論文の概要: Cloning Quantum Channels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.08059v1
• Date: Tue, 09 Sep 2025 18:01:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-11 15:16:52.219312
• Title: Cloning Quantum Channels
• Title（参考訳）: 量子チャネルのクローン化
• Authors: Pavel Sekatski, Yelena Guryanova, Naga Bhavya Teja Kothakonda, Michalis Skotiniotis,
• Abstract要約: 本稿では,最良到達率,最高品質,いわゆる最適クローニングに関して,決定論的に量子チャネルの問題を考察する。 我々は、最も一般的なクローンタスクに対処する統合されたフレームワークを構築している。 状態クローニングには強い逆が導出され、ユニタリチャネルでは代替のスーパーレプリケーションプロセスを構築します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We consider the problem of deterministically cloning quantum channels with respect to the best attainable rate and the highest quality, so-called optimal cloning. We demonstrate that cloning quantum states is, in-fact, equivalent to cloning the trash-and-replace channel and therefore the former is a special case of the more general problem. By appealing to higher-order quantum operations (quantum processes) we construct a unified framework to deal with the most general cloning tasks and establish necessary conditions for a family of channels to exhibit super-replication -- a quadratic cloning rate with vanishing error. We find that noisy phase-gate channels satisfy these conditions, and we construct the explicit super-replicating process for the task. Conversely, we find that the criteria are not met by the full set of noisy unitary gates; classical noise channels; or amplitude damping channels, whose respective cloning rates are at most linear. In this paradigm, we not only derive new results, but also refigure known ones. We derive a strong converse for state cloning, and for unitary channels we construct an alternative super-replication process to that of D\"ur et al. [PRL 114, 120503 (2015)] and Chiribella et al. [PRL 114, 120504 (2015)] based on a measure-and-prepare process, which allows us to establish a direct connection between optimal channel cloning and Bayesian channel estimation. Finally we give an SDP algorithm to search for optimal cloning processes and study the advantage of coherent vs measure-and-prepare protocols on concrete examples.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,最も達成可能な速度と最高品質の量子チャネルを決定論的にクローンする問題,いわゆる最適クローンについて考察する。 量子状態のクローン化は、実際に、ゴミ交換チャネルのクローン化と等価であることを示し、したがって前者はより一般的な問題の特別な場合である。 高次量子演算(量子過程)に訴えることにより、最も一般的なクローニングタスクに対処し、チャネルの族が超複製(英語版)を示すために必要な条件を確立するための統合されたフレームワークを構築する。 ノイズのある位相ゲートチャネルはこれらの条件を満たすことが分かり、タスクの明示的な超複製プロセスを構築する。 逆に、基準はノイズの多いユニタリゲート、古典的なノイズチャンネル、あるいは各クローンレートが最も直線的な振幅減衰チャネルの完全なセットで満たされていないことが分かる。 このパラダイムでは、新しい結果だけでなく、既知の結果も導き出す。 D\"ur et al [PRL 114, 120503 (2015)] と Chiribella et al [PRL 114, 120504 (2015)) の2つの方法に代えて、最適なチャネルクローニングとベイズチャネル推定の直接的な接続を確立することができる。 最後に,SDPアルゴリズムを用いて最適なクローニングプロセスの探索を行い,具体例におけるコヒーレントプロトコルと測度プロトコルの利点について検討する。

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