Doubly minimized Petz and sandwiched Renyi mutual information: Properties
Institute for Theoretical Physics, ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院理论物理研究所)
本文研究了双重最小化Petz和沙漏Rényi互信息的性质,证明了Petz情况在α∈[1/2,2]时的可加性,并通过Sion定理建立了沙漏情况在α∈[2/3,∞]的新型对偶关系,从而证明了其可加性。
2026-04-05 cs.IT math.IT quant-ph
Integral representations of quantum Rényi divergences on von Neumann algebras
Instituto Balseiro, Centro Atómico Bariloche(巴尔塞罗研究所,巴里洛切原子能中心);University of Warsaw(华沙大学)
该研究在冯·诺依曼代数框架下,利用Haagerup非交换L^p空间与插值方法,将两类Rényi散度表示为普通相对熵的平均值,导出相关性质并应用于单轮检验等问题。
2026-10-23 hep-th math-ph math.MP
Unified framework for continuity of sandwiched Rényi divergences
本文提出统一框架,通过几乎可加方法、算子空间方法及混合方法证明夹层Rényi散度相关熵量的一致连续性界,改进或首次给出连续性界,并用ALAFF方法研究近似量子马尔可夫链的稳定性。
2024-12-02 cs.IT math-ph math.IT
Data processing for the sandwiched Rényi divergence: a condition for equality
$α$ -夹层Rényi发散满足数据处理不等式,即对于$α\geq 1/2$在量子操作下的单调性.在本文中,我们得到了一个必要的和充分的代数条件,在数据处理不等式的$α$夹Rényi分歧的所有$α\geq 1/2$。对于范围$α\in [1/2,1)$,我们的结果提供了迄今为止获得的唯一条件。为了证明我们的结果,我们首先考虑部分迹的特殊情况,并基于Frank和Lieb [J. Math. Phys. 54.12(2013),p. 122201]使用严格凸性/凸性参数对数据处理不等式的原始证明导出等式条件。然后,我们通过Stinespring表示定理推广到任意量子操作。作为我们的等式条件在数据处理不等式中的应用,我们推出了各种熵不等式的等式条件。我们制定了一个Rényi版本的Araki-Lieb不等式,并分析了平等的情况下,推广了Carlen和Lieb [Lett. Math.Phys.101.1(2012),pp. 1-11]关于原始Araki-Lieb不等式中的相等。此外,我们证明了一个一般的下界的Rényi版本的纠缠的形成,并观察到,它是达到饱和的Rényi版本的Araki-Lieb不等式的状态。最后,我们证明了已知的纠缠保真度的上界通常的保真度是饱和的纯态。
2016-11-15 math-ph math.MP quant-ph
Quantum Rényi divergences and the strong converse exponent of state discrimination in operator algebras
本文将夹心 Rényi 散度在态判别强反论域中的操作意义及与正则化测量 Rényi 散度的等价性,从有限维扩展至内射冯诺依曼代数与核 $C^*$-代数,并利用鞅收敛逼近定理作为核心工具。
2023-01-15 cs.IT math-ph math.IT
Doubly minimized Petz and sandwiched Renyi mutual information: Operational interpretation from binary quantum state discrimination
ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院)
本文研究了二元量子态鉴别问题,证明了双重最小化Petz Renyi互信息决定直接指数,而sandwiched Renyi互信息决定强反向指数,扩展了经典分布结果到量子领域。
2026-04-05 cs.IT math.IT quant-ph
Minimizing Quantum Renyi Divergences via Mirror Descent with Polyak Step Size
量子信息量在描述各种量子信息论问题中的操作量方面起着重要作用。我们考虑了四个量子信息量的数值计算:Petz-Augustin信息量,三明治Augustin信息量,条件三明治Renyi熵和三明治Renyi信息量。为了计算这些量,需要最小化量子态集合上的某阶$α$量子Renyi发散。由于优化问题是明显凸的,它们违反了文献中的标准有界梯度/Hessian条件,因此现有的凸优化方法及其收敛性保证不直接适用。在本文中,我们提出了一类新的凸优化方法称为镜像下降与Polyak步长。我们证明了他们的收敛性在一个较弱的条件下,表明他们可证明收敛于最小化量子Renyi分歧。数值实验结果表明,采用Polyak步长的熵镜下降法在极小化量子Renyi发散方面收敛较快。
2022-02-04 cs.IT math.IT math.OC
Reliability Function of Quantum Information Decoupling via the Sandwiched Rényi Divergence
本文基于夹层 Rényi 散度刻画了催化量子信息解耦的可靠性函数,给出了低成本下的精确公式及高成本下的上下界,并应用于量子态合并,同时推导了条件最小熵和最大信息平滑化的精确指数。
