Wyszukiwarka
prof. dr hab. Paweł Horodecki
Zatrudnienie
- Profesor w Instytut Fizyki i Informatyki Stosowanej
Publikacje
Filtry
wszystkich: 119
Katalog Publikacji
Rok 2002
-
Concurrence in arbitrary dimensions
PublikacjaPodano definicję kwantowej zgodności dla stanów dwucząstkowych w przypadku dowolnych skończonych wymiarów przestrzeni Hilberta. Wprowadzono także bi-zgodność, której znikanie stanowi warunek konieczny i dostateczny separowalności stanów dwucząstkowych.
-
Direct detection of quantum entanglement
PublikacjaBasing on positive maps separability criterion we propose the experimentally viable, direct detection of quantum entanglement. It is efficient and does not require any a priori knowledge about the state. For two qubits it provides a sharp (i.e., “if and only if”) separability test and estimation of amount of entanglement. We view this method as a new form of quantum computation, namely, as a decision problem with quantum data structure.
-
Direct estimation of linear and nonlinear functionals of quantum state
PublikacjaWe present a simple quantum network, based on the controlled-SWAP gate, that can extract certain properties of quantum states without recourse to quantum tomography. It can be used as a basic building block for direct quantum estimations of both linear and nonlinear functionals of any density operator. The network has many potential applications ranging from purity tests and eigenvalue estimations to direct characterization of...
-
Dynamical description of quantum computing: generic nonlocality of quantumnoise
PublikacjaWe develop a dynamical non-Markovian description of quantum computing in the weak-coupling limit, in the lowest-order approximation. We show that the long-range memory of the quantum reservoir (such as the 1/t4 one exhibited by electromagnetic vacuum) produces a strong interrelation between the structure of noise and the quantum algorithm, implying nonlocal attacks of noise. This shows that the implicit assumption of quantum error...
-
Dynamics of quantum entanglement
PublikacjaA model of discrete dynamics of entanglement of a bipartite quantum state is considered. It involves a global unitary dynamics of the system and periodic actions of local bistochastic or decaying channel. For initially pure states the decay of entanglement is accompanied by an increase of von Neumann entropy of the system. We observe and discuss revivals of entanglement due to unitary interaction of subsystems. For some mixed states...
-
On mixed states entanglement and quantum communication: aspects of quantum channels theory
PublikacjaDokonano przeglądu związków miedzy stanami kwantowymi oraz kwantowymi kanałami. Wykazano, że istnienie nietypowych korelacji kwantowych (splątanie związane typu NPT) w pewnych sytuacjach pociąga za sobą nieaddytywność pojemności kanałów kwantowych.
-
Reflectiona upon separability and distillability
PublikacjaPrzedstawiono abstrakcyjną wersję badań kwantowych korelacji za pomocą zbiorów wypukłych (tzw. program Insbruck-Hannover). Przedstawiono zwarty opis optymalnych rozkładów danego stanu oraz optymalnych obserwabli warunkujących przynależność danego stanu do określonego zbioru wypukłego.
-
Thermodynamical approach to quantifying quantum correlations
PublikacjaWe consider the amount of work which can be extracted from a heat bath using a bipartite state ρ shared by two parties. In general it is less then the amount of work extractable when one party is in possession of the entire state. We derive bounds for this “work deficit” and calculate it explicitly for a number of different cases. In particuar, for pure states the work deficit is exactly equal to the distillable entanglement of...
Rok 2003
-
Bound entanglement for continuous variables is a rare phenomenon
PublikacjaWykazano, że splątanie związane w przypadku zmiennych ciągłych jest rzadkimfenomenem. W szczególności pokazano, że zbiór stanów niedestylowalnych jestnigdzie gęsty w zbiorze wszystkich stanów kwantowych. Poddano dyskusji splą-tanie związane w kontekście liczby Schmidta.
-
Direct detection of quantum entanglement
PublikacjaPoddano dyskusji teorię splątania w kontekście historycznym. Omówiono detekcję splątania przy użyciu sieci złożonej z bramek kwantowych.
-
Direct estimation of elements of algebra of quantum states and entanglement detection via linear contraction.
