The Structure and Quantum Capacity of a Partially Degradable Quantum Channel
可降解量子信道的量子容量已被证明是可加的。另一方面,对于不可降解的量子信道,量子容量的行为没有一般的规则。我们引入部分可降解(PD)量子信道的集合来回答不可降解信道的良好可分子集的量子容量的可加性问题。如果一个量子信道的输出可以用来模拟退化的环境状态,则该信道是部分退化的。PD通道可以存在于可降解、不可降解和共轭可降解家族中。我们定义了术语部分模拟,这是一个明显的好处,产生于PD通道的互补通道的结构。我们证明了任意维PD信道的量子容量是可加的。我们还表明,更好的量子数据速率可以实现在PD通道相比,标准(非PD)的渠道。我们的研究结果表明,部分降解性可以被利用,但仍然对量子通信有许多好处。
2014-03-27 cs.IT math.IT quant-ph
The Private Classical Capacity of a Partially Degradable Quantum Channel
对于部分可降解(PD)信道,可以使用信道输出状态来模拟退化的环境状态。PD通道的量子容量已被证明是可加性的。在这里,我们证明了任意维PD通道的私人经典容量等于通道的量子容量,并且是单字母的。我们证明了更高的速率的私人经典通信可以实现在一个PD信道相比,标准的可降解的信道。
2014-08-27 cs.IT math.IT quant-ph
Degradability of Fermionic Gaussian Channels
我们研究了费米子高斯信道的可降解性。费米子量子信道是利用费米子进行量子信息处理的核心构件,并且高斯信道族尤其与新兴的电子量子光学领域及其用于量子信息的应用相关。可降解通道特别令人感兴趣,因为它们具有表征其量子容量的简单公式。我们推导出一个简单的标准形式的费米子高斯通道。这使我们能够充分表征所有可降解的$n$模式费米子高斯信道。特别是,我们表明,只有可降解的这样的通道对应于量子比特的衰减或振幅阻尼通道。
2018-12-19 quant-ph
One-mode quantum Gaussian channels
给出了单模高斯信道的一种分类,使之达到正则酉等价。描述了具有加性经典高斯噪声的量子信道的补充,提供了既不是可降解的也不是抗可降解的单模高斯信道的示例。
2006-07-16 quant-ph
Quantum Information Transmission over a Partially Degradable Channel
研究了一种基于部分可降解量子信道的量子编码方法。对于PD信道,退化环境状态可以从信道输出状态直到退化映射来表示。PD信道可以被限制为允许各方利用实验量子通信中的益处的光信道集合。我们表明,对于PD通道,部分降解性能导致更高的量子数据速率相比,那些可降解的通道。PD特性对于量子通信特别方便,并且允许实现具有更高性能的实验量子协议。我们定义了一种PD信道的编码方案,并给出了量子通信的可达速率。
2014-02-20 cs.IT math.IT quant-ph
Approximate Degradable Quantum Channels
可退化量子信道是一类重要的完全正保迹映射。在其他属性中,它们提供了一个单字母的量子和私人经典容量的公式,其特征在于可以通过应用降级信道从信道中获得互补信道。在这项工作中,我们引入了近似的可降解的信道,满足这个条件的一些有限的$\varepsilon\geq0$的概念。也就是说,存在降级信道,其在与信道合成时在菱形范数中接近于互补信道的$\varepsilon$。我们表明,对于任何固定的信道,最小的这样的$\varepsilon$可以有效地确定通过一个半定的程序。此外,这些近似的可降解信道也近似地继承了可降解信道的所有其他属性。作为一个应用程序,我们得到了改进的上界的量子和私人经典的量子通信中的某些信道的能力。
2017-10-17 cs.IT math.IT quant-ph
Relating compatibility and divisibility of quantum channels
我们将量子信息中的两个关键概念联系起来:量子信道的兼容性和可分性。如果两个通道都可以通过第三个通道的边缘化获得,则它们是兼容的。如果一个通道通过与第三个通道的连续组合来再现其动作,则该通道将另一个通道分开。(不)相容性对于研究经典动力学和量子动力学之间的差异至关重要。可分性的相关性在于它与马尔可夫主义的开始有着密切的关系。我们强调的兼容性和可分性的可模拟性字符,而且,尽管它们的结构差异,我们找到了一组通道-自降解通道-这两个概念相吻合。我们还表明,对于可降解通道,兼容性意味着可分性,而对于抗降解通道,可分性意味着兼容性。这些结果激发了对这些类别的通道的进一步研究,并揭示了这两个主要研究概念的意义。
2021-02-22 quant-ph
"Pretty strong" converse for the quantum capacity of degradable channels
我们展示了一个可能的道路走向一个强大的逆量子容量的可降解通道。特别是,我们表明,所有可降解的信道服从我们所谓的“相当强”的逆:当码率增加到量子容量以上时,保真度从1到最多0.707,渐进地不连续跳跃。对于私有(经典)容量可以示出类似的结果。此外,我们可以证明,如果强逆对对称信道(量子容量为零)成立,则可降解信道服从强逆:量子容量处的保真度的上述渐近跳跃则从1下降到0。
