論文の概要: Fundamental limitations on distillation of quantum channel resources

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.11942v3
• Date: Sat, 17 Jul 2021 08:10:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-28 00:46:49.598970
• Title: Fundamental limitations on distillation of quantum channel resources
• Title（参考訳）: 量子チャネル資源の蒸留に関する基礎的限界
• Authors: Bartosz Regula and Ryuji Takagi
• Abstract要約: 我々は量子状態とチャネルの両方の処理に普遍的な制限を確立する。 我々は, 単一チャネルへのノイズチャネルの浄化や, チャネルからの状態資源の抽出など, 蒸留作業のクラスに焦点をあてる。 我々は、マジック状態蒸留のオーバーヘッドコストと量子通信のための最先端の低い境界を得る。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum channels underlie the dynamics of quantum systems, but in many practical settings it is the channels themselves that require processing. We establish universal limitations on the processing of both quantum states and channels, expressed in the form of no-go theorems and quantitative bounds for the manipulation of general quantum channel resources under the most general transformation protocols. Focusing on the class of distillation tasks -- which can be understood either as the purification of noisy channels into unitary ones, or the extraction of state-based resources from channels -- we develop fundamental restrictions on the error incurred in such transformations and comprehensive lower bounds for the overhead of any distillation protocol. In the asymptotic setting, our results yield broadly applicable bounds for rates of distillation. We demonstrate our results through applications to fault-tolerant quantum computation, where we obtain state-of-the-art lower bounds for the overhead cost of magic state distillation, as well as to quantum communication, where we recover a number of strong converse bounds for quantum channel capacity.
• Abstract（参考訳）: 量子チャネルは量子システムの力学を基盤としているが、多くの実用的な環境では処理を必要とするチャネルそのものである。 量子状態とチャネルの処理に普遍的な限界を定め、最も一般的な変換プロトコルの下で一般の量子チャネルリソースを操作するためのno-go定理と定量的境界として表現する。 単調なチャネルの浄化,あるいはチャネルからの状態ベースのリソースの抽出として理解できる蒸留タスクのクラスに注目することで,蒸留プロトコルのオーバーヘッドに対して,このような変換で発生するエラーや包括的下限について,基本的な制限をつくりだす。 漸近的条件下では, 蒸留速度に広く適用可能な限度が得られる。 我々は, 量子チャネル容量に対する強い逆境界を回収する量子通信に加えて, マジック状態蒸留のオーバーヘッドコストに対して最先端の低限を求める, フォールトトレラント量子計算の応用により, 実験結果を実証する。

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