Rate of alignment and communication using quantum systems in the absence of a shared frame of reference
Notice bibliographique
Résumé
Quantum information theory is concerned with the storage, transmission, and manipulation of information that is represented in the degrees of freedom of quantum systems. These degrees of freedom are described relative to an external frame of reference. The lack of a requisite frame of reference imposes restrictions on the types of states quantum systems can be prepared in and the type of operations that can be performed on quantum systems. This thesis is concerned with the communication between two parties that lack a shared frame of reference. Specifically, I introduce a protocol whereby the parties can align their respective frames of reference, and a protocol for communicating quantum information in a reference frame independent manner. Using the accessible information to quantify the success of a reference frame alignment protocol I propose a new measure-the alignment rate-for quantifying the ability of a quantum state to stand in place of a classical frame of reference. I show that for the case where Alice and Bob lack a shared frame of reference associated with the groups G=U(1) and G=Z_M (the finite cyclic group of M elements), the alignment rate is equal to the regularized, linearized G-asymmetry. The latter is a unique measure of the frameness of a quantum state and my result provides an operational interpretation of the G-asymmetry that was thus far lacking. In addition, I show that the alignment rate for finite cyclic groups of more than three elements is super-additive under the tensor product of two distinct pure quantum states. The latter is, to my knowledge, the first instance of a regularized quantity that exhibits super-additivity. In addition, I propose a reference-frame-independent protocol for communicating quantum information in the absence of a shared frame of reference associated with a general finite group G. The protocol transmits m logical qudits using r+m physical qudits prepared in a specific state that is reference-frame invariant. Measuring the first r qudits allows one to infer the unitary correction that is required to retrieve the remaining m qudits with perfect fidelity. Moreover, the number of ancillary qudits, r, is finite and depends only the group G associated with the requisite frame of reference. I show that the number of single and two-qubit gates required to encode and decode m logical qudits into m+r physical qudits scales linearly with m and the number of group elements \lvert G\rvert. Furthermore, the number of single and two-qubit gates required per logical qudit m is constant allowing for a more efficient implementation than the best currently known reference frame independent protocols.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,013 | 0,064 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,002 | 0,006 |
| Communication savante | 0,005 | 0,011 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,007 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».