論文の概要: Classical capacity of quantum non-Gaussian attenuator and amplifier channels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.15623v1
• Date: Mon, 25 Dec 2023 06:05:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-27 17:17:20.048360
• Title: Classical capacity of quantum non-Gaussian attenuator and amplifier channels
• Title（参考訳）: 量子非ガウス減衰器と増幅器チャネルの古典的容量
• Authors: Zacharie Van Herstraeten, Saikat Guha, Nicolas J. Cerf
• Abstract要約: 本稿では,ビームスプリッタや2モードスクラッシャを介して入力モードを任意の状態に設定した環境モードに結合する量子ボソニックチャネルについて考察する。 非ガウス減衰器 (非ガウス減衰器) または増幅器 (増幅器) と呼ばれるこのチャネルの古典的容量について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8409980020848168
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: We consider a quantum bosonic channel that couples the input mode via a beam splitter or two-mode squeezer to an environmental mode that is prepared in an arbitrary state. We investigate the classical capacity of this channel, which we call a non-Gaussian attenuator or amplifier channel. If the environment state is thermal, we of course recover a Gaussian phase-covariant channel whose classical capacity is well known. Otherwise, we derive both a lower and an upper bound to the classical capacity of the channel, drawing inspiration from the classical treatment of the capacity of non-Gaussian additive-noise channels. We show that the lower bound to the capacity is always achievable and give examples where the non-Gaussianity of the channel can be exploited so that the communication rate beats the capacity of the Gaussian-equivalent channel (i.e., the channel where the environment state is replaced by a Gaussian state with the same covariance matrix). Finally, our upper bound leads us to formulate and investigate conjectures on the input state that minimizes the output entropy of non-Gaussian attenuator or amplifier channels. Solving these conjectures would be a main step towards accessing the capacity of a large class of non-Gaussian bosonic channels.
• Abstract（参考訳）: 我々は、ビームスプリッタまたは2モードスクイーサーを介して入力モードと任意の状態で準備された環境モードとを結合する量子ボソニックチャネルを考える。 非ガウス減衰器または増幅器チャネルと呼ばれるこのチャネルの古典的容量について検討する。 環境状態が熱的であれば、古典的容量がよく知られているガウス位相共変チャネルを回収する。 そうでない場合は、チャネルの古典的容量に対する下限と上限の両方を導出し、非ガウス的加法-ノイズチャネルの容量の古典的扱いからインスピレーションを得ている。 キャパシティへの低境界は常に達成可能であることを示し、通信速度がガウス等価チャネル(つまり、環境状態が同じ共分散行列を持つガウス状態に置き換えられるチャネル)のキャパシティを上回るように、チャネルの非ガウス性を利用することができる例を示す。 最後に、上界は、非ガウス減衰器やアンプチャネルの出力エントロピーを最小化する入力状態に関する予想を定式化し、調査する。 これらの予想を解くことは、多くの非ガウシアンボソニックチャネルの容量にアクセスするための主要なステップとなる。

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