論文の概要: Virtual phase-covariant quantum broadcasting for qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.20014v1
• Date: Tue, 25 Nov 2025 07:30:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-26 17:37:04.336045
• Title: Virtual phase-covariant quantum broadcasting for qubits
• Title（参考訳）: 量子ビットの仮想位相共変量子放送
• Authors: Reiji Okada, Francesco Buscemi,
• Abstract要約: 位相共分散、フリップ共分散、置換不変性、古典的整合性が放送マップの構造を完全に決定することを示す。 このファミリー内ではシミュレーションコストを最小化するユニークなマップを同定し、シミュレーションコストと最も近いCPTPマップの距離がユニタリ共変条件よりも厳密に小さいことを証明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8594140167290097
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Virtual maps allow the simulation of quantum operations by combining physical processes with classical post-processing. Recent work on virtual unitary covariant broadcasting has shown, however, that such maps remain impractical for observable estimation tasks due to poor sample efficiency. Here we investigate whether relaxing the symmetry requirements can improve operational performance, focusing on virtual phase-covariant quantum broadcasting for qubits. We show that imposing phase-covariance, flip covariance, permutation invariance, and classical consistency fully determines the structure of the broadcasting map. Within this family, we identify the unique map that minimizes the simulation cost, and we prove that both the simulation cost and the distance to the closest CPTP map are strictly smaller than in the unitary covariant setting. We also demonstrate that the closest physical map is the optimal phase-covariant cloning channel, mirroring the relation between unitary covariant broadcasting and universal cloning. Despite these improvements, the resulting virtual broadcasting map remains sample-inefficient and is therefore still operationally impractical.
• Abstract（参考訳）: 仮想マップは、物理過程と古典的な後処理を組み合わせることで量子演算のシミュレーションを可能にする。 しかし, 仮想一元同変放送における最近の研究は, サンプル効率が低いため, 観測可能な推定作業には実用的でないことが示されている。 ここでは, 量子ビットの仮想位相共変量子放送に着目し, 対称性要件の緩和により動作性能が向上するかどうかを検討する。 位相共分散、フリップ共分散、置換不変性、古典的整合性が放送マップの構造を完全に決定することを示す。 このファミリー内ではシミュレーションコストを最小化するユニークなマップを同定し、シミュレーションコストと最も近いCPTPマップの距離がユニタリ共変条件よりも厳密に小さいことを証明した。 また、最も近い物理写像は最適な位相共変クローンチャネルであり、ユニタリ共変放送と普遍的クローンの関係を反映していることを示した。 これらの改善にもかかわらず、結果の仮想放送マップはサンプリング非効率であり、それゆえ運用上は実用的ではない。

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