論文の概要: Separable Counterexamples to Complementary Quantum Correlations, and Why Random Search Missed Them
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.14806v2
- Date: Wed, 19 Aug 2026 00:40:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-20 13:35:39.112298
- Title: Separable Counterexamples to Complementary Quantum Correlations, and Why Random Search Missed Them
- Title(参考訳): 相補的量子相関に対する分離した反例となぜランダム検索が失敗したのか
- Abstract要約: CQC関係は、局所的に偏りのない測定値から得られる2つの古典的相互情報の和に結合していることを示す。
また、状態依存の修正不等式を普遍的に与え、既に(2時間)CQCであることを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The complementary quantum correlations (CQC) relation bounds the sum of two classical mutual informations, obtained from local mutually unbiased measurements, by the quantum mutual information of the premeasurement state. We refute it. Separable rank-two counterexamples exist in every local dimension pair \(m\times n\) with \(m,n\ge3\), with closed-form excess at least \(1/(8m^2n^2)\) nats, and in every qubit--qudit pair \(2\times n\) with \(n\ge3\) except \(n=3,5\); every covered pair also admits full-rank separable counterexamples. We then analyse the two residual qubit--qudit dimensions. A dimension-free entropy envelope replaces the natural quadratic majorant and lowers the requirement for closing the equal-prior orthogonal two-ray family from a triangular-discrimination bound \(S\le8/3\) to \(S\le3.8265583\ldots\); the associated gate matrix has trace exactly two, so its spectral test collapses to a single eigenvalue-free scalar; and the exact identity \(X=1-4\operatorname{Var}(c)\) turns the prime-Fourier full-spark barrier into a variance bound. A \(128\)-bit interval cover then closes that family at \(2\times3\) with gap at least \(0.012021\) nats, and at \(2\times5\) an exact saturator attaining \(S=(14+2\sqrt5)/5\) refutes three competing routes. We also give a state-dependent corrected inequality that is universal, and show it is incomparable with CQC already at \(2\times2\). Finally we quantify why the original searches had essentially no power to find these states: the violating set is a sliver against the low-rank boundary, the witness lies \(7.3\) standard deviations below the Hilbert--Schmidt mean, the bases must be aligned to about nine degrees (\(\sim10^{-21}\) of frames), and extrapolating the sample minimum demands \(10^{10}\) to \(10^{18}\) samples against the \(10^7\) ever run.
- Abstract(参考訳): 相補的量子相関(CQC)関係は、前測定状態の量子的相互情報により、局所的に偏りのない測定から得られる2つの古典的相互情報の和を束縛する。
私たちはそれを反論する。
任意の局所次元対 \(m\times n\) と \(m,n\ge3\) には、少なくとも閉形式過剰な \(1/(8m^2n^2)\) nats と、すべての qubit-qudit 対 \(2\times n\) には、(n=3,5\) を除いて \(n\ge3\) が存在する。
次に、2つの残留量子ビット-量子次元を解析する。
次元自由エントロピーエンベロープは自然二次行列を置き換え、等高次直交2線系列を三角形の判別境界 \(S\le8/3\) から \(S\le3.8265583\ldots\) に閉包する要件を下げる。
すると \(128\) ビット間隔被覆は、少なくとも \(0.012021\) Nats の空隙を持つ \(2\times3\) でその族を閉じ、 \(2\times5\) で \(S=(14+2\sqrt5)/5\) の正確な飽和体が3つの競合するルートを解消する。
また、状態依存の修正不等式を普遍的に与え、既に \(2\times2\) において CQC と対応できないことを示す。
最後に、元の探索がこれらの状態を見つける力を持たない理由を定量化する: 違反集合は低ランク境界に対する解であり、証人はヒルベルト-シュミット平均より下にある標準偏差 \(7.3\) であり、基底は90° (\(\sim10^{-21}\) のフレームに配列されなければならない。
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