論文の概要: Gaussian Optimality of Energy-Constrained One-Shot Communication through Single-Mode Bosonic Gaussian Channels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.17239v1
- Date: Tue, 18 Aug 2026 00:55:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-19 21:40:53.171947
- Title: Gaussian Optimality of Energy-Constrained One-Shot Communication through Single-Mode Bosonic Gaussian Channels
- Title（参考訳）: シングルモードボソニックガウスチャネルによるエネルギー制約ワンショット通信のガウス的最適性
- Abstract要約: 単モードボソニックガウスチャネルのエネルギー制約付きワンショットホレボキャパシティの最適性を証明する。
モーメント整合ガウス化は全ての入力に対して固定平均ホレヴォ函数を改善する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We prove Gaussian optimality for the energy-constrained one-shot Holevo capacity of single-mode bosonic Gaussian channels, including phase-sensitive channels with arbitrarily squeezed thermal noise. The unresolved regime is the low energy branch, where the Gaussian optimizer modulates only one quadrature and minimum-output-entropy arguments cannot decouple the average state from the letters. For pure one-mode dilations we retain a stronger pointwise result: moment-matched Gaussianization improves the fixed average Holevo function for every input. For mixed environments, whose purification produces a 1:2 entanglement-of-formation problem, we avoid any generic 1:2 Gaussian extremality conjecture. The optimal Gaussian letter selects an effective environmental Schmidt mode and an affine two-mode EPR witness. Its null direction is exactly the modulated quadrature, while its slope equals the negative derivative of the Gaussian letter-output entropy. This produces a supporting lower bound on the dilated entanglement of formation; Gaussian maximum entropy and concavity then give a global upper bound tangent at the Gaussian optimizer. Consequently the known Gaussian formulas for attenuating, amplifying, phase-conjugating, and additive-noise fiducial channels are exact over unrestricted ensembles at every input energy. Via the passive-input fiducial decomposition and energy-constrained continuity, the result extends to every single-mode Gaussian channel, including lower-rank canonical limits. No additivity across channel uses is assumed.
- Abstract（参考訳）: 任意の加圧熱雑音を有する位相感受性チャネルを含む単一モードボソニックガウスチャネルのエネルギー制約された1ショットホレボ容量に対するガウス最適性を証明する。
未解決状態は低エネルギー分岐であり、ガウスオプティマイザは1つの二次状態と最小出力エントロピーの引数だけを変調するが、平均状態を文字から切り離すことはできない。
モーメント整合ガウス化は全ての入力に対して固定平均ホレヴォ函数を改善する。
精製が1:2エンタングルメント・オブ・フォーム問題を引き起こす混合環境の場合、一般の1:2ガウスの超越性予想は避ける。
最適なガウス文字は、効果的な環境シュミットモードとアフィン2モードのECP証人を選択する。
その零方向は、正確に変調された二次函数であり、その勾配はガウス文字出力エントロピーの負の微分と等しい。
ガウスの最大エントロピーと凹凸は、ガウスのオプティマイザに大域的な上界接点を与える。
したがって、減衰、増幅、位相共役、加法ノイズフィデューシャルチャネルの既知のガウス公式は、全ての入力エネルギーにおける制限のないアンサンブルに対して正確なものである。
受動インプットのフィデューシャル分解とエネルギー制約のある連続性により、結果は低ランクの正準極限を含む全ての単一モードガウスチャネルに拡張される。
チャネル使用に対する添加性は想定されない。
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