Gaussian benchmark for optical communication aiming towards ultimate capacity
我们建立了通信容量的基本限制高斯计划下的相位不敏感的高斯信道，采用多模高斯状态的编码和集体高斯操作和测量解码。我们证明了这种高斯容量是加性的，即，其上限出现在可分离编码和可分离接收机的情况下，使得单模通信足以实现高斯方案下的最大容量。这严格表征了最终Holevo容量和高斯通信中的容量之间的差距，表明高斯机制不足以实现Holevo约束，特别是在低光子机制中。此外，高斯基准建立在这里可以用来批判性地评估非高斯光通信协议的性能。我们继续识别非高斯方案以击败高斯容量，并表明Becerra等人最近实现的非高斯接收器。7，147（2013）]可以通过适当选择的编码策略来实现该目标。
2016-06-03 quant-ph
Classical capacity of Gaussian communication under a single noisy channel
玻色高斯信道经典容量的一个长期存在的问题最近通过证明最小输出熵猜想得到了解决。它也是已知的，由Holevo界量化的极限容量可以通过使用无限数量的通道渐近地实现。然而，如果使用有限数量的信道，通信容量可以达到什么程度还不太清楚，这是一个具有实际重要性的话题。在本文中，我们研究了高斯通信的容量，即，在单信道使用下采用高斯状态和高斯测量来编码和解码信息。我们证明了单信道高斯通信的最佳容量是由两个众所周知的协议之一，即，相干态通信或压缩态通信，这取决于能量（光子数）以及信道的特性。我们的研究结果表明，已知的相干态方案，以实现最终的信息理论容量是不是一个实际的最佳方案的情况下，使用有限数量的信道。我们发现，整体的压缩态通信是最佳的，在一个小的光子数制度，而相干态通信表现得更好，在一个大的光子数制度。
2015-05-06 quant-ph
Parrondo's paradox and superactivation of classical and quantum capacity of communication channels with memory
存在无记忆的零容量量子信道，当它们联合使用时，导致信道具有正容量。这种现象被称为超激活。利用Parrondo悖论，我们给出了经典信道容量的类超激活效应以及具有记忆的量子信道的量子和私有容量的例子.在无记忆的情况下，量子容量的超激活需要几个要素。第一个是要求适合于超激活的量子信道来自两个不同的家族--束缚纠缠信道和擦除信道。第二个是利用在使用通道时纠缠在一起的输入的能力。我们的构造使用具有经典存储器的单个擦除通道家族来实现相同的量子容量超激活效应，而无需上述任何成分。
2013-05-06 quant-ph
Capacity of a simultaneous quantum secure direct communication scheme between the central party and other M parties
我们分析了一个通过$M+1$ -粒子GHZ态和交换量子纠缠在中心方和其他$M$方之间同时进行量子安全直接通信的方案的容量。结果表明，如果其他$M$方希望秘密地向中心方发送$M+1$比特经典消息，则编码方案应该是秘密的。然而当编码方案公开时，我们证明了无论$M$有多大，该方案传输秘密消息的容量都是2比特。
2006-04-18 quant-ph
Quantum-capacity bounds in spin-network communication channels
利用Lieb-Robinson不等式和量子容量在钻石范数下的连续性，我们得到了这些容量在自旋网络通信i.i.d.中可以达到的值的上界.任意拓扑的模型。从以前的结果，我们不做任何假设的编码机制，消息的发送者采用在网络上加载信息。
2019-09-30 quant-ph
Communication capacity of mixed quantum t designs
我们操作性地引入混合量子t-设计作为投影量子t-设计的最一般的任意秩扩展，它保留了t个副本的均匀分布的不变性。首先，我们在[1，5]中导出了任意混合t-设计测量的经典通信容量的上界。其次，我们显式地计算了几种混合t-设计测量的经典通信容量，包括任何量子比特的去极化版本和qutrit对称的信息完全（SIC）测量和完全互无偏基，量子比特二十面体测量，Hoggar SIC测量，任何反SIC（其中每个元素与正交于原始SIC的元素之一的子空间上的投影仪成比例），以及纯效应的均匀分布。
2016-09-02 quant-ph
Superadditivity of communication capacity using entangled inputs
