論文の概要: Coherence based on positive operator-valued measures for standard and concatenated quantum state discrimination with inconclusive results
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.00148v1
- Date: Fri, 31 Jan 2025 20:08:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-05 14:58:47.920339
- Title: Coherence based on positive operator-valued measures for standard and concatenated quantum state discrimination with inconclusive results
- Title（参考訳）: 非決定的な結果を伴う標準および連結量子状態判別のための正の演算子評価尺度に基づくコヒーレンス
- Authors: L. F. Melo, O. Jiménez, L. Neves,
- Abstract要約: 任意の次元の等しく可能な状態を識別するための資源として,正の演算子値測度(POVM)に基づくコヒーレンスについて検討する。
補助分離段階におけるPOVMコヒーレンスが,量子相関よりも基礎的な資源に分解されることを示す。
我々は、クォート状態の識別におけるPOVMコヒーレンスを特徴付けることで、この結果の他の一般的な側面について議論する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6390468088226495
- License:
- Abstract: The optimal measurement that discriminates nonorthogonal quantum states with fixed rates of inconclusive outcomes (FRIO) can be decomposed into an assisted separation of the inputs, yielding conclusive and inconclusive outputs, followed by a minimum-error (ME) measurement for the conclusive ones (standard FRIO) or both ones (concatenated FRIO). The implementation of these measurements is underpinned by quantum resources, and here we investigate coherence based on positive operator-valued measures (POVMs) as a resource for both strategies in discriminating equally probable symmetric states of arbitrary dimension. First, we show that the POVM coherence in the assisted separation stage decomposes into the coherence of the ancillary state and the quantum discord between the system and the ancilla, evidencing coherence as a more elementary resource than quantum correlations. Next, it is demonstrated that the POVM coherence for standard and concatenated FRIO decomposes into the POVM coherence measures for state separation and ME measurement, weighted by the probabilities of occurrence of each event. Due to the ME discrimination of inconclusive states, the coherence required for the concatenated scheme is shown to be greater than that of the standard one. We discuss other general aspects of our results by characterizing the POVM coherence in the discrimination of qutrit states, with respect to the distinguishability of the inputs and the inconclusive rate. Finally, by exploiting POVM-based coherence as a quantifier of cryptographic randomness gain, we discuss the standard and concatenated FRIO strategies from the perspective of generating random bits that are secret to an eavesdropper.
- Abstract（参考訳）: 不確定結果(FRIO)の固定レートで非直交量子状態を識別する最適な測定は、入力の補助的な分離に分解され、決定的および不決定的な出力が得られ、続いて、決定的(標準FRIO)またはその両方(統合FRIO)に対する最小エラー(ME)測定が行われる。
これらの測定の実装は、量子資源によって支えられ、任意の次元の等しく可能な対称状態の判別における両方の戦略のリソースとして、正の演算子値測度(POVM)に基づくコヒーレンスを調査する。
まず, 補助分離段階におけるPOVMのコヒーレンスを, 連立状態のコヒーレンスと, システムとアシラ間の量子不一致に分解し, コヒーレンスを量子相関よりも基礎的な資源とみなすことを示す。
次に、標準および連結化FRIOのPOVMコヒーレンスを状態分離のためのPOVMコヒーレンス尺度と、各事象の発生確率に重み付けられたME測定に分解することを示した。
不確定状態のME識別のため、連結スキームに必要なコヒーレンスが標準状態よりも大きいことが示される。
この結果の他の一般的な側面は、入力の識別性や不確定率に関して、クォート状態の識別におけるPOVMコヒーレンスを特徴付けることで論じる。
最後に,POVMベースのコヒーレンスを暗号乱数ゲインの定量化器として活用することにより,盗聴者に対して秘密となるランダムビットを生成する観点から,標準および連結FRIO戦略について議論する。
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