Converse bounds for quantum and private communication over Holevo-Werner channels
维尔纳态有许多有趣的性质，经常用来阐明量子信息的不寻常性质。从这些态出发，我们可以定义一个量子信道族，称为霍尔沃-维尔纳信道，它们本身具有几种不寻常的性质。在本文中，我们使用这些信道的隐形传态协方差上限的双向辅助量子和密钥的容量。这个界限可以用相对熵距离来表示，例如纠缠的相对熵，也可以用压缩纠缠来表示。最有趣的是，我们表明，相对熵的界限是严格的子添加剂的一个子类的Holevo-Werner通道，使他们的正规化提供了更严格的性能。这些信息理论的结果首先发现点对点通信，然后扩展到中继器链和量子网络，在不同类型的路由策略。
2018-04-20 quant-ph
Rényi-Holevo inequality from $α$-$z$-Rényi relative entropies
Universidad Nacional de La Plata（拉普拉塔国立大学）；Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de la República Argentina (CONICET)（阿根廷国家科学研究委员会）；Institut de Ciencies Fotoniques (ICFO), The Barcelona Institute of Science and Technology（光科学研究所，巴塞罗那科学与技术研究院）；Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, Universidad Nacional de Córdoba（科尔多瓦国立大学数学、天文学、物理与计算学院）；Faculty of Physics, Astronomy and Applied Computer Science, Institute of Theoretical Physics, Jagiellonian University（雅盖隆大学理论物理系物理、天文学与应用计算机科学学院）；Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心）
本文基于α-z-Rényi相对熵推导出Rényi-Holevo不等式，为量子信息传输中的经典信息传输提供了新的理论框架，并揭示了无记忆多字母通信信道的基本限制。
2023-09-08 quant-ph
Information-theoretic limits on undetectable parameter-estimation attacks in continuous-variable quantum key distribution
Bina Nusantara University（必纳努桑塔大学）；Institut Teknologi Bandung（万隆理工学院）
研究高斯调制连续变量量子密钥分发中不可检测参数估计攻击的信息论极限，将边信道检测形式化为证书伪造假设检验，证明二分法，给出证书可重用率及有限大小密钥长度陈述，结果在特定条件下成立。
2026-07-29 quant-ph
Analysis of the trusted-device scenario in continuous-variable quantum key distribution
假设用于连续变量量子密钥分发（CV-QKD）的检测和/或状态准备设备不受潜在窃听者的影响，导致在可实现的密钥速率和传输距离方面的显著性能增强。我们提供了这个所谓的可信设备场景中Holevo界的详细且可理解的推导。建模的纠缠克隆攻击，并使用一些基本的代数矩阵变换，我们表明，Holevo界的计算可以减少到一个二次方程的解决方案。作为我们的推导的一个优点，我们的解决方案的数学复杂性不会随着可信噪声源的数量而增加。最后，我们对我们的结果进行了数值评估，说明了一个反直觉的事实，即适量的可信接收器损失和噪声甚至可以对密钥速率有益。
2019-08-20 quant-ph
Quantum-Channel Matrix Optimization for Holevo Bound Enhancement
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Nokia Bell Laboratories（诺基亚贝尔实验室）；University of Southampton（南安普顿大学）
本文提出了一种投影梯度上升算法，用于优化量子通道以增强霍尔维波界，通过仿真验证其有效性。
2026-02-19 cs.IT math.IT quant-ph
Holevo Cramér-Rao bound for multi-parameter estimation in nonlinear interferometers
该研究针对非线性干涉仪纯高斯态多参数估计问题，推导了双模位移估计的HCRB，对比发现其与双零差测量结果一致且比SLD-CRB更紧，并给出相空间直观分析。
2025-02-05 quant-ph
Adaptive estimation and discrimination of Holevo-Werner channels