2024-06-27 cs.IT math-ph math.IT
The strong converse exponent of discriminating infinite-dimensional quantum states
本文利用有限维近似技术,证明了无限维 Hilbert 空间上夹层 Rényi 散度与正则化测量 Rényi 散度一致并赋予其操作解释,同时将该理论扩展至非迹类半正定算子。
2022-06-01 cs.IT math-ph math.IT
Reliability Functions of Quantum Soft Covering and Privacy Amplification via a Mixed-Order Rényi Divergence
Institute for Advanced Study in Mathematics, Harbin Institute of Technology(哈尔滨工业大学数学学院)
本文引入新型混合阶Rényi散度,定义对应互信息与条件熵,推导得到α∈[2,∞)夹逼Rényi散度下量子软覆盖与隐私放大的精确可靠性函数,首次完成量子软覆盖可靠性函数的精确表征。
2026-08-13 cs.IT math.FA math.IT
Lovász's Theta Function, Rényi's Divergence and the Sphere-Packing Bound
在经典量子背景下,利用R{é}nyi发散,将图容量的Lovász界和信道编码中错误概率的球填充界统一表示为Csiszár型信息半径.这将编码理论中通常被认为具有非常不同性质的两个结果结合在一起,一个是“组合”结果,另一个是“概率”结果。在量子信息论的背景下,这种差异消失了。
2013-05-20 cs.IT math.IT quant-ph
Uhlmann's theorem for measured divergences
The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen(香港中文大学(深圳));University of Cambridge(剑桥大学);Univ Lyon, Inria, ENS Lyon, UCBL, LIP, Lyon, France(里昂大学、法国国家信息与自动化研究所、巴黎高等师范学院里昂分校、里昂第一大学、法国国家科学研究中心里昂实验室)
本文将乌尔曼定理推广到测量f-分歧,包括所有α≥0的测量α-雷尼异构,揭示了其独特的数学结构。
2026-03-02 quant-ph
A limit of the quantum Renyi divergence
最近,一个有趣的量称为量子Renyi发散(或“三明治”Renyi相对熵)被定义为半正定算子对$ρ$和$σ$。它依赖于一个参数$α$,并作为在量子信息理论中具有重要操作意义的其他相对熵的母量:量子相对熵和最小和最大相对熵。然而,还有另一种相对熵,称为0-相对Renyi熵,它在单次设置中的各种量子信息处理任务的分析中起着关键作用。证明了只有当$ρ$和$σ$具有相等的支集时,才能从量子Renyi散度得到0-相对Renyi熵.这与文献中已有的结果一起表明,考虑两个基本的母量就足够了,从这两个基本的母量中可以导出与操作相关的熵量--具有参数$α\ge 1/2$的量子雷尼散度,以及具有$α\in [0,1)$的$α$ -相对雷尼熵。
2013-09-20 quant-ph
Sandwiched Rényi Convergence for Quantum Evolutions
本文研究了在三明治Rényi发散距离内,原始量子时间演化向其不动点收敛的速度。对于这些距离测量中的每一个,收敛通常是指数快速的,并且最佳指数由仅取决于时间演化的生成器的常数(类似于对数Sobolev常数)给出。我们建立这些常数和对数Sobolev常数以及光谱间隙之间的关系。这些关系的一个重要后果是衍生的混合时间界的时间演化直接从对数Sobolev不等式,而不依赖于LP-正则性的概念。我们还推导出强逆界的量子时间演化的经典容量,并应用这些来获得一些例子,包括稳定剂下的热噪声的哈密顿量的经典容量的界限。
2018-02-26 math-ph math.MP quant-ph
Transformations on density operators and on positive definite operators preserving the quantum Rényi divergence
在某种意义上,我们推广了最近引入并广泛研究的量子雷尼发散(另一个名字,三明治雷尼相对熵)的概念,并描述了相应对称性的结构。更确切地说,我们刻画了所有的密度算子集上的变换,这些变换使我们的新的一般量不变,并且还确定了正定算子锥上的所有双射变换的结构,这些双射变换保持量子雷尼发散。
2015-12-08 math-ph math.FA math.MP
Divergence radii and the strong converse exponent of classical-quantum channel coding with constant compositions
对于固定的输入分布$P$,有不同的不等价的方法来定义信道的雷尼容量。在1995年的一篇论文中,Csiszár证明,对于经典的离散无记忆信道,存在一个杰出的这样的量,它具有作为恒定组成信道编码的广义截止速率的操作解释。我们表明,类似的概念的Rényi容量,定义在三明治量子Rényi分歧,具有相同的操作解释中的经典量子信道编码的强逆问题。对于无记忆经典量子信道$W$,当组成$P$和速率$R$为$sc(W,R,P)$时,我们的主要结果是:\[ sc(W,R,P)=\sup_{α>1}\frac{α-1}α\left[R-χ_α^*(W,P)\right], \],其中$χ_α^*(W,P)$是信道像的$P$加权夹心Rényi发散半径.
