Effects of quantum noises and noisy quantum operations on entanglement and special dense coding
我们展示了在非对易Lindblad算符产生的量子噪声中，最大纠缠Bell态可能会遭遇纠缠猝死（ESD）。类似地，当贝尔态在量子噪声存在的情况下处于由哈密尔顿算子生成的量子操作的作用下时，ESD可能发生，只要哈密尔顿算子不与对应的林德布拉德算子对易。实际上，这意味着在量子通信协议（如特殊密集编码（$\cal S$））的编码过程中，噪声量子操作可能会导致ESD。接下来，我们将展示如何在量子噪声的存在下，导致ESD，贝尔状态可能会失去它的容量为$\cal S$之前ESD发生。最后，我们表明，贝尔状态可能确实无法产生比经典的可能更好的信息传输时，编码操作的$\cal S$是嘈杂的，即使在这个过程中纠缠没有被完全破坏。
2009-08-18 quant-ph
Entropic bounds on coding for noisy quantum channels
与其经典对应物类似，有噪声的量子信道的特征在于损耗，损耗的量取决于信道输入和信道执行的量子操作。损耗反映了传输质量：如果损耗为零，则量子信息可以以量子源熵测量的速率完美传输。通过使用基于n个纠缠符号的序列的块编码，可以使平均损耗（定义为联合n符号信道的总损耗除以n，当n趋于无穷大时）低于信道的单次使用的损耗。在这种情况下，我们检查几个上限的速率，量子信息可以可靠地通过噪声信道传输，也就是说，与渐近消失的平均损失，而信道的一个符号的损失是非零的。信道容量的这些界限依赖于量子纠错码的熵Singleton界限[Phys.Rev.A56，1721（1997）]。最后，我们分析了当有噪声的量子信道与经典辅助信道相补充时的Singleton界。
1998-03-31 quant-ph
Analysis of Measurement-based Quantum Network Coding over Repeater Networks under Noisy Conditions
量子网络编码是解决量子网络瓶颈的有效方法。介绍了一种基于测量的量子中继网络编码方案（MQNC），并基于蝶形网络的蒙特卡罗模拟（包括各种误差源）分析了其行为.通过利用基于测量的量子计算，用于完成网络编码的量子比特上的操作并行进行。我们表明，这样的方法提供了优势，在其他计划方面的量子线路的深度，因此提高了通信保真度，而不干扰的总吞吐量。与Satoh等人在2012年提出的量子网络编码方案（QNC）相比，我们的协议的电路深度减少了56.5%。对于MQNC，我们发现当本地操作的准确度低于98.9%时，所产生的纠缠对的联合保真度下降到50%以下，假设量子中继器上的所有初始贝尔对具有98%的固定保真度。总体而言，MQNC显示出比QNC更高的容错性，并且比使用逐步纠缠交换的缓冲空间复用稍好，但不如同时纠缠交换操作那么强。
2018-06-27 quant-ph
Dimensional advantage in secure information trading via the noisy dense coding protocol
本研究提出高维系统下基于量子密集编码的QKD协议，推导不同纠缠态下的密钥率下界，证明维度提升可增强密钥率与抗噪性，且无用态集合为凸紧集。
2024-09-16 quant-ph
A random-coding based proof for the quantum coding theorem
我们提出了一个量子信道编码定理的证明，它依赖于一个随机选择的代码空间通常是非常适合于量子纠错的事实。在这个意义上，证明是接近香农的原始处理信息传输通过一个嘈杂的经典渠道。
2007-12-16 quant-ph
Quantum Channel Capacity of Very Noisy Channels
我们提出了一个家庭的添加剂量子纠错码的能力超过量子随机编码（散列）非常嘈杂的信道。当$f> .80944$时，这些码在去极化信道中为保真度参数$f$提供非零容量。随机编码仅对$f>.81071$具有非零容量;通过类比经典的香农编码极限，该值先前被证明是下限。我们使用Shor和Smolin介绍的方法，在随机码中连接非随机（猫）码，以获得良好的代码。块大小为5的猫码被证明是最佳的单级联。我们发现的最著名的多级联码的块大小为25。我们推导出这些级联方案所能达到的容量与内码状态的相干信息之间的一般关系。
1998-11-03 quant-ph
Entanglement generation with a quantum channel and a shared state
