論文の概要: Quality assessment of quantum teleportation through the distribution of fidelity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.13600v1
• Date: Wed, 15 Oct 2025 14:33:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-16 20:13:28.709923
• Title: Quality assessment of quantum teleportation through the distribution of fidelity
• Title（参考訳）: 忠実度分布による量子テレポーテーションの品質評価
• Authors: D. G. Bussandri, G. M. Bosyk, P. Crespo Del Amo, K. Życzkowski,
• Abstract要約: 単一キュービット量子テレポーテーション性能を評価するための包括的統計フレームワークを提案する。 我々は,同一の平均忠実度を持つプロトコルは,統計的挙動が著しく異なることを示す。 この枠組みを適用すると、高忠実度テレポーテーションの認証には、より強い絡み合いや非局所性が必要であることが示される。
• 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: In this work, we introduce a comprehensive statistical framework for assessing single-qubit quantum teleportation performance beyond the conventional average-fidelity benchmark. At first, we derive a closed-form expression for the full probability density function of actual teleportation fidelities and apply it to both classical measure-and-prepare schemes and standard quantum teleportation, considering two relevant noise models: Bell-diagonal resource states and local amplitude-damping channels. These results reveal that protocols with identical average fidelities can exhibit markedly different statistical behaviors, and that relying solely on average fidelity can mask inherent asymmetries introduced by local noise, potentially leading to spurious conclusions of symmetry. Secondly, we introduce a certification method based on prior importance functions (e.g., Beta distributions), which unifies moment-based criteria and threshold-based success probabilities into a single figure of merit. Applying this framework, we show that certifying high-fidelity teleportation requires increasingly stronger entanglement or non-locality, and we clarify that the so-called ``fighting noise with noise'' effect arises from the chosen prior importance function rather than representing a genuine advantage. Our approach thus provides versatile tools for tailored, application-specific teleportation benchmarks.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,従来の平均忠実度ベンチマークを超えて,単一量子ビット量子テレポーテーション性能を評価するための包括的統計フレームワークを提案する。 まず、実テレポーテーション忠実度の全確率密度関数の閉形式式を導出し、ベル対角的資源状態と局所振幅減衰チャネルの2つの関連するノイズモデルを考慮して古典的測度と標準量子テレポーテーションの両方に適用する。 これらの結果は、同一の平均忠実度を持つプロトコルは、非常に異なる統計的挙動を示すことができ、また、平均忠実度のみに依存することは、局所雑音によってもたらされる固有の非対称性を隠蔽し、対称性の急激な結論をもたらす可能性があることを示している。 第2に,先行重要度関数(例えば,ベータ分布)に基づく認証手法を導入し,モーメントベース基準としきい値ベース成功確率を1つの図形に統一する。 この枠組みを適用して, 高忠実度テレポーテーションの認定には, より強い絡み合いや非局所性が必要であることを示す。 当社のアプローチは、アプリケーション固有のテレポーテーションベンチマークのための多用途ツールを提供する。

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