Kvantumhálózati diszkrimináció

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Christoph Hirche

QMATH, Matematikai Tudományok Tanszék, Koppenhágai Egyetem, Universitetsparken 5, 2100 Koppenhága, Dánia

Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.

Absztrakt

Az objektumok, különösen a kvantumállapotok közötti megkülönböztetés a (kvantum)információelmélet egyik legalapvetőbb feladata. Az elmúlt években jelentős előrelépés történt a keretrendszer pont-pont kvantumcsatornákra való kiterjesztése felé. A technológiai fejlődéssel azonban a terület fókusza az összetettebb struktúrák felé tolódik: a kvantumhálózatok felé. A csatornákkal ellentétben a hálózatok köztes hozzáférési pontokat tesznek lehetővé, ahol információkat lehet fogadni, feldolgozni és újra bevezetni a hálózatba. Ebben a munkában a kvantumhálózatok diszkriminációját és alapvető korlátait tanulmányozzuk. Különösen akkor, ha a hálózat többféle felhasználása is elérhető, a rendelkezésre álló stratégiák kakasa egyre összetettebbé válik. A probléma szerkezetét rögzítő legegyszerűbb kvantumhálózatot egy kvantum szupercsatorna adja. Megbeszéljük a rendelkezésre álló stratégiai osztályokat, amikor egy szupercsatorna $n$ másolatát vesszük figyelembe, és alapvető korlátokat adunk az aszimptotikusan elérhető rátákra aszimmetrikus diszkriminációs környezetben. Továbbá tárgyaljuk az elérhetőséget, a szimmetrikus hálózati diszkriminációt, az erős fordított kitevőt, az általánosítást tetszőleges kvantumhálózatokra és végül egy alkalmazást a kvantumvilágítási probléma aktív változatára.

Quantum Network Discrimination PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Kiemelt kép: A képen két szupercsatorna megkülönböztetési stratégia látható, amelyek egyediek erre a beállításra, és nincs értelme az egyszerűbb beállítások, például a pont-pont kvantumcsatornák figyelembevételével. Példaként szolgálnak a további lehetőségekre, de a kihívásokra is a hálózati diszkrimináció optimális arányának meghatározásakor.

► BibTeX adatok

@cikk{Hirche2023quantumnetwork, doi = {10.22331/q-2023-07-25-1064}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-07-25-1064}, cím { = {Quantum N}hálózat {D}diszkrimináció}, szerző = {Hirche, Christoph}, folyóirat = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, kiadó = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, kötet = {7}, oldal = {1064}, hónap = júl, év = {2023} }

► Referenciák

[1] Ligong Wang és Renato Renner. „Egyszeri klasszikus kvantumkapacitás és hipotézisvizsgálat”. Physical Review Letters 108, 200501 (2012).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.200501

[2] Nilanjana Datta, Milan Mosonyi, Min-Hsiu Hsieh és Fernando GSL Brandao. „Egy zökkenőmentes entrópia megközelítés a kvantumhipotézisek teszteléséhez és a kvantumcsatornák klasszikus kapacitásához”. IEEE-tranzakciók az információelméletről 59, 8014–8026 (2013).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2013.2282160

[3] Fernando GSL Brandao, Aram W Harrow, James R Le és Yuval Peres. „A kontradiktórius hipotézisek tesztelése és a kvantum-stein-lemma korlátozott mérésekhez”. IEEE Transactions on Information Theory 66, 5037–5054 (2020).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2020.2979704

[4] T. Cooney, C. Hirche, C. Morgan, JP Olson, KP Seshadreesan, J. Watrous és MM Wilde. „A helyreállítás kvantummérőinek működési jelentése”. Fizikai Szemle A 94, 022310 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.94.022310

[5] Christoph Hirche, Masahito Hayashi, Emilio Bagan és John Calsamiglia. „Egy kvantumdetektor diszkriminációs ereje”. Physical Review Letters 118, 160502 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.160502

[6] KMR Audenaert, M. Nussbaum, A. Szkoła és F. Verstraete. „Aszimptotikus hibaarányok a kvantumhipotézis tesztelésében”. Communications in Mathematical Physics 279, 251–283 (2008).
https://doi.org/10.1007/s00220-008-0417-5

