Stasistically constrained operator associated with additivity of communication channel
Toshio Fukumi
从泊松过程的角度讨论了量子通信信道的可加性，证明了它在概率上是可加的。泊松过程被证明是负责纠缠，这是一个罕见的事件。
Additivity of quantum communication channel is discussed in terms of Poisson process to show it is additive in probability. Poisson process is shown to be responsible for entanglement which is a rare event.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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On Shor's channel extension and constrained channels
本文给出了约束信道可加性猜想的几个等价形式，它在形式上比无约束信道可加性强得多。为此，导出这样的通道的最佳合奏的特性，概括的最大距离属性。结果表明，加性猜想约束通道成立某些非平凡类的通道。最近P.Shor证明了几个量子信息量的可加性性质实际上是等价的。在给出Shor信道扩展的代数公式后，证明了其主要渐近性质。然后，它是用来表明，两个受约束的渠道的可加性可以减少到相同的问题，无约束的渠道，因此，“全球”的可加性与任意约束的渠道是等同于无约束的可加性。
Non-additivity of quantum capacity for multiparty communication channels
我们调查多方通信的情况下，信息从几个发送者发送到几个接收者。我们建立了多方通信信道的量子容量和它们的可扩展性之间的关系，这使我们能够证明这种信道的量子容量不是可加性的。
Super-additivity in communication of classical information through quantum channels from a quantum parameter estimation perspective
我们指出了一个对比的作用，纠缠在通信和估计的情况下。在第一种情况下，它带来了显着的好处在测量阶段（输出超可加性），而在后者，它是输入探针的纠缠，使显着的性能增强（输入超可加性）。我们确定了一个弱的估计制度，证明了这两个领域的关键概念之间的强有力的联系，可访问的信息和Holevo量的一侧和量子费舍尔信息相关的量的其他。这使我们能够使用量子估计理论的概念来阐明通信中的超可加性问题。
From Permutation Symmetry to Communication Bounds and Additivity
本文证明完全置换不变性限制量子信道通信优势，使渐近优化简化为单次使用，并建立强逆定理与输出熵界，揭示可加性结果的统一结构。
On the additivity conjecture for channels with arbitrary constraints
最近Shor证明了几个与Holevo容量和形成纠缠有关的开放（子）可加性问题的等价性[15]。在我们之前的注释[6]中，这些等价于具有任意线性约束的信道的Holevo容量的可加性。本说明是前一个在一般约束通道方向上的发展。引入输入约束提供了更大的灵活性，在治疗的可加性猜想。考虑了任意约束信道的Holevo容量，导出了该信道的最优系综的特征性质，推广了Schumacher和Westmoreland的最大距离性质（命题1）.它表明，两个通道与单一的线性约束的可加性猜想是等价的两个任意约束的通道，因此，一个有趣的次加性性质的$χ$ -功能的张量积这些通道（定理1）的类似猜想。我们还提出了另一种方法来证明任何两个无约束通道的可加性猜想意味着形成纠缠的强超可加性。从凸分析的参数提供了另一个表征通道的次加性的$χ$ -功能保持（定理3）。Shor的通道扩展的这种表征和一些修改提供了一种简单的方法来证明无约束通道的最小输出熵的全局可加性意味着$χ$ -函数的全局次可加性和形成纠缠的强超可加性。
Additivity and multiplicativity properties of some Gaussian channels for Gaussian inputs
在输入信号状态为高斯态的假设下，证明了任意模式的经典噪声信道和热噪声信道的最大输出$p$范数对所有$p>1$的乘法性.作为一个直接的结果，我们还显示了最小输出熵的可加性和能量约束的Holevo容量的高斯信道下高斯输入。据我们所知，新发现的辛本征值的优势关系，这也是独立的利益，在证明中起着核心作用。
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。
Communication rates over quantum channels can be boosted by entanglement, via superadditivity phenomena or entanglement assistance. Superadditivity refers to the capacity improvement from entangling inputs across multiple channel uses. Nevertheless, when unlimited entanglement assistance is available, the entanglement between channel uses becomes unnecessary -- the entanglement-assisted (EA) capacity of a single-sender and single-receiver channel is additive. We generalize the additivity of EA capacity to general multiple-access channels (MACs) for the total communication rate. Furthermore, fo…
Super-Additivity and Entanglement Assistance in Quantum Reading
量子信息理论决定了信息可以通过量子力学描述的物理系统传输的最大速率。在这里，我们考虑称为量子读取的通信协议。量子读取是用于通过使用量子探针来检索存储在数字存储器中的信息的协议，例如，发光的量子态来读取光存储器。在各种情况下，使用量子探针增强了读取协议在保真度、数据密度和能量耗散方面的性能。在这里，我们回顾和表征的量子读取能力的记忆模型，定义为可靠的阅读的最大速率。我们证明了，和量子信息理论中的其他量一样，量子读取容量是超加性的。此外，我们确定的条件下使用的纠缠辅助提高量子读取的性能。
Sufficient conditions for additivity of the zero-error classical capacity of quantum channels
研究量子信道零误差经典容量可加性，通过建立独立数乘法性的充分条件及研究非交换图块形式，给出满足条件的量子信道例子，推导相关条件，为零误差量子通信基本限制提供新见解。
Can non-private channels transmit quantum information?
