論文の概要: Optimizing LOCC Protocols on Product Stiefel Manifold

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.06909v1
• Date: Wed, 08 Oct 2025 11:43:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-09 16:41:20.456484
• Title: Optimizing LOCC Protocols on Product Stiefel Manifold
• Title（参考訳）: 製品スティフェル多様体上でのLOCCプロトコルの最適化
• Authors: Ze-Tong Li, Xin Wang,
• Abstract要約: 局所的演算と古典的通信(LOCC)は、理論と実験の両方の観点からの量子情報の基礎となるフレームワークである。 我々は、積 Stiefel 多様体上のリーマン最適化を通じて固定円LOCCを最適化するフレームワークを開発する。 本稿では,このフレームワークの量子情報処理における重要なタスク,例えば絡み込み蒸留や状態マージによる適用性を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7715498552640434
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Local operations and classical communication (LOCC) is a foundational framework in quantum information from both theoretical and experimental perspectives. However, designing and optimizing LOCC protocols is intractable due to their complex structure. Determining achievable bounds and designing practically implementable LOCC protocols remain crucial challenges when the number of communication rounds is finite. In this work, we develop a framework to optimize fixed-round LOCC via Riemannian optimization on the product Stiefel manifold, which not only yields near-optimal objective function values but also produces fully implementable protocols. We demonstrate the applicability of this framework through key tasks in quantum information processing, such as entanglement distillation and state merging. Our results provide new insights into the achievable bounds for entanglement distillation and block entanglement state merging. We obtain improved distillation and state merging protocols, some of which match the upper bounds derived via positive partial transpose relaxations. These results demonstrate that optimizing LOCC via manifold optimization can serve as a powerful tool to advance research on distributed quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 局所的演算と古典的通信(LOCC)は、理論と実験の両方の観点からの量子情報の基礎となるフレームワークである。 しかし、LOCCプロトコルの設計と最適化は複雑な構造のため難解である。 通信ラウンド数が有限である場合、達成可能な境界を決定し、実際に実装可能なLOCCプロトコルを設計することは重要な課題である。 本研究では,積 Stiefel 多様体のリーマン最適化による固定ラウンド LOCC を最適化するフレームワークを開発した。 本稿では,このフレームワークの量子情報処理における重要なタスク,例えば絡み込み蒸留や状態マージによる適用性を実証する。 以上の結果から, 絡み込み蒸留とブロック絡み込み状態の融合の達成可能な境界について, 新たな知見が得られた。 我々は, 蒸留法と状態融合法を改良し, そのうちのいくつかは正の部分転位緩和によって導出される上界と一致した。 これらの結果は, 分散量子情報処理の研究を進展させる強力なツールとして, 多様体最適化によるLOCCの最適化が有効であることを示す。

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