2013-10-31 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum Capacity Approaching Codes for the Detected-Jump Channel
量子信道容量给出了量子数据可以通过噪声量子信道可靠传输的速率的最终限制。可降解量子信道是量子容量已知的少数信道之一。考虑到可降解信道的量子容量,找到接近容量的实用编码方案仍然具有挑战性。在这里,我们讨论的代码设计的检测跳跃通道,一个可降解的通道与实际相关的描述与检测到的光子发射的原子的自发衰变的物理。我们表明,这个通道可以用来模拟一个二进制经典信道与擦除和位翻转。模拟的经典信道的容量给出了检测跳跃信道的量子容量的下限。当跳跃概率较小时,它几乎等于量子容量。因此,使用一个经典的容量接近代码的模拟经典信道产生一个量子码,接近检测跳跃信道的量子容量。
2010-08-19 quant-ph
The pitfalls of deciding whether a quantum channel is (conjugate) degradable and how to avoid them
判断一个量子信道是否是可降解的是相对容易的:人们必须找到至少一个退化的量子信道的例子。但总的来说,没有结论性的标准可以表明相反的情况。利用初等方法,我们得到一个充分必要条件,以决定在什么情况下的结论是明确的。这一发现导致量子比特和量子转置去极化通道的抗降解区域的扩展。在量子比特的情况下,我们重现了量子比特去极化通道类的已知结果(由于它们的等价性)。结果之一是,最佳的量子比特和量子数不对称克隆器具有单字母量子容量公式。我们还调查了专门共轭降解通道的搜索标准的后果。
2015-11-10 math-ph math.MP quant-ph
Degradable channels, less noisy channels, and quantum statistical morphisms: an equivalence relation
根据最近关于量子信道统计比较的结果,重新考虑了通信信道之间的两个偏序,即“可降解为”和“噪声小于”。虽然我们的分析涵盖了一次经典和量子信道,我们也提供了一个单独的治疗经典的噪声信道,并显示如何,在这种情况下,一个替代的自包含的证明可以构建,其自身的特殊优点,相对于一般的结果。
2016-11-30 cs.IT math.IT math.ST
Partially Coherent Direct Sum Channels
我们引入部分相干直接和(PCDS)量子信道,作为已知的直接和量子信道的推广.我们得到了确定这些映射的子集是可降解的必要和充分条件,并提供了一个简化的表达式,其量子容量。有趣的是,PCDS的特殊结构允许我们扩展量子容量公式的计算,也适用于明确不可降解(也不可抗降解)的量子信道。我们展示的实例的结果,移相通道,振幅阻尼通道和两者的组合的应用程序。
2021-07-13 quant-ph
On Strong Converse Bounds for the Private and Quantum Capacities of Anti-degradable Channels
本文针对反退化量子信道,证明了私密经典容量在特定误差与隐私参数条件下为零的强逆界,并给出量子容量强逆界的一个简化证明,从而更清晰地刻画了量子通信的基本极限。
2025-07-21 cs.IT math.IT quant-ph
Spectrum conditions for symmetric extendible states
我们分析了允许对称扩展的二分量子态。任何这样的状态都可以被分解为允许_pure_ symmetric扩展的状态的凸组合。一个态允许纯对称扩张的必要条件是局部和整体密度矩阵的谱相等。这个条件对于两个量子比特也是足够的,但对于任何更大的系统都不是。利用这个条件,我们给出了两量子比特态允许对称扩张的一个简化的充分必要条件,并在某些特殊情况下证明了这个条件。从对称扩展的结果结转到可降解和抗降解的通道,我们用它来证明,所有可降解的通道与量子位输出有一个量子位环境。
2008-12-19 quant-ph
Channel covariance, twirling, contraction, and some upper bounds on the quantum capacity
量子信道的量子容量的评估是一个重要而困难的问题,即使是低输入和输出维数的信道。Smith和Smolin证明了量子比特振幅阻尼通道(量子比特去极化通道)的Clifford旋转的量子容量最多是在最大混合输入态上评估的量子比特振幅阻尼通道的相干信息。我们限制我们的注意力,以获得上界的量子容量使用史密斯和斯莫林的可降解的扩展技术的推广。给定一个可降解的信道$\mathcal N$和一个有限的幺正投影群$\mathcal V$,我们证明了$\mathcal N$的$\mathcal V$ -旋转的量子容量最多为在$\mathcal V$ -收缩的输入态空间上最大化的$\mathcal N$的相干信息.因此,相对于对角泡利矩阵协变的可降解信道具有量子容量,其相干信息仅在对角输入状态上最大化。作为我们主要结果的应用,我们给出了一些单位和非单位通道-- $d$维去极化通道、两量子比特局部对称泡利通道和移位量子比特去极化通道的量子容量的新的上界.