被称为维尔纳态的量子态有几个有趣的性质，它们经常用来阐明量子信息的不寻常性质。与这些状态密切相关的是Holevo-Werner通道，其Choi矩阵是Werner状态。利用这些通道是隐形传态协变的，因此可以通过隐形传态来模拟，我们计算了它们的通道定义参数的自适应估计的最终精度。同样，我们约束的最小错误概率影响的自适应歧视的任何两个这些渠道。在这种情况下，我们证明了一个分析公式的量子beschoff界也有一个直接对应的类去极化通道。我们的工作利用了[Pirandola and Lupo，PRL 118，100502（2017）]中建立的先前方法，以在任何有限维度上设置与这类有趣的量子信道相关的量子极限。
2018-01-16 quant-ph
Attainability of the Holevo-Cramér-Rao bound for two-qubit 3D magnetometry
我们使用两个量子比特来研究量子限制的3D磁强计。两个量子位形成了用于3D磁力测量的最小的多量子位系统，即三个相位的同时估计，因为这是不可能用单个量子位实现的。我们提供了一个解析表达式的Holevo-Cramér-Rao界（HCRB），多参数估计的基本可达到的量子界，使用两个量子比特纯态的3D磁强计，并显示其可达到的秩-1投影测量。我们还研究了可达性的HCRB在存在的失相噪声，使用数值方法。虽然达到HCRB可能需要在无限多个副本集体测量，我们发现，高噪声的HCRB实际上是饱和的两个副本。在低噪声状态下，多达三个副本无法达到HCRB。更一般地说，我们引入新的多参数通道边界比较量子经典和经典量子策略，其中多个独立的副本的状态纠缠之前或之后记录的参数分别。我们发现，它们的相对性能取决于噪声强度，与经典量子策略表现更好的高噪声。最后，我们用浅量子线路，接近HCRB为两个量子位3D磁力测量设置的基本量子极限，使用多达三个副本。
2020-08-04 quant-ph
The role of averages in CV-QKD over fast fading channels
Universidad de Valladolid（瓦拉多利德大学）；Telecom Paris, Institut Polytechnique de Paris（巴黎电信学院，巴黎理工学院）
本文针对快速衰落信道下的CV-QKD协议，对比分析HBA与CMA两种平均处理的窃听安全模型，推导其解析表达式，发现信道波动处理方式显著影响SKR，需选取适配实际实现的安全模型。
2025-11-16 quant-ph
Quantum coherent transceivers toward Holevo-limited communications
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出了一种集成光电量子限相干接收器，实现了超低噪声性能，并展示了基于 squeezed 光的通信方案，有望突破香农极限。
2026-04-08 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Eve's forgery probability from her false acceptance probability: interactive authentication, Holevo information and the min-entropy
本文研究了在噪声量子信道中生成共享量子秘密密钥的交互认证安全问题，通过霍尔维信息和最小熵分析，提出了一种基于双普遍函数的协议，实现了$ε$-安全且可组合的抗伪造和防密钥泄露方案。
2026-02-26 math.PR quant-ph
Analysis of the Entanglement Cost and Calculation of the Holevo Capacity
"把我传送过来，“爱丽丝：一只蟋蟀的量子之旅这篇论文讨论了量子信息科学中的两个已知量：（1）纠缠成本，和（2）Holevo容量。当心灵传输在日常生活中变得普遍时，这些量将是至关重要的值，也许是几个世纪以后。假设爱丽丝想把一只会唱歌的日本蟋蟀送给她在美国的朋友鲍勃，而爱丽丝和鲍勃已经共享了一个量子纠缠。首先，爱丽丝向鲍勃发送了大量的信息比特，这些信息比特来自她手中的蟋蟀和一半纠缠之间的相互作用。随后，鲍勃接收到信息比特，并操纵纠缠的另一半，将它们转换回原始的蟋蟀。从仪器工程的角度来审视这种情况，量化量子纠缠的数量和信息比特的数量对于这种传输至关重要。如果这两个值都足够，爱丽丝甚至可以把自己而不是小蟋蟀送到鲍勃的地方。因此，本论文的主题是：（1）纠缠代价的数学性质，例如它是否是类似于正常长度或重量的附加度量;以及（2）如何计算Holevo容量，信息信道的信息传输容量的最终可达到的极限，例如单个光子通过光纤或空间。这两个不同的量被几个“加或不加”的假设神奇地联系在一起，这些假设有待数学证明。
2006-10-25 quant-ph
Riemannian Optimization for Holevo Capacity
本文提出一种基于 Riemannian 优化的方法，在乘积流形上求解 Holevo 容量，为量子信道经典容量提供下界，并在效率和规模上优于现有方法。
2025-01-20 math.OC quant-ph
