論文の概要: Classical Capacity and Entanglement Cost of the Amplitude Damping Channel

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.28592v1
• Date: Wed, 23 Sep 2026 15:19:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-25 21:10:09.428842
• Title: Classical Capacity and Entanglement Cost of the Amplitude Damping Channel
• Title（参考訳）: 振幅減衰流路の古典的容量と絡み合いコスト
• Abstract要約: このクラスは、クラウスランクの全てのqubit-to-qubitチャネルを少なくとも2つ含んでいる。 振幅減衰では、正確な有限ブロックホレボ欠損を導出し、$p1$の唯一の最適平均入力を同定し、均一な形成境界に達する2進クラウス表現を構築する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.69605985355166
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Determining a noisy quantum channel's classical capacity and entanglement cost generally requires regularization over many channel uses. We remove both regularizations for every qubit-to-qubit channel admitting a pure output. For each such channel, Holevo information, channel entanglement of formation, and parallel entanglement cost are additive with those of any finite-dimensional partner channel. This class includes all qubit-to-qubit channels of Kraus rank at most two. For the amplitude damping channel with damping probability $p$, the unassisted classical capacity equals the known single-use Holevo information, attained by a binary pure-state ensemble with collective decoding, and the entanglement cost is $h_2((1+\sqrt p)/2)$ ebits per use. The common mechanism is a support criterion for strong superadditivity of entanglement of formation: one marginal has no support on the sector in which both local systems are orthogonal to fixed distinguished vectors. We prove this criterion in arbitrary finite dimensions using a triangular block-matrix entropy inequality and decompositions preserving two expectations. For amplitude damping, we also derive an exact finite-block Holevo deficit, identify the unique optimal average input for $p<1$, and construct a binary Kraus representation attaining the uniform formation bound.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い量子チャネルの古典的な容量と絡み合いのコストを決定するには、一般に多くのチャネルの使用よりも規則化が必要である。 純出力を持つ全てのqubit-to-qubitチャネルに対して、両方の正規化を除去する。 各チャネルに対して、ホレボ情報、形成のチャネル絡み合い、並列絡み合いコストは、任意の有限次元のパートナーチャネルと加算される。 このクラスは、クラウスランクの全てのqubit-to-qubitチャネルを少なくとも2つ含んでいる。 減衰確率$p$の振幅減衰チャネルでは、非アシスト古典キャパシティは既知のシングルユース・ホレボ情報と等しく、集合的復号を伴うバイナリ純粋状態アンサンブルによって達成され、絡み合いコストは使用当たり$h_2((1+\sqrt p)/2)$ ebitsである。 共通のメカニズムは、形成の絡み合いの強い超加法則の支持基準である:一方の辺は、両方の局所系が固定された区別されたベクトルに対して直交するセクターに支持を持たない。 三角ブロック行列エントロピーの不等式と2つの期待を保った分解を用いて、任意の有限次元でこの基準を証明する。 振幅減衰のためには、正確な有限ブロックホレボ欠損を導出し、$p<1$の唯一の最適平均入力を特定し、均一な形成境界に達する2進クラウス表現を構築する。

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