論文の概要: Capacities of Gaussian Quantum Channels with Passive Environment Assistance

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.00602v1
• Date: Sun, 3 Jan 2021 10:33:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-18 00:09:02.257994
• Title: Capacities of Gaussian Quantum Channels with Passive Environment Assistance
• Title（参考訳）: 受動的環境支援を有するガウス量子チャネルの容量
• Authors: Samad Khabbazi Oskouei, Stefano Mancini and Andreas Winter
• Abstract要約: 受動的環境支援通信は、情報伝達システムと環境の間の一元的な相互作用としてモデル化された量子チャネルを介して行われる。 我々は、ヘルパーとの量子通信と古典的コミュニケーションの両方と、送り手とヘルパーの間の古典的な自由な協調による古典的コミュニケーションを考察する。
• 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: Passive environment assisted communication takes place via a quantum channel modeled as a unitary interaction between the information carrying system and an environment, where the latter is controlled by a passive helper, who can set its initial state such as to assist sender and receiver, but not help actively by adjusting her behaviour depending on the message. Here we investigate the information transmission capabilities in this framework by considering Gaussian unitaries acting on Bosonic systems. We consider both quantum communication and classical communication with helper, as well as classical communication with free classical coordination between sender and helper (conferencing encoders). Concerning quantum communication, we prove general coding theorems with and without energy constraints, yielding multi-letter (regularized) expressions. In the search for cases where the capacity formula is computable, we look for Gaussian unitaries that are universally degradable or anti-degradable. However, we show that no Gaussian unitary yields either a degradable or anti-degradable channel for all environment states. On the other hand, restricting to Gaussian environment states, results in universally degradable unitaries, for which we thus can give single-letter quantum capacity formulas. Concerning classical communication, we prove a general coding theorem for the classical capacity under and energy constraint, given by a multi-letter expression. Furthermore, we derive an uncertainty-type relation between the classical capacities of the sender and the helper, helped respectively by the other party, showing a lower bound on the sum of the two capacities. Then, this is used to lower bound the classical information transmission rate in the scenario of classical communication between sender and helper.
• Abstract（参考訳）: 受動的環境支援通信は、情報伝達システムと環境との単一相互作用としてモデル化された量子チャネルを介して行われ、後者は受動的ヘルパーによって制御される。 本稿では,ボソニックシステムに作用するガウスユニタリを考慮し,この枠組みにおける情報伝達能力について検討する。 我々は、ヘルパーとの量子通信と古典的コミュニケーションの両方、および送信者とヘルパー(会議エンコーダ)の間の古典的協調による古典的コミュニケーションを考察する。 量子通信に関して、エネルギー制約のない一般的な符号化定理を証明し、マルチレター(正規化)式を生成する。 容量公式が計算可能である場合の探索では、普遍的に分解可能あるいは反分解可能なガウスユニタリを求める。 しかし, ガウス的ユニタリはすべての環境状態に対して分解性あるいは反分解性チャネルを生じないことを示した。 一方、ガウス環境状態に制限すると、普遍的に分解可能なユニタリとなり、そのため単一文字の量子容量公式を与えることができる。 古典的コミュニケーションに関して、マルチレター式によって与えられる古典的容量とエネルギー制約に対する一般的な符号化定理を証明する。 さらに、送り手の古典的容量とヘルパーの間の不確実性型関係を、それぞれ相手の助けを借りて導き、その2つの容量の和に低い境界を示す。 次に、送信者とヘルパーとの古典的コミュニケーションシナリオにおいて、古典的情報伝達率の上限を低くするために使用される。

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