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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.13397v2
• Date: Sat, 28 Jun 2025 08:22:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-01 19:22:02.194917
• 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レンスな量子チャネルの量子キャパシティの正確な解析式を、$Lambda(rho)= (1-x)rho + x D(rho)$, ここで$D(rho)$は構造化されたデコヒーレンス過程を表す。 これらのチャネルは、すべてのノイズパラメータと任意の次元に対して分解可能であることが示され、クローズド形式のシングルレター容量公式が得られる。
• 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 exact analytical expressions for the quantum capacity of a broad class of decohering quantum channels of the form $\Lambda(\rho)=(1-x)\rho + x D(\rho)$, where $D(\rho)$ represents a structured decoherence process. These channels are shown to be degradable for all noise parameters and in arbitrary dimensions, yielding closed-form, single-letter capacity formulas. Our analysis includes fully decohering, block-decohering, and weakly decohering channels, the latter involving coherence preservation within overlapping subspaces. Surprisingly, even under maximal decoherence, the channel may retain nonzero capacity due to residual coherence structure. These results provide quantitative role for decoherence-free and partially coherent subspaces in preserving quantum information, offering guidance for encoding strategies in quantum memories and fault-tolerant quantum communication systems.
• Abstract（参考訳）: D(\rho)$ は構造化されたデコヒーレンス過程を表す、$\Lambda(\rho)=(1-x)\rho + x D(\rho)$ である。 これらのチャネルは、すべてのノイズパラメータと任意の次元に対して分解可能であることが示され、クローズド形式のシングルレター容量公式が得られる。 我々の分析では、完全にデコヒーリング、ブロックデコヒーリング、弱いデコヒーリングチャネルを含み、後者は重なり合う部分空間内のコヒーレンス保存を含む。 驚くべきことに、最大デコヒーレンス下であっても、チャネルは残留コヒーレンス構造のために非ゼロの容量を保持することができる。 これらの結果は、量子情報保存におけるデコヒーレンスフリー部分空間と部分コヒーレント部分空間の定量的な役割を提供し、量子メモリおよびフォールトトレラント量子通信システムにおける戦略の符号化のためのガイダンスを提供する。

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