2020-06-08 cs.IT math-ph math.IT
Some continuity properties of quantum Rényi divergences
本文研究了乘积输入下的二元量子信道判别问题,利用基于夹心 Rényi 散度新连续性性质的极小极大论证,证明了两个错误指数阈值相等及强逆性质,并详细分析了其他量子 Rényi 散度的连续性。
2023-06-27 cs.IT math-ph math.FA
Universal Thermodynamic Uncertainty Relation for Quantum $f-$Divergences
Universidade Federal Rural de Pernambuco(伯南布哥联邦农村大学)
本文提出量子f-散度的通用热力学不确定性关系,通过χ²-混合表示和变分方法,揭示了量子系统中信息可区分性与热力学量之间的紧密联系。
2025-12-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Recoverability for optimized quantum $f$-divergences
优化后的量子$f$ -发散形成了一个包含量子相对熵和夹心Rényi相对准熵作为特例的可量化测度族。在本文中,我们建立了物理上有意义的改进的数据处理不等式的优化$f$发散。特别地,所述改进指出,优化的$f$发散与其通道处理的版本之间的绝对差是关于无论何时恢复通道被视为旋转的Petz恢复通道,人们可以恢复由量子信道作用的量子态的程度的上限。这些结果不仅导致夹心Rényi相对熵的数据处理不等式的物理上有意义的改进,而且它们还具有完全可逆性的含义(即,量子充分性)的优化$f$ -发散。在此过程中,我们改进了以前的标准$f$ -发散的数据处理不等式的物理上有意义的改进,正如Carlen和Vershynina最近的工作[arXiv:1710.02409,arXiv:1710.08080]所建立的那样。最后,我们扩展了优化的$f$ -发散的定义,它的数据处理不等式,和我们所有的可恢复性结果一般冯诺依曼代数设置,使我们所有的结果可以在物理设置超出那些局限于最常见的有限维设置的兴趣在量子信息理论。
2021-09-30 cs.IT hep-th math-ph
Optimized quantum f-divergences
量子相对熵是两个量子态的可分辨性的量度,并且它是量子信息理论中的统一概念:许多信息度量,如熵、条件熵、互信息和纠缠度量,都可以从中实现。因此,人们对推广这一概念以进一步理解其最基本的属性产生了广泛的兴趣,其中之一是数据处理的不平等。Petz的量子f-发散是量子相对熵的一种推广,它也导致了其他的相对熵,如Petz-Renyi相对熵。在这篇文章中,我介绍了优化的量子f-发散量子相对熵的相关推广。我证明了它满足数据处理不等式,证明的方法依赖于运营商詹森不等式,类似于Petz的原始方法。有趣的是,夹在中间的Renyi相对熵是优化f-发散的特殊例子。因此,这种方法的一个好处是,现在有一个单一的,统一的方法来建立的Petz-Renyi和三明治Renyi相对熵的数据处理不等式,为它是已知的持有的参数的全部范围。
2021-03-31 cs.IT math-ph math.IT
Optimized quantum f-divergences and data processing
量子相对熵是两个量子态的可分辨性的量度,并且它是量子信息理论中的统一概念:许多信息度量,如熵、条件熵、互信息和纠缠度量都可以从它实现。因此,人们对推广这个概念以进一步理解它最基本的性质产生了广泛的兴趣,其中之一是数据处理的不平等。Petz的量子f-散度是量子相对熵的一个推广,它也导致了其他的相对熵,如Petz-Renyi相对熵。在本文中,我介绍了优化的量子f-散度作为量子相对熵的相关推广。我证明了它满足数据处理不等式,证明的方法依赖于运营商詹森不等式,类似于Petz的原始方法。有趣的是,夹在中间的Renyi相对熵是优化f-发散的特殊例子。因此,本文的一个好处是,现在有一个单一的,统一的方法来建立的Petz-雷尼和三明治雷尼相对熵的数据处理不等式,为整个范围内的参数,它是已知的持有。本文讨论了优化f-散度的其他方面,如经典情况,经典-量子情况,以及如何构造优化f-信息测度。
2018-07-24 cs.IT hep-th math-ph
A hierarchy of efficient bounds on quantum capacities exploiting symmetry
