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量子态的冯·诺依曼熵是物理学和信息论中的核心概念,具有许多令人信服的物理解释。有一种观点认为,量子力学中最基本的概念是量子通道,因为量子态、幺正演化、测量和量子系统的丢弃都可以看作是某些类型的量子通道。因此,一个重要的目标是定义一个一致且有意义的量子通道熵概念。由于状态熵 ρ 可以表述为物理量子比特数与 ρ 与最大混合态之间的“相对熵距离”之差,我们在此将通道熵 N 定义为通道输出的物理量子比特数与 N 与完全去极化通道之间的“相对熵距离”之差。我们证明这个定义满足 Gour [IEEE Trans. Inf.理论 65,5880 (2019) ],这是信道熵函数所必需的。量子信道合并的任务是让接收方将其在信道中的份额与环境在信道中的份额合并,这为信道的熵提供了令人信服的操作解释。对于某些信道,信道的熵可能为负,但这种负性在信道合并协议方面具有操作解释。我们定义了信道的 Rényi 和最小熵,并证明它们满足信道熵函数所需的公理。除其他结果外,我们还证明了信道最小熵的平滑版本满足渐近均分性质。

量子信道的熵

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