論文の概要: The utility of noiseless linear amplification and attenuation in single-rail discrete-variable quantum communications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.08255v1
- Date: Tue, 09 Dec 2025 05:26:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-10 22:28:07.818968
- Title: The utility of noiseless linear amplification and attenuation in single-rail discrete-variable quantum communications
- Title（参考訳）: 単線離散可変量子通信におけるノイズレス線形増幅と減衰の有用性
- Authors: Ozlem Erkilic, Aritra Das, Angela A. Baiju, Nicholas Zaunders, Biveen Shajilal, Timothy C. Ralph,
- Abstract要約: 正の演算子値測定(POVM)の最適化
テレポーテーションでは、NLA/NAと最適化されたPOVMが平均忠実度を最大78%改善する。
超密度符号化では、古典的なチャネル容量に対する量子優位性を100%以上向上させる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.0935101589828244
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum communication offers many applications, with teleportation and superdense coding being two of the most fundamental. In these protocols, pre-shared entanglement enables either the faithful transfer of quantum states or the transmission of more information than is possible classically. However, channel losses degrade the shared states, reducing teleportation fidelity and the information advantage in superdense coding. Here, we investigate how to mitigate these effects by optimising the measurements applied by the communicating parties. We formulate the problem as an optimisation over general positive operator-valued measurements (POVMs) and compare the results with physically realisable noiseless attenuation (NA) and noiseless linear amplification (NLA) circuits. For teleportation, NLA/NA and optimised POVMs improve the average fidelity by up to 78% while maintaining feasible success probabilities. For superdense coding, they enhance the quantum advantage over the classical channel capacity by more than 100% in some regimes and shift the break-even point, thereby extending the tolerable range of losses. Notably, the optimal POVMs effectively reduce to NA or NLA, showing that simple, experimentally accessible operations already capture the essential performance gains.
- Abstract（参考訳）: 量子通信は多くのアプリケーションを提供しており、テレポーテーションとスーパーセンスコーディングが最も基本的な2つである。
これらのプロトコルでは、事前共有の絡み合いは量子状態の忠実な転送や、古典的よりも多くの情報の伝達を可能にする。
しかし、チャネル損失は共有状態が劣化し、テレポーテーションの忠実度が低下し、スーパーデンス符号化における情報優位性が低下する。
本稿では,コミュニケーション関係者の計測値の最適化により,これらの効果を緩和する方法を検討する。
一般正の演算子値測定(POVM)に対する最適化として問題を定式化し、物理的に実現可能なノイズレス減衰(NA)とノイズレス線形増幅(NLA)回路と比較する。
テレポーテーションでは、NLA/NAと最適化されたPOVMが平均忠実度を最大78%改善し、実現可能な成功確率を維持している。
超密度符号化では、いくつかの状態において古典的なチャネル容量に対する量子的優位性を100%以上向上させ、破局点をシフトさせ、許容範囲の損失を拡大する。
特に、最適なPOVMは、NAまたはNLAに効果的に還元され、単純で実験的にアクセス可能な操作が、必須のパフォーマンス向上をすでに捉えていることを示す。
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