PublikacjaWykazano możliwość obliczenia elementów algebry generowanej przez macierze bez uprzedniej rekonstrukcji stanu. Ponadto wykazano, że pewne testy separowalności oparte o liniowe operacje zwężające można przeprowadzić bez uprzedniej rekonstrukcji badanych stanów.
-
Direct estimation of functional and density operators by local operations and classical communication.
PublikacjaWykazano, że można dokonywać detekcji splątania w paradygmacie odległych laboratoriów. Pokazano, jak można fizycznie zaimplementować strukturalne przybliżenie fizyczne niefizycznego odwzorowania w tym paradygmacie.
-
From limits of quantum operations to multicopy entanglement witnesses and state spectrum estimation.
PublikacjaBadano ograniczenia na nieliniowe transformacje stanu kwantowego. Wprowadzono strukturalne fizyczne przybliżenia niefizycznych odwzorowań liniowych.Zdefiniowano świadków splątania działających na wielu kopiach danego stanu.Pokazano zastosowanie obserwabli kwantowych w detekcji entropii Tsallisa.
-
Local information as a resource in distributed quantum systems.
PublikacjaZaproponowano nowy paradygmat dla kwantowego paradygmatu odległych laboratoriów w których informacja jest zasobem. W tym schemacie obserwatorzy dokonują destylacji informacji lokalnych stanów czystych.
-
Mean of continuous variables observable via measurment on a single qubit.
PublikacjaWykazano, że pomiar wartości średniej obserwabli kwantowej można dokonać poprzez pomiar uogólniony przy użyciu pojedynczego bitu kwantowego. Wyprowadzony schemat poddano dyskusji w kontekście paradygmatu odległych laboratoriów oraz nierówności Bella.
-
Measuring quantum entanglement without prior state reconstruction.
PublikacjaWykazano, że w przypadku dwóch kubitów splątanie formowania może być mierzone bez rekonstrukcji stanu kwantowego.
-
Mutually exclusive aspects of information carried by physical systems: complementarity between local and nonlocal information.
PublikacjaWykazano, że lokalna i nielokalna informacja zawarta w mieszanym stanie kwantowym spełnia w paradygmacie odległych laboratoriów swego rodzaju relację komplementarności. Relacja ta ma pewne podobieństwo do zasad nieoznaczoności dla entropii. Zasugerowano, że wprowadzona komplementarność stanowi rozszerzenie pojęcia komplementarności Bohra na układy złożone.
-
On direct detection of entanglement properties of unknown states
PublikacjaPrzystępnie omówiono detekcję własności splątania kwantowych stanów. Uwzględniono zarówno detekcje o charakterze jakościowym jak i ilościowym.
-
On entaglement distillation and quantum error correction of unknown states and channels.
PublikacjaBadano niezmienniczości splątania kwantowego oraz pojemności kwantowego kanału ze względu na ewentualną utratę informacji o pojedynczej kopii kwantowego stanu. Pokazano, że jeżeli dany kwantowy kanał ma pewne pojemności niezerowe, to odpowiadające mu stany posiadają niezerowe destylowalne splątanie. Postawiono pewne otwarte problemy dotyczące destylowalności splątania.
-
Rank two bibartite bound entangled states do not exist.
PublikacjaWykazano, że nie istnieją stany rzędu dwa które zawierałyby splątanie. Pokazano związki między lokalnym a globalnym rzędem macierzy gęstości oraz ewentualną możliwością wydestylowania kwantowego splątania.
-
Reversible transformations from pure to mixed states and the unique measureof information.
PublikacjaWprowadzono protokół w którym kwantowe stany czyste są w sposób odwracalny przeprowadzane w stany mieszane. W oparciu o analizę protokołu wyprowadzono jednoznaczną miarę informacji. Dokonano porównania z innymi nieodwracalnymi protokółami przeprowadzającymi stany czyste w mieszane.
Rok 2004
-
Nonadditivity of quantum capacity for multiparty communication channels.
PublikacjaZbadano scenariusze komunikacji pomiędzy wieloma stronami gdzie informacje są przesyłane od wielu nadawców do wielu odbiorców.
