論文の概要: Quantum capacity amplification via privacy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.04527v1
• Date: Mon, 06 Oct 2025 06:35:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-07 16:52:59.710989
• Title: Quantum capacity amplification via privacy
• Title（参考訳）: プライバシーによる量子容量増幅
• Authors: Peixue Wu, Yunkai Wang,
• Abstract要約: 本稿では,Choi-Jamiolkowski演算子がプライベート状態であるプライベートチャネルを経由した量子容量の超付加性について検討する。 この観点は、プライベート状態のセキュリティ構造と量子容量を結びつけ、シールドシステムの役割を明確にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.126118485851773
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate superadditivity of quantum capacity through private channels whose Choi-Jamiolkowski operators are private states. This perspective links the security structure of private states to quantum capacity and clarifies the role of the shield system: information encoded in the shield system that would otherwise leak to the environment can be recycled when paired with an assisting channel, thereby boosting capacity. Our main contributions are threefold: Firstly, we develop a general framework that provides a sufficient condition for capacity amplification, which is formulated in terms of the assisting channel's Holevo information. As examples, we give explicit, dimension and parameter dependent amplification thresholds for erasure and depolarizing channels. Secondly, assuming the Spin alignment conjecture, we derive a single-letter expression for the quantum capacity of a family of private channels that are neither degradable, anti-degradable, nor PPT; as an application, we construct channels with vanishing quantum capacity yet unbounded private capacity. Thirdly, we further analyze approximate private channels: we give an alternative proof of superactivation that extends its validity to a broader parameter regime, and, by combining amplification bounds with continuity estimates, we establish a metric separation showing that channels exhibiting capacity amplification have nonzero diamond distance from the set of anti-degradable channels, indicating that existing approximate (anti-)degradability bounds are not tight. We also revisit the computability of the regularized quantum capacity and modestly suggest that this fundamental question still remains open.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,Choi-Jamiolkowski演算子がプライベート状態であるプライベートチャネルを経由した量子容量の超付加性について検討する。 この視点は、プライベートステートのセキュリティ構造と量子容量を結びつけ、シールドシステムの役割を明確にする:シールドシステムにエンコードされた情報は、補助チャネルと組み合わせると環境に漏れる可能性がある。 第一に、我々はキャパシティ増幅のための十分な条件を提供する一般的なフレームワークを開発し、補助チャネルのHolevo情報の観点から定式化します。 例として、消去および非分極チャネルに対する明示的、次元的およびパラメータ依存増幅しきい値を与える。 第二に、スピンアライメント予想(英語版)を仮定すると、分解性、反劣化性、およびPTTを持たないプライベートチャネルのファミリーの量子容量に対するシングルレター式を導出する。 第3に、我々はさらに近似的なプライベートチャネルを解析し、その妥当性をより広いパラメータ状態にまで拡張する代替的なスーパーアクティベーションの証明を与えるとともに、増幅境界と連続性の推定値を組み合わせることにより、キャパシティ増幅を示すチャネルが非ゼロダイヤモンド距離を持つことを示す計量分離を確立し、既存の近似(反劣化性)境界がきつくないことを示す。 また、正規化量子容量の計算可能性を再考し、この根本的な問題は依然として未解決であることを示す。

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