现代通信中使用的纠错码的设计依赖于信息理论来量化噪声信道发送信息的容量[1]。这种容量可以用输入和输出之间的互信息来表示：虽然后续输入位之间的相关性被用来纠正错误，但它们不能增加容量。对于量子信道，纠缠输入态是否能增加经典信息的发送容量一直是一个悬而未决的问题[2]。可加性猜想[3，4]指出纠缠没有帮助，使得容量的实际计算成为可能。虽然加和性被广泛认为是正确的，但没有证据。在这里，我们通过构造一个随机反例来证明可加性是假的。我们的研究结果表明，量子信道的经典容量的最基本问题仍然是开放的，需要进一步的工作来确定在其他情况下纠缠可以提高容量。
2009-12-30 quant-ph
The strong converse theorem for the product-state capacity of quantum channels with ergodic Markovian memory
建立通信信道的强逆定理证实了该信道的容量，即可靠信息通信的最大可达速率，是该信道上通信的最终极限。实际上，信道的强逆定理指出，以高于信道容量的速率编码导致误差收敛到其最大值1，并且在通信速率和解码误差之间没有折衷。本文证明了具有遍历马尔可夫关联记忆的量子信道的积态容量的强逆定理成立。
2016-08-26 quant-ph
High-capacity quantum secure direct communication based on quantum hyperdense coding with hyperentanglement
首先提出了一种具有光子偏振态和空间模自由度超纠缠的量子超密集编码协议，然后给出了基于该协议的量子安全直接通信协议的详细设计.该QSDC协议具有比具有量子比特系统的量子通信协议具有更高容量的优点。与基于$d$维系统的超密集编码的QSDC协议相比，由于目前高维量子系统的制备比二能级量子系统的制备困难，该协议更具有可行性.
2011-03-10 quant-ph
Channel Capacity Gain in Entanglement-Assisted Communication Protocols Based Exclusevly on Linear Optics and Single Photon Inputs
纠缠可以有效地增加通信信道容量，这一点可以通过密集编码来证明，与无纠缠协议相比，密集编码预测了1比特的容量增益。然而，密集编码依赖于贝尔状态，并且当使用光子实现时，由于不能区分四个光学编码的贝尔状态，容量增益受$0.585$比特的限制。在本文中，我们研究了以下问题：是否有替代的纠缠辅助协议，只依赖于线性光学，符合光子计数和可分离的单光子输入状态，并在同一时间提供了更大的容量增益比$0.585$位。我们发现，除了贝尔态，还有一类二体四模双光子纠缠态，有利于增加信道容量。我们还讨论了如何将所提出的方案推广到$N=6,8$的双光子$N$模纠缠态的情况。
2015-06-09 quant-ph
Entanglement enhanced classical capacity of quantum communication channels with correlated noise in arbitrary dimensions
研究了具有记忆的d维量子信道的容量。我们表明，在协议与以前的结果泡利量子比特通道，有最大纠缠输入状态实现更高的值的互信息比产品状态的情况。此外，这种效果的噪声相关性的性质，以及对奇偶性的空间dimensions.We猜想，纠缠时，给出了一个优势的互信息，最大纠缠态饱和的信道容量的强烈依赖。
2006-12-28 quant-ph
Computable limits of optical multiple-access communications
量子信道上的通信速率可以通过纠缠、超加性现象或纠缠辅助来提高。超可加性是指通过多个通道使用的输入纠缠而提高的容量。然而，当无限的纠缠援助是可用的，信道使用之间的纠缠变得不必要-纠缠辅助（EA）的单发送器和单接收器信道的容量是添加剂。我们概括的EA容量的加性一般多址信道（MAC）的总通信速率。此外，对于建模为相位不敏感的玻色子高斯MAC的光通信，我们证明了最佳的总速率是通过高斯纠缠实现的，因此可以有效地评估。为了衡量纠缠的优势，我们提出了可计算的外部边界的容量区没有纠缠援助。最后，我们制定了EA版本的最小熵猜想，这导致相位不敏感的玻色高斯MAC的容量区域的可加性，如果它是真的。可计算的极限证实了纠缠在光多址通信中的提升。
2021-10-04 quant-ph
Indefinite causal order enables perfect quantum communication with zero capacity channels
量子力学与两个事件之间的相对顺序可以是不确定的情况是兼容的。在这里，我们表明，噪声过程的两个独立的实例可以表现为一个完美的量子通信信道时，在两个替代订单的相干叠加使用。即使原始过程传输量子信息的能力为零，这种现象也会发生。与此相反，当信息直接从发送者通过不同路径的叠加发送到接收者，每条路径上都有独立的噪声过程时，就不会发生完美的量子通信。通过独立的噪声信道进行完美量子通信的可能性突出了时间上的顺序叠加和空间上的路径叠加之间的根本区别。