The classical capacity achievable by a quantum channel assisted by limited entanglement
我们给出的权衡曲线显示的量子信道的容量作为发送器和接收器用于传输信息的纠缠量的函数。该曲线的端点由Holevo-Schumacher-Westmoreland容量公式和纠缠辅助容量给出，该纠缠辅助容量是量子互信息的所有输入密度矩阵上的最大值。我们给出的证明是基于Holevo-Schumacher-Westmoreland公式的，同时也给出了纠缠辅助容量公式的一个新的、更简单的证明。
2004-02-18 quant-ph
Structured optical receivers to attain superadditive capacity and the Holevo limit
当经典信息通过量子信道发送时，达到信道容量的最终极限要求接收器在长码字块上进行联合测量。对于纯状态信道，我们构造了一个接收器，可以通过对接收到的量子码字应用单次么正变换，然后在单调制符号状态空间上同时（但可分离）进行投影测量来达到最终容量。我们研究了有损玻色子信道上光子信息有效通信的极限。基于我们的一般结果的纯态量子信道，我们展示了一些第一个具体的例子的代码和结构的联合检测光接收器，可以实现从根本上更高的（超加性）比传统的接收器，单独检测每个调制符号的信道容量。
2011-01-07 cs.IT math.IT quant-ph
Heralded Channel Holevo Superadditivity Bounds from Entanglement Monogamy
我们表明，对于一类特殊的量子信道，我们称之为预示的渠道，一夫一妻制的压缩纠缠限制了超加性的Holevo容量。预言信道提供了一种理解与任意其他量子信道组成的量子擦除信道的手段，以及实验量子信息中涉及频繁丢失量子比特或试验失败的常见情况。我们还展示了纠缠一夫一妻制如何适用于量子游戏中的非经典性，我们考虑如何忠实，一夫一妻制的纠缠措施可能会约束其他纠缠依赖量在多方的情况下。
2017-10-14 cs.IT math.IT quant-ph
Holevo skew divergence for the characterization of information backflow
由于开放量子系统和它的环境之间的信息交换的非马尔可夫效应的解释最近已经在适当正则化的熵量方面被制定，因为它们在时间上的恢复可以通过描述开放系统外部的信息存储的量来上界[Phys.Rev.Lett. 127，030401（2021）]。在这里，我们阐述了更广泛的数学框架的理论，指定的关键属性，使我们能够关联的可扩展性量词与信息流从和朝向开放系统。我们指出Holevo量是一个可以应用形式主义的杰出量子发散，并且我们展示了非马尔科夫性的几个不同的量词如何在这个一般框架内相互关联。最后，我们将我们的分析应用到两个相关的物理模型中，其中可以执行所有数量的精确评估。
2022-07-13 math-ph math.MP quant-ph
Dephasing in coherent communication with weak signal states
我们分析了最终的量子极限的光通信方案时，时间仓进行准备在几个正交模式之一的相干光脉冲和相位进行扩散后，每个通道使用的可访问信息。该方案是量子存储器信道的一个示例，可以被视为具有在连续PPM符号之间发生的相位波动的噪声脉冲位置调制（PPM）键控。我们推导出一个通用的表达式的输出状态的Fock基础和实现的数值计算过程中的Holevo量。利用Toeplitz矩阵的渐近性质，我们还提出了一个解析表达式的Holevo量有效的非常弱的信号和足够强的移相时，占主导地位的贡献来自信号状态的希尔伯特空间中的单光子部门。基于数值计算结果，我们推测一个不等式的贡献的Holevo量从多光子部门这意味着在弱信号的渐近极限，对于任意小的移相的可访问的信息尺度与包含在脉冲中的光子的平均数线性。这种行为从质上背离了完全一致的情况。
2014-06-26 quant-ph
Polar coding to achieve the Holevo capacity of a pure-loss optical channel
在经典光通信的低能量高能效领域-与深空光信道相关-通过传统光接收器可实现的可靠通信速率与最终（Holevo）容量之间存在很大差距。实现Holevo容量不仅需要最佳代码，而且还需要对长（调制）码字波形进行集体测量的接收器，并且不可能通过逐个符号检测以及经典后处理来实现这些集体测量。在这里，我们应用我们最近的研究结果的经典量子极化码-第一个近明确的，线性的，非线性的Holevo速率实现代码-有损光信道，我们表明，它几乎关闭了整个差距的Holevo容量在低光子数制度。相比之下，Arikan的原始极化码（应用于由与任何可想到的结构化光接收器（包括光零差、外差或直接检测）配对的物理光信道引起的DMC）未能实现对信道容量的最终Holevo限制。然而，我们的极化码结构（其使用量子保真度作为信道参数而不是经典的巴塔查里亚量来选择极化码构造中的"好信道"），与量子连续抵消接收器配对-其涉及对接收到的码字波形的联合量子态的一系列集体非破坏性二元投影测量-可以达到Holevo极限，并且因此原则上可以实现比直接应用于光信道的Arikan极化码和解码器更高的速率。然而，即使是一个理论配方的量子逐次抵消接收器的光学实现的建设仍然是一个悬而未决的问题。
