量子信道动物园中的鸭嘴兽
量子物理
2023-06-14 v2 信息论
math.IT
摘要
理解量子信道及其容量的奇异行为是量子信息理论的一个关键目标。在此我们研究了一类极其简单、低维、单参数的量子信道族，其具有奇特的量子信息论特征。作为该族中最简单的例子，我们聚焦于一个qutrit到qutrit的信道，它直观地由将一个简单的可降解信道与一个完全无用的量子比特信道杂交得到。这种杂交使得该信道的容量以多种有趣的方式表现。例如，该信道的私有容量与经典容量重合且可被显式计算，尽管该信道不属于任何已知底层信息量为可加的类别。此外，在给定一个清晰且引人注目的猜想为真的前提下，该信道的量子容量可被显式计算。这一“自旋对齐猜想”可能具有独立意义，我们在某些特殊情况下证明了它，并提供了其成立性的额外数值证据。最后，我们以两种方式推广了该qutrit信道，所得信道及其容量展现出同样丰富的行为。在 companion paper [Phys. Rev. Lett. 130, 200801 (2023); arXiv:2202.08377] 中，我们进一步表明该qutrit信道在与多种辅助信道联合传输量子信息时表现出超可加性，这是此前未知的现象。
引用
@article{arxiv.2202.08380,
title = {The platypus of the quantum channel zoo},
author = {Felix Leditzky and Debbie Leung and Vikesh Siddhu and Graeme Smith and John A. Smolin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.08380},
year = {2023}
}
备注
Comments: 42 pages, 4 figures. v2: matches published version. See also the companion paper arXiv:2202.08377