[7] Mario Berta, Fernando GSL Brandao és Christoph Hirche. „Az összetett kvantumhipotézis teszteléséről”. Commun. Math. Phys. 385, 55–77 (2021).
https://doi.org/10.1007/s00220-021-04133-8

[8] Mark M Wilde, Mario Berta, Christoph Hirche és Eneet Kaur. „Amortizált csatornadivergencia aszimptotikus kvantumcsatorna diszkriminációhoz”. Letters in Mathematical Physics 110, 2277–2336 (2020).
https://doi.org/10.1007/s11005-020-01297-7

[9] Xin Wang és Mark M. Wilde. „A kvantumcsatornák aszimmetrikus megkülönböztethetőségének erőforráselmélete”. Physical Review Research 1, 033169 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.1.033169

[10] Kun Fang, Omar Fawzi, Renato Renner és David Sutter. „A kvantumrelatív entrópia láncszabálya”. Phys. Rev. Lett. 124, 100501 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.100501

[11] Masahito Hayashi. „Két csatorna megkülönböztetése adaptív módszerekkel és alkalmazása kvantumrendszerben”. IEEE Transactions on Information Theory 55, 3807–3820 (2009).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2009.2023726

[12] Mario Berta, Christoph Hirche, Eneet Kaur és Mark M Wilde. „Stein lemma a klasszikus-kvantum csatornákhoz”. 2019-ben az IEEE Nemzetközi Információelméleti Szimpózium (ISIT). 2564–2568. oldal. IEEE (2019).
https:///doi.org/10.1109/ISIT.2019.8849562

[13] Farzin Salek, Masahito Hayashi és Andreas Winter. „Az adaptív stratégiák hasznossága az aszimptotikus kvantumcsatorna diszkriminációban”. Phys. Rev. A 105, 022419 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.105.022419

[14] Christoph Hirche. „Az aszimptotikus hipotézisvizsgálattól az entrópiaegyenlőtlenségekig” (2018). arXiv:1812.05142.
arXiv: 1812.05142

[15] Hisaharu Umegaki. „Feltételes elvárások operátoralgebrában, IV (entrópia és információ)”. Kodai Mathematical Seminar Reports 14, 59–85 (1962).
https:///doi.org/10.2996/kmj/1138844604

[16] Petz Dénes. „A Neumann-algebra állapotainak kvázi entrópiái”. Publ. RIMS, Kyoto University 21, 787–800 (1985).
https:///doi.org/10.2977/PRIMS/1195178929

[17] Petz Dénes. „Kvázi entrópiák véges kvantumrendszerekhez”. Reports in Mathematical Physics 23, 57–65 (1986).
https://doi.org/10.1016/0034-4877(86)90067-4

[18] KMR Audenaert, J. Calsamiglia, R. Muñoz-Tapia, E. Bagan, L. Masanes, A. Acin és F. Verstraete. „Megkülönböztető állapotok: A kvantum-Csernoff-kötöttség”. Physical Review Letters 98, 160501 (2007).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.160501

[19] Michael Nussbaum és Arleta Szkoła. „A Chernoff alsó korlátja a szimmetrikus kvantumhipotézis teszteléséhez”. The Annals of Statistics 37, 1040–1057 (2009).
https:///doi.org/10.1214/08-AOS593

[20] Martin Müller-Lennert, Frédéric Dupuis, Oleg Szehr, Serge Fehr és Marco Tomamichel. „A kvantumrényi entrópiákról: új általánosítás és néhány tulajdonság”. Journal of Mathematical Physics 54, 122203 (2013).
https:///doi.org/10.1063/1.4838856

[21] Mark M. Wilde, Andreas Winter és Dong Yang. „Erős megbeszélés az összefonódás-megszakító és a Hadamard-csatornák klasszikus képességéről egy szendvics Rényi relatív entrópián keresztül”. Communications in Mathematical Physics 331, 593–622 (2014).
https:///doi.org/10.1007/s00220-014-2122-x

[22] Armin Uhlmann. „Az „átmeneti valószínűség” egy *-algebra állapotterében. Reports on Mathematical Physics 9, 273–279 (1976).
https://doi.org/10.1016/0034-4877(76)90060-4

