Please use this identifier to cite or link to this item: http://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11263
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorJesni Shamsul Shaari, Ph.Den_US
dc.contributor.advisorStefano Mancini, Ph.Den_US
dc.contributor.authorRinie Narinie Mohd Nasiren_US
dc.date.accessioned2023-03-02T03:20:09Z-
dc.date.available2023-03-02T03:20:09Z-
dc.date.issued2021-
dc.identifier.urihttp://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11263-
dc.description.abstractAnalogous to Mutually Unbiased Bases (MUB) for d-dimensional Hilbert space, H_d capturing the notion of equiprobable transition between states in one basis to another, we consider a similar notion for some subspace of linear operators instead. Working mainly in terms of matrices, the notion of Mutually Unbiased Unitary Bases (MUUB) of M(d,C) can be understood in terms of the equiprobable guess of a unitary operator in one basis for that in another. MUUBs has in fact shown to be useful in specific quantum key distribution (QKD) protocols, namely bidirectional QKD protocols akin to the role of MUBs for prepare and measure QKD schemes like the well-known BB84 protocol. The MUUB structure is strongly related to the notion of MUBs consisting only of maximally entangled states of space H_d ⨂▒H_d or, mutually unbiased maximally entangled bases (MUMEBS). The two are essentially equivalent though much remains to be explored. In fact, for a d^2-dimensional space of M(d,C), while it is known that the maximal numbers that MUUBs can have is d^2-1, there is no known recipe for constructing the maximal number of such bases. It is not even known if such a number may even be achieved for any d Focusing on the case for d being the prime numbers, we show that the minimal number for MUUBs is 3 and approaches its maximal d^2-1 for very large values of d. We further provide a numerical recipe in constructing MUUBs which gives us an explicit construction for the maximal number of MUUBs for subspaces of M(3,C) and M(2,C). Despite the possible use of the numerical search for any dimension, it quickly becomes inefficient as d grows. For a more analytical solution, we turn our focus to the case of some d-dimensional subspace for any prime d and report on the maximal number of MUUBs for such a subspace. By constructing monoids based on the underlying sets of H_d and a subspace of M(d,C), an isomorphism between the monoids lead to an important theorem for constructing d MUUBs, i.e. the maximal possible number for such a subspace. Finally, we show how the notion of MUUBs arise in some setup relevant to the problem of incompatibility/uncertainty between pairs of unitary operators. Departing from some earlier works making use of standard deviations to quantify the uncertainty of pairs of unitary operators (similar to the uncertainties of observables), we formulate a more ‘operational’ notion of uncertainty of pairs of unitary operators in the context of a guessing game and derive an entropic uncertainty relation for such a pair. We show how distinguishable operators are compatible while maximal incompatibility of unitary operators can be connected to bases for some subspace of operators which are mutually unbiased. We conclude the thesis with some suggestions for future works.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuantan, Pahang : Kulliyyah of Science, International Islamic University Malaysia, 2021en_US
dc.subject.lcshQuantum computingen_US
dc.subject.lcshQuantum computing -- Mathematicsen_US
dc.subject.lcshData structures (Computer science)en_US
dc.titleMutually unbiased unitary bases and its context in uncertainty relation for unitary operatorsen_US
dc.typeDoctoral Thesisen_US