2014-01-16 quant-ph
Additivity of quantum capacities in simple non-degradable quantum channels
本文提出两类非退化量子信道,其相干信息保持可加性,从而简化量子容量计算,并分析结构约束对强、弱可加性的影响。
2025-06-20 math-ph math.MP math.PR
The private classical capacity with a symmetric side channel and its application to quantum cryptography
研究了量子信道的边信道辅助私有容量,给出了单字母公式。这种能力是附加的,凸的,并且对于可降解的信道,等于无辅助的私有容量。虽然一个通道的(无辅助)容量为私人经典通信可能会严格大于其量子容量,我们将表明,这些能力是相等的可降解的通道,从而证明了在这种情况下的隐私和量子相干性的等价性。利用这些思想,我们找到了新的界限的量子密钥分发协议的密钥速率与单向经典后处理。对于Bennett-Bennard-84(BB84)协议,我们的研究结果表明,集体攻击严格强于个人攻击。
2007-05-25 quant-ph
Quantum communication on the bosonic loss-dephasing channel
本文反驳了玻色子损耗-退相干信道反可退化仅当损耗高于50%的猜想,证明任意损耗下退相干超临界值即反可退化,但双向经典通信可使量子通信始终实现。
2024-07-25 quant-ph
Polar codes for degradable quantum channels
信道极化是这样一种现象,其中特定递归编码从无记忆信道的许多实例中诱导出一组合成信道,使得合成信道的一部分对于数据传输变得近乎完美,而另一部分对于该任务变得近乎无用。Mahdavifar和Vardy最近利用这一现象来构造代码,以实现在降级窃听信道上传输私人数据的对称私人容量。在当前的论文中,我们建立在他们的工作,并演示了如何构建量子窃听极化码,实现一个经典的窃听者退化的量子窃听信道的对称私人容量。由于量子保密性和量子相干性之间的Schumacher-Westmoreland对应关系,我们可以通过叠加这些量子窃听极化码来构造量子极化码,就像Devetak证明量子数据传输的相干信息速率可互换性的技术一样。我们的方案实现了对称相干信息速率的量子信道,是可降解的经典环境。这个条件的环境似乎是限制性的,但我们表明,许多量子信道满足这一标准,包括振幅阻尼信道,光子检测跳跃信道,退相信道,擦除信道,克隆信道。我们的量子极化编码方案具有信道自适应和对称容量实现以及具有高效编码器的理想特性,但我们尚未证明解码是有效的。此外,该方案可能需要纠缠援助,但我们表明,纠缠消耗率消失在大块长度的限制,如果信道是可降解的经典环境。
2013-02-17 cs.IT math.IT quant-ph
An exponential strong converse for private communication over degradable quantum channels
Cornell University(康奈尔大学)
针对可退化量子信道,证明私有容量在超相干信息速率下指数强逆,通过隐私测试重叠界与符号平均构造实现,并推广至反退化及擦除信道。
2026-09-29 cs.IT math.IT quant-ph
Capacities of Gaussian Quantum Channels with Passive Environment Assistance
被动环境辅助通信经由量子信道发生,所述量子信道被建模为信息承载系统与环境之间的单一相互作用,其中后者由被动帮助者控制,被动帮助者可以设置其初始状态以例如辅助发送者和接收者,但不通过根据消息调整她的行为来主动帮助。在这里,我们调查的信息传输能力,在这个框架中考虑高斯幺正作用于玻色子系统。我们考虑量子通信和经典通信与助手,以及经典通信与发送者和助手(会议编码器)之间的自由经典协调。关于量子通信,我们证明了一般的编码定理,没有能量约束,产生多字母(正则化)的表达式。在寻找容量公式可计算的情况时,我们寻找普遍可降解或抗降解的高斯幺正。然而,我们发现,没有高斯酉产生可降解或抗降解的所有环境状态的信道。另一方面,限制到高斯环境状态,导致普遍可降解的幺正,因此,我们可以给出单字母量子容量公式。对于经典通信,我们证明了一个一般的编码定理的经典容量和能量约束下,给出了一个多字母的表达式。此外,我们得出一个不确定性类型的发送者和帮助者的经典能力之间的关系,分别由另一方的帮助下,显示了两个能力的总和的下界。然后,这是用来下界的经典信息传输速率的情况下,发送者和帮助者之间的经典通信。
2021-01-03 cs.IT math.IT quant-ph
Degradability of Bosonic Gaussian channels
通过推广Devetak和Shor给出的可降解性定义,引入了量子信道的弱可降解性概念。利用么正等价与分束器/放大器通道,然后我们证明了一大类的单模玻色高斯信道是弱降解或抗降解。在后一种情况下,这意味着它们的量子容量Q为零。相反,在前一种情况下,这使我们能够建立这些映射的相干信息的可加性,允许酉表示与单模纯环境。
