Diskriminasi Jaringan Kuantum

Diskriminasi Jaringan Kuantum

Stempel Waktu: 25 Juli 2023 5:53

Christoph Hirche

QMATH, Departemen Ilmu Matematika, University of Copenhagen, Universitetsparken 5, 2100 Copenhagen, Denmark

Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.

Abstrak

Diskriminasi antar objek, khususnya keadaan kuantum, adalah salah satu tugas paling mendasar dalam teori informasi (kuantum). Beberapa tahun terakhir telah terlihat kemajuan signifikan menuju perluasan kerangka kerja ke saluran kuantum titik-ke-titik. Namun, dengan kemajuan teknologi, fokus bidang ini bergeser ke struktur yang lebih kompleks: jaringan kuantum. Berbeda dengan saluran, jaringan memungkinkan titik akses perantara di mana informasi dapat diterima, diproses, dan dimasukkan kembali ke dalam jaringan. Dalam karya ini kami mempelajari diskriminasi jaringan kuantum dan batasan fundamentalnya. Khususnya ketika banyak penggunaan jaringan sudah dekat, pilihan strategi yang tersedia menjadi semakin kompleks. Jaringan kuantum paling sederhana yang menangkap struktur masalah diberikan oleh superchannel kuantum. Kami membahas kelas strategi yang tersedia saat mempertimbangkan $n$ salinan saluran super dan memberikan batasan mendasar pada tingkat yang dapat dicapai secara asimtotik dalam pengaturan diskriminasi asimetris. Selain itu, kami membahas keterjangkauan, diskriminasi jaringan simetris, eksponen kebalikan yang kuat, generalisasi ke jaringan kuantum sewenang-wenang dan akhirnya aplikasi ke versi aktif dari masalah iluminasi kuantum.

Diskriminasi Jaringan Kuantum PlatoBlockchain Data Intelligence. Pencarian Vertikal. Ai.

Gambar unggulan: Gambar menunjukkan dua strategi pembedaan saluran super yang unik untuk pengaturan ini dan tidak masuk akal saat mempertimbangkan pengaturan yang lebih sederhana seperti saluran kuantum titik-ke-titik. Mereka mencontohkan peluang tambahan tetapi juga tantangan saat menentukan tarif optimal untuk diskriminasi jaringan.

โ–บ data BibTeX

โ–บ Referensi

[1] Ligong Wang dan Renato Renner. "Kapasitas kuantum klasik satu tembakan dan pengujian hipotesis". Surat Tinjauan Fisik 108, 200501 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.200501

[2] Nilanjana Datta, Milan Mosonyi, Min-Hsiu Hsieh, and Fernando GSL Brandao. "Pendekatan entropi halus untuk pengujian hipotesis kuantum dan kapasitas klasik saluran kuantum". Transaksi IEEE pada teori informasi 59, 8014โ€“8026 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2013.2282160

[3] Fernando GSL Brandao, Aram W Harrow, James R Le, and Yuval Peres. "Pengujian hipotesis permusuhan dan lemma stein kuantum untuk pengukuran terbatas". Transaksi IEEE tentang Teori Informasi 66, 5037โ€“5054 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2020.2979704

[4] T. Cooney, C. Hirche, C. Morgan, JP Olson, KP Seshadreesan, J. Watrous, dan MM Wilde. "Arti operasional dari langkah-langkah pemulihan kuantum". Tinjauan Fisik A 94, 022310 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.022310

[5] Christoph Hirche, Masahito Hayashi, Emilio Bagan, and John Calsamiglia. "Kekuatan diskriminasi dari detektor kuantum". Surat Tinjauan Fisik 118, 160502 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.160502

[6] KMR Audenaert, M. Nussbaum, A. Szkoล‚a, dan F. Verstraete. "Tingkat kesalahan asimtotik dalam pengujian hipotesis kuantum". Komunikasi dalam Fisika Matematika 279, 251โ€“283 (2008).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹s00220-008-0417-5

[7] Mario Berta, Fernando GSL Brandao, and Christoph Hirche. "Pada pengujian hipotesis kuantum gabungan". Komunal. Matematika. Fisika. 385, 55โ€“77 (2021).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹s00220-021-04133-8