[23] Nilanjana Datta. "Min- és max-relatív entrópiák és egy új összefonódási monoton". IEEE Transactions on Information Theory 55, 2816–2826 (2009).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2009.2018325

[24] Rahul Jain, Jaikumar Radhakrishnan és Pranab Sen. „A magánélet és az interakció a kvantumkommunikációs komplexitásban és egy tétel a kvantumállapotok relatív entrópiájáról”. In Proceedings of the 43. Annual IEEE Symposium on Foundations of Computer Science. 429–438. oldal. (2002).
https:///doi.org/10.1109/SFCS.2002.1181967

[25] Debbie Leung és William Matthews. „A PPT-megőrző és nem jelző kódok erejéről”. IEEE Transactions of Information Theory 61, 4486–4499 (2015).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2015.2439953

[26] Xin Wang, Kun Fang és Runyao Duan. „A félig meghatározott programozás megfordítja a kvantumkommunikáció határait”. IEEE Transactions on Information Theory 65, 2583–2592 (2019).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2018.2874031

[27] Eric Chitambar és Gilad Gour. „Kvantumerőforrás elméletek”. Reviews of Modern Physics 91, 025001 (2019).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.91.025001

[28] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano és Paolo Perinotti. „Elméleti keret kvantumhálózatokhoz”. Physical Review A 80, 022339 (2009).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.80.022339

[29] Gilad Gour. „Kvantumcsatornák összehasonlítása szupercsatornákkal”. IEEE Transactions on Information Theory 65, 5880–5904 (2019).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2019.2907989

[30] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano és Paolo Perinotti. „Kvantumműveletek transzformációja: Kvantum szupertérképek”. EPL (Europhysics Letters) 83, 30004 (2008).
https://doi.org/10.1209/0295-5075/83/30004

[31] A. Bisio, G. Chiribella, GM D'Ariano és P. Perinotti. „Kvantumhálózatok: Általános elmélet és alkalmazások”. Acta Physica Slovaca 61, 273–390 (2011).
https://doi.org/10.2478/v10155-011-0003-9

[32] Alessandro Bisio, Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti és Giulio Chiribella. „Többfordulós kvantumprotokollok minimális számítási térbeli megvalósítása”. Physical Review A 83, 022325 (2011).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.83.022325

[33] Gilad Gour és Carlo Maria Scandolo. „Dinamikus erőforrások” (2020). arXiv:2101.01552.
arXiv: 2101.01552

[34] Giulio Chiribella, Giacomo M D'Ariano és Paolo Perinotti. „Memóriaeffektusok a kvantumcsatorna diszkriminációban”. Physical Review Letters 101, 180501 (2008).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.180501

[35] Kenji Nakahira és Kentaro Kato. „A végső siker valószínűségének egyszerű felső és alsó korlátai tetszőleges véges dimenziós kvantumfolyamatok megkülönböztetésére”. Physical Review Letters 126, 200502 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.200502

[36] Carl W. Helstrom. „Kvantumdetektálás és becslés elmélete”. Journal of Statistical Physics 1, 231–252 (1969).
https:///doi.org/10.1007/BF01007479

[37] Alexander S. Holevo. „Statisztikai döntéselmélet kvantumrendszerekhez”. Journal of Multivariate Analysis 3, 337–394 (1973).
https://doi.org/10.1016/0047-259X(73)90028-6

[38] Carl W. Helstrom. „Kvantumdetektálás és becslés elmélete”. Akadémiai. New York (1976).

[39] Tom Cooney, Mosonyi Milán és Mark M. Wilde. „Erős ellentétes kitevők a kvantumcsatorna diszkriminációs problémához és a kvantum-visszacsatolást segítő kommunikációhoz”. Communications in Mathematical Physics 344, 797–829 (2016).
https://doi.org/10.1007/s00220-016-2645-4

[40] Yury Polyanskiy és Sergio Verdú. „Arimoto csatorna kódolási konverse és Rényi divergencia”. In Proceedings of the 48. Annual Allerton Conference on Communication, Control, and Computation. 1327–1333. oldal. (2010).
https:///doi.org/10.1109/ALLERTON.2010.5707067

[41] Naresh Sharma és Naqueeb Ahmad Warsi. „A kvantumcsatorna-kapacitás tételeinek erős megfordításairól”. Phys. Rev. Lett. 110, 080501 (2012).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.080501