-
Optimal strategy for a single-qubit gate and the trade-off between opposite types of decoherence.
PublikacjaZostał zbadany proces przesyłania kwantowej informacji w dwóch różnych otoczeniach (markowskim i niemarkowskim).
-
Quantum information isomorphism: Beyond the dilemma of the Scylla of ontology and the Charybdis of instrumentalism.
PublikacjaZaprezentowano koncepcję izomorfizmu kwantowej informacji, zgodnie z którym kwantowy opis natury jest izomorficzny z samą naturą.
-
TelePOVM - A generalized quantum teleportation scheme.
PublikacjaPokazano, że kwantowa teleportacja jest specjalnym przypadkiem uogólnionej nielokalności EPR.
-
Termodynamics of quantum information systems - Hamiltonian description.
PublikacjaPrzy użyciu podejścia hamiltonowskiego wyprowadzono wzór na pracę dla układów kwantowych zanurzonych w ciepłym otoczeniu.
-
The ab initio calculations of single nitrogen-vacancy defect center in diamond.
PublikacjaW artykule zaprezentowano rezultaty kwantowomechanicznych obliczeń ''ab initio'' struktury elektronowej defektu azot-wakans w diamencie. Do obliczeń wykorzystano model złożony z 63 atomów. Otrzymane wyniki zostały porównane z wcześniejszymi pracami teoretycznymi i doświadczalnymi.
Rok 2005
-
Direct measurement of nonlinear properties of bipartite quantum states
PublikacjaNieliniowe własności stanów kwantowych, takie jak entropia, splątania, określają ilość ważnych fizycznych źródeł i są często używane w informatyce kwantowej. Na ogół są one obliczane z pełnego opisu stanu kwantowego, pomimo tego, że zależą od niewielkiej ilości parametrów opisujących dany stan. Wyciągamy nielokalną i nieliniową wielkość, mianowicie entropię Renyi, z lokalnych pomiarów dwóch par fotonów splątanych polaryzacyjnie.
-
Locking entanglement with a single qubit
PublikacjaBadamy utratę plątania dwuczęściowego stanu narażanego na odrzucenie lub pomiar jednego kubitu.
-
Secure key from bound entanglement
PublikacjaScharakteryzowaliśmy zestaw dzielonych kwantowych stanów, który zawiera kryptograficznie prywatny klucz. Pozwala nam to przerobić teorię prywatności jako paradygmat blisko związany z tą, która jest używana w manipulacjach splątania.
Rok 2006
-
Bound entanglement maximally violating Bell inequalities: quantum entanglement is not fully equivalent to cryptographic security
PublikacjaW pracy pokazano, że czterokubitowy stan o splątaniu związanym może maksymalnie łamać prostą nierówność Bella podobną do standardowej nierówności CHSH. Prostota rozważanego układu oraz odporność splątania sprawiają, że łamanie to jest obiecujące dla współczesnej technologii eksperymentalnej. Z drugiej strony, splątanie tego stanu nie pozwala na destylację bezpiecznego klucza kryptograficznego, zatem ani splątanie, ani maksymalne...
-
Fidelity thresholds in single copy entanglement distillation
PublikacjaRozważono różne aspekty destylacji zaszumionego splątania oraz pewne stowarzyszone efekty w kwantowej korekcji błędów. W szczególności pokazano, że w przypadku gdy dozwolona jest komunikacja klasyczna w jedną stronę oraz współdzielony stan kwantowy dxd nie jest czysty, to istnieje próg dla optymalnego ułamka F stanu, który może być otrzymany w procesie destylacji na jednej kopii. Wynika z tego, że aby otrzymać (probabilistycznie)...
-
General construction of noiseless networks detecting entanglement with the help of linear maps
PublikacjaW pracy zaprezentowano ogólny schemat konstrukcji bezszumowych sieci pozwalających wykrywać splątanie przy pomocy odwzorowań liniowych. Pokazano jak zastosować metodę do detekcji splątania nieznanego stanu bez jego wcześniejszej rekonstrukcji. W szczególności pokazano, że zawsze istnieje bezszumowa sieć pozwalająca wykrywać splątanie przy użyciu dodatnich, ale nie kompletnie dodatnich odwzorowań. Zaprezentowano także uogólnienie...
