論文の概要: Unifying Quantum Smoothing Theories with Extended Retrodiction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.08447v1
• Date: Thu, 09 Oct 2025 16:55:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-10 17:54:15.217124
• Title: Unifying Quantum Smoothing Theories with Extended Retrodiction
• Title（参考訳）: 拡張反転による量子平滑化理論の統一化
• Authors: Mingxuan Liu, Ge Bai, Valerio Scarani,
• Abstract要約: 量子状態平滑化のための包括的再予測フレームワークを開発する。 我々は、我々の理論が分野を統一し、それをより広いシナリオのクラスに自然に拡張することを示します。 我々の結果は、量子状態の平滑化は基本的には回帰過程であり、最終的に古典的平滑化と類似していることを証明している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.504428428835151
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Estimating the state of an open quantum system monitored over time requires incorporating information from past measurements (filtering) and, for improved accuracy, also from future measurements (smoothing). While classical smoothing is well-understood within Bayesian framework, its quantum generalization has been challenging, leading to distinct and seemingly incompatible approaches. In this work, we resolve this conceptual divide by developing a comprehensive retrodictive framework for quantum state smoothing. We demonstrate that existing theories are special cases within our formalism, corresponding to different extended prior beliefs. Our theory unifies the field and naturally extends it to a broader class of scenarios. We also explore the behavior of updates when using different priors with the same marginal and prove that the upper and lower bounds on average entropy of smoothed states are achieved by the Petz-Fuchs smoothed state and the CLHS smoothed state, respectively. Our results establish that quantum state smoothing is fundamentally a retrodictive process, finally bringing it into a closer analogy with classical smoothing.
• Abstract（参考訳）: 時間とともに監視されるオープン量子システムの状態を推定するには、過去の測定(フィルタリング)からの情報と、将来の測定(平滑化)からの精度の向上が必要である。 古典的な平滑化はベイズフレームワークでよく理解されているが、量子一般化は困難であり、区別され互換性のないアプローチへと導いてきた。 本研究では、量子状態平滑化のための包括的回帰フレームワークを開発することにより、この概念分割を解決する。 我々は、既存の理論が我々の形式主義の中で特別な場合であり、異なる拡張前の信念に対応することを実証する。 我々の理論は分野を統一し、それをより広範なシナリオのクラスに自然に拡張する。 また,同じ縁を持つ異なる先行値を用いた場合の更新の挙動についても検討し,ペッツ・フース平滑状態とCLHS平滑状態により,平滑状態の平均エントロピー上の上下境界がそれぞれ達成されることを示した。 我々の結果は、量子状態の平滑化は基本的には回帰過程であり、最終的に古典的平滑化と近縁な類似性をもたらすことを証明している。

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