2012-05-22 cs.IT math.IT quant-ph
Applications of single-qubit rotations in quantum public-key cryptography
我们从陷门单向函数和公钥加密的角度讨论了单量子比特旋转的密码学应用。特别是，我们提出了一个非对称的密码系统，其安全性依赖于量子物理学的基本原理。量子公钥用于消息的加密，而解密只能通过经典私钥进行。所提出的密码系统的陷门单向函数将整数映射到量子比特的量子态，并且根据Holevo定理，其逆可能是不可行的。
2008-01-18 quant-ph
Second-order coding rates for key distillation in quantum key distribution
传统上对量子密钥分发的安全性分别在渐近和非渐近两种情况下进行分析。在本文中，我们提供了这两个制度之间的桥梁，通过确定二阶编码率的量子密钥分发下的集体攻击的密钥蒸馏。我们的主要结果是一个公式，从已知的渐近公式的关键蒸馏-我们的公式结合了可靠性和安全性的协议，以及互信息方差的合法接收器和窃听器的特征退避。为了确定针对集体攻击的安全密钥速率，应该对窃听者的Holevo信息和Holevo信息方差进行联合优化。我们通过分析几个例子来展示如何做到这一点，包括六态、BB84和连续变量量子密钥分发协议（最后一个协议涉及相干态的高斯调制和外差检测）。本文的技术贡献包括固定边际的复合量子窃听信道上的私密通信的一次和二阶分析以及固定边际的复合量子窃听源上的密钥提取。我们还建立了作用在可分Hilbert空间上的量子态的光滑最大相对熵的二阶渐近性，并导出了高斯态系综的Holevo信息方差公式.
2021-07-26 cs.IT math-ph math.IT
Holevo Bound of Entropic Uncertainty in Schwarzschild Spacetime
对于一对不相容的量子测量，总的不确定度可以由一个与状态无关的常数来限定。然而，如果量子系统与另一个量子系统（称为记忆）纠缠，则可以违反这样的限制;系统之间的量子相关可以降低测量不确定性。另一方面，在弯曲时空中，霍金辐射的存在会增加量子测量的不确定性。弯曲时空中量子关联的相互作用已经成为研究量子测不准关系的一个有趣的领域。在这里，我们证明了熵的不确定性关系的界限，在内存的存在下，可以制定的Holevo量，这限制了多少信息可以在量子系统中编码。具体地说，我们考虑了两个Dirac场的例子，在Schwarzschild黑洞的事件视界附近，Holevo界提供了一个比以前基于互信息的界更好的界.此外，如果记忆远离黑洞，总的不确定性和Holevo界限之间的差保持恒定，不依赖于黑洞的任何属性。
2017-12-12 gr-qc hep-th quant-ph
Experimental Demonstration of Post-Selection based Continuous Variable Quantum Key Distribution in the Presence of Gaussian Noise
在实际的连续变量量子密钥分发协议中，窃听者可以利用传输过程中产生的额外高斯噪声来掩盖她的存在。我们提出了一个理论框架后选择为基础的协议，明确考虑到多余的高斯噪声。基于Levitin和Holevo界，我们推导出了密钥速率的定量表达式。我们的实验表明，后选择为基础的计划仍然是安全的，对个人和集体高斯攻击，在存在这种多余的噪声。
2007-05-18 quant-ph
Squeezed-state quantum key distribution upon imperfect reconciliation
在噪声和有损环境以及协调效率有限的现实条件下，研究了压缩态连续变量量子密钥分发的安全性。考虑到广义的准备方案和明确区分经典和量子资源，我们研究了有限压缩对协议对不可信信道噪声的容忍度的影响。对于一个长距离的强衰减信道和随之而来的低协调效率，我们表明，可行的有限压缩是令人惊讶地足以提供高斯量子密钥分发的安全性在不可信的噪声存在。我们解释的效果的行为的Holevo量，它描述了信息泄漏，并有效地减少了压缩状态。
2011-11-09 quant-ph
Symmetric Device-Independent Quantum Key Distribution Against General Attack
提出了一种对称的与设备无关的量子密钥分发（DIQKD）协议，利用Holevo极限和冯诺伊曼熵的次可加性限制Eve的集体攻击能力.再加上协议的对称性，在假设Eve的目标是最大化信息增益的前提下，Eve为Alice和Bob准备的状态以及Eve对Alice和Bob测量的窃听都可以被明确地推断出来。在这种情况下，最优状态可以唯一地与Alice和Bob关于Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）多项式$S$数量的统计结果有界，即对称DIQKD具有与Ekert 91协议相同的安全基础.
