論文の概要: Queue-Channel Capacities with Generalized Amplitude Damping
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.13486v1
- Date: Wed, 28 Jul 2021 16:52:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-20 17:03:55.817552
- Title: Queue-Channel Capacities with Generalized Amplitude Damping
- Title（参考訳）: 振幅減衰を一般化したキューチャネル容量
- Authors: Vikesh Siddhu, Avhishek Chatterjee, Krishna Jagannathan, Prabha
Mandayam, Sridhar Tayur
- Abstract要約: 我々はパラメータ$n=1/2,$を特徴とする対称なGADチャネルを考察し、その正確な古典的容量を導出する。
GADチャネルのホレボ量は誘導二成分対称チャネルのシャノン容量と等しいことを示す。
本稿では,GADキューチャネルのキャパシティ表現を得るために,チャネルモデルの付加性とともに条件付き独立性を利用する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.971638713979981
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The generalized amplitude damping channel (GADC) is considered an important
model for quantum communications, especially over optical networks. We make two
salient contributions in this paper apropos of this channel. First, we consider
a symmetric GAD channel characterized by the parameter $n=1/2,$ and derive its
exact classical capacity, by constructing a specific induced classical channel.
We show that the Holevo quantity for the GAD channel equals the Shannon
capacity of the induced binary symmetric channel, establishing at once the
capacity result and that the GAD channel capacity can be achieved without the
use of entanglement at the encoder or joint measurements at the decoder.
Second, motivated by the inevitable buffering of qubits in quantum networks, we
consider a generalized amplitude damping \emph{queue-channel} -- that is, a
setting where qubits suffer a waiting time dependent GAD noise as they wait in
a buffer to be transmitted. This GAD queue channel is characterized by
non-i.i.d. noise due to correlated waiting times of consecutive qubits. We
exploit a conditional independence property in conjunction with additivity of
the channel model, to obtain a capacity expression for the GAD queue channel in
terms of the stationary waiting time in the queue. Our results provide useful
insights towards designing practical quantum communication networks, and
highlight the need to explicitly model the impact of buffering.
- Abstract（参考訳）: 一般化振幅減衰チャネル(GADC)は、特に光ネットワーク上での量子通信において重要なモデルであると考えられている。
本稿では、このチャネルのアプロポスに2つの優れた貢献をしている。
まず,パラメータ$n=1/2,$を特徴とする対称なGADチャネルを考察し,その正確な古典的容量を導出する。
我々は,GADチャネルのホレボ量が誘導された二成分対称チャネルのシャノン容量と等しいことを示し,同時にキャパシティが確立され,GADチャネルのキャパシティはエンコーダの絡み合いやデコーダの関節測定を使わずに実現できることを示した。
第二に、量子ネットワークにおける量子ビットの必然的バッファリングによって動機づけられた、一般化振幅減衰 \emph{queue-channel} -- すなわち、バッファで送信されるのを待つとき、キュービットが待ち時間に依存するGADノイズに悩まされるような環境を考える。
このGADキューチャネルは、連続するキュービットの相関待ち時間に起因する非i.d.ノイズによって特徴付けられる。
我々は,チャネルモデルの付加性とともに条件付き独立性を利用して,待ち時間の観点からGAD待ち時間チャネルのキャパシティ表現を得る。
この結果は,実用的な量子通信ネットワークの設計に有用な知見を与え,バッファリングの影響を明示的にモデル化する必要性を強調した。
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