该研究利用$D^{\\#}$的对称性构建正则化量子信息量的半定规划界层级,给出量子信道容量等的高效界,提升了振幅阻尼信道容量估计,并证明正则化夹层Rényi散度可多项式时间近似。
2022-03-04 quant-ph
Continuity of Regularized Channel Rényi Divergences
Zyphra;QICI Quantum Information and Computation Initiative, School of Computing and Data Science, The University of Hong Kong(量子信息与计算倡议,计算与数据科学学院,香港大学)
本文证明有限维量子信道的正则化夹心Rényi散度在阶数趋于1时收敛于正则化相对熵,并利用信道曲棍球棒散度导出指数强逆、零一检验定律和子信道渐近等分性质。
2026-10-02 cs.IT math-ph math.IT
Rényi divergences as weighted non-commutative vector valued $L_p$-spaces
我们证明了Araki和Masuda的加权非交换向量值$L_p$ -空间[Araki \& Masuda,Publ.Res.Inst.Math.Sci.,18:339(1982)]对应于具有参数$α= \frac{p}{2}$的夹层Rényi发散的代数推广。利用复插值理论,我们在von Neumann代数的框架下证明了这些发散的各种基本性质,包括$α$中的一个数据处理不等式和单调性.因此,我们也给出了相应的有限维性质的新的证明。我们讨论了极限情况$α\to \{\frac{1}{2},1,\infty\}$导致负的对数Uhlmann的保真度,Umegaki的相对熵,和最大相对熵,分别。作为一个贡献,可能是独立的兴趣,我们得到了一个Riesz-Thorin定理Araki-Masuda $L_p$ -空间和Araki-Lieb-Thirring不等式的状态冯诺依曼代数。
2018-07-22 cs.IT math-ph math.IT
Induced Quantum Divergence: A New Lens on Communication and Source Coding
本文提出由母量子相对熵导出的诱导量子散度,用以替代基于位置解码中的假设检验散度,从而简化量子通信与状态重分配分析并获得更紧界。
2025-02-19 math-ph math.MP quant-ph
Rényi divergence inequalities via interpolation, with applications to generalised entropic uncertainty relations
我们研究量子雷尼熵量,特别是那些来自“三明治”的分歧。这种发散是雷尼提出的量子相对熵的几种概括之一。我们可以根据这种分歧定义量子条件熵和互信息的雷尼推广,它们继承了许多理想的性质。然而,这些量缺乏香农和冯诺依曼对应量的一些方便结构。我们试图弥合这一差距,建立发散不等式的有效组合Rényi秩序复制链和分解规则的香农和冯诺伊曼熵。虽然弱一般,这些不等式恢复等价时,雷尼参数趋于一。为此,我们提出了Rényi互信息分解规则,Rényi条件熵三方链规则和更一般的二分比较的一种新方法。这些结果的推导依赖于一个新的复杂的插值方法一般空间的线性算子。这些新的比较使我们能够使用到目前为止只适用于香农和冯诺伊曼熵熵的技术。因此,我们可以直接应用它们来推导雷尼熵的不确定关系。因此,我们建立了一个家庭的Rényi信息排斥关系,并提供进一步的推广和改进,这个和其他已知的关系,包括Rényi二分不确定性关系。
2021-06-19 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum Rényi and $f$-divergences from integral representations
本文基于量子 Hockey stick 散度提出了一种自然的量子 $f$-散度推广,发现其正则化形式统一了 Petz 和 sandwiched Rényi 散度,并解决了算子凸函数下的收缩系数猜想,推导了应用于差分隐私的新不等式。
2024-08-26 cs.IT math.IT quant-ph
Test-measured Rényi divergences
