Bell nonlocality and quantum teleportation under noisy channels in high dimensional systems

Autor: FONSECA PARRA, Eulises Alejandro
Přispěvatelé: PARISIO FILHO, Fernando Roberto de Luna
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFPE
Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)
instacron:UFPE
Popis: FONSECA PARRA, Eulises Alejandro, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: FONSECA, Alejandro ; PARISIO FILHO, Nome, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: PARISIO , Fernando CNPq The first part of this thesis is devoted to address the problem of Bell nonlocality quantification. For this, it is introduced a measure of nonlocality associated with a quantum state embedded in a specific measurement context dictated by a Bell inequality. Under this approach the amount of nonlocality is closely related to the ability that a quantum state has to reveal non-classical features when submitted to unbiased local random measurements. It is shown that by employing this figure of merit, the most nonlocal states correspond to the maximally entangled ones for the considered scenarios, especially for the case of pairs of entangled d-level systems under two local measurements per party for which the most known measures of nonlocality do not exhibit such an agreement, (Quant. Inf. Comput. 7, 157, 2008). Another interesting observation is that the amount of nonlocality diminishes with the inverse o the local dimension d of the subsystems, and thus revealing the emergence of classicality in the limit of large quantum numbers. In the second part it is investigated how to improve the performance of several quantum information protocols when noise affects the system. First it is proved that the replacement of EPR states and measurements by their GHZ counterparts may improve the efficiency in the execution of the teleportation and super-dense coding protocols when the qubits may suffer bit-flip noise in the weak regime. Furthermore, it was performed a characterization of the usual protocol of teleportation for qudits for the case in which the involved parts may be affected by some of the most known instances of noise and/or the channel and measurements are not ideal. The idea of fighting noise with noise, presented by Fortes and Rigolin (Phys. Rev. A 92, 012338, 2015), is studied for arbitrary dimension d. A primeira parte desta tese é direcionada no problema de quantificação de não-localidade de Bell. Para isto, nos introduzimos uma medida associada a um estado quântico sujeito a um esquema de medidas especifico ditado por uma desigualdade de Bell. Sob esta aproximação, a quantidade de não-localidade esta intimamente relacionada com a habilidade que um estado quântico emaranhado tem para revelar características não clássicas quando submetido a medidas aleatórias locais não enviesadas. É mostrado que empregando esta figura de mérito os estados mais não locais correspondem com os maximamente emaranhados para os cenários considerados, especialmente para o caso de pares de sistemas d-dimensionais emaranhados sujeitos a uma entre duas medições por parte, para os quais a maioria entre as mais conhecidas medidas de não-localidade não exibem dita concordância, (Quant. Inf. Comput. 7, 157, 2008). Outra observação interessante é que a quantidade de não-localidade diminui com o inverso da dimensão local d dos subsistemas, revelando assim a emergência de classicalidade no limite de números quânticos grandes. Na segunda parte é investigado como melhorar o desempenho de vários protocolos de informação quântica quando ruido afeta o sistema. Em primeiro lugar é provado que a substituição de pares e medições EPR pelos seus análogos GHZ pode melhorar a eficiência na execução dos protocolos de teletransporte e codificação superdensa quando os qubits podem sofrer ruido do tipo bit-flip no regime de ruido fraco. Adicionalmente foi levada a cabo uma caracterização do protocolo usual de teletransporte de qudits para o caso em que as partes envolvidas podem ser afetadas por alguns dos casos mais conhecidos de ruido e/ou o canal e medições são não-ideais. A ideia de atacar ruido usando ruido em qubits, introduzida por Fortes e Rigolin (Phys. Rev. A 92, 012338, 2015) é estudada para sistemas de dimensionalidade arbitrária d.
Databáze: OpenAIRE
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