1オーストラリア、クレイトン VIC 3800、モナッシュ大学電気およびコンピュータ システム エンジニアリング学部
2ケンブリッジ大学応用数学および理論物理学科、ケンブリッジ CB3 0WA、英国
この論文を興味深いと思うか、議論したいですか? SciRateを引用するかコメントを残す.
抽象
量子レート歪み関数は量子情報理論において基本的な役割を果たしますが、現在のところ、中程度のチャネル寸法に対してこの関数を高精度で効率的に計算できる実用的なアルゴリズムはありません。この論文では、対称性の低減によって、もつれ支援による量子レート歪み問題の一般的な例がどのように大幅に簡素化されるかを示します。これにより、最適なレートと歪みのトレードオフを得る量子チャネルの特性をより深く理解できるようになり、また、使用されている数値アルゴリズムに関係なく、量子レートと歪み関数をより効率的に計算できるようになります。さらに、証明可能な準線形収束レートで量子レート歪み関数を計算するためのミラー降下アルゴリズムの不正確な変形を提案します。このミラー降下アルゴリズムが、Blahut-Arimoto および情報理論における同様の問題を解決するために以前に使用されていた期待値最大化手法とどのように関連しているかを示します。これらの手法を使用して、マルチ量子ビット量子レート歪み関数を計算する最初の数値実験を示し、提案したアルゴリズムが既存の方法と比較してより高速かつ高精度に解決できることを示します。
人気の要約
►BibTeXデータ
►参照
【1] クロード・エルウッド・シャノン「コミュニケーションの数学理論」ベル・システム・テクニカル・ジャーナル 27、379-423 (1948)。
https:/ / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x
【2] Nilanjana Datta、Min-Hsiu Hsieh、Mark M. Wilde、「量子レートの歪み、逆シャノン定理、およびソースチャネル分離」IEEE Transactions on Information Theory 59、615–630 (2013)。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / tit.2012.2215575
【3] Mark M Wilde、Nilanjana Datta、Min-Hsiu Hsieh、Andreas Winter、「補助リソースを使用した量子レート歪みコーディング」IEEE Transactions on Information Theory 59、6755–6773 (2013)。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / tit.2013.2271772
【4] Richard Blahut「チャネル容量とレート歪み関数の計算」IEEE Transactions on Information Theory 18、460–473 (1972)。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / tit.1972.1054855
【5] 有本 卓「任意の離散メモリレス チャネルの容量を計算するアルゴリズム」IEEE 情報理論トランザクション 18、14–20 (1972)。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / tit.1972.1054753
【6] Kerry He、James Saunderson、Hamza Fawzi、「古典および量子ブラハット・アリモト アルゴリズムに関するブレグマン近似的視点」(2023)。
arXiv:2306.04492
【7] アルカディ・セメノビッチ・ネミロフスキヤンド、デビッド・ボリソビッチ・ユディン「最適化における問題の複雑さと手法の効率」Wiley (1983)。
【8] Amir Beckand Marc Teboulle「凸最適化のためのミラー降下法と非線形投影サブ勾配法」Operations Research Letters 31、167–175 (2003)。
https://doi.org/10.1016/s0167-6377(02)00231-6
【9] Paul Tseng「凸凹最適化のための加速近接勾配法について」レポート (2008 年)。
https:/ / pages.cs.wisc.edu/ ~brecht/ cs726docs/ Tseng.APG.pdf
【10] アミール・ベック「最適化の一次手法」SIAM (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1137 / 1.9781611974997
【11] ハインツ H バウシュケ、ジェローム ボルト、マルク テブール、「リプシッツ勾配連続性を超える降下補題: 一次法の再検討と応用」Mathematics of Operations Research 42、330–348 (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1287 / moor.2016.0817
【12] Haihao Lu、Robert M Freund、Yurii Nesterov、「一次法による比較的スムーズな凸最適化とその応用」SIAM Journal on Optimization 28、333–354 (2018)。
https:/ / doi.org/ 10.1137 / 16M1099546
【13] Marc Teboulle「最適化のための一次法の簡略化された図」数学的プログラミング 170、67–96 (2018)。
https://doi.org/10.1007/s10107-018-1284-2
【14] 林正人「ブレグマン発散ベースの em アルゴリズムと古典および量子レート歪み理論への応用」IEEE 情報理論トランザクション 69、3460–3492 (2023)。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / tit.2023.3239955
【15] 林正人「混合族の反復最小化アルゴリズム」(2023)。
arXiv:2302.06905
【16] Venkat Chandrasekaranand Parikshit Shah「相対エントロピー最適化とその応用」数学的プログラミング 161、1–32 (2017)。
https://doi.org/10.1007/s10107-016-0998-2
