論文の概要: No Practical Quantum Broadcasting: Even Virtually
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.16380v2
- Date: Mon, 29 Sep 2025 10:53:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-30 14:13:47.23284
- Title: No Practical Quantum Broadcasting: Even Virtually
- Title（参考訳）: 現実的な量子放送はなし:バーチャルでも
- Authors: Yunlong Xiao, Xiangjing Liu, Zhenhuan Liu,
- Abstract要約: 線形過程が標本効率、ユニタリ共分散、置換不変性、古典的一貫性を維持できないことを証明する。
標準の1-to-N$仮想放送マップの特異性を確立する。
仮想放送と擬似密度演算子として知られる量子時空フレームワークの相互作用について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.051878329906797
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum information cannot be broadcast -- an intrinsic limitation imposed by quantum mechanics. However, recent advances in virtual operations offer new insights into the no-broadcasting theorem. Here, we focus on the practical utility and introduce sample efficiency as a fundamental constraint, requiring any practical broadcasting protocol perform no worse than the na\"ive approach of direct preparation and distribution. We prove that no linear process -- whether quantum or beyond -- can simultaneously uphold sample efficiency, unitary covariance, permutation invariance, and classical consistency. This leads to a no-practical-broadcasting theorem, which places strict limits on the practical distribution of quantum information. By applying Schur-Weyl duality, we establish the uniqueness of the canonical 1-to-$N$ virtual broadcasting map that satisfies the latter three conditions, provide its construction, and determine its sample complexity through semidefinite programming. Finally, we explore the interplay between virtual broadcasting and a quantum spacetime framework, known as the pseudo-density operator, showing that their correspondence holds only in the 1-to-2 case, underscoring the fundamental asymmetry between spatial and temporal statistics in the quantum world.
- Abstract（参考訳）: 量子情報はブロードキャストできない -- 量子力学によって課される本質的な制限。
しかし、最近の仮想操作の進歩は、ノンブロードキャスティング定理に対する新たな洞察を与えている。
そこで本研究では, 実用性を重視し, サンプル効率を基本的制約として導入する。
我々は、量子的あるいはそれ以上の線形過程が、サンプル効率、ユニタリ共分散、置換不変性、古典的一貫性を同時に維持できないことを証明した。
これは、量子情報の実用的な分布に厳密な制限を課す非実践的ブロードキャスティング定理に繋がる。
シュル=ワイル双対性を適用することにより、後者の3つの条件を満たす標準の1-to-N$仮想放送マップの特異性を確立し、その構成を提供し、半定値プログラミングによりそのサンプル複雑性を決定する。
最後に、仮想放送と擬似密度演算子として知られる量子時空フレームワークの相互作用を考察し、それらの対応が1対2の場合のみ保持され、量子世界における空間統計と時間統計の基本的な非対称性を裏付けることを示す。
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