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Theses Year : 2013

Nonlocality of symmetric states and its applications in quantum information

Non-localité des états symétriques et ses applications en informatique quantique

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Abstract

This thesis is about the nonlocal properties of permuation symmetric states and the potential usefulness of such properties in quantum information processing. The nonlocality of almost all symmetric states, except Dicke states is shown by constructing an n-party Hardy paradox. With the help of the Majorana representation, suitable measurement settings can be chosen for these symmetric states which satisfy the paradox. An extended CH inequality can be derived from the probabilistic conditions of the paradox. The inequality is shown to be violated by all symmetric states. The nonlocality properties and entanglement properties of symmetric states are also discussed and compared, natbly with respect to persistency and monogamy. It is shown that te degeneracy of some symmetric states is linked to the persistency, which provides a way to use device independent tests to separte nonlocality classes. It is also shown that the inequalities used to show the nonlocality of all symmetric states are not strictly monogamous.A new inequality for Dicke states is shown to be monogamous when the number of parties goes to infinity. But all these inequalites can not detect genuine nonlocality. Applications of nonlocality to communication complexity and Bayesian game theory are also discussed.
Le sujet de cette thèse est sur les propriétés non-locales des états symétriques invariant sous les permutations des systèmes et les usages potentiels de ces états dans le domaine de traitement d'information quantique. La non-localité de presque tous les états sysmétriques, hors les états de Dicke, est établie par une version étendue du paradoxe de Hardy. Grâce à la représentation de Majorana pour les états symétriques, des paramètres de mesure avec lesquels toutes les conditions du paradoxe sont satisfaites peuvent être trouvés. Une version étendue de l'inégalité de CH peut être dérivée à partir des conditions probabilistes de ce paradoxe. Cette inégalité est violée par tous les états symétriques. Les propriétés de la non-localité et les propriétés de l'intrication sont aussi discutées et comparées, notamment par rapport à la persistance et la monogamie. Des résultats indiquent que la dégénérescences de certains états symétriques est liée à la persistance, qui donne une façon d'inventer des tests qui sont indépendants des dispositifs visés pour séparer les différentes classes de non-localité. Il est aussi montré que l'inégalité utilisée pour démontrer la non-localité de tous les états symétriques n'est pas monogame dans le sens strict. Néanmoins, une nouvelle inégalité pour les états de Dicke est proposée, qui est monogame quand le nombre de participants tends vers l'infinité. Malheureusement, toutes ces inégalités sont incapables de détecter la non-localité authentique. Des applications de la non-localité à la complexité de communication et aux jeux bayésiens sont discutées.
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tel-01234218 , version 1 (26-11-2015)

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  • HAL Id : tel-01234218 , version 1

Cite

Zizhu Wang. Nonlocality of symmetric states and its applications in quantum information. Information Theory [cs.IT]. Télécom ParisTech, 2013. English. ⟨NNT : 2013ENST0015⟩. ⟨tel-01234218⟩
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