2007-02-23 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Quantum Capacities of Bosonic Channels
研究了玻色量子信道传输量子信息的能力。通过证明每个信道都可以渐近模拟高斯信道,并由信道的二阶矩来表征信道的可测矩,从而确定可调速率。通过证明高斯编码是最优的,我们计算了一类高斯信道的量子容量,包括描述光子损耗光纤的信道。一路上,我们提供了一个完整的表征可降解的高斯信道和那些所产生的隐形传态协议。
2006-06-15 quant-ph
The capacity of transmitting atomic qubit with light
将单光子与二能级原子之间的量子信息传输看作是量子信道的一部分。只要组合初态的总激发不超过1,即使存在原子激发态和单光子态的衰变,该通道也是可降解的通道。得到了量子容量的单字母公式。
2008-02-16 quant-ph
Private Classical Communication over Quantum Multiple-Access Channels
我们研究了量子多址信道上的私有经典通信。对于任意数量的发射机,我们推导出的容量区域的正则化表达式。在可降解信道的情况下,我们建立了一个单字母表达式的最佳可实现的和速率,并证明了这个量也对应于最佳可实现的和速率的量子通信可降解量子多址信道。在我们的可扩展性结果中,我们解耦了可靠性和隐私约束,这是通过信源编码与量子边信息和通用散列,分别处理。因此,我们也建立了多用户编码问题的考虑,可以单独通过点对点编码技术来处理。作为独立兴趣的副产品,我们推导出一个分布式的剩余哈希引理对量子边信息,确保隐私在我们的可验证性结果。
2022-01-28 cs.IT math.IT quant-ph
Symmetric and asymmetric discrimination of bosonic loss: Toy applications to biological samples and photo-degradable materials
我们考虑基于对称和非对称假设检验的玻色子损失的量子歧视。在这两种方法中,纠缠资源能够在低光子数的情况下优于任何基于相干态发射器的经典策略。在对称的情况下,我们考虑培养基中细菌生长的低能量检测。假设细菌浓度的指数增长律和样品的光学transmittance的比尔-朗伯定律,我们发现,使用纠缠允许一个相对于使用相干态实现更快的增长检测。还通过假设指数光降解模型来研究这种性能,其中通过增加照射在样品上的光子的数量来降低浓度。这项调查,然后扩展到经典信息的读出适当设计的光降解光存储器。
2018-11-26 cond-mat.other physics.bio-ph physics.optics
Conjugate Degradability and the Quantum Capacity of Cloning Channels
如果可以使用信道的输出将信道的环境模拟到复共轭,则量子信道是共轭可降解的。对于所有这样的通道,量子容量可以使用单字母公式来评估。在这篇文章中,我们介绍了共轭降解性,并建立了它的一些基本性质。然后,我们用它来计算N到N+1和1到M通用量子克隆机的量子容量,以及当数据被传输到加速接收器时自然产生的信道的量子容量。所有考虑的通道都具有严格的正量子容量,这意味着它们可以用作通信系统的一部分,以可靠地发送量子态。
2009-09-17 quant-ph
Tightening continuity bounds for entropies and bounds on quantum capacities
本文利用双距离测度收紧 Shannon 熵与 von Neumann 熵的一致连续性界,并引入 (ε,ν)-degradable 信道改进量子及私有经典容量上界。
2025-01-08 cs.IT math.IT quant-ph
Resonant Multilevel Amplitude Damping Channels
我们引入了一组新的量子信道:共振多级振幅阻尼(ReMAD)信道。在其他情况下,他们可以描述能量耗散的影响,在多级原子系统与零温度玻色子环境的相互作用引起的。与已知的多级振幅阻尼(MAD)通道的类别不同,这类新的映射允许存在无法区分具有相同能隙的跃迁的环境。其组成规则的代数特征后,通过分析quutrit的情况下,我们表明,这组新的通道可以表现出降解性和抗降解性在允许的参数空间的广大地区。在那里,我们计算它们的量子容量和私有经典容量。我们表明,这些能力也可以精确计算的参数空间中的通道是不可降解的,也不antidegradable的区域。
2023-01-14 quant-ph
Quantum capacity and codes for the bosonic loss-dephasing channel
