An exponential separation between entanglement-assisted and unassisted one-way quantum communication
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Hon Hai (Foxconn) Research Institute（鸿海（富士康）研究院）；University of Waterloo（滑铁卢大学）
本研究证明存在全布尔函数在单向通信中，有纠缠时仅需对数级经典通信，无纠缠时需多项式级量子通信，实现指数级分离。
2026-10-06 quant-ph
Exponentially enhanced quantum communication rate by multiplexing continuous-variable teleportation
当今量子通信系统的主要挑战在于在存在不可避免的损耗的情况下长距离地以高速率传输量子信息。因此，可实现的量子通信速率从根本上受到每次使用信道可以传输的能量的限制。因此，至关重要的是开发量子通信协议，尽可能有效地编码量子信息。为此，我们研究了连续变量量子隐形传态作为一种分发量子信息的方法。我们探讨了在多个光学模式上编码信息的可能性，并推导出可实现的量子信道容量的上界和下界。这种分析使我们能够对单模与多模纠缠资源进行基准测试。我们的研究表明，与单模编码相比，多路复用不仅具有增强的能量效率，导致可实现的量子通信速率呈指数级增长，而且还提高了损耗恢复能力。然而，由于可靠的量子信息传输仅在纠缠值超过某个阈值时才能实现，因此需要仔细优化编码模式的数量以获得最佳的量子信道容量。
2012-08-21 quant-ph
Experimental demonstration of scalable quantum blockchain with exponentially superior quantum communication complexity
Guangxi University（广西大学）；Nanjing University（南京大学）；Renmin University of China（中国人民大学）
研究利用弱相干态实现可扩展量子区块链协议，采用循环量子拜占庭协议机制，降低量子通信复杂性，在光子集成电路平台实现六节点网络，资源需求少，并演示了量子安全令牌交换应用，为可扩展量子区块链开辟实用途径。
2026-07-15 quant-ph
Quantum One-Way Communication is Exponentially Stronger Than Classical Communication
在1999年的STOC中，拉兹提出了一个（部分）函数，对于这个函数，存在一个只与$O(\log n)$量子比特进行通信的量子协议，但是对于这个函数，任何经典（随机的、有界错误的）协议都需要$\poly(n)$比特的通信。量子协议需要两轮通信。自从Raz发表论文以来，是否可以通过仅使用一轮通信的量子协议实现相同的指数分离仍然是开放的。在这里，我们以肯定的方式解决这个问题。
2010-09-19 cs.CC math.MG quant-ph
A new exponential separation between quantum and classical one-way communication complexity
我们提出了一个新的例子，部分布尔函数的单向量子通信的复杂性是指数低于其单向经典通信的复杂性。这个问题是以前研究过的子群成员问题的自然推广：Alice收到一个比特串x，Bob收到一个置换矩阵M，他们的任务是确定Mx=x还是Mx远离x。证明使用傅立叶分析和Kahn，Kalai和Linial不等式。
2011-04-26 cs.CC quant-ph
Exponential Separation of Quantum and Classical One-Way Communication Complexity for a Boolean Function
我们给出了一个布尔函数的单向量子和经典通信复杂度之间的指数分离。在此之前，这种分离只为一种关系所知。一个非常相似的结果是由Kereneirs和Raz [KR 06]独立获得的。我们的结果给出了密码学的有界存储模型中的一个例子，其中如果对手具有一定量的经典存储，则密钥是安全的，但如果他具有类似量的量子存储，则密钥是完全不安全的。
2006-07-25 cs.CC quant-ph
Quantum multiparty communication complexity and circuit lower bounds
我们定义了一个多方通信复杂性的量子模型，并证明了经典模型和量子模型之间的模拟定理。作为我们模拟的结果，我们证明了如果函数f的量子k方通信复杂度是$Ω(n/2^k)$，那么它的经典k方通信是$Ω(n/2^{k/2})$。找到这样一个f将使我们能够证明（k>log n）参与者的强经典下界，从而解决关于对称电路的一个主要公开问题。此外，我们还证明了对于广义内积（GIP）函数，量子模型比经典模型具有指数效率。这为任何量子和公共硬币随机通信模型之间的总函数提供了第一个指数分离。
2005-04-12 quant-ph