我们介绍了一种新的协议，信道状态编码协议，量子香农理论。该协议通过对有噪声的量子信道进行编码，借助有噪声的共享态在发送方和接收方之间产生纠缠。母协议和父协议作为信道状态编码协议的特殊情况出现，其中信道是无噪声的或状态分别是无噪声的最大纠缠态。信道状态编码协议为制定对共享纠缠中的噪声具有鲁棒性的纠缠辅助量子纠错码铺平了道路。最后，信道状态编码协议导致了Smith-Yard超激活，在那里我们可以使用零容量擦除信道和不可擦除的束缚纠缠态来产生纠缠。
2010-04-07 quant-ph
On Finite-Blocklength Noisy Classical-Quantum Channel Coding With Amplitude Damping Errors
本文研究振幅阻尼信道上的有限块长经典-量子编码，证明朴素未编码方法无优势，并提出结合经典纠错码与量子输入态的编码策略以实现量子性能增益。
2025-09-18 cs.IT math.IT quant-ph
Distributed Quantum Dense Coding Enhanced With Non-classical Routing
Indian Institute of Science Education and Research, Pune（印度科学教育研究所浦那分校）；Harish-Chandra Research Institute, A CI of Homi Bhabha National Institute（哈里什-昌德拉研究所，霍米·巴巴国立学院下属机构）
提出分布式量子密集编码协议，通过控制系统叠加编码过程，实现单量子比特系统的非经典路由。在弱纠缠和噪声态下，该协议在解码策略中表现更优，扩展到含噪声信道及多接收方时也有良好性能。
2026-07-08 quant-ph
Noisy channel coding via privacy amplification and information reconciliation
我们表明，无论是经典或量子信道的公共或私人信息的噪声信道编码的最佳协议可以直接从两个更原始的信息理论工具：隐私放大和信息和解，也被称为数据压缩边信息。我们这样做的一次性方案的无结构的资源，并制定我们的结果在光滑的最小和最大熵。在经典信息论的背景下，这表明，基本上所有的双端协议可以减少到这两个原语，这反过来又分别由平滑的最小熵和最大熵。在量子信息理论的背景下，最近建立的这两个协议的对偶性意味着基本上所有的双端协议都可以只用一个原语来构建。
2012-03-24 cs.IT math.IT quant-ph
Fault tolerant quantum key distribution based on quantum dense coding with collective noise
根据量子密集编码的思想，提出了两种抵抗两种集体噪声的鲁棒量子密钥分发协议。三个量子比特纠缠态被用作量子信息载体，其中两个量子比特形成逻辑量子比特，该量子比特不受一种特殊类型的集体噪声的影响。信息通过四个幺正操作编码在逻辑量子比特上，两个物理量子比特的Bell态分析和另一个物理量子比特的单光子测量可以忠实地读出，而不是三光子联合测量。通过噪声信道传输两个物理量子比特，忠实而安全地交换两个比特的信息。当噪声信道中的损耗较低时，这些协议原则上可以用于直接传输秘密消息。
2010-01-12 quant-ph
Quantum key distribution overcoming extreme noise: simultaneous subspace coding using high-dimensional entanglement
高维纠缠有望增加光子的信息容量，并且现在常规地利用单光子的时空自由度产生。这些系统的一个奇怪的特征是，尽管数据中存在强烈的噪声，但仍有可能证明纠缠。我们表明，它也可以利用这种嘈杂的高维纠缠量子密钥分发通过引入一个协议，同时使用多个子空间的高维系统。我们的协议可以用来建立一个秘密的密钥，即使在非常嘈杂的实验条件下，量子位协议失败。为了证明这一点，我们分析了我们的协议的噪声模型的性能，适用于两个最常用的高维纠缠源：时间仓和空间模式。
2021-03-10 quant-ph
Probabilistic Secret Sharing Through Noisy Quantum Channels
在现实情况下，经典或量子信息的秘密共享将涉及通过噪声信道传输该信息。我们考虑一个三量子比特的纯态。当量子比特分布在噪声信道上时，这种状态变成了混合状态。我们专注于一个特定的噪声通道，相位阻尼通道。我们提出了一个秘密共享的经典信息与此和相关的噪声信道的协议。该协议也可以被认为是协作超密集编码。我们还讨论了其他噪声信道，以研究秘密共享的经典信息的可能性。