2022-09-05 quant-ph
Classical capacity per unit cost for quantum channels
在大多数通信场景中，发送以量子态编码的符号需要消耗诸如能量之类的资源，这可以通过通信成本来量化。在此上下文中的标准方法是通过经典容量来量化通信协议的性能，量化每次使用信道时可以通过量子信道传输的最大信息量。然而，不同的品质因数也是可能的，特别适合的是经典的每单位成本容量，它量化了每单位成本可以传输的最大信息量。我推广这个概念来解释信息载体和通信信道的量子性质，并表明，如果存在一个状态的成本等于零，例如真空状态，每单位成本的容量可以表示为一个简单的公式，包含两个量子态之间的相对熵的最大化。这使我能够分析一般通信任务的光子信息效率的行为，并根据量子估计理论中熟悉的数量显示单位成本容量的简单界限。我还计算了一般高斯量子信道的单位成本容量。
2017-10-06 quant-ph
Communicating via ignorance: Increasing communication capacity via superposition of order
传统上，没有信息可以通过去极化，即完全噪声的信道传输。我们表明，通过结合一个去极化通道与另一个通道在一个不确定的因果顺序-也就是说，当有叠加的顺序，这两个通道被应用-它成为可能传输重要的信息。我们考虑两种极限情况。当两个通道都完全去极化时，理想的极限是0.049位的通信;实验上我们实现了$(3.4{\pm}0.2){\times}10^{-2}$位。当一个信道是完全去极化的，而另一个是已知的酉信道时，理想的极限是1比特的通信。我们实验性地实现了0.64 ${\pm}$ 0.02比特。我们的研究结果提供了有趣的可能性，未来的通信策略超越传统的量子香农理论。
2020-03-27 quant-ph
Scaling of Entanglement-Assisted Communication in Amplified Fiber Links
本文提出一种在放大光纤链路中利用预共享纠缠实现任意高容量优势的新方案，通过仅调节折射率增加多模光纤模式数，使数据速率与未来网络需求兼容。
2024-02-23 quant-ph
Directed percolation effects emerging from superadditivity of quantum networks
研究了由量子信道组成的网络中纠缠引起的经典通信容量的非可加性。分析了由蝴蝶型纠缠打破通道以一定概率被单位通道增广构成的通信格。网络中的容量超可加性表现在定向相关键渗流中，我们认为它有两种类型：简单定向和随机定向。所得到的逾渗性质表明，高容量的信息传递集在更快的制度的超加通信容量比其他可能的。作为副产品，这揭示了一种新型的基于纠缠的量子容量渗透现象。
2011-07-05 quant-ph
Classical capacity of bosonic broadcast communication and a new minimum output entropy conjecture
以往的经典玻色子信道的信息容量的工作已经建立了单用户纯损耗信道的容量，有界的单用户热噪声信道的容量，和有界的多址信道的容量区域。后者是多用户场景，其中多个发射机寻求同时且独立地与单个接收机通信。我们研究了玻色子广播信道的容量区域，在该信道中，单个发射机寻求同时独立地与两个不同的接收机通信。已知的是，单用户热噪声信道的容量的最严格的可用下限是该信道的容量，如果如图所示，在具有加性热噪声的玻色子信道的输出处的最小冯诺伊曼熵对于相干状态输入出现。支持这个最小输出熵猜想的证据已经积累，但还没有得到严格的证明。在本文中，我们提出了一个新的最小输出熵猜想，如果被证明是正确的，将建立玻色子广播信道的容量区域等于使用相干状态编码和最佳检测实现的内界。我们提供了一些证据，支持这一新的猜想，但再次充分证明是不可用的。
2007-06-22 quant-ph
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
Exploiting entanglement in communication channels with correlated noise
我们开发了一个模型的噪声通信信道中，影响连续传输的噪声相关。该模型的动机是波动的双折射的光纤链路。我们分析了输入态的纠缠在优化这种信道的经典容量中的作用。假设一个一般形式的合奏两个连续的传输，我们得到严格的界限上的经典信道容量取决于用于通信的输入状态是可分离的或纠缠在不同的时隙。这一结果表明，通过适当的选择，信道容量可以显着提高利用纠缠。
2003-09-19 quant-ph
Quantum communication capacity transition of complex quantum networks
