使用小型辅助系统对量子信道进行随机化模拟

研究团队探讨了利用小型辅助系统、经典随机化以及基于输出失败标记的后选择来实现量子信道的问题。该模拟是概率性的,但条件于成功时是精确的。研究人员证明,在 \(d\) 维系统上的任何幺正信道,可以用辅助维度 \(k\) 和成功概率 \(\Omega(\frac{k}{\log d})\) 进行模拟。等价地,在 \(n\) 量子比特上的每个幺正信道,仅需使用 \(O(\log n)\) 个辅助量子比特,即可用恒定成功概率进行模拟。该团队通过构造一族信道,证明这种权衡是最优的;这些信道的成功概率不可能优于 \(O(\frac{k}{\log d})\)。研究还表明,包括随机信道在内的“高度非交换”信道类别,仅需一个辅助量子比特即可实现恒定成功概率的模拟。该工作进一步指出,该模拟模型对于强非幺正信道必然失效,并讨论了涉及自适应策略的可能扩展。在技术层面,该团队依赖于基于分区的协议和矩阵集中不等式,包括Bandeira、Boedihardjo和van Handel近期对非交换Khintchine不等式的改进。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-07 19:01

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