2011-12-02 quant-ph
A Resource Framework for Quantum Shannon Theory
量子香农理论被松散地定义为编码定理的集合，例如经典和量子源压缩、噪声信道编码定理、纠缠蒸馏等，其表征量子和经典通道和状态的渐近性质。在本文中，我们主张一个统一的方法来解决一类重要的问题，在量子香农理论，包括那些是双向的，单向的和无记忆的。我们将两个长期以来被默认的原则形式化。首先，我们描述了更大的希尔伯特空间的教会如何允许我们在状态，通道，合奏及其纯化之间灵活移动。其次，我们引入有限和渐近（量子）信息处理资源作为量子香农理论的基本对象，并将直接编码定理中使用的协议改写为资源之间的不等式。我们开发的资源演算的规则，使我们能够操纵和结合资源的不平等。这个框架简化了许多编码定理证明，并提供了结构性的见解编码定理之间的逻辑依赖关系。我们回顾了上述基本的编码结果，并展示了如何将它们的子集统一成一个家庭的相关资源的不平等。最后，我们使用这个家庭找到最佳的权衡曲线的所有协议，涉及一个噪声量子资源和两个无噪声的。
2005-12-02 quant-ph
Orthogonal-state-based and semi-quantum protocols for quantum private comparison in noisy environment
私密比较是许多密码学任务的基本要求，最近已经提出了几种量子私密比较（QPC）方案，其中两个用户可以在半诚实第三方（TP）的帮助下比较他们的秘密的相等性，而不知道彼此的秘密并且不向TP披露相同的秘密。在保密方案中，保密性是通过共轭编码来实现的，并将所有参与者视为量子用户，他们可以在非计算基上进行测量和/或创建态。相比之下，在这里，我们提出了两个新的协议QPC，其中第一个不使用共轭编码（仅使用正交态）和第二个允许用户以外的TP是经典的，其活动被限制为要么反映一个量子态或测量它的计算基础。此外，在各种噪声模型下评估协议的性能。
2017-08-03 quant-ph
The complementarity relations of quantum coherence in quantum information processing
建立了量子信息处理中相干相对熵的两个互补关系，即，量子密集编码和隐形传态首先给出了二分系统的局域量子相干性与最优稠密编码容量之间的类不确定性关系。该关系也可以应用于使用单位无记忆噪声量子信道的密集编码的情况。进一步给出了两量子比特系统的局域量子相干性与隐形传态保真度之间的关系。
2017-02-20 quant-ph
One-Shot Triple-Resource Trade-Off in Quantum Channel Coding
我们分析了一个任务，其中经典和量子信息同时通过一个嘈杂的量子信道进行通信，与有限数量的共享纠缠辅助。我们推导出直接和逆边界的一次容量区域，表示的光滑条件熵和容错。证明是基于随机部分解耦定理，这是一个推广的解耦定理。这两个边界匹配的渐近极限无限多次使用的无记忆通道，并与以前的结果由Hsieh和Wilde。各种通信任务的直接和逆界得到的推论，无论是一次性的和渐近的情况。
2023-02-11 quant-ph
Quantum Wiretap Channel Coding Assisted by Noisy Correlation
研究用户共享量子态资源下的量子窃听信道私有经典容量，提出利用资源态构建秘密通信码的方法，并给出渐近满足多字母逆界的辅助私有容量下界。
2024-06-11 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum superdense coding a la Everett, comparison with teleportation
我们分析量子超密集编码，将看到在埃弗雷特的许多世界的测量解释，并比较它埃弗雷特隐形传态。
2018-04-20 quant-ph
Increasing the classical data throughput in quantum networks by combining quantum linear network coding with superdense coding
本文展示了如何网络编码和超密集编码可以结合起来，以增加经典的数据吞吐量的一个因素$2-ε$（对于任意小的$ε> 0$）相比，可以实现单独使用网络编码或超密集编码的最大值。此外，"混合“网络的一般分解（即，由经典链路和量子链路组成），并且据推测，由于寻找网络代码的固有困难，这很可能导致在实践中经典数据吞吐量的增加，如果出现量子网络用于传输经典信息的情况。