[42] Hamza Fawzi és Omar Fawzi. „Kvantumdivergencia meghatározása konvex optimalizálás segítségével”. Quantum 5, 387 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2021-01-26-387

[43] Kun Fang és Hamza Fawzi. „Geometriai Rényi divergencia és alkalmazásai kvantumcsatorna kapacitásokban”. Communications in Mathematical Physics 384, 1615–1677 (2021).
https://doi.org/10.1007/s00220-021-04064-4

[44] Fumio Hiai és Petz Dénes. „A relatív entrópia megfelelő képlete és aszimptotikája a kvantumvalószínűségben”. Communications in Mathematical Physics 143, 99–114 (1991).
https:///doi.org/10.1007/BF02100287

[45] Marco Tomamichel és Masahito Hayashi. „Információs mennyiségek hierarchiája kvantumfeladatok véges blokkhosszú elemzéséhez”. IEEE Transactions on Information Theory 59, 7693–7710 (2013).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2013.2276628

[46] Ke Li és mtsai. „Másodrendű aszimptotika a kvantumhipotézis teszteléséhez”. The Annals of Statistics 42, 171–189 (2014).
https:///doi.org/10.1214/13-AOS1185

[47] Mosonyi Milán és Tomohiro Ogawa. „Kvantumhipotézisek tesztelése és a kvantumrényi relatív entrópiák operatív értelmezése”. Communications in Mathematical Physics 334, 1617–1648 (2015).
https:///doi.org/10.1007/s00220-014-2248-x

[48] Mosonyi Milán és Fumio Hiai. „A kvantumrényi relatív entrópiákról és a kapcsolódó kapacitásképletekről”. IEEE Transactions on Information Theory 57, 2474–2487 (2011).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2011.2110050

[49] Seth Lloyd. „Fotodetektálás fokozott érzékenysége kvantumvilágítással”. Science 321, 1463–1465 (2008).
https:///doi.org/10.1126/science.11606

[50] Jessica Bavaresco, Mio Murao és Marco Túlio Quintino. „Szigorú hierarchia a párhuzamos, szekvenciális és határozatlan ok-okozati sorrendű stratégiák között a csatorna diszkriminációhoz”. Physical Review Letters 127, 200504 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.200504

[51] Marco Tomamichel. „A nem aszimptotikus kvantuminformáció-elmélet keretrendszere” (2012). arXiv:1203.2142.
arXiv: 1203.2142

[52] Andreas Winter. „Open problem session”. Rocky Mountain Summit on Quantum Information (2018).

[53] Zi-Wen Liu és Andreas Winter. „A kvantumcsatornák erőforráselmélete és az erőforrástörlés univerzális szerepe” (2019). arXiv:1904.04201.
arXiv: 1904.04201

[54] Gilad Gour és Andreas Winter. „Hogyan lehet számszerűsíteni egy dinamikus kvantumerőforrást”. Fizikai felülvizsgálati levél 123, 150401 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.150401

Idézi

[1] Sumit Rout, Ananda G. Maity, Amit Mukherjee, Saronath Halder és Manik Banik, „Multiparty ortogonális termékállapotok minimális valódi nem lokalitás mellett”, Fizikai áttekintés A 104 5, 052433 (2021).

[2] Kenji Nakahira és Kentaro Kato, „Általános kvantumfolyamat-diszkriminációs problémák”, Fizikai áttekintés A 103 6, 062606 (2021).

[3] Samrat Sen, Edwin Peter Lobo, Sahil Gopalkrishna Naik, Ram Krishna Patra, Tathagata Gupta, Subhendu B. Ghosh, Sutapa Saha, Mir Alimuddin, Tamal Guha, Some Sankar Bhattacharya és Manik Banik, „Helyi kvantumállapot-jelölés”, Fizikai áttekintés A 105 3, 032407 (2022).

A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2023-07-25 10:03:14). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.

Nem sikerült lekérni Az adatok által hivatkozott kereszthivatkozás utolsó próbálkozáskor 2023-07-25 10:03:12: Nem sikerült lekérni a 10.22331/q-2023-07-25-1064 hivatkozás által hivatkozott adatokat a Crossref-től. Ez normális, ha a DOI-t nemrég regisztrálták.

Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.