量子网络是实现分布式量子信息处理的关键。由于单链路通信速率随距离呈指数衰减，为了实现可靠的端到端量子通信，节点的数量需要随着网络规模的增长而增长。对于高度连接的网络，我们确定了一个阈值过渡的能力作为网络节点的密度增加-低于临界密度，速率几乎为零，而高于阈值的速率与密度线性增加。令人惊讶的是，在阈值以上，两个节点之间的典型通信容量与它们之间的距离无关，这是由于量子网络实现了多路径路由。相比之下，对于连接较少的网络，如无标度网络，端到端容量随着节点数量的增加而饱和为常数，并且总是随着距离的增加而衰减。我们的结果是基于容量的评估，因此，一个可观的容量的最小密度要求适用于任何一般协议的量子网络。
2021-08-16 cs.NI quant-ph
Entanglement-Assisted Communication Surpassing the Ultimate Classical Capacity
纠缠支撑着各种量子增强的通信、传感和计算能力。纠缠辅助通信（EACOMM）利用通信双方预先共享的纠缠来提高经典信息的传输速率。开创性的理论工作表明，EACOMM可以使通信速率远远超过光通信的最终经典容量，但任何EACOMM优势的实验演示仍然难以捉摸。在这里，我们报告的EACOMM的实施超过了经典的容量在有损和嘈杂的玻色子通道。我们构造了一个高效率的纠缠源和一个相位共轭的量子接收器来获得预共享纠缠的好处，尽管纠缠会被信道损耗和噪声打破。我们表明，EACOMM击败了经典通信的Holevo-Schumacher-Westmoreland容量高达14.6%，当这两个协议都受到相同的功率约束在发射机。作为一个实际的性能基准，一个经典的通信协议没有纠缠援助的实现，表明EACOMM可以减少高达69%的比特错误率在相同的玻色子信道。我们的工作为在广泛的量子信息处理任务中证明量子优势开辟了一条途径。
2021-01-19 physics.optics quant-ph
The Entanglement-Assisted Communication Capacity over Quantum Trajectories
量子力学独特而又怪异的性质允许信息载体同时通过量子信道的多个轨道传播。这最终将我们引向具有不确定因果顺序的量子信道的量子轨迹。已经表明，不确定的因果顺序使得突破瓶颈容量成为可能，瓶颈容量限制了通过具有明确因果顺序的量子信道的经典轨迹的可传递的经典和量子信息的量。在这篇论文中，我们调查这两个领域的纠缠辅助经典和量子通信有益的属性。为此，我们推导出封闭形式的容量表达式的纠缠辅助经典和量子通信的任意量子泡利通道的经典和量子轨迹。我们表明，通过利用量子信道的不确定因果顺序，我们获得了超过经典轨迹的容量增益以及各种实际情况下的瓶颈容量的违反。此外，我们确定了量子轨道上的纠缠辅助通信获得相对于经典轨道的容量增益以及量子轨道上的纠缠辅助通信违反瓶颈容量的操作区域。
2021-10-20 cs.IT math.IT quant-ph
Strong converse for the classical capacity of optical quantum communication channels
我们建立的经典容量的光学量子信道之间的急剧过渡制度-这是一个错误的制度，通信速率低于容量，和其他的概率正确解码的经典消息收敛到零，如果通信速率超过经典容量。这一结果是通过证明所有相位不敏感玻色高斯信道的经典容量的强逆定理而获得的，玻色高斯信道是光量子通信信道的一个完善模型，例如有耗光纤，放大器和自由空间通信。该定理在特定的光子数占据约束下成立，我们在本文中详细描述了这一点。我们的研究结果支持了对这些通道的经典容量的理解，并为应用开辟了道路，例如证明具有光链路的密码学的噪声量子存储模型的安全性。
2015-02-11 cs.IT math.IT quant-ph
Permutation Enhances Classical Communication Assisted by Entangled States
当编码中允许局域操作和全局置换，发送者和接收者之间预先共享二分态时，给出了噪声量子信道上经典通信的容量公式.这个公式的两个端点是Holevo容量（没有纠缠辅助）和纠缠辅助容量（无限纠缠辅助）。更重要的是，我们表明，能力满足强逆属性，从而公式作为一个尖锐的分界线之间实现和无法实现的通信速率。我们证明了辅助容量和Holevo容量之间的差异是上界的预共享状态的形成的不和谐。作为例子，我们推导出解析的经典容量的各种量子信道的利益。我们的结果见证了经典通信中的随机排列的力量，只要纠缠援助可用。
2020-01-09 cs.IT math.IT quant-ph
Gaussian bosonic synergy: quantum communication via realistic channels of zero quantum capacity
与经典信息一样，纠错码使得量子信息能够通过噪声或有损信道进行可靠传输。与经典理论相反，不完美的量子信道表现出一种强烈的协同作用：存在成对的离散的无记忆量子信道，每个信道的量子容量为零，当它们一起使用时，它们获得正的量子容量。在这里，我们表明，这种“超激活”现象也发生在更现实的设置与衰减和高斯噪声的光通道。这为其在实际通信系统中的实验实现和应用铺平了道路。