[8] Mark M Wilde, Mario Berta, Christoph Hirche, and Eneet Kaur. "Divergensi saluran diamortisasi untuk diskriminasi saluran kuantum asimtotik". Surat dalam Fisika Matematika 110, 2277โ€“2336 (2020).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹s11005-020-01297-7

[9] Xin Wang dan Mark M. Wilde. "Teori sumber daya pembedaan asimetris untuk saluran kuantum". Penelitian Tinjauan Fisik 1, 033169 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.1.033169

[10] Kun Fang, Omar Fawzi, Renato Renner, and David Sutter. "Aturan rantai untuk entropi relatif kuantum". Fisika. Pendeta Lett. 124, 100501 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.100501

[11] Masahito Hayashi. โ€œDiskriminasi dua saluran dengan metode adaptif dan penerapannya pada sistem kuantumโ€. Transaksi IEEE tentang Teori Informasi 55, 3807โ€“3820 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2023726

[12] Mario Berta, Christoph Hirche, Eneet Kaur, and Mark M Wilde. "Lema Stein untuk saluran kuantum klasik". Pada tahun 2019 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT). Halaman 2564โ€“2568. IEEE (2019).
https: / / doi.org/ 10.1109 / ISIT.2019.8849562

[13] Farzin Salek, Masahito Hayashi, and Andreas Winter. "Kegunaan strategi adaptif dalam diskriminasi saluran kuantum asimtotik". Fisika. Pdt. A 105, 022419 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022419

[14] Christoph Hirche. โ€œDari pengujian hipotesis asimtotik hingga ketidaksetaraan entropiโ€ (2018). arXiv:1812.05142.
arXiv: 1812.05142

[15] Hisaharu Umegaki. "Harapan bersyarat dalam aljabar operator, IV (entropi dan informasi)". Laporan Seminar Matematika Kodai 14, 59โ€“85 (1962).
https: / / doi.org/ 10.2996 / kmj / 1138844604

[16] Denes Petz. "Kuasi-entropi untuk keadaan aljabar von Neumann". Pub. RIMS, Universitas Kyoto 21, 787โ€“800 (1985).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.2977/โ€‹PRIMS/โ€‹1195178929

[17] Denes Petz. "Kuasi-entropi untuk sistem kuantum terbatas". Laporan dalam Fisika Matematika 23, 57โ€“65 (1986).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1016/โ€‹0034-4877(86)90067-4

[18] KMR Audenaert, J. Calsamiglia, R. Muรฑoz-Tapia, E. Bagan, L. Masanes, A. Acin, dan F. Verstraete. "Status yang diskriminatif: Chernoff kuantum terikat". Surat Tinjauan Fisik 98, 160501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.160501

[19] Michael Nussbaum dan Arleta Szkoล‚a. "Batas bawah Chernoff untuk pengujian hipotesis kuantum simetris". Sejarah Statistik 37, 1040โ€“1057 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1214 / 08-AOS593

[20] Martin Mรผller-Lennert, Frรฉdรฉric Dupuis, Oleg Szehr, Serge Fehr, and Marco Tomamichel. "Pada entropi kuantum Rรฉnyi: generalisasi baru dan beberapa sifat". Jurnal Fisika Matematika 54, 122203 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4838856

[21] Mark M. Wilde, Andreas Winter, dan Dong Yang. Kebalikan yang kuat untuk kapasitas klasik pemutus keterjeratan dan saluran Hadamard melalui entropi relatif Rรฉnyi yang diapit. Komunikasi dalam Fisika Matematika 331, 593โ€“622 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-014-2122-x

[22] Armin Uhlmann. ""Probabilitas transisi" dalam ruang keadaan dari *-aljabar". Laporan Fisika Matematika 9, 273โ€“279 (1976).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1016/โ€‹0034-4877(76)90060-4

[23] Nilanjana Datta. "Min- dan max-relatif entropi dan monoton keterikatan baru". Transaksi IEEE tentang Teori Informasi 55, 2816โ€“2826 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2018325

