量子通信的极大元

制备-测量场景自然由一个通信矩阵描述，该矩阵将场景的所有条件输出概率收集为一个行随机矩阵。所有可行通信矩阵的集合通过借助前处理与后处理将一个矩阵变换为另一个的可能性而偏序。通过在给定理论可实现的矩阵子集的此预序中考虑极大元，可以识别具有最大效用的通信矩阵，即该理论中不被任何其他矩阵所优化的矩阵。适当大小的恒等矩阵是经典理论中的最大元，而量子理论中的极大元此前未知。我们完全刻画了量子理论中的极大元，从而揭示了量子通信矩阵集合的本质结构。特别地，我们证明恒等矩阵是量子理论中唯一的极大元，但与经典理论相反，它并非最大元。因此，量子理论可借由不相容通信矩阵的存在而与经典理论区分。