論文の概要: Generic nonadditivity of quantum capacity in simple channels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.08377v2
• Date: Tue, 13 Jun 2023 17:26:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-14 18:53:07.514240
• Title: Generic nonadditivity of quantum capacity in simple channels
• Title（参考訳）: 単純チャネルにおける量子容量の汎用的非付加性
• Authors: Felix Leditzky and Debbie Leung and Vikesh Siddhu and Graeme Smith and John A. Smolin
• Abstract要約: 量子キャパシティの超添加度は、2つの弱い加法的チャネルの間に存在し、それぞれに大きなキャパシティを持つ。 以上の結果から, 過敏性は従来考えられていたよりもはるかに多いことが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.4245398967236
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Determining capacities of quantum channels is a fundamental question in quantum information theory. Despite having rigorous coding theorems quantifying the flow of information across quantum channels, their capacities are poorly understood due to super-additivity effects. Studying these phenomena is important for deepening our understanding of quantum information, yet simple and clean examples of super-additive channels are scarce. Here we study a family of channels called platypus channels. Its simplest member, a qutrit channel, is shown to display super-additivity of coherent information when used jointly with a variety of qubit channels. Higher-dimensional family members display super-additivity of quantum capacity together with an erasure channel. Subject to the "spin-alignment conjecture" introduced in the companion paper [IEEE Trans. Inf. Theory 69(6), pp. 3825-3849, 2023; arXiv:2202.08380], our results on super-additivity of quantum capacity extend to lower-dimensional channels as well as larger parameter ranges. In particular, super-additivity occurs between two weakly additive channels each with large capacity on their own, in stark contrast to previous results. Remarkably, a single, novel transmission strategy achieves super-additivity in all examples. Our results show that super-additivity is much more prevalent than previously thought. It can occur across a wide variety of channels, even when both participating channels have large quantum capacity.
• Abstract（参考訳）: 量子チャネルの容量を決定することは、量子情報理論の基本的な問題である。 量子チャネルにまたがる情報のフローを定量化する厳密な符号化定理があるにもかかわらず、それらの能力は超加法効果のために理解されていない。 これらの現象を研究することは、量子情報の理解を深めるために重要であるが、超加法チャネルの単純でクリーンな例は少ない。 ここでは, platypus channel というチャネル群について検討する。 その最も単純な構成であるqutritチャネルは、様々なqubitチャネルと組み合わせて使用すると、コヒーレント情報の超付加性を示す。 高次元の族は消去チャネルと共に量子容量の超加法を示す。 共用論文 (IEEE Trans. Inf. Theory 69(6), pp. 3825-3849, 2023; arXiv:2202.08380] で導入された「スピン配向予想」に従えば、量子容量の超付加性に関する我々の研究結果は、より低次元のチャネルやより大きなパラメータ範囲にまで拡張される。 特に、super-additivityは、前の結果とは対照的に、それぞれが容量が大きい2つの弱い加法的チャネルの間で発生する。 注目すべきは、単一の新しい伝送戦略が全ての例において超添加性を達成することである。 以上の結果から, 過敏性は従来考えられていたよりもはるかに多いことが示唆された。 どちらのチャネルも大きな量子容量を持つ場合でも、様々なチャネルにまたがって発生することがある。

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