【17] Hamza Fawziand Omar Fawzi 「量子相対エントロピーの効率的な最適化」Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 51、154003 (2018)。
https:/ / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aab285
【18] Hamza Fawzi、James Saunderson、Pablo A Parrilo、「行列対数の半正定近似」Foundations of Computational Mathematics 19、259–296 (2019)。
https://doi.org/10.1007/s10208-018-9385-0
【19] Chris Coey、Lea Kapelevich、Juan Pablo Vielma、「汎用円錐内点アルゴリズムのパフォーマンス向上」数学的プログラミング計算 15、53–101 (2023)。
https://doi.org/10.1007/s12532-022-00226-0
【20] Mehdikarimiand Levent Tunçel「ドメイン駆動定式化のための主双対内点法」Mathematics of Operations Research 45、591–621 (2020)。
https:/ / doi.org/ 10.1287 / moor.2019.1003
【21] メディ・カリミアンド・レベント・タンセル「量子相対エントロピーのための内点法の効率的な実装」(2023)。
arXiv:2312.07438
【22] Lei Yangand Kim-Chuan Toh「ブレグマン近位点アルゴリズムの再考: 新しい不正確なバージョンとその慣性バリアント」SIAM Journal on Optimization 32、1523–1554 (2022)。
https:/ / doi.org/ 10.1137 / 20M1360748
【23] Nilanjana Datta、Min-Hsiu Hsieh、Mark M Wilde、Andreas Winter、「量子から古典へのレート歪みコーディング」Journal of Mathematical Physics 54 (2013)。
https:/ / doi.org/ 10.1063 / 1.4798396
【24] Howard Barnum「量子レート歪みコーディング」Physical Review A 62、042309 (2000)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / physreva.62.042309
【25] Zahra Baghali Khanianand Andreas Winter 「量子状態の再分配に関するレート歪みの観点」 (2021)。
arXiv:2112.11952
【26] Zahra Baghali Khanian、黒岩広大、Debbie Leung、「混合状態のレート歪み理論」2023 IEEE International Symposium on Information Theory 749–754 (2023)。
https:/ / doi.org/ 10.1109/ isit54713.2023.10206960
【27] Michael A. Nielsenand Isaac L. Chuang 『量子計算と量子情報: 10 周年記念版』 ケンブリッジ大学出版局 (2010)。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511976667
【28] マーク M. ワイルド「量子情報理論」ケンブリッジ大学出版局 (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / 9781316809976
【29] ジョン・ワトラス『量子情報の理論』ケンブリッジ大学出版局(2018年)。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142
【30] R ティレル・ロッカフェラー「凸面分析」プリンストン大学出版局 (1970)。
https:/ / doi.org/ 10.1007 / bfb0110040
【31] Lev M Bregman「凸集合の共通点を見つける緩和法と凸計画法の問題の解決へのその応用」USSR Computational Mathematics and Mathematical Physics 7、200–217 (1967)。
https://doi.org/10.1016/0041-5553(67)90040-7
【32] Chris J Maddison、Daniel Paulin、Yee Whye Teh、Arnaud Doucet、「勾配降下法のための二重空間事前調整」SIAM Journal on Optimization 31、991–1016 (2021)。
https:/ / doi.org/ 10.1137 / 19M130858X
【33] Dimitri Bertsekas「凸最適化理論」Athena Scientific (2009)。
【34] Theodor Bröckerand Tammo Tom Dieck「コンパクトなリー群の表現」Springer Science & Business Media (2013)。
https://doi.org/10.1007/978-3-662-12918-0
【35] ウィリアム・フルトンとジョー・ハリス「表現理論: 最初のコース」Springer Science & Business Media (2013)。
https://doi.org/10.1007/978-1-4612-0979-9
【36] グレン E ブレドン「コンパクト変換グループの紹介」アカデミック プレス (1972 年)。
https://doi.org/10.1016/s0079-8169(08)x6007-6
【37] Persi Diaconisand Steven Evans 「ランダム行列の固有値の線形関数」米国数学協会論文集 353、2615–2633 (2001)。
https://doi.org/10.1090/S0002-9947-01-02800-8
【38] 林正人および楊玉祥「量子情報ボトルネックに対する効率的なアルゴリズム」Quantum 7、936 (2023)。
https://doi.org/10.22331/q-2023-03-02-936
【39] Stephen Boydand Lieven Vandenberghe「凸最適化」ケンブリッジ大学出版局 (2004)。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511804441