我们研究了量子信道的功率与私人通信的能力很小或没有。因为隐私是量子通信的必要条件，人们可能会认为这种信道对传输量子态没有什么用处。尽管如此，我们发现了强有力的证据，证明存在这样的通道对，当它们一起使用时，可以传输比它们各自私人容量之和多得多的量子信息。由于量子传输必然是私有的，这将意味着对私有容量的可加性的严重违反。具体地说，我们提出的通道，显示（1）一个大的联合量子容量，但非常小的个人私人容量或（2）严重违反加性的Holevo信息。
Superadditivity in trade-off capacities of quantum channels
本文研究了量子信道在经典通信、量子通信和纠缠之间的动态容量的可加性现象。如果我们想要最佳地使用量子信道用于一般通信目的，理解这种可加性性质是重要的。然而，在许多情况下，将使用的信道仅具有加性的单或双资源容量，并且很大程度上不知道这是否会导致超加性的双或三资源容量。例如，如果一个信道具有可加的经典和量子容量，那么经典-量子容量可以是超可加的吗？在这项工作中，我们肯定地回答了这些问题。我们给出了这些通道存在的原理证明要求。在大多数情况下，我们可以提供这些量子信道的显式构造。这些超加性现象的存在是令人惊讶的，与经典纠缠和经典量子容量区域的可加性意味着三重容量区域的可加性的结果相反。
We argue that one of the following statements must be true: (a) extensive violations of quantum information theory's additivity conjectures exist or (b) there exists a set of `disentangled' black hole microstates that can account for the entire Bekenstein-Hawking entropy, up to at most a subleading $O(1)$ correction. Possibility (a) would be a significant result in quantum communication theory, demonstrating that entanglement can enhance the ability to transmit information much more than has currently been established. Option (b) would provide new insight into the microphysics of black holes. …
Machine learning techniques are increasingly being used in fundamental research to solve various challenging problems. Here we explore one such technique to address an important problem in quantum communication scenario. While transferring quantum information through a noisy quantum channel, the utility of the channel is characterized by its quantum capacity. Quantum channels, however, display an intriguing property called super-additivity of coherent information. This makes the calculation of quantum capacity a hard computational problem involving optimization over an exponentially increasing…
Uniform Additivity of Tripartite Optimized Correlation Measures
本文研究三方量子态上可加的熵线性组合，利用强次可加性和凸多面体锥方法，证明了三种已知三方优化相关性度量具有可加性，使其正则化公式易于计算。
Additivity violation of minimum output entropy, which shows non-classical properties in quantum communication, had been proved in most cases for random quantum channels defined by Haar-distributed unitary matrices. In this paper, we investigate random completely positive maps made of Gaussian Unitary Ensembles and Ginibre Ensembles regarding this matter. Using semi-circular systems and circular systems of free probability, we not only show the multiplicativity violation of maximum output norms in the asymptotic regimes but also prove the additivity violation via Haagerup inequality for a new c…
