 666 (2012)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Xiang, G.Y., Li, J., Yu, B., Guo, G.C.: Remote preparation of mixed states via noisy entanglement. Phys. Rev. A 72, 012315 (2005)ADSCrossRef Xiang, G.Y., Li, J., Yu, B., Guo, G.C.: Remote preparation of mixed states via noisy entanglement. Phys. Rev. A 72, 012315 (2005)ADSCrossRef
23.
Zurück zum Zitat Bose, S.: Quantum communication through an unmodulated spin chain. Phys. Rev. Lett. 91, 207901 (2003)ADSCrossRef Bose, S.: Quantum communication through an unmodulated spin chain. Phys. Rev. Lett. 91, 207901 (2003)ADSCrossRef
24.
Zurück zum Zitat Christandl, M., Datta, N., Ekert, A., Landahl, A.J.: Perfect state transfer in quantum spin networks. Phys. Rev. Lett. 92, 187902 (2004)ADSCrossRef Christandl, M., Datta, N., Ekert, A., Landahl, A.J.: Perfect state transfer in quantum spin networks. Phys. Rev. Lett. 92, 187902 (2004)ADSCrossRef
25.
Zurück zum Zitat Albanese, C., Christandl, M., Datta, N., Ekert, A.: Mirror inversion of quantum states in linear registers. Phys. Rev. Lett. 93, 230502 (2004)ADSMathSciNetCrossRef Albanese, C., Christandl, M., Datta, N., Ekert, A.: Mirror inversion of quantum states in linear registers. Phys. Rev. Lett. 93, 230502 (2004)ADSMathSciNetCrossRef
27.
Zurück zum Zitat Gualdi, G., Kostak, V., Marzoli, I., Tombesi, P.: Perfect state transfer in long-range interacting spin chains. Phys. Rev. A 78, 022325 (2008)ADSCrossRef Gualdi, G., Kostak, V., Marzoli, I., Tombesi, P.: Perfect state transfer in long-range interacting spin chains. Phys. Rev. A 78, 022325 (2008)ADSCrossRef
28.
Zurück zum Zitat Wójcik, A., Luczak, T., Kurzyński, P., Grudka, A., Gdala, T., Bednarska, M.: Unmodulated spin chains as universal quantum wires. Phys. Rev. A 72, 034303 (2005)ADSMathSciNetCrossRef Wójcik, A., Luczak, T., Kurzyński, P., Grudka, A., Gdala, T., Bednarska, M.: Unmodulated spin chains as universal quantum wires. Phys. Rev. A 72, 034303 (2005)ADSMathSciNetCrossRef
29.
Zurück zum Zitat Nikolopoulos, G.M., Jex, I. (eds.): Quantum State Transfer and Network Engineering. Series in Quantum Science and Technology. Springer, Berlin (2014)MATH Nikolopoulos, G.M., Jex, I. (eds.): Quantum State Transfer and Network Engineering. Series in Quantum Science and Technology. Springer, Berlin (2014)MATH
30.
Zurück zum Zitat Stolze, J., Álvarez, G.A., Osenda, O., Zwick, A.: Quantum state transfer and network engineering. In: Nikolopoulos, G.M., Jex, I. (eds.) Quantum Science and Technology, p. 149. Springer, Berlin (2014) Stolze, J., Álvarez, G.A., Osenda, O., Zwick, A.: Quantum state transfer and network engineering. In: Nikolopoulos, G.M., Jex, I. (eds.) Quantum Science and Technology, p. 149. Springer, Berlin (2014)
31.
Zurück zum Zitat Chen, B.: Song, Zh: Coherent state transfer through a multi-channel quantum network: natural versus controlled evolution passage. Sci. China Phys. Mech. Astron. 53, 1266 (2010)ADSCrossRef Chen, B.: Song, Zh: Coherent state transfer through a multi-channel quantum network: natural versus controlled evolution passage. Sci. China Phys. Mech. Astron. 53, 1266 (2010)ADSCrossRef
32.