dc.description.identityt11100453899RinieNarinieBintiMohdNasiren_US
dc.description.identifierThesis : Mutually unbiased unitary bases and its context in uncertainty relation for unitary operators / by Rinie Narinie Binti Mohd Nasiren_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Scienceen_US
dc.description.programmeDoctor of Philosophy in Computational and Theoretical Scienceen_US
dc.description.abstractarabicعلى غرار القواعد غير المتحيزة بشكل متبادل (MUB) لفضاء هيلبرت ذي الأبعادd ،H_d يلتقط فكرة الانتقال المتكافئ بين الحالات في أساس واحد إلى آخر، نحن نعتبر فكرة مماثلة لبعض الفضاء الجزئي للمشغلين الخطيين بدلاً من ذلك. من خلال العمل بشكل أساسي من حيث المصفوفات، يمكن فهم مفهوم القواعد الأحادية غير المتحيزة بشكل متبادل (MUUB) لـ M(d,C)من حيث التخمين المتساوي للمشغل الوحدوي في أساس واحد لذلك في آخر. في الواقع ، أظهرت MUUBs أنها مفيدة في بروتوكولات توزيع المفتاح الكمي (QKD)، وهي بروتوكولات QKD ثنائية الاتجاه المشابهة لدور MUBs لإعداد وقياس مخططات QKD مثل بروتوكول BB84 المعروف. ترتبط بنية MUUB ارتباطًا وثيقًا بمفهوم MUBs التي تتكون فقط من حالات التشابك القصوى للفضاء H_d ⨂▒H_d أو قواعد التشابك القصوى غير المتحيزة بشكل متبادل (MUMEBS). كلاهما متكافئان بشكل أساسي على الرغم من أنه لا يزال هناك الكثير لاستكشافه. في الواقع ، بالنسبة إلى مساحة الإعلان 2d-الأبعاد لـ M(d,C)، بينما من المعروف أن الأرقام القصوى التي يمكن أن تحتوي عليها MUUBs هي d2-1، فلا توجد وصفة معروفة لإنشاء العدد الأقصى لهذه القواعد . ليس من المعروف حتى ما إذا كان يمكن تحقيق مثل هذا الرقم لأي d مع التركيز في حالة d هي الأعداد الأولية، أوضحنا أن الحد الأدنى لعدد MUUBs هو 3 ويقترب من الحد الأقصى d2-1 للأرقام الكبيرة جدًا من d. نقدم أيضًا وصفة عددية في إنشاء MUUBs والتي تعطينا بنية واضحة لأقصى عدد من MUUBs للمساحات الفرعية M(3,C) و M(2,C). على الرغم من إمكانية استخدام البحث العددي لأي بُعد، إلا أنه سرعان ما يصبح غير فعال مع نمو d. للحصول على حل أكثر تحليلاً، حولنا تركيزنا إلى حالة بعض الفضاء الجزئي ذي الأبعاد d لأي أول d ونبلغ عن العدد الأقصى من MUUBs لمثل هذه المساحة الفرعية. من خلال إنشاء أحاديات استنادًا إلى المجموعات الأساسية لـ H_d ومساحة فرعية من M(d,C)، يؤدي التماثل بين الأحاديات إلى نظرية مهمة لبناء d MUUBs، أي العدد الأقصى الممكن لمثل هذا الفضاء الجزئي. أخيرًا، أوضحنا كيف تنشأ فكرة MUUBs في بعض الإعدادات ذات الصلة بمشكلة عدم التوافق/عدم اليقين بين الأزواج من المشغلين الوحدويين. خلافا لبعض الأعمال السابقة عن استخدام الانحرافات المعيارية لتقدير عدم اليقين في أزواج المشغلين الوحدويين (على غرار عدم اليقين في الملاحظات)، قمنا بصياغة مفهوم أكثر "تشغيلية'' لعدم اليقين من أزواج المشغلين الوحدويين في سياق لعبة التخمين واشتقاق علاقة عدم اليقين الحتمية لمثل هذا الزوج. أوضحنا مدى توافق المشغلين المميزين بينما يمكن ربط أقصى درجات عدم التوافق للمشغلين الوحدويين بقواعد بعض الفضاء الفرعي للمشغلين غير المتحيزين بشكل متبادل. نختتم الأطروحة ببعض الاقتراحات للأعمال المستقبلية.en_US
dc.description.nationalityMalaysianen_US
dc.description.callnumbert QA 76.889 R252M 2021en_US
dc.description.notesThesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2021.en_US
dc.description.physicaldescriptionxvii, 96 leaves : 30cm.en_US
item.openairetypeDoctoral Thesis-
item.grantfulltextopen-
item.fulltextWith Fulltext-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:KOS Thesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
t11100453899RinieNarinieBintiMohdNasir_24.pdf24 pages file517.44 kBAdobe PDFView/Open
t11100453899RinieNarinieBintiMohdNasir_SEC.pdf
  Restricted Access
Full text secured file1.66 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy
Show simple item record

Google ScholarTM

Check


Items in this repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated. Please give due acknowledgement and credits to the original authors and IIUM where applicable. No items shall be used for commercialization purposes except with written consent from the author.