論文の概要: Finite-energy two-way assisted capacities: Exact formulas for multimode loss and fading
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.18731v1
- Date: Tue, 13 Oct 2026 17:06:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-16 20:02:18.952417
- Title: Finite-energy two-way assisted capacities: Exact formulas for multimode loss and fading
- Title（参考訳）: 有限エネルギー二方向アシスト容量:マルチモード損失とフェーディングの厳密な公式
- Abstract要約: 量子通信,絡み合い分布,シークレットキー生成について,多モードボソニック損失とフェージングチャネルを用いて検討する。
セクターテレポーテーションを用いて、マルチモード純粋損失チャネルの2方向量子および秘密鍵容量を正確に決定する。
- 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 study quantum communication, entanglement distribution, and secret-key generation through multimode bosonic loss and fading channels, assisted by local quantum operations and two-way classical communication. Using sector teleportation, we determine the exact two-way quantum and secret-key capacities of multimode pure-loss channels under a mean photon-number constraint, allowing arbitrary adaptive quantum protocols. We extend these results to continuous frequency-dependent loss under a power constraint and identify the optimal allocation of photons among optical modes. For constant loss over an unlimited bandwidth, we obtain a closed-form capacity proportional to the square root of power. For randomly varying loss, we determine exact finite-energy capacities when the channel realization is publicly revealed, distinguishing knowledge before and after transmission. When fading remains unobserved, we derive capacity bounds and explicit formulas for an on/off channel. We also establish strong-converse bounds, with exact thresholds for the deterministic loss models considered here, observed fading, and unobserved fading with finitely many possible transmissivities. Under mean energy constraints, these thresholds generally exceed the corresponding finite-energy capacities. These results guide energy allocation and provide benchmarks for energy-constrained optical quantum communication with multimode signals and variable loss.
- Abstract（参考訳）: 量子通信,絡み合い分布,シークレットキー生成について,局所量子演算と双方向古典通信の助けを借りて,多モードボソニック損失とフェーディングチャネルを用いて検討する。
セクターテレポーテーションを用いて、平均光子数制約の下で、多重モード純損失チャネルの2方向量子および秘密鍵容量を正確に決定し、任意の適応量子プロトコルを実現する。
我々はこれらの結果を電力制約下で連続周波数依存損失に拡張し、光モード間の光子の最適な割り当てを同定する。
帯域幅が無制限である場合、電力の平方根に比例した閉形式容量を得る。
ランダムに変化する損失に対して、チャネル実現が公にされるときの正確な有限エネルギー容量を判定し、伝送前後の知識を識別する。
フェーディングが観測されないとき、我々はオン/オフチャネルの容量境界と明示的な公式を導出する。
また、ここで考慮された決定論的損失モデルに対する正確なしきい値、観測されたフェーディング、および観測されないフェーディングを有限個の透過性を持つ強い逆境界を定めている。
平均エネルギー制約の下では、これらの閾値は対応する有限エネルギー容量を超える。
これらの結果は、エネルギー割り当てを導き、マルチモード信号と可変損失によるエネルギー制約された光量子通信のためのベンチマークを提供する。
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