論文の概要: Quantum Channels on Graphs: a Resonant Tunneling Perspective

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.20044v1
• Date: Tue, 27 Jan 2026 20:48:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-29 15:46:06.655698
• Title: Quantum Channels on Graphs: a Resonant Tunneling Perspective
• Title（参考訳）: グラフ上の量子チャネル:共鳴トンネルの観点から
• Authors: Giuseppe Catalano, Farzad Kianvash, Vittorio Giovannetti,
• Abstract要約: 構造化ネットワーク上の量子輸送は干渉効果に強く影響され、システムを介して情報がどのように伝播するかを劇的に変更することができる。 本研究では,特定入力ポートと出力ポートをリンクする量子チャネルとして,接続された散乱部位の完全なネットワークを処理したグラフ上での散乱に関する量子情報理論フレームワークを開発する。 提案手法は, 量子グラフにおけるコヒーレントな情報フローを解析するための一般的な手法を提供し, 構造化環境における量子通信, 制御, シミュレーションとの関連性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.764671395172401
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum transport on structured networks is strongly influenced by interference effects, which can dramatically modify how information propagates through a system. We develop a quantum-information-theoretic framework for scattering on graphs in which a full network of connected scattering sites is treated as a quantum channel linking designated input and output ports. Using the Redheffer star product to construct global scattering matrices from local ones, we identify resonant concatenation, a nonlinear composition rule generated by internal back-reflections. In contrast to ordinary channel concatenation, resonant concatenation can suppress noise and even produce super-activation of the quantum capacity, yielding positive capacity in configurations where each constituent channel individually has zero capacity. We illustrate these effects through models exhibiting resonant-tunneling-enhanced transport. Our approach provides a general methodology for analyzing coherent information flow in quantum graphs, with relevance for quantum communication, control, and simulation in structured environments.
• Abstract（参考訳）: 構造化ネットワーク上の量子輸送は干渉効果に強く影響され、システムを介して情報がどのように伝播するかを劇的に変更することができる。 本研究では,特定入力ポートと出力ポートをリンクする量子チャネルとして,接続された散乱部位の完全なネットワークを処理したグラフ上での散乱に関する量子情報理論フレームワークを開発する。 レッドヘッファー星生成物を用いて局所から大域散乱行列を構成することにより、内部のバックリフレクションによって生成される非線形組成規則である共振結合を同定する。 通常のチャネル結合とは対照的に、共振結合はノイズを抑え、量子容量のスーパーアクティベーションを発生させ、各構成チャネルが個別にキャパシティがゼロとなる構成において正のキャパシティをもたらす。 共振トンネル強化輸送モデルを用いてこれらの効果について述べる。 提案手法は, 量子グラフにおけるコヒーレントな情報フローを解析するための一般的な手法を提供し, 構造化環境における量子通信, 制御, シミュレーションとの関連性を示す。

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