定义两个量子态的量子Rényi $α$ -发散的一种可能性是在所有可能的测量上优化它们的测量后概率分布的经典Rényi $α$ -发散(测量的Rényi发散),并且可以在两个态的多个副本上正则化这些量(正则化的测量的Rényi $α$ -发散)。渐近二元量子态判别的强逆指数定理背后的一个关键观察是,当$α$。此外,从同一定理也可以得出,为了实现这一点,考虑任何拷贝数的$2$ -结果测量(测试)就足够了(这有点令人惊讶,因为实现$n$拷贝数的测量Rényi $α$ -发散可能需要在$n$中发散的许多测量结果)。鉴于此,这似乎是自然的期望相同时,$α<1$,但是,我们表明,这是不是这样的。事实上,我们表明,即使是对易状态(经典情况下)的正则化量可达到使用$2$ -结果测量一般严格小于雷尼$α$ -散度(这是唯一的经典情况下)。在一般量子情况下,这表明上述“正则化测试测量”的Rényi $α$ -发散甚至不是$α<1$时经典Rényi发散的量子扩展,这与$α>1$情况形成鲜明对比。
2022-07-05 cs.IT math-ph math.IT
Different quantum f-divergences and the reversibility of quantum operations
经典的$f$ -发散的概念给出了一个统一的框架来构造和研究概率分布的相异性的度量;特殊情况包括相对熵和雷尼发散。这个概念的各种量子版本,更狭义地说,雷尼发散的概念,已经在量子信息理论的应用文献中引入;最值得注意的是Petz的准熵(标准$f$ -发散),Matsumoto的最大$f$ -发散,测量的$f$-发散,三明治和$α$ - $z$ -雷尼发散。在本文中,我们给出了一个系统的概述量子$f$ -发散的各种概念,主要集中在量子操作下的单调性,和量子$f$ -发散的量子操作的保存的影响。特别是,我们比较了标准和最大的$f$ -分歧,他们的能力来检测量子操作的可逆性。我们还证明了这两个量子$f$ -发散对于非交换算子是严格不同的,除非$f$是一个多项式,并获得了一些类似的测量和标准$f$ -发散之间的关系的部分结果。我们还研究了一类特殊的双随机映射下的$α$ - $z$ -Rényi发散的单调性,这类双随机映射保持Rényi发散的其中一个自变量不变,并确定了参数$α,z$的单调性保持的区域,其中保持$α$ - $z$ -Rényi发散意味着量子操作的可逆性。
2017-06-27 cs.IT math-ph math.IT
Properties of Noncommutative Renyi and Augustin Information
Rényi和Augustin信息是通过Rényi分歧定义的互信息的推广,由于其与误差指数分析的联系,在评估信息处理任务的性能方面发挥着重要作用。在量子信息理论中,经典雷尼分歧有三种概括--Petz版本、三明治版本和对数欧几里得版本,它们具有有意义的运算解释。然而,相关的量子Rényi和Augustin信息与经典对应物相比探索得少得多,并且缺乏关键性质阻碍了这些量在量子体系中的误差指数分析的应用。本文的目的是从非对易测度论的角度分析Rényi和Augustin信息的基本性质。首先,我们证明了Rényi和Augustin信息的所有三个量子版本的一致等度连续性,从而得到这些量在序分布和先验输入分布中的联合连续性。其次,我们建立了Petz和三明治版本的缩放Rényi和Augustin信息在$s\in(-1,0)$区域的映射。这就完成了Holevo [IEEE Trans.~]提出的开放性问题。Inf.~ Theory,46(6):2256--2261,2000],以及Mosonyi and Ogawa [Commun.数学~物理、355(1):373- 426,2017]。在应用方面,我们证明了经典-量子信道编码的强逆指数满足一个极大极小恒等式,这意味着强逆指数可以通过最佳常数复合码来获得。利用所建立的对偶理论,证明了带量子边信息的经典数据压缩与经典量子信道编码之间的熵对偶性,以及带量子边…
2022-05-30 cs.IT math.IT quant-ph
Hockey stick $f$-divergences
Tohoku University(东北大学);Budapest University of Technology and Economics(布达佩斯技术与经济大学);National University of Singapore(新加坡国立大学)
研究基于量子曲棍球棒散度定义的量子$f$-散度,通过考虑非归一化态等进行理论扩展,统一处理相关结果,主要贡献有给出其多种表示、扩展可逆性检测结果及正则化散度一致性结果等,并对取值相同情况有部分刻画。
2026-07-10 cs.IT math-ph math.IT
Lean-Quantum: Toward AI-Assisted Formalization of Quantum Information