Exponential Separation between Quantum Communication and Logarithm of Approximate Rank
Chattopadhyay，Mande和Sherif（ECCC 2018）最近展示了一个全布尔函数，即sink函数，它具有多项式近似秩和多项式随机通信复杂度。这给出了随机通信复杂度和近似秩的对数之间的指数分离，反驳了对数近似秩猜想。我们证明了即使是量子通信复杂度的汇函数是多项式，从而也反驳了量子对数近似秩猜想。我们的下界是基于Rao和Sinha（ECCC 2015）为经典情况引入的愚弄分布方法，以及Anshu，Touchette，Yao和Yu（STOC 2017）为量子情况扩展的方法。利用愚弄分布方法给出了经典下界的一个新的证明。
2018-11-25 cs.CC quant-ph
Exponential quantum enhancement for distributed addition with local nonlinearity
我们认为经典和纠缠辅助版本的分布式计算方案，计算非线性布尔函数的一组输入位提供分开的缔约方。双方之间的通信被限制为通过一个特定的装置进行，该装置强制执行所有非线性、非局部经典逻辑由单个接收器执行的约束，并且所有通信都通过有限数量的一位通道进行。在纠缠辅助版本中，计算固定非线性布尔函数所需的通道数量可以比经典版本中的通道数量呈指数级减少。我们证明了这种指数增强的问题的分布整数加法。
2009-07-20 quant-ph
Unbounded Quantum Advantage in Communication with Minimal Input Scaling
本研究证明在输入规模最小化（对数级）时，关系重构任务中量子通信可实现无界优势，量子复杂度为常数而经典复杂度为对数，并给出经典公共硬币下界及半设备无关维度见证等应用。
2025-03-31 quant-ph
Exact Asymptotic Rates and an Exponential Strong Converse for quantum SMP and One-Way Communication
IQC, University of Waterloo（量子计算研究所，滑铁卢大学）
本文证明量子SMP模型中联合计算多个实例的渐近最优通信速率等于行数和列数对数之和，并给出指数强逆，显示量子指纹优势在渐近下消失。
2026-09-15 quant-ph
Bounded-Error Quantum State Identification and Exponential Separations in Communication Complexity
考虑有界误差量子态识别问题：给定态α_0或态α_1，要求输出“0”、“1”或“？'（“不知道”），这样以输出' 0'或' 1 '为条件，我们的猜测是正确的概率很高。目标是最大化不输出的可能性'？'.我们证明了一个直积定理：如果我们给出两个这样的问题，分别具有最优概率a和b，并且第一个问题中的状态是纯的，那么联合有界误差状态识别问题的最优概率是O（ab）。我们的证明是基于半定规划对偶，可能会有更广泛的兴趣。利用这一结果，我们提出了两个指数分离的同时消息传递模型的通信复杂性。这两个都是在最强烈的意义上表现出来的。首先，我们描述了一个关系，在存在共享随机性的情况下，可以用O（log n）个经典通信比特来计算，但是如果双方不共享随机性，即使通信是量子的，也需要Omega（n^{1/3}）个通信。这显示了姚最近通过没有共享随机性的量子协议对共享随机性协议的指数模拟的最优性。其次，我们描述了一个关系，可以计算O（log n）经典位的通信存在共享纠缠，但需要Ω（n/log n）^{1/3}）通信，如果各方共享随机性，但没有纠缠，即使通信是量子的。这是通信复杂性中的第一个例子，在这种情况下，纠缠比量子通信带来的好处要多得多。
2005-11-02 cs.CC quant-ph
Localization and its consequences for quantum walk algorithms and quantum communication
相对于经典粒子在同一图上的扩散，量子在特定图上的行走速度呈指数级增长，这是一个惊人的观察结果。它提出了新的快速量子算法的可能性。我们在这里指出，通过局域化现象，量子力学也可以导致这些图上运动的指数抑制（即使在没有退相干的情况下）。事实上，对于图的物理体现，这将是通用的行为。它也对使用自旋网络（包括自旋链）作为量子通信通道的建议产生了影响。
2006-07-27 quant-ph
Exponential Separation of Quantum and Classical One-Way Numbers-on-Forehead Communication
University of Southern California（南加州大学）
本文通过定义隐藏匹配问题的扩展变体，证明了量子与随机单向额头数字通信复杂度之间的指数分离，解决了Gavinsky和Pudlák提出的核心问题。
2026-03-24 cs.CC quant-ph
Bell inequalities with one bit of communication
