論文の概要: Efficiently Computable Strategies and Limits for Bosonic Channel Discrimination

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.19911v1
• Date: Fri, 20 Mar 2026 12:50:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 19:48:39.140067
• Title: Efficiently Computable Strategies and Limits for Bosonic Channel Discrimination
• Title（参考訳）: ボソニックチャネル識別のための効率的な計算可能な戦略と限界
• Authors: Zixin Huang, Ludovico Lami, Vishal Singh, Mark M. Wilde,
• Abstract要約: 我々は,Belavkin-Staszewskiチャネルの分岐に対するエネルギー制約鎖則を開発した。 そこで,非対称な誤差指数に効率よく計算可能な境界を導出し,ボソニック・デファスリングとロス・デファスリング・チャネルのエネルギー制約付き判別を行う。 結果として得られるSDPは、低エネルギーのボソニックプラットフォームにおける量子制限センシングのための実用的なベンチマークを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.232547053555823
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Discriminating between noisy quantum processes is a central primitive for quantum communication, metrology, and computing. While discrimination limits for finite-dimensional channels are well understood, the continuous-variable setting, particularly under experimentally relevant energy constraints, remains significantly less developed. In this work, we establish an energy-constrained chain rule for the Belavkin-Staszewski channel divergence, which yields a fundamental upper bound on the error exponents achievable by fully adaptive, energy-constrained quantum channel discrimination protocols. We then derive efficiently computable bounds on asymmetric error exponents for energy-constrained discrimination of bosonic dephasing and loss-dephasing channels. Specifically, we show that three operationally relevant quantities -- the measured relative entropy, the Umegaki relative entropy, and the geometric Renyi divergence -- admit semidefinite program (SDP) formulations when the input energy is bounded and the Hilbert space is suitably truncated. Applying these tools, we demonstrate that optimal probes for these channels under energy constraints are Fock-diagonal, and we also enable numerically precise evaluation of bounds on achievable error exponents across discrimination strategies ranging from separable to fully adaptive. The resulting SDPs provide practical benchmarks for quantum-limited sensing in low-energy bosonic platforms.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い量子プロセスの区別は、量子通信、気象学、計算における中心的なプリミティブである。 有限次元チャネルの識別限界はよく理解されているが、連続変数の設定、特に実験的なエネルギー制約の下では、発展が著しく少ない。 本研究では,Belavkin-Staszewskiチャネルの分岐に対するエネルギー制約鎖則を確立し,完全適応型,エネルギー制約付き量子チャネル識別プロトコルにより誤差指数の基本的な上限を求める。 そこで,非対称な誤差指数に効率よく計算可能な境界を導出し,ボソニック・デファスリングとロス・デファスリング・チャネルのエネルギー制約付き判別を行う。 具体的には, 実測相対エントロピー, 梅垣相対エントロピー, 幾何学的レニイ発散の3つの操作関連量について, 入力エネルギーが有界でヒルベルト空間が好適に切り離されたときの半定値プログラム(SDP)の定式化を認めた。 これらのツールを用いることで、エネルギー制約下でのこれらのチャネルの最適プローブはフォック対角線であり、また、分離可能から完全適応に至るまでの識別戦略における達成可能な誤差指数のバウンダリを数値的に正確に評価できることを示した。 結果として得られるSDPは、低エネルギーのボソニックプラットフォームにおける量子制限センシングのための実用的なベンチマークを提供する。

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