Zurück zum Zitat Bishop, C.A.: Ou, Yo-Ch., Wang, Zh-M, Byrd, M.S.: High-fidelity state transfer over an unmodulated linear XY spin chain. Phys. Rev. A 81, 042313 (2010)ADSCrossRef Bishop, C.A.: Ou, Yo-Ch., Wang, Zh-M, Byrd, M.S.: High-fidelity state transfer over an unmodulated linear XY spin chain. Phys. Rev. A 81, 042313 (2010)ADSCrossRef
33.
Zurück zum Zitat Apollaro, T.J.G., Banchi, L., Cuccoli, A., Vaia, R., Verrucchi, P.: 99-Fidelity ballistic quantum-state transfer through long uniform channels. Phys. Rev. A 85, 052319 (2012)ADSCrossRef Apollaro, T.J.G., Banchi, L., Cuccoli, A., Vaia, R., Verrucchi, P.: 99-Fidelity ballistic quantum-state transfer through long uniform channels. Phys. Rev. A 85, 052319 (2012)ADSCrossRef
34.
Zurück zum Zitat Zenchuk, A.I.: Information propagation in a quantum system: examples of open spin-1/2 chains. J. Phys. A Math. Theor. 45, 115306 (2012) Zenchuk, A.I.: Information propagation in a quantum system: examples of open spin-1/2 chains. J. Phys. A Math. Theor. 45, 115306 (2012)
35.
Zurück zum Zitat Zenchuk, A.I.: Informational correlation between two parties of a quantum system. Spin-1/2 chains. Quant. Inf. Process. 13, 2667–2711 (2014). arXiv:1307.0272 [quant-ph] Zenchuk, A.I.: Informational correlation between two parties of a quantum system. Spin-1/2 chains. Quant. Inf. Process. 13, 2667–2711 (2014). arXiv:​1307.​0272 [quant-ph]
36.
Zurück zum Zitat Fel’dman, E.B., Yurishchev, M.A.: Fluctuations of quantum entanglement. JETP Lett. 90(1), 70 (2009)ADSCrossRef Fel’dman, E.B., Yurishchev, M.A.: Fluctuations of quantum entanglement. JETP Lett. 90(1), 70 (2009)ADSCrossRef
37.
Zurück zum Zitat Yurishchev, M.A.: Entanglement entropy fluctuations in quantum Ising chains. J. Exp. Theor. Phys. 111(4), 525 (2010)ADSCrossRef Yurishchev, M.A.: Entanglement entropy fluctuations in quantum Ising chains. J. Exp. Theor. Phys. 111(4), 525 (2010)ADSCrossRef
39.
Zurück zum Zitat Zenchuk, A.I.: Remote creation of a one-qubit mixed state through a short homogeneous spin-1/2 chain. Phys. Rev. A 90(13), 052302 (2014)ADSCrossRef Zenchuk, A.I.: Remote creation of a one-qubit mixed state through a short homogeneous spin-1/2 chain. Phys. Rev. A 90(13), 052302 (2014)ADSCrossRef
40.
Zurück zum Zitat Bochkin, G.A., Zenchuk, A.I.: Remote one-qubit-state control using the pure initial state of a two-qubit sender: selective-region and eigenvalue creation. Phys. Rev. A 91(11), 062326 (2015)ADSCrossRef Bochkin, G.A., Zenchuk, A.I.: Remote one-qubit-state control using the pure initial state of a two-qubit sender: selective-region and eigenvalue creation. Phys. Rev. A 91(11), 062326 (2015)ADSCrossRef
Metadaten
Titel
Quantum correlations responsible for remote state creation: strong and weak control parameters
verfasst von
S. I. Doronin
A. I. Zenchuk
Publikationsdatum
01.03.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 3/2017
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-016-1514-6

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2017

Quantum Information Processing 3/2017 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt