論文の概要: Quantum communication on the bosonic loss-dephasing channel

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.15634v3
• Date: Thu, 25 Jul 2024 14:53:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-26 19:36:52.806367
• Title: Quantum communication on the bosonic loss-dephasing channel
• Title（参考訳）: ボソニック損失劣化チャネルにおける量子通信
• Authors: Francesco Anna Mele, Farzin Salek, Vittorio Giovannetti, Ludovico Lami,
• Abstract要約: 決定的な問題は、損失の値を決定することと、その結果の損失の減退チャネルが分解不能となることにある。 損失の任意の値に対して、デフォーカスが臨界値以上であれば、ボソニック損失低下チャネルは分解不能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.824710236769593
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum optical systems are typically affected by two types of noise: photon loss and dephasing. Despite extensive research on each noise process individually, a comprehensive understanding of their combined effect is still lacking. A crucial problem lies in determining the values of loss and dephasing for which the resulting loss-dephasing channel is anti-degradable, implying the absence of codes capable of correcting its effect or, alternatively, capable of enabling quantum communication. A conjecture in [Quantum 6, 821 (2022)] suggested that the bosonic loss-dephasing channel is anti-degradable if and only if the loss is above $50\%$. In this paper we refute this conjecture, specifically proving that for any value of the loss, if the dephasing is above a critical value, then the bosonic loss-dephasing channel is anti-degradable. While our result identifies a large parameter region where quantum communication is not possible, we also prove that if two-way classical communication is available, then quantum communication -- and thus quantum key distribution -- is always achievable, even for high values of loss and dephasing.
• Abstract（参考訳）: 量子光学系は通常、光子損失と劣化という2種類のノイズによって影響を受ける。 個々のノイズ過程に関する広範な研究にもかかわらず、それらの組み合わせ効果に関する包括的な理解はいまだに欠如している。 重要な問題は損失の値を決定することであり、結果として損失の減少するチャネルは分解不能となり、その効果を補正できる符号が存在しないこと、あるいは量子通信が可能であることを暗示している。 量子6, 821 (2022) の予想は、損失が 50\% 以上である場合に限って、ボソニック損失劣化チャネルが反劣化可能であることを示唆している。 本稿では, 損失の任意の値に対して, 劣化が臨界値以上であれば, ボソニック損失劣化チャネルは分解不能であることを示すことによって, この予想を否定する。 我々の結果は、量子通信が不可能な大きなパラメータ領域を識別する一方で、二方向古典通信が利用可能であれば、量子通信 -- 量子鍵分布 -- が常に達成可能であることを証明している。

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