Discrimination between objects, in particular quantum states, is one of the most fundamental tasks in (quantum) information theory. Recent years have seen significant progress towards extending the framework to point-to-point quantum channels. However, with technological progress the focus of the field is shifting to more complex structures: Quantum networks. In contrast to channels, networks allow for intermediate access points where information can be received, processed and reintroduced into the network. In this work we study the discrimination of quantum networks and its fundamental limitations. In particular when multiple uses of the network are at hand, the rooster of available strategies becomes increasingly complex. The simplest quantum network that capturers the structure of the problem is given by a quantum superchannel. We discuss the available classes of strategies when considering $n$ copies of a superchannel and give fundamental bounds on the asymptotically achievable rates in an asymmetric discrimination setting. Furthermore, we discuss achievability, symmetric network discrimination, the strong converse exponent, generalization to arbitrary quantum networks and finally an application to an active version of the quantum illumination problem.


翻译:在(量子)信息理论中,物体之间的差别,特别是量子状态,是(量子)信息理论中最基本的任务之一。近年来,在将框架扩展至点到点到点的量子渠道方面取得重大进展。然而,随着技术进步,实地的重点正在转向更复杂的结构:量子网络。与渠道不同,网络允许中间接入点接收、处理信息并将其重新引入网络。在这项工作中,我们研究了量子网络的区别及其基本局限性。特别是当现有网络的多重使用在手的时候,现有战略的鼠标变得日益复杂。捕获问题结构的最简单的量子网络是由量子超级频道提供的。我们讨论在考虑超级通道的零美元副本时现有战略类别,并在不对称的歧视环境下对无源可实现的比率给予基本约束。此外,我们讨论可实现性、对称网络歧视、强烈反向任意量子网络的推介、对任意量子网络的概括以及最终对量子问题的积极版本的应用。

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