我们研究贝尔方案与二进制的结果补充了一位经典的通信。我们开发了一种方法来找到这样的情况下，即使直接面枚举是不可能的，或至少是困难的方面的不平等。使用这种方法，我们部分地解决了Alice和Bob在三个输入之间进行选择的情况，发现总共有668个不等价的面不等式（关于输入和输出的重新标记）。我们还表明，其中一些不等式是根据没有通信的情况下发现的方面不等式（即众所周知的贝尔不等式）构造的。
2018-12-12 quant-ph
Exponential communication gap between weak and strong classical simulations of quantum communication
经典地模拟量子态的通信的最普通的方法是传输量子态本身的经典描述。然而，如果模拟是准确的，这需要无限数量的经典通信。一个更有趣、要求可能更低的策略是将量子态的全部信息编码到通信变量的概率分布中，这样就不会在每次Single Shot中发送这些信息。这种模拟称为弱模拟，与强模拟相反，强模拟中的量子态在单个镜头中进行通信。在本文中，我们介绍了一个有界错误的弱协议，用于模拟任意数量的量子比特的通信和随后的两个结果的测量组成的任意纯态投影仪和它的补充。该协议需要与量子比特的数量无关并且与Delta^{-1}成比例的经典通信量，其中Delta是协议的误差和自由参数。相反，有界错误强协议需要大量的经典通信，随着固定错误的量子位数呈指数增长。我们的结果改进了以前的协议，基于Johnson-Lindenstrauss引理，通信成本缩放为Delta^{-2} log Delta^{-1}。
2013-01-15 cs.IT math.IT quant-ph
Generation of a High-Visibility Four-Photon Entangled State and Realization of a Four-Party Quantum Communication Complexity Scenario
我们直接从单个下转换光源中获得了可见度高达（95.35 \pm 0.45）%的四光子偏振纠缠态。利用该纠缠态实现四方量子通信复杂度方案（QCCS）的成功概率为（81.54 \pm 1.38）%，大大超过了经典的50%的限制.作为比较，两个Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）对以（73.89 \pm 1.33）%的成功概率实现了该场景。这种四光子态可以用来实现无消相干的量子信息处理和其他先进的量子通信方案。
2006-07-26 quant-ph
Exponential Quantum Communication Advantage in Distributed Inference and Learning
提出基于量子网络的分布式计算框架，将数据编码为量子态，证明在推理和训练中可实现指数级通信优势且开销适中，为分布式机器学习奠定基础。
2024-09-26 quant-ph stat.ML
Exponential Separation of Quantum Communication and Classical Information
我们展示了一个布尔函数，其量子通信复杂度比经典信息复杂度呈指数级增长。另一个方向的指数分离已经从克伦特的工作中得知。[SICOMP 44，pp. 1550-1572]，因此我们的工作意味着这两个复杂性度量是不可比较的。由于经典信息复杂度是量子信息复杂度的上界，而量子信息复杂度又等于分摊量子通信复杂度，因此我们的工作意味着分布式量子通信复杂度的紧直和结果不成立.我们用来表示这种分离的函数是Rao和Sinha [ECCC TR 15 -057]引入的对称k元指针跳跃函数，其经典通信复杂度指数地大于其经典信息复杂度。在本文中，我们证明了该函数的量子通信复杂度是多项式等价于它的经典通信复杂度。我们的证明背后的高层次思想可以说是迄今为止最简单的信息和通信之间的指数分离，由一系列的舍入消除参数驱动，使我们能够进一步简化Rao和Sinha的方法。作为我们开发的技术的另一个应用，我们给出了一个简单的证明，在计算n位的相关大于函数时，Alice和Bob的通信之间的最佳权衡：假设Bob通信至多b位，那么Alice必须发送n/exp（O（b））位给Bob。即使在允许预共享纠缠时也是如此。我们还提出了一个经典的协议实现这一界限。
2016-11-28 cs.CC cs.IT math.IT
Multistage games and Bell scenarios with communication
贝尔非定域性是量子理论的基石，其在从密码学到分布式计算和博弈论的信息处理中的应用。事实上，众所周知，贝尔定理可以正式链接到贝叶斯游戏，允许使用非局部相关性来建议玩家，从而实现经典无法获得的新平衡点。在这里，我们概括了这种联系，证明了多级游戏的不完全信息与贝尔方案涉及双方之间的测量结果的通信之间的连接。我们应用的一般框架的几个感兴趣的情况下，并分析量子非局域关联达到的平衡。
2020-12-01 quant-ph
Exponential quantum communication reductions from generalizations of the Boolean Hidden Matching problem
