Vantaggio quantistico indipendente dalla topologia nelle reti di comunicazione

Abstract degli autori

La comunicazione quantistica può superare quella classica in una varietà di compiti di elaborazione dell’informazione, ma in genere questi vantaggi vengono dimostrati per una rete di comunicazione fissata. Qui introduciamo il vantaggio quantistico indipendente dalla topologia, in cui un protocollo quantistico supera ogni protocollo classico soggetto allo stesso vincolo di comunicazione, indipendentemente da come la risorsa di comunicazione classica sia ripartita tra le parti o dalla topologia di comunicazione impiegata, anche quando le parti possono condividere una quantità illimitata di casualità classica. Dimostriamo innanzitutto questo fenomeno con un semplice compito di uguaglianza a tre parti: due mittenti ricevono input classici ternari, mentre un ricevente privo di input determina se gli input sono uguali. Formuliamo quindi un quadro generale per la comunicazione indipendente dalla topologia e caratterizziamo completamente il corrispondente poliedro delle correlazioni classiche nello scenario minimo a tre parti. Le sue disuguaglianze di faccia rivelano diversi casi di vantaggio quantistico indipendente dalla topologia. È notevole che una di queste disuguaglianze consenta la certificazione semi-device-independent di un canale quantistico non unitario, mentre un’altra certifica una topologia di rete quantistica sequenziale senza alcuna ipotesi preliminare sulla configurazione della rete. Infine, estendiamo il quadro alle reti a quattro parti, caratterizziamo le strutture di comunicazione classica pertinenti e individuiamo un compito di comunicazione che mostra vantaggi quantistici rispetto a tutte le topologie classiche ammissibili. I nostri risultati stabiliscono l’indipendenza dalla topologia come una forma autentica e robusta di vantaggio quantistico nelle reti di comunicazione.