2012-02-20 quant-ph
Exact Characterization of the Holevo Bound by a Quantum Fisher Information Family
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Kyushu University（九州大学）；JST, FOREST（日本科学技术振兴机构，FOREST项目）
该论文通过一族介于SLD与RLD之间的量子Fisher信息，精确刻画了多参数估计中Holevo界的可行区域，无需权重矩阵，并适用于秩亏态。
2026-09-28 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Optical codeword demodulation with error rates below standard quantum limit using a conditional nulling receiver
两个激光脉冲的量子态-相干态-从来不是相互正交的，这使得完美的区分是不可能的。即使如此，相干态也可以达到经典信道容量的量子极限，即Holevo容量。实现这一点需要接收器对长码字块进行联合检测测量，其光学实现仍然未知。我们报告的第一个实验演示的联合检测接收器，解调四进制脉冲位置调制（PPM）码字的字错误率高达40%（2.2分贝）以下，达到直接检测，最大的错误率改善超过标准量子限制报告日期。这是完成与条件调零接收器，它使用优化幅度相干脉冲调零，单光子检测和量子前馈。我们进一步展示了如何将其转化为实际PPM系统（如深空通信）的编码复杂度改进。我们预计我们的实验，以激励未来的工作建设Holevo容量实现联合检测接收器。
2011-11-25 quant-ph
Finite-key security for quantum key distribution systems utilizing weak coherent states
本文利用全量子渐近均分性质分析了基于弱相干态（特别是相位编码态）的量子密钥分发协议的有限密钥安全性。本文的工作是相干态上非正交态证明的推广。下面我们考虑两种类型的攻击，每种攻击都最大化了Alice-Eve或Eve-Bob的互信息。本文的基石是，我们假设的关键拦截重发攻击的可能性，基于无错误的明确的状态判别测量。我们证明了Holevo界总是给最高的互信息之间的爱丽丝和夏娃，无论特定的等距。作为主要结果，我们提出了依赖的提取的密钥长度。最后以子载波量子密钥分发协议为例进行了分析。
2019-03-11 quant-ph
Quantum Limits of LEO Satellite Beacon Reading
研究ELROI卫星信标读取的量子极限，证明采用联合检测接收机可大幅缩短识别时间，使有效操作窗口延长近20倍。
2025-10-09 quant-ph
Composable security proof for continuous-variable quantum key distribution with coherent states
给出了连续变量相干态量子密钥分发抗集体攻击的第一个可组合安全性证明。关键的是，在大块的限制下，秘密密钥速率收敛到从Holevo界计算出的通常值。将我们的证明与de Finetti定理或后选择技术相结合，然后显示协议对一般攻击的安全性，从而证实了长期存在的猜想，即高斯攻击在可组合安全框架中是渐近最优的。我们期望我们的参数估计过程，它不依赖于任何假设，将在其他地方找到应用，例如在有限大小的设置连续变量纠缠的可靠量化。
2015-02-03 quant-ph
Detector-decoy high-dimensional quantum key distribution
诱骗态高维量子密钥分发提供了一种实用、安全、高光子信息效率的共享更多私密信息的方式。本文基于检测器-诱饵方法，提出了一种基于检测器-诱饵的高维量子密钥分发协议。利用阈值探测器和可变衰减器，我们可以在高斯集体攻击下估计后选择事件的单光子分数和Eves Holevo信息，在实际实现中操作要简单得多。通过数值计算，我们表明，在不改变源强度和优化诱饵态强度的情况下，我们的协议可以比单诱饵态协议和双诱饵态协议有更好的性能。特别是当探测器效率较低时，探测器-诱饵方法的优势更加突出。
2016-06-13 quant-ph
Asymmetry effects in homodyne and heterodyne measurements: Positive operator-valued measures and asymptotic security of Gaussian-continuous-variable quantum key distribution
ITMO University（伊托夫大学）；Laboratory for Quantum Communications, ITMO University（伊托夫大学量子通信实验室）；Laboratory of Quantum Processes and Measurements, ITMO University（伊托夫大学量子过程与测量实验室）
研究零差和外差测量中由分束器不平衡等引起的不对称效应，通过高斯近似计算相关Q符号并获得POVM算子表示，用于分析CV-QKD协议渐近安全性，发现不对称影响协议性能，双零差POVM算子表示有非唯一性。