在这项工作中，我们重新审视布尔隐藏匹配通信问题，这是单向模型中的第一个通信问题，以证明指数经典量子通信分离。在这个问题中，爱丽丝的比特根据鲍勃持有的分区配对。这些对使用奇偶校验函数进行压缩，并且保证最终的位串等于Bob持有的另一个位串或其补码。问题是决定哪种情况是正确的。在这里，我们推广的布尔隐藏匹配问题，取代奇偶校验功能与任意布尔函数$f$。根据$f$的符号度，给出了有效的通信协议。如果它的符号度小于或等于1，我们证明了一个有效的经典协议。如果它的符号度小于或等于$2$，我们证明了一个有效的量子协议。然后，我们完全表征的经典硬度的所有对称函数$f$的符号度大于或等于$2$，除了一个家庭的特定情况下。我们还证明了，通过傅立叶分析，一个经典的下界为任何功能$f$，其纯高的程度是大于或等于$2$。同样，我们证明，也通过傅立叶分析，量子下界的任何功能$f$，其纯高的程度是大于或等于$3$。这些结果给出了一个新的指数经典量子通信分离的大家庭。
2021-08-17 cs.CC quant-ph
Interplays between classical and quantum entanglement-assisted communication scenarios
本文研究准备-测量场景中纠缠作为资源的作用，证明纠缠免费时量子消息等价于双倍容量的经典消息，并证明不可导引态无法提供通信优势。
2023-04-19 quant-ph
Anonymous quantum communication
我们提出了第一个协议的匿名传输的量子态，是信息理论上的安全对一个积极的对手，没有任何假设的腐败参与者的数量。发送者和接收者的匿名性得到了很好的保护，并且量子态的隐私性得到了保护，除非是指数小概率。即使一个破坏的参与者可以导致协议中止，量子态也只能以指数级的小概率被破坏：如果协议成功，量子态将被转移到接收者，否则它将保留在发送者手中（前提是接收者是诚实的）。
2007-06-15 quant-ph
Exponential Quantum Advantage in Numbers-on-Forehead Communication
Penn State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of Southern California（南加州大学）
本文首次在一般交互式三方NOF模型中构造交错酉乘积问题，证明其仅需O(log n)量子通信但需Ω~(n^{1/32})随机通信，实现指数级量子优势。
2026-10-06 cs.CC quant-ph
Composable simultaneous purification: when all communication scenarios reduce to spatial correlations
Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；LIP6（LIP6实验室）；School of Informatics, University of Edinburgh（爱丁堡大学信息学院）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Grenoble INP（格勒诺布尔理工学院）；LIG（LIG实验室）
本文研究了通过同时纯化扩展到所有多体通信方案，证明任意非信号态集合无法逃脱标准空间量子贝尔相关性。
2026-01-08 quant-ph
Experimental quantum communication complexity
我们证明了两个示例性的通信复杂度协议的保真度，允许一个N-1位的通信，可以通过N-1（非纠缠）量子比特通信指数提高。为了公平比较，考虑到最先进的设置的所有效率低下，实验实现优于最好的经典协议，使其成为多方量子通信应用的候选者。
2005-02-11 quant-ph
Bell scenarios with communication
经典物理和量子物理对实验提供了根本不同的预测，这些实验是由不进行通信的独立观察者进行的，这种现象被称为量子非局域性。这一见解是我们目前对量子物理学理解的关键要素，也使许多信息处理协议的安全性超出了经典的实现。放松没有通信的关键假设会导致对量子相关性本质的新见解，并可能使新的应用程序能够在不太严格的假设下建立安全性。在这里，我们研究这样的放松，其中不同形式的通信是允许的。我们考虑输入、输出和各方之间的消息的通信。使用几种措施，我们研究了需要多少通信的经典模型，以重现量子或一般的无信号相关性，以及如何量子模型可以与经典通信，以重现无信号相关性增强。
2016-07-27 quant-ph
Entanglement in prepare-and-measure scenarios: many questions, a few answers