[24] Rahul Jain, Jaikumar Radhakrishnan, dan Pranab Sen. "Privasi dan interaksi dalam kompleksitas komunikasi kuantum dan teorema tentang entropi relatif keadaan kuantum". Dalam Prosiding Simposium IEEE Tahunan ke-43 tentang Yayasan Ilmu Komputer. Halaman 429โ€“438. (2002).
https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.2002.1181967

[25] Debbie Leung dan William Matthews. "Tentang kekuatan kode yang mempertahankan PPT dan non-pensinyalan". Teori Informasi Transaksi IEEE 61, 4486โ€“4499 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2015.2439953

[26] Xin Wang, Kun Fang, dan Runyao Duan. "Pemrograman semidefinite converse bounds for quantum communication". Transaksi IEEE tentang Teori Informasi 65, 2583โ€“2592 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2874031

[27] Eric Chitambar dan Gilad Gour. "Teori sumber daya kuantum". Ulasan Fisika Modern 91, 025001 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025001

[28] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, and Paolo Perinotti. "Kerangka teoritis untuk jaringan kuantum". Tinjauan Fisik A 80, 022339 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.80.022339

[29] Gilad Guur. "Perbandingan saluran kuantum dengan saluran super". Transaksi IEEE tentang Teori Informasi 65, 5880โ€“5904 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2907989

[30] Giulio Chiribella, Giacomo Mauro D'Ariano, and Paolo Perinotti. "Mengubah operasi kuantum: peta super kuantum". EPL (Surat Eurofisika) 83, 30004 (2008).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1209/โ€‹0295-5075/โ€‹83/โ€‹30004

[31] A. Bisio, G. Chiribella, GM D'Ariano, and P. Perinotti. "Jaringan Kuantum: Teori Umum dan Aplikasi". Acta Physica Slovaca 61, 273โ€“390 (2011).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.2478/โ€‹v10155-011-0003-9

[32] Alessandro Bisio, Giacomo Mauro D'Ariano, Paolo Perinotti, and Giulio Chiribella. "Implementasi ruang komputasi minimal dari protokol kuantum multiround". Tinjauan Fisik A 83, 022325 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.022325

[33] Gilad Gour dan Carlo Maria Scandolo. โ€œSumber daya dinamisโ€ (2020). arXiv:2101.01552.
arXiv: 2101.01552

[34] Giulio Chiribella, Giacomo M D'Ariano, and Paolo Perinotti. "Efek memori dalam diskriminasi saluran kuantum". Surat tinjauan fisik 101, 180501 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.180501

[35] Kenji Nakahira dan Kentaro Kato. "Batas atas dan bawah sederhana pada probabilitas keberhasilan akhir untuk membedakan proses kuantum berdimensi terbatas yang sewenang-wenang". Surat Tinjauan Fisik 126, 200502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.200502

[36] Carl W. Helstrom. "Deteksi kuantum dan teori estimasi". Jurnal Fisika Statistik 1, 231โ€“252 (1969).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01007479

[37] Alexander S. Holevo. "Teori keputusan statistik untuk sistem kuantum". Jurnal Analisis Multivariat 3, 337โ€“394 (1973).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1016/โ€‹0047-259X(73)90028-6

[38] Carl W. Helstrom. "Deteksi kuantum dan teori estimasi". Akademik. New York (1976).

[39] Tom Cooney, Milรกn Mosonyi, dan Mark M. Wilde. "Eksponen converse yang kuat untuk masalah diskriminasi saluran kuantum dan komunikasi yang dibantu umpan balik kuantum". Komunikasi dalam Fisika Matematika 344, 797โ€“829 (2016).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹s00220-016-2645-4

[40] Yury Polyanskiy dan Sergio Verdu. "Converse pengkodean saluran Arimoto dan divergensi Rรฉnyi". Dalam Prosiding Konferensi Allerton Tahunan ke-48 tentang Komunikasi, Kontrol, dan Komputasi. Halaman 1327โ€“1333. (2010).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1109/โ€‹ALLERTON.2010.5707067