2026-07-22 quant-ph
Finding and breaking the realistic rate-distance limit of continuous variable quantum key distribution
本文研究连续变量量子密钥分发的速率-距离极限，揭示Bob端过量噪声及其计算方法的限制作用，并提出基于纯过量噪声的密钥率计算方法以突破现实极限。
2018-09-04 quant-ph
Quantum Limits in Optical Communications
本教程回顾了Holevo容量限制作为一种通用工具，用于分析各种光通信场景中的最终传输速率，从传统的光放大光纤链路到具有功率受限光信号的自由空间通信。采用正则加性高斯白噪声模型描述光信号的传输。当在传播过程中获得的噪声的功率谱密度与每单位时间带宽区域的载波频率下的单个光子的能量相比很小时，Holevo极限基本上超过标准香农极限。一般的结果说明了在光子饥饿制度的有效的通信策略的讨论。
2020-02-13 physics.optics quant-ph
Localized closed timelike curves can perfectly distinguish quantum states
我们证明了沿着封闭的类时曲线运动的量子比特是一种资源，一方可以利用它来完美地区分任何一组量子态。因此，可以访问封闭类时曲线的对手可以破坏任何加密和测量量子密钥分发协议。我们的结果还意味着，一方与封闭的类时曲线可以违反Holevo界。
2009-01-31 quant-ph
Classical Correlation in Quantum Dialogue
在量子密钥分发的后处理过程中采用经典通信。由于量子密钥分发的安全性是基于量子力学的原理，所以直观地说，密钥只能从量子态导出。我们发现，经典的通信被错误地用于所谓的量子对话型协议。在这些协议中，公共通信用于传输秘密消息。我们的计算表明，Alice和Bob的秘密消息有一半是通过经典信道泄露的。通过应用Holevo界，我们可以看到量子对话型协议中所声称的量子效率是不可实现的。
2008-02-04 quant-ph
Thermodynamic bound on quantum state discrimination
本文通过分析具有量子内部自由度的理想气体 Peres 循环，证明热力学第二定律给出量子态区分精度的非平凡上界，该界等价于 Holevo 界而松于 Holevo-Helstrom 界。
2024-01-22 quant-ph
Device-independent security of quantum cryptography against collective attacks
我们提出了最佳集体攻击的量子密钥分发（QKD）协议在“设备无关”的安全方案，其中没有假设的方式QKD设备的工作或他们操作的量子系统。我们的主要结果是一个紧约束的Holevo信息之间的授权方和窃听者，作为一个函数的金额违反贝尔型不等式。
2007-06-25 quant-ph
Quantum-locked key distribution at nearly the classical capacity rate
量子数据锁定是一种协议，允许使用较小的密钥来（取消）锁定呈指数级增长的大量信息，从而产生对量子环境中经典一次一密加密的最强违反。这种违反反映了量子密码学的两个安全标准之间存在的巨大差距，这两个标准由两个熵量量化：Holevo信息和可访问信息。我们表明，后者成为一个明智的安全标准，如果窃听者的量子存储器的相干时间的上限是已知的。在这种情况下，我们介绍了一个协议的秘密密钥生成通过一个无记忆量子信道。对于具有足够对称性的信道，例如d维擦除和去极化信道，该协议允许以与经典容量减去一位一样高的渐近速率生成密钥。
2014-10-20 quant-ph
Explicit capacity-achieving receivers for optical communication and quantum reading
一个重要的实际开放问题是设计明确的，结构化的光接收器，以实现在光通信和“量子读取”的背景下的Holevo限制。“Holevo极限是一个可达到的速率，高于任何已知光接收器的香农极限。我们演示了如何顺序解码的方法可以实现这两个设置的Holevo限制。对于这两种设置，我们的方案的关键部分是非破坏性的“真空或非”测量，其将n符号调制的码字投影到n重真空状态或其正交补上，使得测量后的状态是n重真空或具有从n符号的联合量子态的支持中移除的真空。用于光通信的顺序解码器需要额外的能力来执行多模光学相空间位移-使用分束器和激光器可实现，而用于量子读取的顺序解码器还需要执行相移（使用相位板可实现）和在线压缩（相敏放大器）的能力。
2012-05-01 cs.IT math.IT quant-ph
Unconditional Security of Time-energy Entanglement Quantum Key Distribution using Dual-basis Interferometry