在连续变量系统中编码的玻色子量子比特为量子计算和通信提供了一个有前途的替代方案。到目前为止,光子损失一直是玻色子量子比特中误差的主要来源,但最近玻色子量子比特实验中光子损失的显着减少表明,还应该考虑失相误差。然而,缺乏对组合光子损失和退相通道的详细理解。在这里,我们表明,与其组成部分,相结合的损失,移相通道是不可降解的,指向一个更丰富的结构,这个通道。我们提供的损失,移相信道的容量的界限,并使用数值优化找到最佳的单模码的错误率范围很广。
2022-09-24 quant-ph
Quantum capacity analysis of finite-dimensional lossy channels
Scuola Normale Superiore(高等师范学院);NEST, Scuola Normale Superiore and Istituto Nanoscienze-CNR(NEST,高等师范学院与意大利国家纳米科学研究所)
本文研究了四维多级幅度阻尼通道的量子容量,采用分析和半数值方法表征了通用d维MAD通道的抗退化和退化区域。
2026-04-29 quant-ph
Quantum capacity amplification via privacy
本文通过私有信道研究量子容量放大,提出基于Holevo信息的充分条件,给出具体阈值,并构造量子容量消失但私有容量无界的信道,证明容量放大与反降解信道集合的度量分离。
2025-10-28 cs.IT math-ph math.IT
The quantum capacity with symmetric side channels
我们提出了一个上界的量子信道容量,这是加性和凸。我们的界限可以被解释为一个通道的能力,高保真量子通信时,由一个家庭的通道,没有自己的能力。这一系列辅助通道,我们称之为对称侧通道,由对称映射到其输出和环境的所有通道组成。该界似乎相当紧,并且对于可降解的量子信道,它与无辅助信道容量一致。使用这种对称的侧信道容量,我们发现新的上界去极化信道的容量。我们还简要地指出了一个类似的概念蒸馏纠缠使用同一类的(单向)通道,产生的纠缠措施之一,是单调的本地操作与单向经典通信(1-LOCC),但不是在更一般的类本地操作与经典通信(LOCC)。
2008-08-28 quant-ph
Exact Quantum Capacity of Decohering Channels in Arbitrary Dimensions
Sharif University of Technology(谢里夫理工大学)
该研究推导了任意维度下退相干通道的精确量子容量公式,揭示了退相干过程对量子信息保真度的影响,并为量子记忆和容错通信提供了理论指导。
2025-11-15 quant-ph
Strong converse for the quantum capacity of the erasure channel for almost all codes
信道容量的一个强逆定理表明,如果通信速率超过信道容量,则给定信道的任何通信方案中的错误概率必然趋于1。为可降解通道的量子容量建立这样一个定理一直是一项难以捉摸的任务,迄今为止最强的进展是所谓的“相当强的逆”。在这项工作中,Morgan和Winter证明了,如果通信的量子速率超过了信道的量子容量,则对于给定的可降解信道,任何量子通信方案的量子误差在许多信道使用的限制下收敛到大于$1/\sqrt{2}$的值。本文建立了一个定理,这是一个对应的“相当强的逆”。我们证明了大部分的代码具有超过擦除信道的量子容量的速率有一个量子错误倾向于一个在许多信道使用的限制。因此,我们的工作增加了一个充分强的逆定理应该保持擦除通道的量子容量的证据。作为一个副结果,我们证明了量子擦除信道的经典容量服从强逆性质。
2014-02-14 cs.IT math.IT quant-ph
Capacity Theorems for Quantum Multiple Access Channels: Classical-Quantum and Quantum-Quantum Capacity Regions
我们考虑两个接收端和一个接收端的量子信道。对于任意的这样的信道,我们给出了两个不同的二维容量区域的多字母特征。第一个区域由一个发送者发送经典信息而另一个发送者发送量子信息的速率组成。第二个区域由每个发送者可以发送量子信息的速率组成。对于每个区域,我们给出了一个通道的例子,对应的区域有一个单字母的描述。我们的一个例子依赖于一个新的结果证明在这里,也许是独立的利益,说明在任何可降解的通道的相干信息是凹的输入密度算子。最后,我们与其他工作的连接和讨论的泛化,每个用户同时发送经典和量子信息。
2005-08-04 quant-ph
Lower bounds on distances between a given quantum channel and certain classes of channels
在有限维情形下,利用量子互信息和纠缠相对熵的紧连续界,得到了从一个给定的量子信道到可降解、不可降解和纠缠破坏信道集合的钻石范数距离的紧的,在某种意义上是较低的估计.作为一个辅助结果,建立了从一个给定的二分态到所有可分态集合的迹范数距离的下界。
2017-05-11 math-ph math.MP quant-ph