OMRON SINIC X Corporation(OMRON SINIC X公司);RIKEN(理化学研究所);The University of Tokyo(东京大学);MOLSIS Inc.(MOLSIS公司);Kyoto University(京都大学);CyberAgent, Inc.(CyberAgent公司)
研究旨在实现量子信息的人工智能辅助形式化,通过构建Lean 4库,形式化夹逼雷尼相对熵的数据处理不等式,提供相关算子理论框架及非交换迹不等式基础设施,为量子信息理论研究提供机器可检查基础。
2026-07-08 cs.AI quant-ph
Rényi divergences and binary state discrimination error exponents for fermionic quasi-free states
HUN-REN Wigner Research Centre for Physics(匈牙利科学院维格纳物理研究中心);Department of Analysis and Operations Research, Institute of Mathematics, Budapest University of Technology and Economics(布达佩斯科技大学数学研究所分析与运筹学系)
针对双无限费米子链上的平移不变且规范不变的拟自由态,给出了多种正则化Rényi散度的显式公式,并分析了单模与多模情形下的渐近行为及误差概率的超指数衰减。
2026-09-11 cs.IT math-ph math.IT
Correlation functions and quantum measures of descendant states
我们讨论了一个递归公式的计算机实现计算关联函数的后代状态在二维CFT。这使我们能够获得真空后代的任何$N$点函数,或者在非真空后代的情况下将相关器表示为作用于相应的主相关器的微分算子。利用这个工具,我们研究了后代态之间的纠缠和可纠缠性度量,即Rényi熵,迹平方距离和夹心Rényi发散。我们的结果提供了一个测试的修正Rényi QNEC和新的工具来分析全息描述的后代国家在大$c$。
2021-05-21 cond-mat.stat-mech hep-th physics.comp-ph
Quasi-local form for $α$--$z$ Rényi QNEC from fixed-ray escorts
Instituto Balseiro, Centro Atómico Bariloche(巴尔塞罗研究所,巴里洛切原子中心);University of Warsaw(华沙大学)
该研究基于固定射线陪集态推导α-z Rényi QNEC的准局域形式,通过自由标量场论的相干态激发验证了相关猜想,为量子场论的零能量条件研究提供了新方法。
2026-09-04 hep-th quant-ph
Cumulant-based quantum relative Rényi functional
Quantum Computing and Information Research Centre (QX), Faculty of Science, King Mongkut’s University of Technology Thonburi(泰国皇家理工大学科学技术学院量子计算与信息研究中心)
提出一种基于累积量生成函数的新型量子相对Rényi泛函作为候选量子Rényi散度,在支持条件下建立了基本性质,并引入正则化版本研究非对易性刻画。
2026-07-01 math-ph math.MP quant-ph
Completely Bounded Qusi-Norms, Their Mutiplicativity, and New Additivity Results of Quantum Channels
Institute for Advanced Study in Mathematics, Harbin Institute of Technology(哈尔滨工业大学高等研究院);Laboratoire de Mathématiques, Université Marie & Louis Pasteur(玛丽·路易·巴斯德大学数学实验室)
本文通过引入完全有界1→α准范数,证明了量子通道Rényi信息的加法性,并扩展了Devetak等人和Gupta-Wilde的结果,探讨了量子信息任务的二次行为。
2026-03-17 math.FA quant-ph
Strong converse theorems using Rényi entropies
