Universality of EPR pairs in entanglement-assisted communication complexity, and the communication cost of state conversion
Notice bibliographique
Résumé
In this work we consider the role of entanglement assistance in quantum communication protocols, focusing, in particular, on whether the type of shared entangled state can affect the quantum communication complexity of a function. This question is interesting because in some other settings in quantum information, such as non-local games, or tasks that involve quantum communication between players and referee, or simulating bipartite unitaries or communication channels, maximally entangled states are known to be less useful as a resource than some partially entangled states. By contrast, we prove that the bounded-error entanglement-assisted quantum communication complexity of a partial or total function cannot be improved by more than a constant factor by replacing maximally entangled states with arbitrary entangled states. In particular, we show that every quantum communication protocol using Q qubits of communication and arbitrary shared entanglement can be-approximated by a protocol using O(Q/+log(1/)/) qubits of communication and only EPR pairs as shared entanglement. This conclusion is opposite of the common wisdom in the study of non-local games, where it has been shown, for example, that the I3322 inequality has a non-local strategy using a non-maximally entangled state, which surpasses the winning probability achievable by any strategy using a maximally entangled state of any dimension [17]. We leave open the question of how much the use of a shared maximally entangled state can reduce the quantum communication complexity of a function. Our second result concerns an old question in quantum information theory: How much quantum communication is required to approximately convert one pure bipartite entangled state into another? We give simple and efficiently computable upper and lower bounds. Given two bipartite states |χi and |υi, we define a natural quantity, d∞(|χi, |υi), which we call the `∞ Earth Mover’s distance, and we show that the communication cost of converting between |χi and |υi is upper bounded by a constant multiple of d∞(|χi, |υi). Here d∞(|χi, |υi) may be informally described as the minimum over all transports between the log of the Schmidt coefficients of |χi and those of |υi, of the maximum distance that any amount of mass must be moved in that transport. A precise definition is given in the introduction. Furthermore, we prove a complementary lower bound on the cost of state conversion by the-Smoothed `∞-Earth Mover’s Distance, which is a natural smoothing of the `∞-Earth Mover’s Distance that we will define via a connection with optimal transport theory.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,010 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».