2011-02-22 cs.IT math.IT quant-ph
Activated zero-error classical communication over quantum channels assisted with quantum no-signalling correlations
我们研究了激活的量子无信令辅助零错误经典容量，首先允许从一些无噪声的前向通信信道的援助，后来偿还的帮助者的成本。该激活的通信模型将附加的前向无噪声信道视为通信的催化剂。首先，我们表明，一次性激活容量可以制定为一个半定规划，我们得出了一些惊人的性能，这种能力。我们进一步提出了一个充分条件下，一个嘈杂的通道可以被激活。其次，我们证明了一比特无噪声经典通信能够完全激活任何经典量子信道，以实现其渐近容量，或半定（或分数）包装数。第三，我们证明了任何量子信道的渐近激活容量不能超过其初始渐近容量。我们还证明了量子信道的渐近无信令辅助零差错容量不等于半定填充数，这与经典量子信道的情况不同。
2017-12-18 cs.IT math.IT quant-ph
Infinite-fold enhancement in communications capacity using pre-shared entanglement
预共享纠缠可以显着提高在高热噪声和低亮度发射机的情况下的通信速率。在这种情况下，纠缠辅助容量和Holevo容量之间的比率，即量子力学在没有任何预共享纠缠作为资源的情况下所允许的最大可靠通信速率，被称为$\log(1/N_S)$，其中$N_S \ll 1$是每个模式的平均传输光子数。这在通过利用预共享光频纠缠，例如，由量子互联网发布。在本文中，我们提出了一种量子发射机和接收机的结构化设计，该设计利用了来自下变频源的连续变量预共享纠缠，可以利用这种所谓的无限倍容量增强-这是一个十多年来一直存在的问题。最后，这一结果的影响，以打破众所周知的{ \em平方根定律}的隐蔽通信，与预共享纠缠援助，进行了讨论。
2020-01-18 cs.IT math.IT quant-ph
Approaching the ultimate capacity limit in deep-space optical communication
在功率约束下的光信道的信息容量最终受限于传输信号的量子性质。我们讨论目前可用的和新兴的光子技术，其组合可以从理论上证明，使近量子限制操作的噪声光通信链路中的光子饥饿制度，与信息速率线性缩放检测到的信号功率。关键成分是量子脉冲选通，以促进模式选择性，光子数分辨直接检测，和光子高效的高阶调制格式，如脉冲位置调制，频移键控，或二进制相移键控Hadamard字解码光学使用结构化接收器。
2019-02-10 physics.optics quant-ph
Towards high-capacity quantum communications by combining wavelength- and time-division multiplexing technologies
光通信系统能够将信息从一个用户发送到另一个用户，通过自由空间或光纤传播的光束，因此如何在更短的时间内发送更大量的信息是一个长期关注的问题，一个有前途的方法是使用光子的不同自由度的复用来并行处理多个信道中独立的大量信息。本文结合波分复用和时分复用技术，利用硅纳米线波导中的四波混频，制备了不同时隙的多频模式时间仓纠缠光子对源，并将纠缠光子独立地分配到3 × 14个波长的信道中，与单信道系统相比，可以显著提高量子通信的比特率。我们的工作为实现大容量量子通信和产生多光子非经典态提供了一条新的途径。
2018-03-06 physics.optics quant-ph
Private communication via zero-private-capacity quantum channels
QudeLeap Research（量子跃迁研究）；Thrust of Artificial Intelligence, Information Hub,The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州）信息枢纽人工智能组）
本文通过构造两个零私有容量信道的联合使用实现超激活，证明私有容量不能单独决定信道安全通信价值，并给出超过0.0001903私有比特的编码方案。
2026-09-10 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum-optical communication rates through an amplifying random medium
研究了受激辐射和自发发射对放大无序波导信息容量的竞争效应。在激光阈值的能力达到一个“普遍”的限制，独立的程度的混乱。这个极限是否大于或小于没有放大的容量取决于无序度以及输入功率。给出了相干态外差探测的显式表达式，并推广到任意探测方案。