【40] ロジャー A. ホーナンド チャールズ R. ジョンソン「行列分析のトピックス」ケンブリッジ大学出版局 (1991)。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511840371
【41] Mikhail V Solodovand Benar Fux Svaiter「近位点部分問題の誤差限界と関連する不正確な近位点アルゴリズム」数学的プログラミング 88、371–389 (2000)。
https:/ / doi.org/ 10.1007 / s101070050022
【42] Mark Schmidt、Nicolas Roux、および Francis Bach、「凸最適化のための不正確近位勾配法の収束率」神経情報処理システムの進歩、第 24 回神経情報処理システム国際会議議事録、24、1458–1466 (2011)。
https:/ / dl.acm.org/ doi / 10.5555 / 2986459.2986622
【43] ホルヘ・ノセダランド、スティーブン・J・ライト「数値最適化」Springer (1999)。
https:/ / doi.org/ 10.1007 / b98874
【44] Nathaniel Johnston 「QETLAB: 量子もつれのための MATLAB ツールボックス、バージョン 0.9」 http://qetlab.com (2016)。
https:/ / doi.org/ 10.5281 / zenodo.44637
http:/ / qetlab.com
【45] Kim-Chuan Toh、Michael J Todd、および Reha H Tütüncü、「SDPT3 — 半定値プログラミング用の MATLAB ソフトウェア パッケージ、バージョン 1.3」、最適化メソッドとソフトウェア 11、545–581 (1999)。
https:/ / doi.org/ 10.1080 / 10556789908805762
【46] 林正人およびGeng Liu「一般化された量子有本ブラハットアルゴリズムと量子情報ボトルネックへのその応用」(2023)。
arXiv:2311.11188
【47] トーマス M. カバーランド、ジョイ A. トーマス「情報理論の要素」ジョン ワイリー & サンズ (1999)。
https:/ / doi.org/ 10.1002 / 047174882X
【48] アラム・V・アルチュノヴァント・ヴァレリ・オブホフスキー「凸型および集合値分析」デ・グルイテル (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1515 / 9783110460308
【49] Martin Jaggi 「Revisiting Frank-Wolfe: Projection-free sparse convex optimization」第 30 回機械学習国際会議議事録 – 第 28 巻 427–435 (2013)。
https:/ / dl.acm.org/ doi / 10.5555 / 3042817.3042867
【50] Haobo Liand Ning Cai 「古典量子チャネル容量を計算するための Blahut-Arimoto 型アルゴリズム」 情報理論に関する国際シンポジウム 2019 情報理論に関する IEEE 国際シンポジウム 255–259 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / isit.2019.8849608
【51] Navneeth Ramakrishnan、Raban Iten、Volkher B Scholz、Mario Berta、「量子チャネル容量の計算」IEEE 情報理論トランザクションズ 67、946–960 (2020)。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / tit.2020.3034471
【52] ハインツ H バウシュケおよびジョナサン M ボーワイン「ルジャンドル関数とランダム ブレグマン投影法」Journal of Convex Analysis 4、27–67 (1997)。
【53] ラジェンドラ・バティア「マトリックス分析」Springer Science & Business Media (2013)。
https://doi.org/10.1007/978-1-4612-0653-8
によって引用
[1] Mehdi Calimi および Levent Tuncel、「量子相対エントロピーのための内点法の効率的な実装」、 arXiv:2312.07438, (2023).
[2] 林正人、Geng Liu、「一般化された量子アリモト・ブラハットアルゴリズムと量子情報ボトルネックへのその応用」、 arXiv:2311.11188, (2023).
上記の引用は SAO / NASA ADS (最後に正常に更新された2024-04-09 11:49:40)。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。
取得できませんでした クロスリファレンス被引用データ 最終試行2024-04-09 11:49:38:10.22331 / q-2024-04-09-1314の被引用データをCrossrefから取得できませんでした。 DOIが最近登録された場合、これは正常です。
この論文は、 Creative Commons Attribution 4.0 International(CC BY 4.0) ライセンス。 著作権は、著者やその機関などの元の著作権者にあります。
- SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
- PlatoData.Network 垂直生成 Ai。 自分自身に力を与えましょう。 こちらからアクセスしてください。
- プラトアイストリーム。 Web3 インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
- プラトンESG。 カーボン、 クリーンテック、 エネルギー、 環境、 太陽、 廃棄物管理。 こちらからアクセスしてください。
- プラトンヘルス。 バイオテクノロジーと臨床試験のインテリジェンス。 こちらからアクセスしてください。
- 情報源: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-04-09-1314/