-
On quantum cryptography with bipartite bound entangled states
PublikacjaOstatnio pokazano bezpośrednie zastosowanie splątania związanego w kryptografii kwantowej. W niniejszym artykule dokonano przeglądu niektórych najnowszych osiągnięć dotyczących tego zagadnienia. W szczególności przypomniano istotne pojęcia i definicje. Ponadto podano nową konstrukcję stanów o splątaniu związanym, posiadających bezpieczne korelacje, dostarczając w ten sposób niskowymiarowe (6x6) stany o splątaniu związanym z niezerowym...
-
Quantum channel capacities: multiparty communication
PublikacjaAnalizowane są różne aspekty wieloużytkownikowej komunikacji kwantowymi kanałami bez pamięci. Uogólnione zostały pewne znane rezultaty dotyczące komunikacji kwantowej w układzie jeden nadawca -jeden odbiorca. W szczególności pokazana została bezużyteczność komunikacji klasycznej ''w przód'' w procesie transmisji informacji kwantowej oraz równoważność definicji regionów pojemności opartych na różnych miarach wierności transmisji:...
-
Quantum states representing perfectly secure bits are always distillable
PublikacjaW pracy pokazano, że ostatnio wprowadzone stany kwantowe reprezentujące perfekcyjnie bezpieczny bit klucza kryptograficznegooraz ich wielocząstkowe i wielowymiarowe uogólnienia zawsze reprezentują destylowalne splątanie. Podano ograniczenia dolne na wielkość destylowalnego splątania. Ponadto podano alternatywny dowód faktu, że koszt splątania jest ograniczeniem górnym na wielkość destylowalnego klucza kryptograficznego w dwucząstkowym...
Rok 2007
-
12 [Chapter]. Bound entanglement
PublikacjaKwantowe splątanie jest jednym z podstawowych elementów kwantowej teorii informacji. Jak wiadomo niskowymiarowe (2otimes 2 i 2otimes 3) splątane stany kwantowe są zawsze destylowalne. W wyższych wymiarach jednak istnieją stany, które mimo, że są splątane nie pozwalają na destylację. Ten rodzaj splątania, nazywany związanym, jest często trudny do wykrycia i pozornie bezużyteczny. Jak pokazują jednak liczne badania splątanie związane...
-
Unifying classical and quantum key distillation
PublikacjaPrzypuśćmy, że dwie oddalone od siebie osoby, Alicja i Bob, oraz osoba z nimi niewspółpracująca, Ewa, mają dostęp do systemów kwantowych przygotowanych w stanie rho_ABE. Ponadto Alicja i Bob mogą używać lokalnych operacji i uwiarygodnionej komunikacji publicznej. Celem Alicji i Boba jest ustanowienie klucza, który nie będzie znany Ewie. Nasze badania inicjują podejście do wspomnianego zagadnienia oparte na unifikacji dwóch standardowych...
Rok 2008
-
Beyond the standard entropic inequalities: stronger scalar separability criteria and their applications
PublikacjaNiedawno pokazano, że jeżeli dwupodukładowy stan kwantowy spełnia strukturalne kryterium separowalności oparte na pewnym liniowym odwzorowaniu dodatnim (tzw. odwzorowanie redukcyjne) to musi także spełniać skalarne kryterium separowalności oparte na nierównościach entropijnych. Ponieważ nierówności te są obiecującymi z eksperymentalnego punktu widzenia detektorami splątania w układach kwantowych, interesującym wydaje się pytanie...
-
Entanglement-redistribution boxes
PublikacjaWe establish a framework to study the classical-communication properties of primitive local operations assisted by classical communication which realize various redistributions of entanglement, like, e.g., entanglement swapping. On the one hand, we analyze what local operations and how much classical communication are needed to perform them. On the other hand, we investigate whether and to what extent such primitives can help to...
-
Entanglement-swapping boxes and their communication properties
PublikacjaWe pose the fundamental question of communication properties of primitives irrespectively of their implementation. To illustrate the idea we introduce the concept of entanglement-swapping boxes, i.e., we consider any quantum operations which perform entanglement swapping, not necessarily via simple quantum teleportation. We ask a question about the properties of such boxes, i.e., what local operations and how much classical communication...