2019-11-19 quant-ph
Modeling of Measurement-based Quantum Network Coding on IBM Q Experience Devices
量子网络编码被提出来提高资源利用率以支持分布式计算，但尚未付诸实践。我们研究了一个特定的实现量子网络编码使用测量为基础的量子计算IBM Q处理器。比较了利用线性团簇态进行纠缠交换和纠缠分发的量子网络编码的性能。这些协议优于量子网络编码的最终贝尔对的并行性，但不适合在复杂的网络中的竞争存在的最佳资源利用率。我们证明了适合的嘈杂的中间尺度量子（NISQ）设备，如IBM Q的量子网络的研究。我们还确定了限制量子网络编码在这些处理器上的性能的因素，并提供了将最终Bell对的正确性提高到可以用于生成真正随机的加密密钥以及其他有用任务的程度所需的估计或错误率。令人惊讶的是，所需的错误率仅比当前状态小2倍左右，我们预计它们将在不久的将来实现。
2019-11-11 quant-ph
Dual Quantum Zeno Superdense Coding
量子超密集编码使发送者能够使用预共享纠缠在一个量子比特中编码一个两比特的经典消息。在本文中，我们开发了一个超密集编码协议使用双量子芝诺（DQZ）门，充分利用量子超密集编码从完整的贝尔态分析。我们验证，DQZ门允许远程方实现正交贝尔状态的可扩展性，在半反事实的方式和DQZ超密集编码实现高吞吐量效率作为循环数的函数的贝尔状态分析仪。
2019-05-31 quant-ph
Universal quantum coding
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学）；INFN, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）
通过Schur-Weyl对偶性建立通用量子纠错原理，实现无需先验知识的纠缠提取与量子通信，达到最优速率与样本复杂度。
2026-10-26 quant-ph
Quantum Teleportation Over a Noisy Relay Channel
Classiq Quantum Computing（Classiq量子计算）；Technion（以色列理工学院）
针对噪声中继信道，提出两个量子中继信道模型，采用压缩转发编码方案利用中继观测的泡利错误边信息，并通过匹配逆界证明其容量最优。
2026-09-22 cs.IT math.IT quant-ph
Entanglement-Assisted Quantum Convolutional Coding
我们展示了如何保护量子信息流免受噪声量子通信信道引起的退相干。我们利用预共享纠缠和卷积编码结构，发展了一个理论的纠缠辅助量子卷积编码。我们的构造产生了一个Calderbank-Shor-Steane（CSS）纠缠辅助量子卷积码从两个任意的经典二进制卷积码。经典卷积码的速率和纠错特性直接决定了所得到的纠缠辅助量子卷积码的相应特性。我们解释如何从信息量子比特流、辅助量子比特和共享纠缠比特开始编码我们的CSS纠缠辅助量子卷积码。
2010-04-02 cs.IT math.IT quant-ph
Private Quantum Coding for Quantum Relay Networks
中继编码器是一种不可靠的概率设备，其目的是帮助发送者和接收者之间的通信。在这项工作中，我们表明，在量子设置的概率行为可以完全消除。我们还展示了如何将量子极化编码与超激活辅助相结合，以便在嘈杂的量子中继信道上实现可靠的和容量实现的私人通信。
2013-05-26 cs.IT math.IT quant-ph
Trade-off coding for universal qudit cloners motivated by the Unruh effect
有噪声的量子信道的"三重权衡"容量区域提供了比单个容量公式更完整的容量描述。然而，一些完整的描述通道的能力已经给出了由于这些区域的计算困难的性质-它可能需要一个优化的信息理论的数量在无限数量的通道使用。本文分析了相对论量子信息理论中出现的d维Unruh信道。我们表明，该通道属于一类的量子信道的容量区域需要一个优化的单通道使用，因此是听话的。我们确定了两个三重权衡区域，量子动态容量区域和私人动态容量区域，d维Unruh信道。我们的研究结果表明，使用这种编码策略的可实现的速率三元组的集合大于使用分时策略实现的集合。此外，我们证明了Unruh通道具有独特的结构，由通用量子点克隆通道，从而提供了一个明确的关系，这个相对论通道和受激发射过程中存在的量子光放大器。
2011-09-28 gr-qc hep-th math-ph