2002-03-19 cond-mat.dis-nn quant-ph
Transceiver designs to attain the entanglement assisted communications capacity
针对高噪声低亮度信道，提出两种量子收发机设计，利用预共享纠缠、二进制相位调制和非高斯联合检测，实现纠缠辅助容量相对霍列沃容量的对数增益，并改进接收机以达理论容量。
2022-08-16 cs.IT math.IT quant-ph
Channel capacity of relativistic quantum communication with rapid interaction
本文研究全局双曲时空中两个量子比特探测器通过 delta 耦合与无质量标量场快速相互作用时的经典与量子信息传输，证明该信道容量至少与无间隙探测器方法相当且实际上最优，从而表明两种非微扰方法在相对论量子通信意义下等价。
2023-05-30 gr-qc hep-th quant-ph
Ultimate communication capacity of quantum optical channels by solving the Gaussian minimum-entropy conjecture
光信道，如光纤或自由空间链路，在当今的电信网络中无处不在。它们依靠与光子相关的电磁场将信息从空间中的一点传送到另一点。因此，这些通道的完整物理模型必须考虑量子效应，以确定其最终性能。具体地，高斯光子（或玻色子）量子信道由于其对于实际目的的重要性而在过去几十年中被广泛研究。尽管如此，关于高斯编码的最优性的长期猜想仍然阻止了发现它们的通信能力。在这里，这个猜想是通过证明真空状态实现了最小的输出熵的一般高斯玻色子通道解决。这建立了在能量约束下的最终可实现的比特率，以及期待已久的证明，这些信道的单字母经典容量是加性的。除了能力之外，它还对量子信息科学产生了广泛的影响。
2013-12-21 math-ph math.MP quant-ph
Proof of the Gaussian maximizers conjecture for the communication capacity of noisy heterodyne measurements
本研究基于凸规划框架，证明了高斯编码是能量约束下广义外差接收机通信速率的最优编码，推广了此前需能量阈值条件的结论，揭示了阈值内外最优编码的结构差异，证明用到联系广义Wehrl熵与波函数梯度的新对数索伯列夫型不等式。
2022-06-05 math-ph math.MP quant-ph
Coordination Capacity for Classical-Quantum Correlations
本文研究三种基本网络协调设定下多方间可分态与经典-量子关联的生成，确立了通信与公共随机性速率间的最优权衡。
2024-04-28 cs.IT math.IT quant-ph
Polaractivation of Hidden Private Classical Capacity Region of Quantum Channels
我们定义了噪声量子信道上的一种新的通信现象。研究的解决方案被称为极化激活，并基于量子极化编码。极化激活是量子系统中信道极化效应的自然结果，利用速率增量的思想可以打开噪声量子信道的隐藏容量区域。虽然在经典信道的情况下，只能增加经典通信的速率，但在量子信道的情况下，可以利用信道极化和速率提高来打开不可达的容量区域。我们证明了开放的私人经典容量域的结果。我们证明了该方法适用于任意的量子信道，如果满足一个给定的标准的对称经典容量。我们还导出了私有经典容量域极化激活的经典通信速率的一个必要下界。
2013-05-26 cs.IT math.IT 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 Approaching Coding for Low Noise Interactive Quantum Communication, Part I: Large Alphabets
我们考虑在噪声信道上实现两方交互式量子通信的问题，如果我们希望充分获得通信的量子优势，这是一个必要的努力。对于一个任意协议的$n$消息，设计了一个无噪声qudit信道的$\mathrm{poly}(n)$大小的字母表，我们的主要结果是一个模拟方法，失败的概率小于$2^{-Θ(nε)}$，并使用qudit信道在相同的字母表$n\left(1+Θ\left(\sqrtε\right)\right)$倍，其中的一个$ε$分数可以被破坏adversarially。因此，模拟的能力达到领先的顺序，我们推测，它是最佳的$\sqrtε$长期的常数因子。此外，仿真是在一个模型中，不需要预先共享的资源，如通信双方之间的随机性或纠缠。我们的工作改进了以前已知的最好的量子结果，其中开销是非显式的大常数[Escherard等人，FOCS'14]用于低$ε$。
2020-01-09 cs.CC cs.DS cs.IT
