論文の概要: Exact Quantum Capacity of Decohering Channels in Arbitrary Dimensions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.13397v1
• Date: Mon, 16 Jun 2025 12:06:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-17 17:28:48.297291
• Title: Exact Quantum Capacity of Decohering Channels in Arbitrary Dimensions
• Title（参考訳）: 任意次元におけるデシャリングチャネルの正確な量子容量
• Authors: Shayan Roofeh, Vahid Karimipour,
• Abstract要約: 我々は、広い種類のデコヒーリングチャネルの量子容量に対して、$Lambda(rho) = (1 - x)rho + x D(rho),$ ここで$D(rho)はヒルベルト行列$rho$ヒルベルト$のデコヒーレンスの異なる形のデコヒーレンスを表す。 本研究は, 量子通信におけるコヒーレンスの役割を明らかにし, 量子チャネル容量の研究において稀な正確なベンチマークを提供するものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We derive an exact analytical expression for the quantum capacity of a broad class of decohering channels of the form $\Lambda(\rho) = (1 - x)\rho + x D(\rho),$ where $D(\rho)$ denotes different forms of decoherence of the density matrix $\rho$. Unlike previous studies restricted to qubit systems or asymptotic bounds, our result holds for arbitrary finite-dimensional Hilbert spaces. We show that these channels are degradable for all $x$, leading to a closed-form, single-letter capacity formula that does not require regularization. Besides full decoherence, we extend our analysis to block-decohering channels, where decoherence occurs within orthogonal or overlapping subspaces. This family interpolates between identity channels and classical-quantum channels. Our findings clarify the role of coherence in quantum communication and provide rare exact benchmarks in the study of quantum channel capacities.
• Abstract（参考訳）: D(\rho)$ は密度行列 $\rho$ のデコヒーレンスの異なる形のデコヒーレンスを表す。 以前の研究がキュービット系や漸近境界に制限されていたのとは異なり、この結果は任意の有限次元ヒルベルト空間に対して成り立つ。 これらのチャネルはすべての$x$に対して分解可能であることが示され、正規化を必要としないクローズド形式のシングルレター容量公式が導かれる。 完全なデコヒーレンスに加えて、直交部分空間や重なり合う部分空間内でデコヒーレンスが発生するブロックデコヒーレンスチャネルにも分析を拡張します。 このファミリーはアイデンティティチャネルと古典量子チャネルを補間する。 本研究は, 量子通信におけるコヒーレンスの役割を明らかにし, 量子チャネル容量の研究において稀な正確なベンチマークを提供するものである。

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