論文の概要: Resource State Distillation via Stabilizer Channels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.03925v1
• Date: Wed, 04 Mar 2026 10:34:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-05 21:29:15.270836
• Title: Resource State Distillation via Stabilizer Channels
• Title（参考訳）: 安定化器チャネルによる資源状態蒸留
• Authors: Christopher Popp, Tobias C. Sutter, Beatrix C. Hiesmayr,
• Abstract要約: 蒸留プロトコルは、複数の不完全なコピーから高リソース状態を回復することを目的としている。 この研究は、一次局所次元系の安定化器に基づく資源蒸留のための統一的な枠組みを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum technologies rely on high-quality resource states, such as maximally entangled or private states, which are indispensable for quantum communication and cryptography. In practice, however, these states are inevitably degraded by noise. Distillation protocols aim to recover high-resource states from multiple imperfect copies, and while stabilizer-based methods have demonstrated high performance in entanglement purification, they have yet to be established for broader tasks such as secret-key distillation. This work introduces a unified framework for stabilizer-based resource distillation in systems of prime local dimension. By formulating stabilizer routines as quantum channels and deriving closed-form expressions for their output, we enable the application of stabilizer operations to general input states and diverse distillation objectives. We identify key invariances in resource measures, such as coherent and private information, and demonstrate how they can be leveraged to significantly reduce the numerical complexity of channel optimization. To illustrate the framework's versatility, we introduce several protocols: gF-IMAX for general fidelity optimization, and (S)CI-IMAX and (S)PI-IMAX for optimizing (smooth) coherent and private information in both asymptotic and one-shot regimes. Our numerical results confirm that these protocols effectively tailor stabilizer channels to specific operational tasks, establishing them as a robust and flexible tool for quantum resource distillation.
• Abstract（参考訳）: 量子技術は、最大絡み合い状態やプライベート状態のような高品質な資源状態に依存しており、量子通信や暗号には不可欠である。 しかし実際には、これらの状態はノイズによって必然的に劣化する。 蒸留プロトコルは、複数の不完全なコピーから高資源状態の回収を目的としており、安定剤ベースの手法は、絡み合いの浄化において高い性能を示したが、シークレットキー蒸留のような幅広いタスクのためにはまだ確立されていない。 この研究は、一次局所次元系の安定化器に基づく資源蒸留のための統一的な枠組みを導入する。 安定化器ルーチンを量子チャネルとして定式化し、その出力に対して閉形式式を導出することにより、一般的な入力状態や多種多様な蒸留目的への安定化器演算の適用を可能にする。 我々は、コヒーレントやプライベート情報などの資源測定における重要な不変性を識別し、チャネル最適化の数値的複雑さを著しく低減するために、それらをどのように活用できるかを実証する。 このフレームワークの汎用性を説明するために、一般的なフィデリティ最適化のためのgF-IMAXと(S)CI-IMAXと(S)PI-IMAXの2つのプロトコルを導入する。 数値計算の結果、これらのプロトコルは特定の操作タスクに安定化チャネルを効果的に調整し、量子資源蒸留のための堅牢で柔軟なツールとして確立した。

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