-
Low-dimensional bound entanglement with one-way distillable cryptographic key
PublikacjaIn this paper, we provide a class of bound entangled states that have positive distillable secure key rate. The smallest state of this kind is 4 circle times 4, which shows that peculiar security contained in bound entangled states does not need high-dimensional systems. We show that for these states a positive key rate can be obtained by one-way Devetak-Winter (DW) protocol. Subsequently, the volume of bound entangled key-distillable...
-
No-local-broadcasting theorem for multipartite quantum correlations
PublikacjaWe prove that the correlations present in a multipartite quantum state have an operational quantum character even if the state is unentangled, as long as it does not simply encode a multipartite classical probability distribution. Said quantumness is revealed by the new task of local broadcasting, i.e., of locally sharing preestablished correlations, which is feasible if and only if correlations are stricly classical. Our operational...
-
Quantum key distribution based on private states: Unconditional security over untrusted channels with zero quantum capacity
PublikacjaIn this paper, we prove unconditional security for a quantum key distribution (QKD) protocol based on distilling pbits (twisted ebits) from an arbitrary untrusted state that is claimed to contain distillable key. Our main result is that we can verify security using only public communication-via parameter estimation of the given untrusted state. The technique applies even to bound-entangled states, thus extending QKD to the regime...
-
Unconditional privacy over channels which cannot convey quantum information
PublikacjaQuantum cryptography enables one to verify that the state of the quantum system has not been tampered with and thus one can obtain privacy regardless of the power of the eavesdropper. All previous protocols relied on the ability to faithfully send quantum states or equivalently to share pure entanglement. Here we show this need not be the case-one can obtain verifiable privacy even through some channels which cannot be used to...
-
Universal observable detecting all two-qubit entanglement and determinant-based separability tests
PublikacjaW pracy zbadano możliwość konstrukcji uniwersalnej obserwabli, którejwartość średnia na pewnej ilości kopii danego stanu kwantowegorozstrzygałaby jednoznacznie i niezależnie od badanego stany czy jest on splątany. Pokazano, że w przypadku dwukubitowych stanów kwantowych konstrukcja takiej obserwabli jest możliwa oraz ilość kopii potrzebna do zmierzenia jej wartości średniej jest równa cztery. Ponadto, zbadano czy wartość średnia...
Rok 2009
-
A simple test for quantum channel capacity
PublikacjaBased on state and channel isomorphism we point out that semidefiniteprogramming can be used as a quick test for nonzero one-way quantum channelcapacity. This can be achieved by searching for symmetric extensions of statesisomorphic to a given quantum channel. With this method we provide examplesof quantum channels that can lead to high entanglement transmission but stillhave zero one-way capacity, in particular, regions of symmetric...
-
Broadcast copies reveal the quantumness of correlations
PublikacjaWe study the quantumness of bipartite correlations by proposing a quantity that combines a measure of total correlations-mutual information-with the notion of broadcast copies-i.e., generally nonfactorized copies-of bipartite states. By analyzing how our quantity increases with the number of broadcast copies, we are able to classify classical, separable, and entangled states. This motivates the definition of the broadcast regularization...
-
General paradigm for distilling classical key from quantum states
PublikacjaIn this paper, we develop a formalism for distilling aclassical key from a quantum state in a systematic way, expandingon our previous work on a secure key from bound entanglement(Horodecki et al., 2005). More detailed proofs, discussion, andexamples are provided of the main results. Namely, we demonstratethat all quantum cryptographic protocols can be recast in away which looks like entanglement theory, with the only changebeing...
-
Inseparability criteria based on matrices of moments
PublikacjaInseparability criteria for continuous and discrete bipartite quantum states based on moments of annihilationand creation operators are studied by developing the idea of Shchukin-Vogel criterion Phys. Rev. Lett. 95,230502 2005. If a state is separable, then the corresponding matrix of moments is separable too. Thus, wederive generalized criteria based on the separability properties of the matrix of moments. In particular, acriterion...
wyświetlono 4044 razy