信道的 Holevo 信息可以用以下方案定义:Alice 将经典随机变量 X 的信息编码为量子态,该变量在 X 中的值服从概率分布 pX,使用一组状态 { ρ x } x ∈X 。为了跟踪经典随机变量但用量子力学公式表示一切,我们认为 Alice 保存着她编码的信息的“笔记本”,我们可以将其建模为使用正交基 {| x ⟩} x ∈X 将该信息存储在另一个寄存器 N 中。从这个“笔记本”寄存器 N 中,可以完全恢复 X 的经典信息。总之,Alice 准备了二分态 ρ NA = X
在时空中,事件 A 和 B 可以有三种因果关系:A 先于 B ,B 先于 A ,或者 A 和 B 有因果分离,即它们位于一个类空区间。量子力学允许存在与这些情况都不对应的因果结构。启发式地,这可以描绘为将 A 和 B 之间的顺序置于量子叠加中。更准确地说,已经提出了几种使用“过程矩阵”或“量子开关”来实现不确定因果顺序的方法 [1– 6]。虽然这些方法在数学上并不严格等价,但它们都支持一个基本思想:不确定因果顺序本质上是一种量子现象,它为迄今为止主要在时空理论中探索的概念提供了新的启示。最近,在几种量子开关的实现中已经通过实验观察到了这种现象 [7–12]。为了准确衡量量子理论为因果关系研究带来的新元素,可以将因果序的量子控制视为提供非经典通信优势的一种资源,即量子开关中的两个噪声信道可以比任何单个信道传输更多的信息 [13]。这种方法的好处是可以立即阐明量子开关的物理意义,但它依赖于一个目前尚未解决的问题,即任何局部方是否可以操作性地实施这种量子控制 [14]。在本文中,我们假设实证研究已经给出了一个积极的启发式方法:通过量子开关对因果序的量子控制已经通过实验获得。接下来,我们努力从理论上更好地理解此类设置所展示的优势。特别地,一个长期存在的问题涉及这种优势的起源:为了否认量子开关是一个独立的资源,有人认为,两个信道的单程量子叠加,在没有不确定因果顺序的情况下,已经导致了类似的结果[15,16]。在第二部分介绍基本的数学概念之后,我们探讨了这种非因果顺序的有争议的起源。
摘要:在量子信息的所有领域中,满足适当的拟合权限的量子状态之间具有距离量度的距离至关重要。在这项工作中,我们从量子信息理论的角度出发了几何rényiDivergence(GRD)(GRD)的系统研究,也称为最大rényiDivergence。我们表明,这种差异及其扩展到渠道具有许多吸引人的结构特性,而其他量子差异不满意。例如,我们证明了链条规则不平等,这立即暗示了几何rényi差异的“摊销崩溃”,并解决了Berta等人的开放问题。[数学物理学中的字母110:2277–2336,2020,等式(55)]在量子通道区分区域中。作为应用程序,我们探索了各种通道容量问题,并根据几何rényi差异构建新的通道信息度量,并基于最大轴承的范围锐化了以前最著名的界限,同时仍然保持新的界限单,并有效地计算。研究了许多例子,几乎所有情况下的改进都是显而易见的。
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“从使系统 S 退相干的环境 E 的片段 F 中可以提取多少有关系统 S 的信息?”是量子达尔文主义的核心问题。迄今为止,大多数答案都依赖于 SF 的量子互信息,或通过直接测量 S 提取的数据。这些是真正需要的合理上限,但计算起来要困难得多——片段 F 对于有关 S 的信息的通道容量。我们考虑一个基于不完美 c-not 门的模型,其中可以计算上述所有内容,并讨论其对客观经典现实出现的影响。我们发现所有相关量,例如量子互信息以及通道容量都表现出类似的行为。在与客观经典现实的出现相关的机制中,这包括与不完美 c-not 门的质量或 E 的大小无关的缩放,甚至几乎与 S 的初始状态无关。
量子通信理论专注于研究传输量子信息的量子信道,其中传输速率由量子信道容量来衡量。这个量表现出几个有趣的特性,例如非可加性、超激活等等。在这项工作中,我们表明,一种被称为抗降解单模高斯信道的量子信道(其容量被认为为零)可以通过引入量子纠缠来“激活”以传输量子信息。虽然信道的输出本身不能用于检索输入信号,但将其与额外的纠缠相结合可以实现这一点。除了理论意义之外,这种激活还可以在实际系统中实现。例如,在双模压缩相互作用机制中用于量子转导的电光系统中,转导通道是抗降解的。我们证明该系统可以在与辅助模式的纠缠的帮助下传输微波光量子信息。这样就产生了一种新型的量子换能器,它在很宽的参数空间上表现出正的量子容量。引言——量子通道模拟了量子信息在时间或空间中的传输。研究各种噪声量子通道及其潜在的信息传输速率——量子通道容量——是量子通信理论的核心。与经典量子通道容量不同,量子通道容量没有简单的公式,其评估通常涉及计算困难的所谓双字母优化[1,2]。因此,量子容量表现出一系列不寻常的行为,如活化和超活化[3-6],这反映了量子信息在通道中传播的非平凡方式。只有少数特定类型的量子通道的量子容量的确切值才是已知的。有一种这样的信道被称为抗降解信道,它已被证明具有零量子容量 [ 7 , 8 ],这意味着没有量子信息能够以零误差通过该信道。在本文中,我们表明,如果将一种抗降解玻色子高斯信道与辅助信道相结合,则可以实现非零量子信息传输速率