論文の概要: Unlocking Exponential and Unbounded Robust Gains in Shannon Capacity of Classical Multiple Access Channels with Causal CSIT via Quantum Entanglement Assistance

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.05412v1
• Date: Wed, 03 Jun 2026 20:27:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-05 22:39:44.388986
• Title: Unlocking Exponential and Unbounded Robust Gains in Shannon Capacity of Classical Multiple Access Channels with Causal CSIT via Quantum Entanglement Assistance
• Title（参考訳）: 因果CSITを用いた古典的多重アクセスチャネルのシャノン容量における量子エンタングルメント支援による非ロック指数および非バウンドロバストゲイン
• Authors: Yuhang Yao, Syed A. Jafar,
• Abstract要約: 量子エンタングルメント支援は,ユーザ数の増加に伴い指数関数的に増加する乗法的キャパシティのアドバンテージを提供する。 少数のユーザと小さなアルファベットサイズであっても、相当な乗算能力の増大が見られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.758717256689424
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum entanglement assistance is known to improve the Shannon capacity of classical communication networks but the largest gains noted thus far are rather modest (less than 6%), motivating the question: are large capacity gains ever possible? It is shown in this work that in the presence of causal channel state information at the transmitters, quantum entanglement assistance provides a multiplicative capacity advantage that grows exponentially with the number of users K for certain classical K-user multiple access channels with fixed size (binary) alphabet for inputs, outputs and states. Similarly, in the presence of causal channel state information at the transmitters, quantum entanglement assistance is shown to provide a multiplicative capacity advantage that is unbounded as the size of the state alphabet grows, while the number of users (K=3) and the input and output alphabet (binary) are held fixed. Even with only a few users and small alphabet sizes, substantial multiplicative gains in capacity are found, e.g., with binary inputs, outputs and states, multiplicative gains by factors exceeding 21 and 88 are noted with K=5 and K=7 users, respectively. The gains are robust in the sense that they persist even with noisy quantum resources, e.g., an exponential (in K) capacity advantage from quantum entanglement assistance remains available even if each entangled qubit independently depolarizes completely with probability $\approx$ 30%. The gains are based on quantum entanglement assistance provided only to the transmitters.
• Abstract（参考訳）: 量子エンタングルメント支援は、古典的な通信ネットワークのシャノン容量を改善することが知られているが、これまで指摘されてきた最大の利益は、やや控えめ(6%未満)であり、この疑問を動機付けている。 この研究は、送信機における因果チャネル状態情報の存在下で、量子絡み合い支援は、入力、出力、状態のための固定サイズ(バイナリ)のアルファベットを持つ古典的なK-ユーザ多重アクセスチャネルのユーザ数Kと指数関数的に増加する乗法的容量優位性を提供することを示した。 同様に、送信機における因果チャネル状態情報の存在下では、量子絡み合わせ補助は、状態アルファベットのサイズが大きくなるにつれて非有界な乗算能力の利点を提供するとともに、ユーザ数(K=3)と入力および出力アルファベット(バイナリ)が固定される。 少数のユーザと小さなアルファベットサイズであっても、例えば、バイナリ入力、出力、状態を持つキャパシティのかなりの乗算ゲインが見出され、21以上の要因と88以上の要因による乗算ゲインは、それぞれK=5およびK=7のユーザによって記録される。 ゲインは、ノイズの多い量子資源であっても持続するという意味では堅牢であり、例えば、量子エンタングルメントアシストによる指数的な(Kの)キャパシティは、各エンタングル量子ビットが独立に確率$\approx$30%で完全に非分極するとしても、引き続き利用可能である。 利得は送信機にのみ提供される量子エンタングルメント支援に基づいている。

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