高维量子密钥分发（HDQKD）提供了高安全密钥速率和高光子信息效率的可能性。我们考虑了基于自发参量下转换产生的时间-能量纠缠的HDQKD，并证明了它对集体攻击是安全的。它的安全性取决于可见性数据-从弗兰森和共轭弗兰森干涉仪-探测光子对频率相关性和到达时间相关性。从这些测量上界可以建立窃听者的Holevo信息通过翻译的高斯态安全分析连续变量量子密钥分发，使它适用于我们的协议。我们表明，可见性数据从刚才的弗兰森干涉仪提供了一个较弱的，但仍然有用的，安全的密钥速率下限。为了处理多对发射，我们将诱饵状态的方法纳入我们的协议。结果表明，在光纤传输距离超过200 km时，时间能量纠缠HDQKD的安全密钥速率可达700 bit/s，在密钥生成阶段，光子信息效率为2个安全密钥比特/光子符合，接收机系统效率为15%。
2014-01-23 quant-ph
Quantum limits to polarization measurement of classical light
光的偏振是光学中的基本概念之一。有许多方法可以测量和描述光的这种特性，但在基本层面上，量子力学对这种测量施加了最终的限制。在这里，我计算的量子极限的经典相干光的偏振测量的精度。这是一个多参数估计问题，其关键特征是每个参数对应的非交换最优观测量禁止它们同时测量。我明确地最小化的量子Holevo-Cramer-Rao约束，解决了这个问题，并表明它可以局部饱和的两种类型的传统接收器。
2021-12-10 quant-ph
Continuous-variable quantum authentication of physical unclonable keys: Security against an emulation attack
我们考虑最近提出的实体认证协议，在该协议中，一个物理不可克隆的密钥被询问的随机相干态的光，和正交的散射光的分析通过一个粗粒度的零差检测。我们得到了一个充分条件，该协议是安全的仿真攻击，其中对手知道的挑战-响应属性的密钥，而且他可以访问的挑战过程中的验证。安全性分析依赖于Holevo的界限和Fano的不等式，并表明该协议是安全的，对仿真攻击的广泛的物理参数，是在今天的技术范围内。
2018-01-23 cs.CR quant-ph
Approaching the Ultimate Limit of Quantum Multiparameter Estimation by Many-Body Physics
National University of Singapore（新加坡国立大学）
本文提出利用多个独立同分布量子对象的物理测量方案，接近量子多参数估计的Holevo-Nagaoka界，通过与玻色辅助粒子的相互作用和辅助粒子的通用动态测量，提供实现极限精度的实验设置描述。
2026-08-17 quant-ph
Non-Orthogonal Multiple Access-Based Continuous-Variable Quantum Key Distribution: Secret Key Rate Analysis and Power Allocation
Fudan University（复旦大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Data61, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation（联邦科学与工业研究组织数据六分）；University of Manitoba（曼尼托巴大学）
本文提出一种基于非正交多址接入的连续变量量子密钥分发系统，通过优化功率分配算法提升了密钥率，并在不同环境下保持稳定性。
2025-12-07 quant-ph
Phase covariant channel: Quantum speed limit of evolution
研究了相位协变映射的量子演化速度。这涉及吸收、发射和退相过程。我们考虑上述过程的各种组合下的映射，以研究相位协变映射对量子速度极限时间的影响。对于无吸收的相位协变映射，考虑耗散和CP-（在）可分（非）马尔可夫移相噪声的组合。在真空和有限温度效应的存在下，检查相干混合平衡对速度限制时间的作用。我们还研究了Holevo信息变化的速率和相位协变映射的特定情况下的行动量子演化速度。
2022-12-04 quant-ph
Hierarchy of Bounds on Accessible Information and Informational Power
量子理论对任何量子系统所能携带的信息量施加了根本性的限制。一方面，Holevo束缚排除了在量子系统中编码比经典系统更多信息的可能性，后者由完全可区分的状态组成。另一方面，当状态在状态空间中均匀分布时，所谓的次熵下界是饱和的。量子系统的均匀性可以通过将它们表征为$t$ -设计来自然地量化，其中$t = \infty$对应于均匀分布。在这里，我们展示了量子系统的均匀性和它可以携带的信息量之间存在权衡。为了这个目的，我们推导出一个层次的信息边界作为$t$的函数，并证明其紧量子位和qutrits。通过推导大尺寸的渐近公式，我们还表明，任何$t$ -设计与$t > 1$所产生的统计包含不超过一个比特的信息，而这个数量与$t$减少。Holevo和subentropy边界恢复$t = 1$和$t = \infty$，分别作为特殊情况。
2015-07-28 quant-ph
Deterministic Minimum-Leakage Continuous-Variable Quantum Key Distribution with Phase-Conjugated Twin Beams