Public Quantum Communication and Superactivation
有没有一个有意义的量子通信对应物？我们认为，在接收器和环境之间对称分布量子信息的量子侧信道是纠缠蒸馏和量子纠错中公共量子通信概念的一个很好的候选者。这种联系部分是由[Brandão and Oppenheim，arXiv：1004.3328]激发的，其中发现如果发送方希望使用共享量子态作为密钥通过不安全的量子信道向接收方传递秘密消息，则不安全的量子信道仅用于模拟量子侧信道，并且总是可以由其替换而不改变最佳速率。在这里，我们进一步表明，在完全类似于公共经典通信的作用，由一个辅助方通道使相等的可压缩纠缠，最近引入的相互独立性，和后者的推广，量化的程度，其中一方可以执行量子隐私放大。对称侧信道和密切相关的擦除信道最近被用来提供量子信道容量的超激活的例子。我们的研究结果提供了新的见解，这种非加性的信道容量及其与量子隐私的关系。特别是，我们表明，单副本超激活协议与擦除通道，其中包括所有的例子，非加性的量子容量发现的日期，可以被理解为相互独立到可压缩纠缠的转换。
Additivity Results for the Rényi-2 Entanglement of Purification
本文将Rényi-2纠缠纯化熵转化为受限的最小输出Rényi熵问题，并证明了在特定条件下其可加性。
Additivity of quantum capacities in simple non-degradable quantum channels
本文提出两类非退化量子信道，其相干信息保持可加性，从而简化量子容量计算，并分析结构约束对强、弱可加性的影响。
The Holevo capacity of infinite dimensional channels and the additivity problem
引入了任意约束的无限维量子信道的Holevo容量的概念。它示出，尽管不存在的最佳合奏在这种情况下，它是可以定义的输出最佳平均状态的概念，这样的通道。得到了输出最优平均状态的特征和Holevo容量的“minimax”表达式。这使得证明无限维量子信道的几个可加性性质的等价性成为可能。本文考虑了无限维信道的$χ$ -函数的概念，证明了它的强连续性和下连续性。本文还讨论了Holevo容量的连续性问题。结果表明，Holevo容量是连续函数的通道在有限维的情况下，而在一般情况下，它只是较低的连续。实例证实了这一结论。本说明的主要结果是声明，所有有限维通道的Holevo容量的可加性意味着所有无限维通道的任意约束的Holevo容量的可加性。证明了$χ$ -函数对于其中一个无噪声或纠缠破裂的两个无限维信道的次可加性。
On super additivity of Fisher information in fully Gaussian metrology
本研究证明在完全高斯计量中，当信息同时编码在位移和协方差矩阵时，Fisher信息可呈现超加性特性，并通过量子光学平台展示了其在参数估计中的应用。
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。
Two-way quantum communication channels
我们考虑使用二分量子操作的两方之间的通信，这构成了两方通信的最一般的量子力学模型。我们主要关注经典消息的同时向前和向后通信。对于两方共享无限先验纠缠的情形，给出了可达速率区域的内、外界，推广了Shannon的经典结果。特别地，使用Bennett，Harrow，Leung和Smolin的协议，我们给出了双向量子信道的纠缠辅助单向容量的Holevo信息的一次表达式。作为应用，我们重新推导了两个已知的单向通道容量的可加性结果：一般单向通道的纠缠辅助容量，和纠缠破坏单向通道的无辅助容量。
On the constrained classical capacity of infinite-dimensional covariant quantum channels
最小输出熵和$χ$容量的可加性对于有限维不可约协变信道是等价的。在本文中，我们制定了一个列表的条件，允许建立类似的等价有限维协变信道的约束输入。然后，这是适用于玻色子高斯信道与二次输入约束的经典容量的结果，最近的文件\cite{ghg}的情况下，复杂的结构与信道和约束算子不需要交换。特别地，这意味着“阈值条件”的多模推广，在\cite{schaefer}）中针对单模获得，并且证明了在这种条件下，从高斯输入的优化得到的经典“高斯容量”等于完全经典容量。我们还调查的规范协方差条件的影响，单和多模玻色子高斯信道。
Entanglement sharing across a damping-dephasing channel
研究联合阻尼-退相干信道上的纠缠蒸馏，提出隔离阻尼噪声的实用方案并推导渐近容量下界，证明现实噪声模型中也存在非可加性。
Experimental observation of entropic-singularity-induced nonadditive quantum communication in a qutrit platypus channel
研究通过实验观察在夸克三态鸭嘴兽通道中熵-奇点诱导的非加性量子通信，利用光子平台制备六维光子纠缠，直接测量鸭嘴兽通道、量子比特振幅阻尼通道及其联合使用时的相干信息，揭示了非加性的违反。