Capacity Estimates via comparison with TRO channels
有限维的三元算子环(TRO)是矩形矩阵空间的对角和。作为算子空间的TRO对应于作为部分迹线对角和的量子信道,我们称之为TRO信道。TRO通道允许简单的单字母容量公式。利用算子空间和复插值技术,我们给出了更广泛的一类量子信道与TRO信道相比的微扰容量估计。我们的估计主要适用于量子和私人容量以及强逆率。这些示例包括来自群表示的随机酉表示,其通常是不可降解信道。
2017-11-04 math.OA quant-ph
A Characterization of Antidegradable Qubit Channels
本文给出了抗退化量子比特通道集的一个刻画。该特征来自信道的抗降解性与其Choi算子的对称可扩展性之间的对应关系。利用一个不等式来描述允许对称扩张的二分量子比特态的集合,我们能够刻画所有抗退化量子比特通道的集合。利用这个特性,我们研究了单位量子比特通道和任意量子比特通道相对于环境维数的抗降解性。我们还提供了一个条件,它描述了量子位通道,同时可降解和抗降解以及自互补量子位通道的分类。
2017-12-09 cs.IT math.IT quant-ph
Energy-constrained private and quantum capacities of quantum channels
建立了能量受限量子和量子信道私有容量的一般理论。我们首先定义各种能量受限的通信任务,包括具有均匀能量约束的量子通信,具有平均能量约束的纠缠传输,具有均匀能量约束的私有通信,以及具有平均能量约束的密钥传输。我们开发了几个代码转换,这使我们能够得出结论,对应于上述任务的能力之间的非平凡的关系。然后,我们展示了如何正则化,能量约束的相干信息是等于前两个任务的能力,是后两个任务的可实现的速率,每当能量观测满足吉布斯条件,有一个定义良好的热状态的所有温度和信道满足有限的输出熵条件。对于满足这些条件的可降级信道,我们发现单字母能量约束的相干信息等于所有的容量。最后,我们将我们的结果应用到可降解的量子高斯信道,并恢复了文献中已经建立的几个结果(在某些情况下,我们证明了在这个领域的新结果)。与最近文献中的一些陈述相反,这些结果的证明不需要解决任何最小输出熵猜想或熵光子数不等式。
2018-11-21 cs.IT math.IT quant-ph
Bounding the energy-constrained quantum and private capacities of phase-insensitive bosonic Gaussian channels
我们建立了几个上界的能量约束的量子和私人容量的所有单模相位不敏感玻色高斯信道。第一个上界,我们称之为“数据处理界”,是最简单的,是通过分解一个相位不敏感的通道作为一个纯损耗通道,其次是一个量子限制放大器通道。我们证明,数据处理的界限可以是最多1.45位大于已知的下限,这些能力的相位不敏感的高斯信道。我们还讨论了另一个数据处理上界。另外两个上界,我们称之为“$\varepsilon$ -可降解的约束”和“$\varepsilon$ -紧密可降解的约束”,建立使用的概念,以及能量约束的近似降解性。我们发现一个强大的限制任何潜在的超加性的相干信息的任何相位不敏感的高斯信道在低噪声制度,因为数据处理界是非常接近一个已知的下限在这种情况下。我们还发现,通过玻色子热通道的私人通信,通过采用编码方案,利用位移的热状态,提高可实现的速率。最后,我们证明了一个最佳的高斯输入状态的能量约束,广义信道发散的两个特定的高斯信道是双模压缩真空状态,饱和的能量约束。对于几个有趣的通道发散,例如钻石范数或Renyi通道发散,仍然开放的是确定在所有输入状态中,高斯状态是否是最佳的。
2018-06-15 cs.IT math.IT quant-ph
Construction of channels which in every dimension anti-degrade the depolarizing channel
Department of Physics, Sharif University of Technology(德黑兰理工大学物理系)
本文研究了在x≥1/2时去极化通道的反退化性质,并证明其容量为零,同时给出了互补通道的闭式容量计算。
2026-05-15 quant-ph
Narrow Bounds for the Quantum Capacity of Thermal Attenuators
热衰减器通道模拟与热浴相互作用的量子系统的退相干,例如,一个两级系统受到热噪声和电磁信号通过光纤或在自由空间中传播。因此,确定这些信道的量子容量是量子计算和通信的一个突出的开放问题。在这里,我们得到了量子比特和玻色子热衰减器的量子容量的几个上界。我们引入了一个扩展版本的这样的通道,这是可降解的,因此有一个单字母的量子容量,绑定的原始热衰减器。玻色子衰减器的另一个界限由应用于特定信道分解的瓶颈不等式给出。相对于先前已知的界限,我们在宽范围的衰减和噪声中报告了更好的结果:对于大多数实际应用,我们现在可以将量子容量近似到可忽略的不确定性,例如,低热噪声。
2018-12-11 quant-ph