纠缠和量子通信是量子信息科学中的典型资源，导致没有经典类似物的系统之间的相关性。由于纠缠的相关性时，通信是缺席长期以来一直在贝尔的情况下研究。在过去的十年里，由于量子通信的相关性，当纠缠不存在时，已经在测量和测量方案中得到了广泛的研究。在这里，我们开始了解和研究涉及纠缠和通信的场景中的相关性，重点是纠缠辅助的测量和测量场景。在最近的一篇姊妹论文[arXiv：2103.10748]中，我们研究了基于无限制纠缠的相关性。在这里，我们的重点是限制纠缠的情况。我们建立了标准的经典和量子通信之间的几个基本关系和它们的纠缠辅助对应。特别是，虽然已经知道发送者和接收者之间的双量子比特纠缠辅助的比特或量子比特构成了比裸比特或量子比特更强的资源，但我们表明，更高维的纠缠进一步增强了比特或量子比特的能力。我们还提供了广义密集编码协议的特征，纠缠辅助量子通信协议的自然子集，发现它们可以被理解为实值希尔伯特空间中的标准量子通信协议。虽然这种密集的编码协议可以传达高达两位的信息，我们提供的证据，也许是反直觉的，即资源与一个小的信息容量，如裸qutrits，有时可以产生更强的相关性。在此过程中，我们留下几个插图，并以一系列有趣的开放问题作为结束。
2022-05-05 quant-ph
On quantum and approximate privacy
本文研究了通信复杂度下的隐私和安全功能评估问题。重点是量子版本的模型和协议，只有近似的隐私对诚实的球员。我们表明，在计算函数时的隐私损失（最小泄露信息）可以通过使用量子协议以指数方式减少，而私人可计算函数类（即，具有隐私损失的那些）不被量子协议放大。另一方面，量子通信与小的信息泄漏相结合使得某些函数可以（几乎）私下计算，而这些函数使用无泄漏的量子通信或有泄漏的经典通信都无法计算。我们还给出了一个例子，通过允许隐私损失为$o(1)$而不是隐私损失为0，函数的通信复杂度呈指数级降低。
2003-06-05 quant-ph
Classical vs. quantum communication in XOR games
在这项工作中，我们引入了量子非局域性和通信复杂性问题之间的中间设置。更准确地说，我们研究了当Alice和Bob被允许使用有限数量的单向经典通信$ω_{o.w.-c}(G)$（分别为）时XOR博弈$G$的价值。单向量子通信$ω_{o.w.-c}^*(G)$），其中$c$表示比特数（分别为量子位）。这里的关键量是商$ω_{o.w.-c}^*(G)/ω_{o.w.-c}(G)$。我们提供了一个通用的方法来获得贝尔不等式违反一般贝尔泛函的XOR游戏的商$ω_{o.w.-c}^*(G)/ω_{o.w.-2c}(G)$大于1。特别是，这允许从通信复杂性问题中找到（无界）贝尔不等式违反，其精神与Buhrman等人（2016）最近的工作相同。我们还提供了一个XOR游戏的例子，对于这个游戏，先前的商在信息量$c$方面是最优的（直到对数因子）。有趣的是，这个博弈中每个参与者只有多项式的输入。对于分离函数的经典与量子通信复杂度的相关问题，已知的实现指数分离的示例需要每方指数地多个输入。
2017-07-03 quant-ph
Quantum one way vs. classical two way communication in XOR games
在这项工作中，我们给出了一个例子，指数分离之间的量子和经典资源的设置异或游戏辅助通信。具体地，我们示出了XOR游戏的示例，对于该XOR游戏，需要双向经典通信的$O(n)$比特以便实现与单向通信的$\log n$量子比特可以实现的相同的值。我们还发现了一个表征的XOR游戏的价值与有限数量的双向通信的赋范空间的张量规范方面的援助。
2020-03-21 quant-ph
Quantum repeaters for communication
在通过噪声信道的量子通信中，错误概率与信道的长度呈指数关系。我们提出了一个量子中继器的方案，克服了这个限制。其中心思想是通过使用一种新的嵌套纯化协议连接一串（不完美的）纠缠粒子对，从而创建一个高保真的单个远距离对。该方案允许百分比级别的一般错误。
1998-03-20 quant-ph
Investigating the implementation of restricted sets of multiqubit operations on distant qubits: a communication complexity perspective
我们提出了一个协议，爱丽丝实现多量子比特的量子操作从限制集上的遥远的量子比特鲍勃拥有，然后我们研究了在不同的通信场景下的任务的通信复杂度。通过与以前的工作相比，我们的协议的工作没有事先共享的纠缠，并需要更少的通信资源比以前的协议在量子比特传输的情况下。此外，我们将我们的协议推广到$d$维操作。
2012-10-10 quant-ph
Simultaneous Communication Protocols with Quantum and Classical Messages
我们研究了通信复杂性的同时消息传递（SMP）模型，其中一方是量子的情况下，其他是经典的。我们表明，在SMP协议，计算一些功能与第一方发送q量子位和第二发送c经典位，量子消息可以被替换为一个随机化的消息的O（qc）经典位，以及由O（qc log q）经典位的确定性消息。我们的证明在很大程度上依赖于Scott Aaronson的早期结果。特别地，我们的结果意味着量子经典协议需要发送Omega（sqrt{n/log n}）比特/量子比特来计算n比特字符串上的相等，因此并不明显优于经典经典协议（并且比量子指纹等量子量子协议差得多）。这基本上回答了Wim van Dam最近提出的一个问题。我们的研究结果还意味着，更一般地说，量子经典和经典经典SMP协议之间没有超多项式分离的功能问题。这与关系问题的情况形成对比，其中量子经典和经典经典SMP协议之间的指数差距是已知的。我们表明，这种令人惊讶的情况不会出现在纯粹的经典模型：在那里，一个指数分离的关系问题可以转换成一个指数分离的功能问题。