[41] Naresh Sharma dan Naqueeb Ahmad Warsi. "Pada kebalikan yang kuat untuk teorema kapasitas saluran kuantum". Fisika. Pendeta Lett. 110, 080501 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.110.080501

[42] Hamza Fawzi dan Omar Fawzi. "Mendefinisikan divergensi kuantum melalui optimasi cembung". Kuantum 5, 387 (2020).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.22331/โ€‹q-2021-01-26-387

[43] Kun Fang dan Hamza Fawzi. "Divergensi Rรฉnyi geometris dan penerapannya dalam kapasitas saluran kuantum". Komunikasi dalam Fisika Matematika 384, 1615โ€“1677 (2021).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹s00220-021-04064-4

[44] Fumio Hiai dan Dรฉnes Petz. "Rumus yang tepat untuk entropi relatif dan asimtotiknya dalam probabilitas kuantum". Komunikasi dalam Fisika Matematika 143, 99โ€“114 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02100287

[45] Marco Tomamichel dan Masahito Hayashi. "Hirarki jumlah informasi untuk analisis panjang blok terbatas dari tugas kuantum". Transaksi IEEE tentang Teori Informasi 59, 7693โ€“7710 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2013.2276628

[46] Ke Li dkk. "Asimtotik orde kedua untuk pengujian hipotesis kuantum". Sejarah Statistik 42, 171โ€“189 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1214 / 13-AOS1185

[47] Milรกn Mosonyi dan Tomohiro Ogawa. "Pengujian hipotesis kuantum dan interpretasi operasional entropi relatif rรฉnyi kuantum". Komunikasi dalam Fisika Matematika 334, 1617โ€“1648 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-014-2248-x

[48] Milรกn Mosonyi dan Fumio Hiai. "Pada entropi relatif rรฉnyi kuantum dan rumus kapasitas terkait". Transaksi IEEE tentang Teori Informasi 57, 2474โ€“2487 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2011.2110050

[49] Seth Lloyd. "Peningkatan sensitivitas fotodeteksi melalui iluminasi kuantum". Sains 321, 1463โ€“1465 (2008).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1126/โ€‹science.11606

[50] Jessica Bavaresco, Mio Murao, and Marco Tรบlio Quintino. "Hierarki ketat antara strategi urutan paralel, berurutan, dan tak terbatas untuk diskriminasi saluran". Surat tinjauan fisik 127, 200504 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200504

[51] Marco Tomamichel. โ€œKerangka untuk teori informasi kuantum non-asimptotikโ€ (2012). arXiv:1203.2142.
arXiv: 1203.2142

[52] Andreas Musim Dingin. "Buka sesi masalah". KTT Rocky Mountain tentang Informasi Kuantum (2018).

[53] Zi-Wen Liu dan Andreas Winter. โ€œTeori sumber daya saluran kuantum dan peran universal penghapusan sumber dayaโ€ (2019). arXiv:1904.04201.
arXiv: 1904.04201

[54] Gilad Gour dan Andreas Winter. "Bagaimana mengukur sumber daya kuantum dinamis". Surat tinjauan fisik 123, 150401 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.150401

Dikutip oleh

[1] Sumit Rout, Ananda G. Maity, Amit Mukherjee, Saronath Halder, dan Manik Banik, โ€œNegara produk ortogonal multipartai dengan nonlokalitas asli minimalโ€, Ulasan Fisik A 104 5, 052433 (2021).

[2] Kenji Nakahira dan Kentaro Kato, โ€œMasalah diskriminasi proses kuantum umumโ€, Ulasan Fisik 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, dan Manik Banik, โ€œPenandaan keadaan kuantum lokalโ€, Ulasan Fisik A 105 3, 032407 (2022).

Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2023-07-25 10:03:14). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.

Tidak dapat mengambil Crossref dikutip oleh data selama upaya terakhir 2023-07-25 10:03:12: Tidak dapat mengambil data yang dikutip oleh untuk 10.22331 / q-2023-07-25-1064 dari Crossref. Ini normal jika DOI terdaftar baru-baru ini.

Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.

Stempel Waktu:

Lebih dari Jurnal Kuantum