Multipartite entanglement to boost superadditivity of coherent information in quantum communication lines with polarization dependent losses
相干信息量化了通过通信信道的可靠量子信息传输的可实现速率。使用相关的量子态而不是因式分解的量子态可能会导致相干信息的增加,这种现象称为超加性。然而,即使是简单的物理模型的通道,它是相当困难的检测超可加性和找到有利的多体状态。在这里,我们考虑的情况下,偏振相关的损失,并提出了一些物理动机的多体纠缠态,在很宽的信道参数范围内优于所有的因式分解状态。我们表明,在无限数量的通道使用的渐近极限的超加性现象发生时,通道既不是可降解的,也不是antidegradable。除了超可加性识别,我们还提供了一种方法,如何修改所提出的状态,并获得更高的量子通信速率的信道使用次数增加一倍。所获得的结果给出了更深入的理解相干信息的多拍场景,并可能作为一个基准的量子容量估计和未来的方法朝着最佳的策略来转移量子信息。
2022-06-25 quant-ph
Computational Distinguishability of Quantum Channels
区分两个量子信道的计算问题是量子计算的核心。它是著名的可满足性问题从经典到量子计算的推广。这个问题被证明是令人惊讶的困难:它是完整的类QIP的问题,有量子交互式证明系统,这意味着它是困难的类PSPACE的问题可解的经典计算在多项式空间。一些限制的可互换性也被证明是困难的。当局限于对数深度的量子计算、混合酉通道、可降解通道或抗降解通道时,这并不容易。这些硬度的结果表明,通过寻找这些类之间的减少量子信道。这些技术的应用范围以外的可加性问题,作为混合酉信道的建设被用来证明,量子信道的经典容量的可加性问题可以等价地限制到混合酉信道。
2009-09-22 cs.CC quant-ph
Capacity Bounds via Operator Space Methods
量子容量作为量子通信的最终传输速率,其特征在于正则化的相干信息。在这项工作中,我们重新制定近似的量子容量的算子空间规范,并给出了上限和下限的量子容量,和潜在的量子容量使用插值技术。我们确定了一种情况下,好类的通道满足熵,相干信息和容量的“比较属性”。我们估计的范例是所谓的条件期望。这些通常不可降解的信道允许$Q^{(1)}$的强加性表达式。我们还确定条件的通道上显示的“哈希界”是最佳的CB-熵。这两个估计结合起来,给出了我们的“好”类通道上量子容量的上限和下限,它们之间的差异仅为2倍,与维度无关。讨论了某些类别的信道,包括组信道,泡利信道和其他高维信道的估计。
2017-02-08 math.OA quant-ph
Information-theoretic aspects of the generalized amplitude damping channel
广义振幅阻尼通道(GADC)是基于超导电路的量子计算中的噪声源之一。它可以被看作是玻色子热通道的量子比特模拟,因此它可以用来模拟低温系统中存在背景噪声的有损过程。在这项工作中,我们提供了一个信息理论研究的GADC。我们首先确定的参数范围内的GADC是纠缠打破和范围内,它是抗降解。然后,我们建立了几个上界的经典,量子和私人的能力。这些界限是基于数据处理不等式和信息论量的一致连续性,以及其他技术。我们对GADC的量子容量的上限比最近在[Rosati等人,国家通信9,4339(2018)],从而减小了下限和上限之间的差距。我们还建立上界的双向辅助量子和私人能力的GADC。这些边界是基于压缩纠缠,它们是通过构造特定的压缩通道来建立的。我们比较这些界限与最大雨信息界,互信息界,和另一个基于近似协方差的界。对于所有考虑的能力,我们发现,各种各样的技术是有用的,在建立界限。
2020-07-08 quant-ph
Bi-PPT channels are entanglement breaking
本文证明了 bi-PPT 信道总是纠缠破坏的,从而否定了存在非反可降解 bi-PPT 信道的假设,并指出与转置复合时保持完全正定性的可降解量子信道同样具有纠缠破坏性。
2023-04-09 math-ph math.MP math.OA
"Pretty strong" converse for the private capacity of degraded quantum wiretap channels
在最近针对可降解量子信道的量子和私有容量的“相当强”的逆[Morgan/Winter,IEEE Trans. Inf. Theory 60(1):317-333,2014]的脉络中,我们使用相同的技术,特别是最小熵的演算,来示出针对降级的经典-量子-量子(cqq-)窃听信道的私有容量的相当强的逆,其推广了Wyner的降级的经典窃听信道的模型。虽然结果不是完全紧密的,在错误和隐私参数的区域(逆界对于其成立)与更大的不适用区域之间留下一些间隙,但是它代表了朝向理解窃听信道的强逆的进一步步骤[cf. Hayashi/Tyagi/Watanabe,arXiv:1410.0443 for the classical case].
