Two of the fundamental no-go theorems of quantum information are the no-cloning theorem (that it is impossible to make copies of general quantum states) and the no-teleportation theorem (the prohibition on sending quantum states over classical channels without pre-shared entanglement). They are known to be equivalent, in the sense that a collection of quantum states is teleportable without entanglement if and only if it is clonable. Our main result suggests that this is not the case when computational efficiency is considered. We give a collection of quantum states and quantum oracles relative to which these states are efficiently clonable but not efficiently teleportable without entanglement. Given that the opposite scenario is impossible (states that can be teleported without entanglement can always trivially be cloned), this gives the most complete quantum oracle separation possible between these two important no-go properties. We additionally study the complexity class $\mathsf{clonableQMA}$, a subset of $\mathsf{QMA}$ whose witnesses are efficiently clonable. As a consequence of our main result, we give a quantum oracle separation between $\mathsf{clonableQMA}$ and the class $\mathsf{QCMA}$, whose witnesses are restricted to classical strings. We also propose a candidate oracle-free promise problem separating these classes. We finally demonstrate an application of clonable-but-not-teleportable states to cryptography, by showing how such states can be used to protect against key exfiltration.


翻译:量子信息中的两个基本不可行定理是不克隆定理(无法制作一般量子态的复制品)和不传送定理(在没有预先共享的纠缠情况下,禁止通过经典信道发送量子态)。据已知它们是等价的,也就是说,如果可以通过传送传递纠缠量子状态而不需要纠缠,则可以进行克隆。我们的主要结果表明,在考虑计算效率时,这种情况并非如此。我们提出了一个关于这些状态和量子Oracle的收集,相对于这些状态而言,这些状态可以被高效地克隆,但在没有纠缠的情况下,不能被高效地传送。考虑到相反的情况是不可能的(可以在没有纠缠的情况下传送的状态可以直接复制),这为这两个重要的不可行属性之间提供了最完整的量子Oracle分离。我们还研究了复制QMA的复杂度类,这是QMA的子集,其证人可以高效地被复制。根据我们的主要结果,我们给出了$\mathsf{clonableQMA}$和限制在经典字符串上的类$\mathsf{QCMA}$之间的量子Oracle分离。我们还提出了一个候选的无Oracle的承诺问题,分离这些类。最后,我们展示了可以应用于加密术的可复制但不可传送的状态,通过展示如何使用这些状态来防止密钥窃取。

0
下载
关闭预览

相关内容

甲骨文公司,全称甲骨文股份有限公司(甲骨文软件系统有限公司),是全球最大的企业级软件公司,总部位于美国加利福尼亚州的红木滩。1989年正式进入中国市场。2013年,甲骨文已超越 IBM ,成为继 Microsoft 后全球第二大软件公司。
《区块链和量子计算》MITRE公司
专知会员服务
24+阅读 · 2023年1月4日
Artificial Intelligence: Ready to Ride the Wave? BCG 28页PPT
专知会员服务
26+阅读 · 2022年2月20日
Into the Metaverse,93页ppt介绍元宇宙概念、应用、趋势
专知会员服务
44+阅读 · 2022年2月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
171+阅读 · 2019年10月11日
精彩活动丨AI for Graph Computation学术研讨会
图与推荐
0+阅读 · 2022年7月16日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
机器学习线性代数速查
机器学习研究会
19+阅读 · 2018年2月25日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
VIP会员
相关资讯
精彩活动丨AI for Graph Computation学术研讨会
图与推荐
0+阅读 · 2022年7月16日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
机器学习线性代数速查
机器学习研究会
19+阅读 · 2018年2月25日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员