論文の概要: Information recycling in coherent state discrimination

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.02163v1
• Date: Tue, 04 Nov 2025 01:07:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-05 18:47:05.766232
• Title: Information recycling in coherent state discrimination
• Title（参考訳）: コヒーレントな状態識別における情報リサイクル
• Authors: L. F. Melo, János A. Bergou, Alexandre B. Tacla,
• Abstract要約: 我々はN相対称コヒーレント状態の識別戦略を提案し,解析する。 N > 2 の場合、UD の「欠陥」状態は元の入力状態に関する残余情報を保持する。 本結果は,連続変数設定における適応的および逐次的識別プロトコルの新たな可能性を開くものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.99844472131922
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The discrimination of coherent states is a crucial component in quantum communication with continuous variables, especially in quantum key distribution protocols (CV-QKD), which rely on the ability to distinguish among different coherent states to establish a shared secret key between two parties. Here, we propose and analyze a strategy for distinguishing among N phase-symmetric coherent states, which optimally takes unambiguous discrimination (UD) to the deterministic regime, at the inevitable cost of having non-zero probability of error. Despite the disturbance introduced by the separation map used in the UD process, we show that for N > 2, the "failure" states of UD retain residual information about the original input states, which can be further used for discrimination. Rather than discarding inconclusive outcomes as in conventional UD, we show that the "failure" states of UD can be optimally recycled by performing a sequential minimum-error discrimination (MED). This strategy, which we call information recycling (IR), combines the benefits of both MED and optimal UD: It always provides conclusive results while allowing for a subset of those results to be error-free, which are identifiable by an ancillary system. We characterize the disturbance introduced by the state separation map by the infidelity between input and failure states, demonstrating that it lower bounds the error probability in the recycling stage. Furthermore, in the low-amplitude regime-relevant for long-distance CV-QKD applications-we show that the state separation achieves significant success while introducing relatively low disturbance to the input states after failed events. Our results open up new possibilities for adaptive and sequential discrimination protocols in continuous-variable settings, and could potentially be used in the design of next-generation receivers in quantum communication.
• Abstract（参考訳）: コヒーレント状態の識別は、特に量子鍵分配プロトコル(CV-QKD)における連続変数との量子通信において重要な要素である。 ここでは,非ゼロ誤差確率の必然的コストで,不明瞭な識別(UD)を決定論的体制に最適に取り込むN相対称コヒーレント状態の識別戦略を提案し,解析する。 N > 2 の場合、UD の「欠陥」状態は元の入力状態に関する残余情報を保持し、さらに識別に使用できることを示す。 従来のUDのように決定不可能な結果を捨てるのではなく、逐次的最小エラー判別(MED)を行うことで、UDの「障害状態」を最適にリサイクルできることが示される。 情報リサイクル(IR)と呼ばれるこの戦略は、MEDと最適なUDの両方の利点を組み合わせたものだ。 入力状態と故障状態の不整合により状態分離マップが引き起こした障害を特徴付け、リサイクル段階でエラー確率を低くすることを示す。 さらに,長距離CV-QKDアプリケーションにおける低振幅状態関係では,故障後の入力状態に比較的低い乱れを導入しながら,状態分離が大きな成功を収めていることを示す。 本研究は、連続変数設定における適応的および逐次的識別プロトコルの新たな可能性を明らかにし、量子通信における次世代受信機の設計に使用できる可能性がある。

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