論文の概要: Energy-constrained two-way capacities of pure-loss and quantum-limited amplifier channels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.06832v2
- Date: Tue, 06 Oct 2026 13:44:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-08 02:58:29.454931
- Title: Energy-constrained two-way capacities of pure-loss and quantum-limited amplifier channels
- Title（参考訳）: 純損失及び量子制限増幅器チャネルのエネルギー制約二方向容量
- Abstract要約: 2009年に導入されたリバースコヒーレント情報率の最適性を確立する。
ハードな全光子数のカットオフを持つ並列プロトコルの場合、同じエネルギー制約の容量公式は指数関数的な強い逆を満たす。
- 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 determine the two-way quantum, entanglement-distribution, private, and secret-key capacities of the pure-loss bosonic channel under an unconditional mean transmitted-photon-number constraint. For transmissivity $η$ and mean photon number $N$, all four capacities coincide and are given by $g(N)-g((1-η)N)$, where $g$ is the entropy of a thermal mode. This resolves the longstanding energy-constrained capacity problem by establishing the optimality of the reverse-coherent-information rate introduced in 2009. Our central tool is sector teleportation simulation, which we develop specifically to transfer the input-energy constraint to the shared entanglement resource, thereby preserving the constraint throughout converse arguments for general adaptive protocols. For every $N>0$, we further show that the corresponding strong-converse thresholds coincide with the unconstrained value $-\log_2(1-η)$. For parallel protocols with a hard total-photon-number cutoff, the same energy-constrained capacity formula instead satisfies an exponential strong converse. As an extension, we determine the energy-constrained two-way capacities of the quantum-limited amplifier, showing that classical assistance does not improve its unassisted quantum and private rates. Together, these results establish a unified finite-energy framework for adaptive bosonic communication and reveal how energy constraints fundamentally reshape both attainable rates and converse bounds.
- Abstract（参考訳）: 非条件平均光子数制約の下で、純損失ボソニックチャネルの2方向量子、絡み合い、プライベート、シークレットキー容量を決定する。
透過率$η$と平均光子数$N$については、すべての4つの容量が一致するので、$g(N)-g((1-η)N)$で与えられる。
これにより、2009年に導入された逆コヒーレント情報率の最適性を確立することで、長年のエネルギー制約キャパシティの問題が解決される。
我々の中心的なツールであるセクターテレポーテーションシミュレーションは、入力エネルギー制約を共有エンタングルメントリソースに転送し、一般的な適応プロトコルの逆引数全体にわたって制約を保存するために特別に開発されている。
すべての$N>0$に対して、対応する強逆しきい値が非制約値 $-\log_2(1-η)$ と一致することを示す。
ハードな全光子数のカットオフを持つ並列プロトコルの場合、同じエネルギー制約の容量公式は指数的な強い逆を満足する。
拡張として、量子制限増幅器のエネルギー制約された双方向容量を決定し、古典的な補助が非アシストの量子およびプライベートレートを改善しないことを示す。
これらの結果は、適応ボゾン通信のための統一有限エネルギーの枠組みを確立し、エネルギー制約が達成可能な速度と逆境界の両方を根本的に再形成する方法を明らかにする。
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