論文の概要: Minimax games for quantum channel discrimination
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.09839v1
- Date: Wed, 09 Sep 2026 07:46:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-10 19:44:08.941691
- Title: Minimax games for quantum channel discrimination
- Title(参考訳): 量子チャネル識別のためのミニマックスゲーム
- Abstract要約: 量子チャネル識別は、量子力学を識別、検証、ベンチマークするための原始的なタスクである。
ここでは、テスタとジャマーの両方が別々の入力を制御できるゲーム理論フレームワークを紹介する。
我々は、達成可能性の結果を強い逆結果にアップグレードし、複数のゲームモデルに対して強い逆特性を確立する一般引数を開発する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 52.790001414559136
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum channel discrimination is a primitive task for identifying, verifying, and benchmarking quantum dynamics. Previous studies have primarily considered either the best-case tester-input setting or the worst-case jammer-input setting. Here, we introduce a game-theoretic framework in which both the tester and jammer control separate inputs. Combining three input structures, characterized by whether the tester and jammer use entangled inputs or IID inputs across channel uses, with four information patterns, determined by the visibility of the jammer's strategy and its knowledge of the true hypothesis, yields twelve game models. We provide exact finite blocklength hypothesis testing characterizations of all twelve models in terms of nine minimax hypothesis testing divergences and derive their asymptotic Stein exponents. Notably, for entangled jammers, neither the visibility of the jammer's strategy nor its knowledge of the true hypothesis affects the asymptotic Stein exponent, whereas the information pattern remains consequential for IID jammers. As an example, we study the discrimination of a general channel from a replacer channel and show that all asymptotic Stein exponents coincide with the same additive, single letter quantity. We further develop a general argument that upgrades achievability results to strong converse results, thereby establishing strong converse properties for several game models, resolving an open problem in composite hypothesis testing posed by Berta et al. [Commun. Math. Phys. 385, 55 (2021)], and strengthening several recent results of Lami [arXiv:2510.06340]. The framework and techniques developed here may support future studies of quantum information tasks involving competing roles.
- Abstract(参考訳): 量子チャネル識別は、量子力学を識別、検証、ベンチマークするための原始的なタスクである。
これまでの研究では、主にベストケースのテスタ・インプット・セッティングか、最悪のケースのジャマー・インプット・セッティングかを検討してきた。
ここでは、テスタとジャマーの両方が別々の入力を制御できるゲーム理論フレームワークを紹介する。
テスタとジャマーが絡み合った入力を使用するか、チャンネル全体でIID入力を使用するかを特徴とする3つの入力構造と、ジャマーの戦略の可視性と真の仮説の知識によって決定される4つの情報パターンを組み合わせることで、12のゲームモデルが得られる。
我々は、9つのミニマックス仮説テストの発散点を用いて、全12モデルの正確な有限ブロック長仮説検定を行い、それらの漸近ステイン指数を導出する。
特に、絡み合ったジャマーでは、ジャマーの戦略の可視性や真の仮説の知識が漸近的なスタイン指数に影響しないのに対して、情報パターンはIIDジャマーにとって連続的である。
例えば、置換子チャネルからの一般チャネルの識別について検討し、全ての漸近ステイン指数が同じ添加物である単一文字量と一致することを示す。
さらに、達成可能性を強い逆結果にアップグレードし、いくつかのゲームモデルに対する強力な逆特性を確立し、Berta et al (Commun. Math. Phys. 385, 55 (2021)) による合成仮説テストにおける開問題を解消し、Lami [arXiv:2510.06340] の最近の結果を補強する一般論を発展させる。
ここで開発されたフレームワークと技術は、競合する役割を含む量子情報タスクの将来の研究を支援する可能性がある。
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