2008-12-28 quant-ph
Bounding the classical cost of simulating quantum behaviors in the prepare-and-measure scenario
Uppsala University（乌普萨拉大学）；KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；Universität Siegen（锡根大学）；University of Münster（明斯特大学）
研究通过限制状态集的方法，确定了在准备-测量场景中模拟量子行为所需经典通信成本的下界。
2026-03-01 quant-ph
Non-signaling assistance in prepare-and-measure scenarios with classical communication
Instituto de Física Gleb Wataghin, Universidade Estadual de Campinas（坎皮纳斯州立大学格莱布·瓦塔金物理研究所）；Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica, Universidade Estadual de Campinas（坎皮纳斯州立大学数学、统计与科学计算研究所）；Sorbonne Université, CNRS, LIP6（索邦大学法国国家科学研究中心LIP6实验室）；International Centre for Theory of Quantum Technologies, University of Gdańsk（格但斯克大学量子技术理论国际中心）；Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät, Universität Siegen（锡根大学自然科学技术学院）
研究经典通信的制备-测量场景中自适应与非自适应非信号辅助的刻画，证明非自适应非信号辅助足以模拟量子通信，并揭示自适应优势源于接收者无测量选择的场景。
2026-07-02 quant-ph
Communication scenario enables robust self-testing of n-party Greenberger-Horne-Zeilinger basis measurements
本文提出一种半设备无关方法，实现无需共享纠缠的n-party GHZ基测量鲁棒自检验，并引入可实现的三结果部分贝尔基测量协议。
2026-01-04 quant-ph
Landauer principle and the second law in a relativistic communication scenario
该研究在相对论通信场景中结合朗道尔原理与热力学第二定律，推导出接收者获取信息所需能量的界限，该界限取决于时空度规与信道性质。
2024-07-22 quant-ph
On Reliability Function of Quantum Communication Channel
可靠性函数给出了通信信道中错误概率指数收敛到零的速率。本文给出了量子纯态信道可靠性函数的界，使人联想到相应的经典界。这特别提出了量子无噪声信道编码定理的另一种证明，它不使用典型子空间的概念。详细讨论了二进制量子信道的例子。
1998-08-12 quant-ph
Application of the Resource Theory of Channels to Communication Scenarios
介绍了一种与量子信道通信相关的信道资源理论，其中将恒定信道--对通信任务无用的信道--的集合视为空闲资源。我们发现，我们的理论与这样一个简单的结构是有用的，以解决量子香农理论中的中心问题-特别是，我们提供了一个逆界的一次性非信令辅助经典容量，自然导致其强大的逆属性，以及获得一次性信道模拟成本与非信令援助。我们澄清的非信令援助和我们的形式主义之间的密切联系，通过确定非信令辅助信道编码与资源非生成超级信道的最大集合下的信道变换，提供了后者的物理表征。我们的研究结果为这些问题提供了新的视角和简洁的论据，将最近发展的资源理论领域与量子信息理论中的“经典”环境联系起来，并阐明了通道资源理论作为解决实际问题的有效工具的有效性。
2020-03-25 quant-ph
Quantum Predictive Learning and Communication Complexity with Single Input
NEC Laboratories America, Inc.（美国NEC实验室公司）
