論文の概要: Quantum communication and Bell nonlocality require infinite classical communication to simulate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.04182v1
- Date: Thu, 03 Sep 2026 17:57:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-04 18:28:39.198129
- Title: Quantum communication and Bell nonlocality require infinite classical communication to simulate
- Title（参考訳）: 量子通信とベル非局所性は、シミュレートするために無限古典的通信を必要とする
- Abstract要約: 任意の固定次元の量子系は状態の連続体で準備できるが、古典的な情報を無制限に伝達するためには使用できない。
これらの基本的な制限は、量子通信と量子相関から観測される統計は、有限量の古典的通信を用いたシミュレーションを許容する可能性があることを示唆している。
- 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: A quantum system of any fixed dimension can be prepared in a continuum of states, yet it cannot be used to transmit an unlimited amount of classical information. Similarly, the correlations observed between measurement outcomes on separate parts of a shared quantum system can be stronger than classical correlations, but they cannot transmit information. These fundamental limitations suggest that the statistics observed from quantum communication and quantum correlations may admit a simulation using a finite amount of classical communication. This expectation is confirmed in the smallest nontrivial quantum dimension, with two classical bits being necessary and sufficient to exactly simulate qubit communication and all correlations between qubits. Despite significant efforts during the previous decades, this remained the only solved case. Here we resolve both problems for every quantum dimension. The solution reveals an unexpected qualitative transition starting at dimension four: no finite amount of classical communication can exactly simulate ququart communication nor all quantum correlations of two entangled ququarts, even with unlimited shared randomness. One might have expected this transition, if it existed, to appear already for qutrits. Instead, we construct an explicit protocol that exactly simulates qutrit communication using $357$ classical bits, and consequently, all correlations of two entangled qutrits.
- Abstract（参考訳）: 任意の固定次元の量子系は状態の連続体で準備できるが、古典的な情報を無制限に伝達するためには使用できない。
同様に、共有量子系の別々の部分における測定結果間の相関は古典的相関よりも強いが、情報伝達はできない。
これらの基本的な制限は、量子通信と量子相関から観測される統計は、有限量の古典的通信を用いたシミュレーションを許容する可能性があることを示唆している。
この期待は最小の非自明な量子次元で確認され、2つの古典的ビットはクビット通信と全てのクビット間の相関を正確にシミュレートするのに十分である。
過去数十年の間に多大な努力を払っていたにもかかわらず、この事件は唯一解決された事件であった。
ここでは、全ての量子次元に対する両方の問題を解決する。
古典的なコミュニケーションの有限量は、クォート通信を正確にシミュレートすることができず、2つの絡み合ったクォート間の全ての量子相関も、無限に共有されたランダム性を持つ。
この遷移は、もし存在したとしても、既にクォートリットのために現れると期待されていたかもしれない。
代わりに、357$の古典的ビットを用いてクォート通信を正確にシミュレートする明示的プロトコルを構築し、その結果、2つの絡み合ったクォート通信のすべての相関関係を導出する。
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