論文の概要: Optimal unilocal virtual quantum broadcasting

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.15156v3
• Date: Thu, 25 Jul 2024 14:30:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-26 19:56:25.668256
• Title: Optimal unilocal virtual quantum broadcasting
• Title（参考訳）: 最適一局所仮想量子放送
• Authors: Hongshun Yao, Xia Liu, Chengkai Zhu, Xin Wang,
• Abstract要約: 物理演算を最小限のコストで近似できるプロトコルを導入する。 仮想量子放送プロトコルのシミュレーションコストを半定値プログラミング問題に形式化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.80377843790023
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum broadcasting is central to quantum information processing and characterizes the correlations within quantum states. Nonetheless, traditional quantum broadcasting encounters inherent limitations dictated by the principles of quantum mechanics. In a previous study, Parzygnat et al. [Phys. Rev. Lett. 132, 110203 (2024)] introduced a canonical broadcasting quantum map that goes beyond the quantum no-broadcasting theorem through a virtual process. In this work, we generalize the concept of virtual broadcasting to unilocal broadcasting by incorporating a reference system and introduce protocols that can be approximated using physical operations with minimal cost. First, we propose a universal unilocal protocol enabling multiple parties to share the correlations of a target bipartite state, which is encoded in the expectation value for any observable. Second, we formalize the simulation cost of a virtual quantum broadcasting protocol into a semidefinite programming problem. Notably, we propose a specific protocol with optimal simulation cost for the 2-broadcasting scenario, revealing an explicit relationship between simulation cost and the quantum system's dimension. Moreover, we establish upper and lower bounds on the simulation cost of the virtual $n$-broadcasting protocol and demonstrate the convergence of the lower bound to the upper bound as the quantum system's dimension increases.
• Abstract（参考訳）: 量子放送は量子情報処理の中心であり、量子状態内の相関を特徴付ける。 それでも、伝統的な量子放送は、量子力学の原理によって規定される固有の制限に遭遇する。 以前の研究では、Parzygnat et al (Phys. Rev. Lett. 132, 110203 (2024)) は、仮想過程を通じて量子放送定理を超える正準放送量子マップを導入した。 本研究では,仮想放送の概念を,参照システムを導入し,物理演算を用いて最小限のコストで近似可能なプロトコルを導入することにより,一元的放送に一般化する。 まず、観測可能な任意の期待値にエンコードされたターゲットバイパーティイト状態の相関関係を複数のパーティで共有できる普遍的一元的プロトコルを提案する。 第2に、仮想量子放送プロトコルのシミュレーションコストを半定値プログラミング問題に形式化する。 特に,2ブロードキャストシナリオに対して最適なシミュレーションコストを持つ特定のプロトコルを提案し,シミュレーションコストと量子システムの次元との明確な関係を明らかにする。 さらに,仮想$n$-ブロードキャスティングプロトコルのシミュレーションコストの上限値と下限値を確立し,量子系の次元が大きくなるにつれて下限値が上限値に収束することを示す。

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