我们定义了一个新的量子学习模型，我们称之为预测量子（PQ）。这是PAC的量子模拟，在测试阶段，学生只需要回答多项式数量的测试问题。我们展示了一个关系概念类，是有效地学习PQ，而在任何“合理”的经典模型指数量的训练数据将是必需的。这是量子学习和经典学习之间的第一个无条件分离。我们证明了我们的分离在几个方面是最好的;特别是，对于一个函数类以及几个较弱的量子学习版本，没有类似的结果。为了证明我们的分离的紧密性，我们考虑单向通信的特殊情况，我们称之为单输入模式，其中Bob没有接收任何输入。有些令人惊讶的是，当考虑关系通信任务时，这种设置变得不平凡。特别地，任何具有双边输入的问题都可以转化为具有相等的经典单向成本的单输入关系问题。我们表明，在量子的情况下，情况是不同的，在相同的变换可以使通信的复杂性指数更大。当且仅当原始问题在量子和经典单向通信成本之间存在指数差距时，才会发生这种情况。我们相信，这些辅助结果可能是独立的利益。
2012-03-15 cs.LG quant-ph
Trade-offs between Entanglement and Communication
该研究通过显式部分函数展示了量子通信在有限纠缠下的优势，揭示了经典与量子协议在通信复杂性上的指数级差异。
2025-12-01 cs.CC quant-ph
Quantum Communication Complexity of Classical Auctions
本文研究经典拍卖机制设计中的量子通信复杂度，证明量子协议在近似最优拍卖中可实现指数级通信节省，并揭示了精确最优拍卖在单向、弱交互和多轮设定下与经典通信之间的多种分离结果。
2025-01-06 cs.GT quant-ph
Exponential Separation of Quantum and Classical Online Space Complexity
尽管存在实现了比最佳已知经典算法的指数时间加速的量子算法，但是没有已知的量子算法使用比经典算法更少的空间资源来执行计算。在本文中，我们研究，第一次明确，空间有界的量子算法的计算问题的输入不是作为一个整体，但一点一点。我们表明，存在这样的问题，量子计算机可以解决使用指数比经典计算机更少的工作空间。更确切地说，我们引入了一个非常自然和简单的空间有界量子在线机器模型，并证明了经典和量子在线空间复杂性的指数分离，在有界错误设置和总语言。我们考虑的语言是受通信问题（集合交集函数）的启发，Buhrman，Cleve和Wigderson用来显示量子和经典有界误差通信复杂性的几乎二次分离。我们证明，在线空间复杂性的框架中，分离成为指数。
2008-11-11 cs.CC quant-ph
Communication complexity of promise problems and their applications to finite automata
相等性和不相交性是通信复杂性中研究最多的两个问题。它们已经被研究了经典和量子通信以及各种模型和通信模式。Buhrman等人[Buh 98]证明了等式问题的承诺版本的确切量子通信复杂度是${\bf O}(\log {n})$，而经典的确定性通信复杂度是双向通信的$n+1$，这是量子和经典（确定性和概率性）通信复杂度之间的第一个令人印象深刻的大（指数）差距。如果容许错误，则相等的量子和概率通信复杂度都是${\bf O}(\log {n})$。然而，即使可以容忍错误，量子（概率）和确定性复杂度之间的差距也不会大于不相交问题的二次。因此，有意思的是，是否有一些关于不相交性问题的有希望的版本，可以显示出更大的差距。我们对这个问题给予肯定的回答。也就是说，我们证明了量子（甚至概率）通信复杂性和经典的确定性通信复杂性的不相交性问题的某些特定版本之间存在指数差距。Klauck [Kla 00]证明了对于任何语言，作为单向量子有限自动机的一般模型的精确量子/经典有限自动机的状态复杂度不小于等价的单向确定有限自动机（1DFA）的状态复杂度。在本文中，我们表明，使用通信复杂性的结果，这种情况可能会有所不同的一些承诺的问题。也就是说，我们证明了一定的承诺问题，之间的差距的状态复杂性的精确单向量子有限自动机和1DFA的指数。
2013-09-30 cs.CC cs.FL quant-ph
Interaction in Quantum Communication Complexity
关于使用量子态的通信，最有趣的事实之一是，这些状态不能用来传输比所使用的量子比特数量更多的经典比特，然而，有一些方法可以用比经典可能的数量少成指数级的量子比特来传递信息。此外，这些方法有一个非常简单的结构-他们涉及很少的相互作用之间的沟通当事人。我们更仔细地研究编码在量子态中的信息可以被操纵的方式，并考虑是否每个经典协议都可以转换为具有类似效率的“更简单”的量子协议的问题。简单协议是指使用较少消息交换的协议。我们证明了对于任意常数k，存在一个问题使得它的k+1消息经典通信复杂度指数小于它的k消息量子通信复杂度，从而否定地回答了上述问题.我们的结果建立在两个原语，局部转换在二分状态（基于以前的工作）和平均编码，这可能是在其他应用程序中的意义。
2000-05-25 cs.CC quant-ph
Quantum Communication Advantage in TFNP
本文提出一个总搜索问题的二分版本，证明其在量子SMP模型中通信复杂度比经典双向随机模型指数级更小，并利用结构-随机性范式证明经典下界。
2025-02-24 cs.CC quant-ph
Quantum Internet: from Communication to Distributed Computing!
