Q

Non si prosegua l'azione secondo un piano.

Tag: publicacions

Aaron Swartz

De l’Arnau llegeixo del suïcidi de l’Aaron Swartz, copropietari de Reddit, inventor del RSS 1.0 i que fa cosa de dos anys va agafar un portàtil, el va posar a un armari del MIT i el va connectar a la seva xarxa, descarregant-se així un bon grapat d’articles acadèmics de JSTOR i aparentment posar-los en circulació. Tot com a forma de desobediència civil per defensar l’accés lliure a la ciència i al coneixement. S’enfrontava ara a una pena de 35 anys de presó, i a uns costos del judici d’un milió de dòlars. Totalment desproporcionat, oi? Ara JSTOR diu això.

El que és més interessant és el que diu, per exemple, Alex Stamos, The Truth about Aaron Swartz “Crime”, Lawrence Lessig, Prosecutor as bully, Scott Aaronson, o Glenn Greenwald a The Guardian. També hi hagut tot de gent que via twitter i #PDFtribute han penjat els pdfs dels seus articles online. Jo ja ho faig sistemàticament, animeu-vos vosaltres també a fer-ho.

Growth of graph states in quantum networks

Més informació quàntica en xarxes complexes. Aquesta vegada, creació d’un estat graf. A l’arXiv:

Growth of graph states in quantum networks

Martí Cuquet and John Calsamiglia

We propose a scheme to distribute graph states over quantum networks in the presence of noise in the channels and in the operations. The protocol can be implemented efficiently for large graph sates of arbitrary (complex) topology. We benchmark our scheme with two protocols where each connected component is prepared in a node belonging to the component and subsequently distributed via quantum repeaters to the remaining connected nodes. We show that the fidelity of the generated graphs can be written as the partition function of a classical Ising-type Hamiltonian. We give exact expressions of the fidelity of the linear cluster and results for its decay rate in random graphs with arbitrary (uncorrelated) degree distributions.

Limited-path-length entanglement percolation in quantum complex networks

Doncs això, una mica d’autopropaganda. El divendres de la setmana passa va sortir això a Physical Review A:

Limited-path-length entanglement percolation in quantum complex networks

Martí Cuquet and John Calsamiglia

We study entanglement distribution in quantum complex networks where nodes are connected by bipartite entangled states. These networks are characterized by a complex structure, which dramatically affects how information is transmitted through them. For pure quantum state links, quantum networks exhibit a remarkable feature absent in classical networks: it is possible to effectively rewire the network by performing local operations on the nodes. We propose a family of such quantum operations that decrease the entanglement percolation threshold of the network and increase the size of the giant connected component. We provide analytic results for complex networks with an arbitrary (uncorrelated) degree distribution. These results are in good agreement with numerical simulations, which also show enhancement in correlated and real-world networks. The proposed quantum preprocessing strategies are not robust in the presence of noise. However, even when the links consist of (noisy) mixed-state links, one can send quantum information through a connecting path with a fidelity that decreases with the path length. In this noisy scenario, complex networks offer a clear advantage over regular lattices, namely, the fact that two arbitrary nodes can be connected through a relatively small number of steps, known as the small-world effect. We calculate the probability that two arbitrary nodes in the network can successfully communicate with a fidelity above a given threshold. This amounts to working out the classical problem of percolation with a limited path length. We find that this probability can be significant even for paths limited to few connections and that the results for standard (unlimited) percolation are soon recovered if the path length exceeds by a finite amount the average path length, which in complex networks generally scales logarithmically with the size of the network.

Per veure l’article a PRA cal estar-hi subscrit, tenir-hi accés a través d’una universitat o pagar. Però l’article també està a l’arXiv, com ja vaig comentar fa algun mes. Per cert, aquesta setmana ha sortit a l’arXiv aquest article que també tracta el tema de les xarxes complexes quàntiques, des d’una altra perspectiva.

Xarxes complexes, entrellaçament i comunicació limitada pel soroll

Les xarxes impregnen totes les estructures d’informació. Són la base de sistemes naturals, socials i artificials basats en la interacció de diversos agents, descrivint el flux d’informació entre ells. Les diferències en les característiques d’aquestes interaccions i la seva evolució en el temps donen lloc a diferents tipus d’estructures: xarxes regulars, completament aleatòries o, a mig camí entre aquests dos models, les xarxes complexes. La informació quàntica no n’és una excepció, i una de les tasques clau en aquestes xarxes és la transmissió d’informació quàntica entre dos nodes molt separats entre ells.

