論文の概要: Interpolating between symmetric and asymmetric hypothesis testing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.09553v1
- Date: Mon, 19 Apr 2021 18:29:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-03 04:31:42.188030
- Title: Interpolating between symmetric and asymmetric hypothesis testing
- Title(参考訳): 対称仮説と非対称仮説の補間
- Authors: Robert Salzmann, Nilanjana Datta
- Abstract要約: 我々は、二項量子仮説テストタスクの一パラメータ群を定義し、これを$s$-hypothesis testと呼ぶ。
特に、$s$-hypothesis test は対称仮説と非対称仮説テストの間に補間する。
任意の数の同一コピーが利用可能であると仮定すると、$s$-hypothesisテストの最小誤差確率はコピー数で指数関数的に減衰することを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.741539072749043
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The task of binary quantum hypothesis testing is to determine the state of a
quantum system via measurements on it, given the side information that it is in
one of two possible states, say $\rho$ and $\sigma$. This task is generally
studied in either the symmetric setting, in which the two possible errors
incurred in the task (the so-called type I and type II errors) are treated on
an equal footing, or the asymmetric setting in which one minimizes the type II
error probability under the constraint that the corresponding type I error
probability is below a given threshold. Here we define a one-parameter family
of binary quantum hypothesis testing tasks, which we call $s$-hypothesis
testing, and in which the relative significance of the two errors are weighted
by a parameter $s$. In particular, $s$-hypothesis testing interpolates
continuously between the regimes of symmetric and asymmetric hypothesis
testing. Moreover, if arbitrarily many identical copies of the system are
assumed to be available, then the minimal error probability of $s$-hypothesis
testing is shown to decay exponentially in the number of copies, with a decay
rate given by a quantum divergence which we denote as $\xi_s(\rho\|\sigma)$,
and which satisfies a host of interesting properties. Moreover, this
one-parameter family of divergences interpolates continuously between the
corresponding decay rates for symmetric hypothesis testing (the quantum
Chernoff divergence) for $s = 1$, and asymmetric hypothesis testing (the
Umegaki relative entropy) for $s = 0$.
- Abstract(参考訳): 二元量子仮説検定のタスクは、それが2つの可能な状態のうちの1つ(例えば$\rho$ と $\sigma$)にあることを考慮し、その上の測定によって量子系の状態を決定することである。
このタスクは一般に、タスクで発生する2つの可能なエラー(いわゆるタイプIとタイプIIのエラー)が等しい足場で扱われる対称的な設定と、対応するタイプIのエラー確率が与えられた閾値以下である制約の下でタイプIIのエラー確率を最小化する非対称的な設定で研究される。
ここでは、二項量子仮説テストタスクの1パラメータファミリーを定義し、これを$s$-hypothesis testと呼び、2つのエラーの相対的重要性をパラメータ$s$で重み付けする。
特に、$s$-hypothesisテストは、対称仮説と非対称仮説テストの間に連続的に補間する。
さらに、系の同一コピーが任意に多数存在すると仮定すると、$s$-hypothesisテストの最小誤差確率はコピー数で指数関数的に減衰することが示され、量子発散によって与えられる減衰速度は$\xi_s(\rho\|\sigma)$と表され、興味深い性質のホストを満たす。
さらに、この1パラメータの発散族は、対称仮説検定(量子チャーンオフ発散)の対応する崩壊率(s = 1$)と、s = 0$の非対称仮説検定(梅垣相対エントロピー)の間を連続的に補間する。
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