Quantum communication is an important branch of quantum information science, promising unconditional security to classical communication and providing the building block of a future large-scale quantum network. Noise in realistic quantum communication channels imposes fundamental limits on the communication rates of various quantum communication tasks. It is therefore crucial to identify or bound the quantum capacities of a quantum channel. Here, we consider Gaussian channels that model energy loss and thermal noise errors in realistic optical and microwave communication channels and study the…
Role of quantum discord in quantum communication
量子不和谐的积极性被证明是等价的强次加性的冯-努曼熵。这导致了量子信息理论的母协议[A.阿贝耶辛哈岛Devetak，P. Hayden，and A. Winter，Proc. R. Soc. A 465，2537，（2009）]和量子不和谐。我们利用这一点表明，量子不和谐是一个衡量一致性的母亲协议的性能。由于母亲协议是一个统一的一类重要的问题（那些是二分的，单向的和无记忆的），我们表明量子不和谐是在这些协议的一致性的措施。我们的工作推广了早先根据量子态合并[V. Madhok和A. Datta，Phys.Rev.A83，032323，（2011）]。
On Quantum Communication Channels with Constrained Inputs
本文的目的是将前人的研究结果推广到对输入信号具有附加约束的量子信道，证明这种信道的容量等于所有先验分布满足约束的熵界的上确界.我们还对具有连续字母表的信道进行了推广。作为应用，我们证明了信号能量受限的量子高斯信道容量公式，建立了该信道与半经典光子信道的渐近等价性。我们还研究了纯态高斯信道的可靠性函数的下界。
Communication-constrained nonlocal correlations
本文提出了一种基于通信的框架，通过信息论方法推导出新的操作约束，揭示了非局部相关性中未被发现的不合理行为。
Exceeding classical capacity limit in quantum optical channel
通过通信信道可传输的信息量由信道的噪声特性和可用传输资源的数量决定。在经典的信息论中，当传输资源（例如，码长、带宽、信号功率）对于固定的噪声特性加倍时，可传输的信息量最多可以增加两倍。然而，在量子信息理论中，传输的信息量甚至可以增加两倍以上。我们提出了一个证明的原理证明的这种超加性的经典容量的量子信道通过使用一个单光子的三元对称态，并从弱相干光源的事件选择。我们还展示了如何超加性编码增益，即使在一个小的代码长度，可以提高传统的编码技术的通信性能。
Gaussian Optimality of Energy-Constrained One-Shot Communication through Single-Mode Bosonic Gaussian Channels
该研究证明了带任意压缩热噪声的单模玻色高斯信道的能量受限单次Holevo容量具有高斯最优性，其结果可扩展至各类单模高斯信道，无需假设信道使用间的加性。
A paradigm for entanglement theory based on quantum communication
这里表明，压缩纠缠具有操作意义-它是量子态可以在共享任意边信息的两方之间发送的最快速率。同样，纠缠的形成和纠缠成本被证明是最快的速度时，量子态可以发送的各方都可以访问边信息，这是最大相关。对边信息类型的进一步限制意味着状态传输的速率由量子互信息给出。这为理解纠缠和其他相关性提供了一个新的范式。不同类型的边信息对应着不同类型的关联，其中压缩纠缠是一个极端。该范式还允许人们不仅根据传输一半的量子通信需要多少量子通信来对状态进行分类，而且还根据需要多少纠缠来对状态进行分类。此外，还有一个双重范式：如果一个人尽可能恶意地分发边信息，以便使状态的发送尽可能困难，那么就会找到最大速率，从而解释已知的量（例如辅助的纠缠）以及新的量。臭名昭著的可加性问题也可以被改写，并根据最大相关状态得到一个可操作的解释。
The quantum dynamic capacity formula of a quantum channel
动态容量定理描述了量子信道与经典通信、量子通信和纠缠的无噪声资源相结合时的可靠通信速率。在以前的工作中，我们证明了这个定理的逆部分，通过接触许多以前的结果在量子香农理论文献。在这项工作中，我们证明了定理的“从头算”的方法，只使用最基本的工具，在量子信息理论家的工具包：Alicki-Fannes不等式，链规则的量子互信息，量子熵的基本性质，和量子数据处理不等式。结果是定理的简化证明，对于那些不熟悉量子香农理论文献的人来说应该更容易理解。我们还证明了“量子动态容量公式”的特点帕累托最优权衡表面的全动态容量区域。该公式的可加性简化了权衡面的计算，并证明了它对量子Hadamard信道和量子擦除信道的可加性。然后，我们确定确切的表达式，并绘制动态容量区域的量子退相通道，一个例子，从阿达玛类，和量子擦除通道。
On the multiplicativity conjecture for quantum channels
提出了一个量子通信信道的倍增性猜想，该猜想在参数$p$接近1时的有效性关系到量子信息理论中信道容量的可加性这一基本问题的解决.对自然数$p$给出了猜想的证明.