在这篇邀请论文中，作者讨论了通过量子互联网互连量子计算机可实现的指数计算加速。他们还确定了量子互联网设计和部署的关键未来研究挑战和开放问题。
2018-05-11 cs.NI 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
Improved Separations between Quantum and Classical Communication Complexity of Total Functions
Nagoya University（名古屋大学）
通过改进Gavinsky框架，我们实现了全函数量子与随机化通信复杂度的更大指数分离，在两条量子消息下达到多对数对比根号n，在更多消息下达到多对数对比n的1减任意正指数次方。
2026-10-06 cs.CC quant-ph
The one-way communication complexity of the Boolean Hidden Matching Problem
我们给出了布尔隐匹配问题[BJK 04]的随机单向通信复杂性的Ω（\sqrt{n}）的一个紧下界。由于该问题存在O（\log n）量子比特的量子单向通信复杂度协议，我们得到了部分函数的量子和经典单向通信复杂度的指数分离. Gavinsky，Kempe，de Wolf [GKdW06]独立获得了类似的结果。我们的下界是通过傅立叶分析，使用Kahn Kalai和Linial [KKL 88]的傅立叶系数不等式得到的。
2006-07-25 cs.CC quant-ph
Exponential Lower Bound for 2-Query Locally Decodable Codes via a Quantum Argument
局部可解码代码将n位串x编码为m位码字C（x），以这样的方式，即可以通过仅查询该字的几位来从损坏的码字中恢复任何位x_i。我们使用量子论证来证明具有2个经典查询的LDCs需要指数长度：m=2^{Omega（n）}。以前，这只适用于线性码（Goldreich et al. 02）。我们的证明表明，一个2查询LDC可以解码只有1个量子查询，然后证明了指数下界，这样的1查询局部量子可解码的代码。我们还表明，q量子查询允许更简洁的最不发达国家比最有名的最不发达国家与q经典查询。最后，我们给出了新的经典下界和量子上界的设置私人信息检索。特别是，我们展示了一个量子2-服务器PIR方案，具有O（n^{3/10}）量子比特的通信，改进了最著名的经典2-服务器PIR的O（n^{1/3}）比特的通信。
2002-11-05 cs.CC quant-ph
Classical Interaction Cannot Replace a Quantum Message
我们证明了一个两个球员的通信问题，可以解决在单向量子模型的成本O（log n）的0-错误协议，但需要指数更多的通信在经典的交互式（有界误差）模型。
2008-02-21 cs.CC quant-ph
The Power of One Clean Qubit in Communication Complexity
我们研究量子通信协议，在这种协议中，参与者的存储开始于一个量子位处于纯态的状态，所有其他量子位完全混合（即处于随机状态），并且没有其他存储可用（用于消息或内部计算）。在量子线路的模型中已经广泛地研究了对可用量子存储器的这种限制，并且已知的是，在多项式层级不崩溃的假设下，当模拟的加性误差（在输入长度上）呈指数级小时，经典地模拟在这样的存储器上操作的量子线路是困难的。我们在通信复杂性中研究这种设置。目标是考虑模拟硬度结果的较大附加误差，并且不使用未经证实的假设。我们为这个模型定义了一个复杂性度量，考虑到标准的误差减少技术在这里不起作用。我们定义了一个时钟和半非时钟模型，并描述这些之间的有效模拟。我们刻画了一个单向通信版本的模型弱无界错误通信复杂性。我们的主要结果是，有一个量子协议只使用一个干净的量子位，并使用$O(\log n)$量子位的通信，这样，任何经典的协议模拟的接受行为的量子协议内的附加错误$1/poly(n)$需要通信$Ω(n)$。我们还描述了一个候选问题，其中一个干净的量子比特的通信复杂度和随机化的复杂度之间的指数差距是可能的，因此一个干净的量子比特模型在{ \em常数}加性误差的经典模拟可能是很难在通信复杂度。我们描述了一个几何猜想，意味着下界。
2019-12-28 cs.CC quant-ph