2016-04-26 cs.IT math.IT quant-ph
Coupling Structure Determines Communication Regimes in Discrete Quantum Convolutional Channels
Central South University(中南大学)
本文研究离散量子卷积信道,发现耦合矩阵中单个零元素的位置决定两种通信机制:对角零导致纠缠破坏信道,非对角零导致可降解去相位信道,并给出相应容量公式。
2026-07-31 quant-ph
Flagged Extensions and Numerical Simulations for Quantum Channel Capacity: Bridging Theory and Computation
本文通过标记扩展技术和数值模拟研究量子信道容量,验证了幅度退相干信道的退化性及去极化信道的多字母超加性。
2026-01-18 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum polar codes for arbitrary channels
我们构造了一种新的纠缠辅助量子极化编码方案,该方案通过从给定的任意量子信道合成“幅度”和“相位”信道来实现对称相干信息速率。我们首先展示了任意量子信道的编码方案,并证明了量子数据可以通过O(N)轮相干量子连续抵消,然后是N个受控非门(其中N是信道使用的数量)可靠地解码。我们还发现,对于可降解的量子信道,码的纠缠消耗率为零。最后,我们将编码方案扩展到具有多个量子比特输入的信道。这给出了一种近显式的方法来实现量子信息理论中最引人注目的现象之一:超激活效应,即两个单独具有零量子容量的量子信道在一起使用时可以具有非零量子容量。
2012-05-01 cs.IT math.IT quant-ph
Polar codes for private classical communication
我们构造了一个新的秘密密钥辅助极化编码方案,用于量子或经典窃听信道上的私人经典通信。我们的计划的安全性依赖于一个熵的不确定性关系,除了信道极化效应。我们的方案实现了对称的私人信息速率从一个任意的量子窃听信道合成的“振幅”和“相位”的通道。我们发现,该方案的秘密密钥消耗率为零的任意可降解量子窃听信道。此外,我们提供了一个额外的充分条件时,秘密密钥率为零,我们怀疑,满足这个条件意味着该方案不需要任何秘密密钥。因此,后一个条件解决了Mahdavifar-Vardy方案在经典窃听信道上进行极化编码的未决问题。
2012-03-26 cs.IT math.IT quant-ph
Multi-mode bosonic Gaussian channels
提出了多模玻色高斯信道的完整分析。我们澄清了一般高斯通道的幺正伸缩涉及任何数量的玻色子模式的结构,并提出了一个规范形式。确定所需的辅助模式的最大数量,包括所有秩亏的情况下,和加性经典噪声的具体作用被突出。通过使用这种分析,我们推导出一个典型的矩阵形式的噪声演化的n-模式玻色子高斯信道和他们的弱互补的同行,最近的推广的正常模式分解的非对称或局部约束的情况下的基础上。它允许我们简化弱降解性分类。此外,我们研究了一些奇异的多模信道的结构,如加性经典噪声信道,可以用来分解一个嘈杂的信道在一个较小的噪音,以找到新的一组地图与零量子容量。最后,对两种模式的情况进行了详细的分析。利用双模映射的组成规则和抗退化信道不能用于传输量子信息的事实,我们确定了具有零容量的双模玻色子信道集。
2008-08-06 math-ph math.MP quant-ph