論文の概要: Anti-distinguishability of quantum channels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.04105v1
• Date: Tue, 03 Nov 2026 00:26:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-11 01:55:41.794
• Title: Anti-distinguishability of quantum channels
• Title（参考訳）: 量子チャネルの解離防止性
• Abstract要約: 弱い完全対別性は、それぞれの測定結果に確実性のあるアンサンブル候補を除外することを要求する。 強硬な排除は、すべてのChoiオペレーターの支持を、共同Choiサポートに厳格に含める必要がある。 これらの結果を計測・前処理、状態空間収縮、パウリ、置換器チャネルに適用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We study single-query perfect anti-distinguishability/exclusion tasks of finite quantum channel ensembles, primarily using associated Choi operators and process POVMs. Weak perfect anti-distinguishability requires each measurement outcome to exclude an ensemble candidate with certainty, whereas the strong form additionally requires every candidate to have an exclusion outcome occurring with non-zero probability. For pairs of channels, both coincide with perfect distinguishability, whereas larger ensembles exhibit separations. We derive Choi-operator-support-based obstructions: weak exclusion requires at least two rank-deficient Choi operators, while strong exclusion requires the support of every candidate Choi operator to be strictly contained in the joint Choi support. The common Choi support must also lie in the kernel of the PPOVM normalisation. For commuting Choi operators, this condition is sufficient for weak exclusion when the normalisation also commutes with them. Conversely, a nonzero admixture of the same noise channel into every candidate precludes weak exclusion for any probe. We apply these results to measure-and-prepare, state-space contraction, Pauli, and replacer channels. In particular, the full permutation-channel ensemble of an unlabeled POVM is strongly anti-distinguishable exactly when some POVM effect is rank-deficient, while replacer-channel exclusion reduces to state exclusion. A Choi-commuting ensemble exhibits strong exclusion with an unassisted probe although no positive-definite PPOVM normalisation permits even weak exclusion. In contrast, commuting qubit phase gates, whose Choi operators need not commute, admit exact convex-hull criteria for weak and strong exclusion, both attainable without assistance.
• Abstract（参考訳）: 有限量子チャネルアンサンブルの単一クエリ完全対異方性/排他性タスクについて,主にChoi演算子とプロセスPOVMを用いて検討する。 弱い完全対別性は、それぞれの測定結果に確実性のあるアンサンブル候補を除外することを要求するが、強い形には、すべての候補が非ゼロ確率で排他的結果を持つことを要求する。 チャネルのペアについては、どちらも完全に区別可能であるのに対して、より大きなアンサンブルは分離を示す。 弱排除は少なくとも2つのランク不足のChoi演算子を必要とするが、強い排他は全ての候補Choi演算子のサポートを必要とする。 一般的なChoiサポートは、PPOVM正規化のカーネルにも必要である。 丁井作用素の通勤には、正規化もそれらとともに通勤する場合、この条件は弱排除に十分である。 逆に、同一のノイズチャネルを全ての候補に非ゼロに付加することで、どのプローブに対しても弱い排除を防げる。 これらの結果を計測・前処理、状態空間収縮、パウリ、置換器チャネルに適用する。 特に、ラベルなしのPOVMの完全な置換チャネルアンサンブルは、あるPOVM効果がランク不足であるのに対して、置換器チャネル排除が状態排除に還元されるのに対して、正確に区別できない。 チェ可換アンサンブルは、正定値の PPOVM 正規化は、さらに弱い排除を許すが、無支援プローブで強い排除を示す。 対照的に、Choi作用素が通勤する必要のない通勤キュービット位相ゲートは、弱かつ強い排除に対する正確な凸ホール基準を認めており、どちらも援助なしで達成可能である。

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