Equivalence Relations for the Classical Capacity of Single-Mode Gaussian Quantum channels
我们证明了一个任意的单模高斯量子信道和一个新定义的基准信道之前的相移，然后由高斯幺正操作的等价性。这种等价性意味着任何单模高斯信道的能量约束经典容量都可以基于此基准信道来计算，并且可以简单地用分束器、两个相同的单模挤压器和一个双模挤压器来实现。在一个大的域的参数，我们还提供了高斯经典容量的解析表达式，利用其可加性，并证明经典容量不能超过它超过1/ln 2位。
Quantum Channel Capacities
量子通信信道可以有很多用途：它可以传输经典信息，私人经典信息或量子信息。它可以单独使用，共享纠缠，或与其他通道一起使用。对于这些设置中的每一个，都有一个容量来量化信道的通信潜力。在这篇简短的评论中，我总结了量子通道的各种容量，包括相关的可加性问题的讨论。我也给出了一些潜在的有趣的方向，为未来的研究指示。
Optimizing LOCC Protocols on Product Stiefel Manifold
提出将固定轮次LOCC协议的物理约束嵌入乘积施蒂费尔流形，转化为无约束黎曼优化问题，通过纠缠蒸馏验证了协议保真度匹配PPT上界，并展示了自适应通信轮次的操作优势及双向处理下相干信息的超可加性。
Foundations of quantum theory and quantum information applications
这篇论文建立了量子理论的基础问题和一些量子信息应用之间的联系。首先回顾了量子上下文性和非局域性，多体纠缠特性，以及一些量子信息协议。量子非局域性和上下文被证明是必不可少的不同实现的量子信息协议称为量子随机存取码和量子通信复杂性协议。我得到了足够的实验条件来测试这些量子特性。我还讨论了如何分布的量子信息通过量子克隆过程可以在量子计算有用。关于纠缠特性，得到了一些结果有关的两个问题，即纠缠的相对熵的可加性，并确定不同类型的三方纠缠在一个给定的状态的多个副本的操作的渐近制度。论文最后描述了一个信息处理任务，其中一个量子比特取代了任意大量的经典通信。这一结果被解释为不同的方式：作为量子和经典计算空间复杂性之间的差距;作为模拟纠缠所需的经典通信量的限制;以及作为量子力学隐变量理论的基本结果。我还表明，量子通信的优势，可以建立在一个可行的实验。
Spatio-Temporal Characterization of Qubit Routing in Connectivity-Constrained Quantum Processors
针对连接受限量子处理器的量子比特路由通信开销问题，本研究从时空维度表征量子比特移动特性，对比三种拓扑结构，发现方格布局更适合规模化量子计算架构。
Quantum-assisted trustworthiness for the Quantum Internet
本文针对无线网络中消息泛洪导致的性能下降问题，提出利用量子互联网的超加性和叠加量子轨迹提升系统可信度，仿真表明量子辅助机制可使系统性能提升达28%。
FedQML-Edge: Compact Quantum Feature Sketches for Communication-Constrained Roadside Federated Learning
FedQML-Edge为通信受限路侧联邦学习提出联邦量子特征概要流水线，可降低通信量、保护隐私，在交通稳定性门控任务上性能优于经典概要且接近大型MLP。
Asymptotic Compression of Interactive Quantum Communication using Type-Constrained de Finetti Reduction
提出基于输入类型的约束 de Finetti 约化，用于简化交互式量子通信协议的分析，并证明无先验量子信息成本等于最坏情况输入下的摊销量子通信成本。
Towards the ultimate limits of quantum channel discrimination and quantum communication
本研究推进了量子信道判别及其基本极限的理解，开发了量子散度新工具，建立无记忆信道判别的量子Stein引理，证明相干与顺序策略下指数强逆性质等价，并揭示信道容量与信道散度数学结构的深刻联系。
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