Tot plegat, una mica d’autopropaganda sobre aquest nou preprint: Limited path entanglement percolation in quantum complex networks, on estudiem l’avantatge que comporta l’estructura complexa d’una xarxa en la comunicació quàntica a través seu, com es pot modificar aquesta estructura per fer-la més útil quan disposem de menys entrellaçament entre nodes i com n’és d’important la seva propietat de món petit quan la presència de soroll ens fixa la distància màxima que pot recorre la informació abans de degradar-se. Aquest n’és l’abstract:

We study entanglement distribution in quantum complex networks where nodes are connected by bipartite entangled states. These networks are characterized by a complex structure, which dramatically affects how information is transmitted through them. For pure quantum state links, quantum networks exhibit a remarkable feature absent in classical networks: it is possible to effectively rewire the network by performing local operations on the nodes. We propose a family of such quantum operations that decrease the entanglement percolation threshold of the network and increase the size of the giant connected component. We provide analytic results for complex networks with arbitrary (uncorrelated) degree distribution. These results are in good agreement with numerical simulations, which also show enhancement in correlated and real world networks. The proposed quantum preprocessing strategies are not robust in the presence of noise. However, even when the links consist of (noisy) mixed state links, one can send quantum information through a connecting path with a fidelity that decreases with the path length. In this noisy scenario, complex networks offer a clear advantage over regular lattices, namely the fact that two arbitrary nodes can be connected through a relatively small number of steps, known as the small world effect. We calculate the probability that two arbitrary nodes in the network can successfully communicate with a fidelity above a given threshold. This amounts to working out the classical problem of percolation with limited path length. We find that this probability can be significant even for paths limited to few connections, and that the results for standard (unlimited) percolation are soon recovered if the path length exceeds by a finite amount the average path length, which in complex networks generally scales logarithmically with the size of the network.

Entangle global, act local: comunicació quàntica en xarxes complexes

Finalment han acceptat el nostre article sobre xarxes complexes quàntiques (descàrrega lliure aquí) a la revista Physical Review Letters! Aquí arriba la breu explicació que vaig prometre fa alguns mesos.

Com explicava en una introducció als grafs, les xarxes són un conjunt de nodes (o vèrtexs) units entre ells mitjançant enllaços (o arestes). Les xarxes estan per tot arreu: per exemple, podem tenir una xarxa de carreteres (els enllaços) entre ciutats (els nodes) o d’amistats (enllaços) entre persones (nodes). Internet mateix és una xarxa, on els ordinadors (nodes) estan connectats mitjançant cables (enllaços). Les xarxes complexes es caracteritzen per tenir una topologia no trivial: la seva estructura no és ni tant ordenada com en una xarxa regular (per exemple, una xarxa quadrada o un tauler de go), ni tampoc tant desordenada com en un graf aleatori (on els enllaços entre nodes es reparteixen de manera aleatòria).

L’estructura d’aquestes xarxes complexes té un efecte crucial en la seva funcionalitat, per exemple en la transmissió d’informació o de malalties, la resiliència d’internet (la seva capacitat de resistir errors en les conneccions), o l’efecte d’small world de les relacions humanes, segons el qual podem arribar a qualsevol persona en el món a partir de pocs passos entre coneguts. Tanmateix, aquesta riquesa en les propietats de les xarxes complexes encara no s’ha utilitzat dins d’un escenari quàntic. Les xarxes quàntiques són essencials en les aplicacions de la informació quàntica on hi ha diverses parts que s’han de comunicar entre elles.

Una xarxa complex transformada per q-swaps. (Imatge de Laura Vilarrasa.)

En el nostre article mostrem com en aquestes xarxes complexes  apareixen nous fenòmens quan estan governades per les lleis de la mecànica quàntica. En concret, estudiem com es pot transmetre informació quàntica a través d’elles. Això ja s’havia estudiat en cadenes unidimensionals i en algunes xarxes regulars, però, com hem dit abans, les xarxes complexes obren un nou ventall de possibilitats, a més de ser interessants perquè són les que més bé modelen les actuals xarxes de communicació clàssica.

Per transmetre informació quàntica es necessita un canal quàntic. Si les dues parts que es volen communicar comparteixen un estat entrellaçat, el poden utilitzar (una sola vegada) per a transmetre informació quàntica. D’aquesta manera, si som capaços d’establir un estat entrellaçat entre dues parts tant separades com vulguem serem capaços de permetre communicació entre elles. Això és el que fem aquí: mitjançant operacions locals en alguns dels nodes de la xarxa complexa, en modifiquem dràsticament la seva estructura global permetent establir un estat entrellaçat perfecte entre dues parts llunyanes inclús quan els enllaços entre nodes serien massa “febles” per a fer-ho mitjançant una estratègia clàssica. Hem observat que aquest fenòmen no està restringit a alguns tipus de xarxa en especial, sinó que és molt general, incloent també xarxes amb estructures semblants a les de les xarxes de communicacions actuals (com ara els small world o les xarxes lliures d’escala) i a dades reals de la WWW.

Actualització: L’article ja està publicat: Entanglement Percolation in Quantum Complex Networks.

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 159 other followers