El rol de la desviación de la fidelidad en teleportación cuántica

Abstract

En este trabajo, analizaremos el comportamiento de una de las principales medidas empleadas para evaluar protocolos de teleportación de estados cuánticos. En particular, nos centraremos en el carácter probabilístico del protocolo cuántico cuando este es afectado por un tipo específico de ruido experimental. La fidelidad de teleportación se utiliza como una medida de rendimiento, la cual se calcula tomando la fidelidad entre el estado inicial que se desea teleportar y el conjunto de estados finales obtenidos tras aplicar el protocolo, promediada sobre el conjunto de todos los estados iniciales posibles. Por otra parte, un procedimiento muy importante en información cuántica es el protocolo clásico de teleportación en el que se asume que emisor y receptor están comunicados únicamente por un canal clásico. Este protocolo sirve de referencia y establece una cota inferior que todo protocolo de teleportación cuántico debe superar para que su rendimiento sea considerado no clásico. Recientes trabajos de investigación han agregado, como elemento de análisis de desempeño de un protocolo cuántico particular, a la desviación estándar de la fidelidad en el caso cuántico, obteniendo una visión más general del comportamiento estadístico de esta figura de mérito. En este trabajo, hemos calculado además la desviación de la fidelidad asociada al protocolo clásico, que debe ser considerada al momento de realizar comparaciones entre el procedimiento cuántico y el clásico.

In this paper, we will review the performance of the main existing figure of merit for assessing quantum state teleportation protocols. Specifically, we will focus on the probabilistic behavior of the quantum protocol when it is subjected to a particular experimental noise. The teleportation fidelity is a benchmark measure that is calculated by taking the fidelity between the initial state to be teleported and the ensemble of final states of the protocol averaged over the set of possible initial states. On the other hand, a very important procedure in quantum information is the classical teleportation protocol in which it is assumed that the sender and receiver can communicate each other only by a classical channel. This protocol serves as a reference and establishes a lower bound that every quantum teleportation protocol must surpass for its performance to be considered non-classical. Recent research works have added, as an element of performance analysis of a particular quantum protocol, the fidelity standard deviation in the quantum case, obtaining a more general view of the statistical behavior of this figure of merit. In this work, we have also calculated the fidelity deviation associated with the classical protocol, which must be considered when making comparisons between quantum and classical approaches.