School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University（中山大学电子与信息工程学院）
研究基于相位共轭孪生光束的确定性最小泄漏连续变量量子密钥分发，提出去除爱丽丝端宣告步骤的双模协议，分析其与宣告协议的关系及不同压缩下的密钥率，还研究了相关双模高斯攻击，表明该方法为对称最小泄漏 CV-QKD 提供新途径。
2026-09-09 quant-ph
Quantum key distribution by phase flipping of coherent states of light
在本文中，我们提出了量子密钥分发协议，而不是单量子比特，使用介观相干态的光$|α\rangle$编码的比特值的随机生成的密钥。给定参考值$α\in\mathbb C$和一串相位旋转，每个相位旋转从一组$2M$等距相位中随机选取，Alice准备由光的相干态的乘积给出的量子态，使得每个脉冲的复相位通过对应的相位旋转而旋转。密钥$r=r_1 \dots r_\ell$的第$i$位的编码通过进一步对第$i$相干状态脉冲执行相位旋转$r_i π$（利用$r_i = 0,1$）来完成。为了保护协议不受中间人攻击，我们引入了一个验证过程，并利用Holevo界分析了协议的安全性。我们还分析了光束分裂和集体攻击的可能性，显示前者的不可能性，在我们的协议的情况下，后者的不足。虽然我们不能证明对量子力学定律所允许的最一般的攻击完全完美的安全性，我们的协议实现了更快的量子密钥分发，在更大的距离和更低的成本，比单光子同行，保持至少对当前和不久的将来的技术实际安全。
2017-05-03 quant-ph
On the quantumness of multiparameter estimation problems for qubit systems
在量子力学中，多个参数的估计是一个具有实际应用的基本问题。事实上，可达到的估计精度的极限最终与不同观测量的非交换性有关，这是量子力学的一个特殊性质。在这里，我们考虑几个量子比特系统的估计问题，并评估相应的量子度R，最近推出的一种措施，以量化有多少不兼容的参数进行估计。特别地，R是（渐近可实现的）Holevo界和SLD Cramér-Rao界（即单参数量子Cramér-Rao界的矩阵推广）之间的重正化差的上界。对于所有考虑的估计问题，我们评估的量子性R，为了更好地理解它的有用性在表征多参数量子统计模型，我们比较它与Holevo和SLD约束之间的重整化差异。我们的结果证明R是一个有用的量来表征多参数估计问题，因为对于几个量子统计模型，它等于界限之间的差异，并且一般来说，它们的行为定性一致。另一方面，我们还发现证据表明，对于某些量子统计模型，界限并不紧密，因此R可能高估了参数之间的量子不相容程度。
2020-10-23 quant-ph
Holevo Cramér-Rao bound: How close can we get without entangling measurements?
本文研究多参数量子计量中集体测量相对单独测量的精度上限，证明 qudit 态参数估计可获得随维数线性增长的集体量子增强，并推测其为局部估计的最大增强。
2025-09-25 math-ph math.MP physics.data-an
Limits for compression of quantum information carried by ensembles of mixed states
研究了混合态系综所携带的量子信息的压缩问题。我们证明了对于任意编码方案，渐近忠实地传递信号状态所需的最少数量的量子比特是由Holevo函数$S(\varrho)-\sum_ip_iS(\varrho_i)$从下有界的。我们还表明，一个压缩协议可以组成另一个，后者提供了完美的传输。这种复合协议适用于二进制源的情况。它被证明达到所获得的界限。最后，我们指出，在混合信号状态的情况下，在对信号“盲”的编码方案和假定关于信号状态的身份的知识的编码方案的最大压缩率之间可能存在差异。
1997-12-17 quant-ph
Multiparameter estimation with two qubit probes in noisy channels
本研究比较了噪声信道下单与双量子比特探针的多参数估计性能，通过计算量子极限发现双探针在多数非恒等信道中更优，但极强噪声下单探针可能超越最大纠缠双探针，并指出实现最终精度需在状态制备与测量阶段均引入纠缠。
2023-07-26 quant-ph
A Quantum Multiparty Packing Lemma and the Relay Channel
在量子系统中对经典信息进行最佳编码是量子信息理论最古老和最基本的挑战之一。Holevo的界限对这种编码设置了一个严格的上限，而Holevo-Schumacher-Westmoreland（HSW）定理则解决了一个给定的量子系统可以“打包”多少经典信息的问题。在这篇文章中，我们使用Sen最近的量子联合典型性结果来证明一个推广HSW定理的一次性多方量子包装引理。引理被设计成容易地适用于许多网络通信场景。作为一个例子，我们用它来直接获得量子概括的中继信道的著名的经典编码方案：多跳，相干多跳，解码转发，部分解码转发。我们提供有限块长度和渐近结果，后者匹配现有的经典公式。考虑到经典包装引理在网络信息论中的关键作用，我们的包装引理应该有助于打开直接量子推广的领域。
2020-05-26 cs.IT math-ph math.IT
