量子态合并与负信息

我们考虑一个在多个遥远位置共享的量子态，并定义一种量子信息处理原语——态合并（state merging），其将态最优地合并到一个位置。如 [Horodecki, Oppenheim, Winter, Nature 436, 673 (2005)] 所宣告，若经典通信免费，该任务的最优纠缠代价为条件熵。由于此量可为负，且态合并速率度量部分量子信息，我们发现量子信息可以为负。经典通信速率亦存在最小速率：某一量子互信息。态合并使人们得以解决若干开放问题：分布式量子数据压缩、解码器与发送端带边信息的量子编码、多方辅助纠缠，以及量子多址信道的容量。它还提供了强次可加性的操作性证明。在此，我们给出精确定义并严格证明这些结果。