論文の概要: The cost of classically simulating quantum communication is as high as it could be

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.19060v1
• Date: Tue, 13 Oct 2026 18:56:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-15 21:06:15.76419
• Title: The cost of classically simulating quantum communication is as high as it could be
• Title（参考訳）: 量子通信を古典的にシミュレートするコストは、可能な限り高い。
• Abstract要約: 有限平均メッセージ次元を含む古典的なシミュレーションプロトコルが$dgeq 4$で存在しないことを示す。 以上の結果から,量子通信の古典的シミュレーションコストは,基本的に可能な限り高いことが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A long-standing open question is to characterize the classical communication cost of simulating the correlations arising from measurements on finite-dimensional quantum systems. We consider this question in the prepare-and-measure scenario. First we construct a classical simulation model involving a finite average number of bits of one-way communication that simulates exactly the correlations arising from arbitrary $d$-dimensional quantum states and arbitrary measurements. Second, we show that no classical simulation protocol involving a finite average message dimension can exist for $d\geq 4$, hence strengthening a recent result of de Gois, Santos and Vieira. Our first result relies on a more general simulation theorem which can be applied to certain continuous variable (i.e. infinite-dimensional) quantum systems, and even beyond quantum theory, e.g. to generalized probabilistic theories. In particular, we show that multimode Gaussian states of bounded average energy and general Gaussian measurements admit an exact classical simulation with a finite expected number of bits. Overall, our results show that the classical simulation cost of quantum communication is essentially as high as it could be.
• Abstract（参考訳）: 長期にわたるオープンな疑問は、有限次元量子系における測定から生じる相関をシミュレートする古典的な通信コストを特徴づけることである。 我々はこの問題を準備・対策のシナリオで考察する。 まず、任意の$d$次元量子状態と任意の測定値から生じる相関関係を正確にシミュレートする一方向通信の有限平均ビット数を含む古典的シミュレーションモデルを構築する。 第2に, 有限平均メッセージ次元を含む古典的シミュレーションプロトコルが$d\geq 4$で存在しないことを示し, ド・ゴイス, サントス, ビエイラの最近の結果を強化する。 最初の結果は、ある連続変数(すなわち無限次元の)量子系に適用できるより一般的なシミュレーション定理に頼っている。 特に、有界平均エネルギーと一般ガウス測度の多モードガウス状態は、期待されるビット数有限の古典的シミュレーションを持つことを示す。 全体としては、量子通信の古典的なシミュレーションコストは、基本的には可能な限り高いことを示しています。

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