論文の概要: Building Multiple Access Channels with a Single Particle

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.12475v4
• Date: Wed, 9 Feb 2022 04:24:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-13 04:50:42.197072
• Title: Building Multiple Access Channels with a Single Particle
• Title（参考訳）: 単一粒子による複数のアクセスチャネルの構築
• Authors: Yujie Zhang, Xinan Chen and Eric Chitambar
• Abstract要約: 多重アクセスチャンネルは、複数の送信者が物理媒体を使用して単一の受信機にメッセージを転送しようとする状況を記述する。 この媒体が1つの古典粒子または量子粒子からなるシナリオを考える。 量子の場合、粒子は重ね合わせ状態に準備でき、これによりよりリッチなエンコーディング戦略の族が得られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.9695901606804
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A multiple access channel describes a situation in which multiple senders are trying to forward messages to a single receiver using some physical medium. In this paper we consider scenarios in which this medium consists of just a single classical or quantum particle. In the quantum case, the particle can be prepared in a superposition state thereby allowing for a richer family of encoding strategies. To make the comparison between quantum and classical channels precise, we introduce an operational framework in which all possible encoding strategies consume no more than a single particle. We apply this framework to an N-port interferometer experiment in which each party controls a path the particle can traverse. When used for the purpose of communication, this setup embodies a multiple access channel (MAC) built with a single particle. We provide a full characterization of the N-party classical MACs that can be built from a single particle, and we show that every non-classical particle can generate a MAC outside the classical set. To further distinguish the capabilities of a single classical and quantum particle, we relax the locality constraint and allow for joint encodings by subsets of 1<K<= N parties. This generates a richer family of classical MACs whose polytope dimension we compute. We identify a "generalized fingerprinting inequality" as a valid facet for this polytope, and we verify that a quantum particle distributed among N separated parties can violate this inequality even when K=N-1. Connections are drawn between the single-particle framework and multi-level coherence theory. We show that every pure state with K-level coherence can be detected in a semi-device independent manner, with the only assumption being conservation of particle number.
• Abstract（参考訳）: 多重アクセスチャンネルは、複数の送信者が物理媒体を使用して単一の受信機にメッセージを転送しようとする状況を記述する。 本稿では,この媒体が単一古典粒子あるいは量子粒子からなるシナリオについて考察する。 量子の場合、粒子は重ね合わせ状態で生成することができ、エンコーディング戦略のよりリッチな族を可能にする。 量子チャネルと古典チャネルの比較を精度良くするために,全ての可能な符号化戦略が1つの粒子しか消費しない操作フレームワークを導入する。 この枠組みをNポート干渉計実験に適用し、粒子が通過可能な経路を各パーティが制御する。 通信のために使用される場合、この設定は単一の粒子で構築された多重アクセスチャネル(MAC)を具現化する。 単一粒子から構築できるN-パーティ古典MACの完全な特徴づけを提供し、すべての古典的でない粒子が古典的集合の外側でMACを生成可能であることを示す。 単一古典粒子と量子粒子の能力をさらに区別するため、局所性制約を緩和し、1<k<= n 個の部分集合による共同符号化を可能にする。 これにより、計算するポリトープ次元を持つ古典的なMACのリッチな族が生成される。 このポリトープの有効な面として「一般化フィンガープリンティング不等式」を同定し、k=n-1 の場合においても n 個の分散した量子粒子がこの不等式を破ることができることを検証した。 単粒子フレームワークと多レベルコヒーレンス理論の間に接続が引かれる。 Kレベルのコヒーレンスを持つ全ての純状態が半デバイス独立な方法で検出可能であることを示し、粒子数の保存のみを仮定する。

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