我们使用雷尼熵的方法来证明强逆定理的某些信息理论的任务,其中涉及本地操作和量子或经典通信双方之间。这些包括状态重新分配、相干态合并、量子态分裂、利用量子边信息的测量压缩、针对量子边信息的随机性提取以及利用量子边信息的数据压缩。我们在证明这些结果时所采用的方法扩展了Sharma [arXiv:1404.5940]的思想,他用它来给出状态合并的强逆定理的新证明。对于态重分布,我们证明了在$(e,q)$平面上整个可达速率区域边界的强逆性质,其中$e$和$q$分别表示纠缠代价和量子通信代价.在有量子边信息的测量压缩情形下,我们证明了经典通信代价的一个强逆定理,这是对已有弱逆定理的一个新的推广.对于剩余的任务,我们提供了新的证明强逆定理先前建立的使用光滑熵。对于每一个任务,我们得到强逆定理从明确的界限上的品质因数的任务方面的Rényi推广的最佳速率。因此,我们确定本文中讨论的每个任务的强逆指数的候选人。为了证明我们的结果,我们建立了各种新的熵不等式,这可能是独立的利益。这些涉及条件熵和来自三明治雷尼分歧的互信息。特别是,我们得到了新的界限,这些量,以及雷尼条件互信息,两个量子态的保真度。
2016-08-09 quant-ph
A general proof of integer Rényi QNEC
Instituto Balseiro, Centro Atómico Bariloche(巴尔塞罗研究所,巴里洛切原子中心);Institute of Mathematics, University of Warsaw(华沙大学数学研究所)
本文证明了在局部皮卡尔不变的量子场论中,Rényi量子空能条件对所有整数Rényi参数n≥2成立,通过研究真空相对的激发态的 sandwiched Rényi 散度的二阶空形变非负性,展示了其在von Neumann代数中的log-凸性。
2026-10-14 hep-th math-ph math.MP
Relative entropies and their use in quantum information theory
本论文研究相对熵,也称为广义发散,以及如何使用它们来表征量子信息理论中的信息理论任务。主要目标是通过二阶渐近展开和强逆定理进一步细化量子源编码、状态再分配和测量压缩的最优速率的表征。论文由数学部分和信息论部分组成。在数学部分,我们主要研究了$α$ -夹心Rényi散度($α$ -SRD)。我们首先研究极限$α\to 0$,以确定这是否恢复了著名的$0$ -Rényi相对发散。然后,我们证明了各种新的结果,熵量来自$α$ -SRD,包括尺寸的界限和有用的界限方面的两个量子态之间的保真度。此外,我们还得到了$α$ -SRD数据处理不等式(即量子操作下的单调性)相等的充分必要代数条件,并给出了它在熵界上的应用.在信息论部分,我们首先推导了混合光源下可见光量子信源编码的二阶渐近性质。对于可扩展性部分,我们开发了通用的量子源代码,实现了给定的二阶速率的无记忆源。作为主要结果的推论,我们得到了使用单个无记忆信源的量子信源编码的二阶渐近性。然后,我们证明了强逆定理的状态重新分配(有或无反馈)和测量压缩与量子边信息。证明这些定理的关键因素是前面提到的从$α$ -SRD导出的雷尼熵量的保真度界。
2016-11-27 cs.IT math-ph math.IT
The marginal is pretty good
ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院);IBM Quantum, IBM Research Europe – Zurich(IBM量子,IBM欧洲研究-苏黎世);Institute for Advanced Study in Mathematics, Harbin Institute of Technology(哈尔滨工业大学数学高等研究院);School of Mathematics, Harbin Institute of Technology(哈尔滨工业大学数学学院)
该研究针对单次信息论度量中优化态复杂的问题,证明用边缘分布替代最优态效果良好,且在Petz-Rényi散度等场景下仅产生可控乘法开销,为相关度量计算提供了简化方法。
2026-09-28 cs.IT math.IT quant-ph
Defect Relative Entropy
School of physics, Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)(基础科学研究院物理学院)
引入缺陷相对熵来量化二维共形场论中拓扑缺陷的可区分性,推导出通用公式并揭示缺陷相对扇区的信息论等价类。
2026-06-23 cond-mat.stat-mech hep-th math-ph