哈工大数学研究院李科教授在量子信息基础理论领域取得重要突破
- 2025/1/25 10:44:22 15861
- 来源：哈尔滨工业大学
【仪表网 研发快讯】近日，哈尔滨工业大学数学研究院李科教授与南方科技大学杨东研究员合作，在量子信息基础理论领域取得重要突破，研究成果以《经典-量子信道的可信函数》(Reliability function of classical-quantum channels)为题发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)，并被选为“编辑推荐”论文。
可信函数是信息论的核心内容之一，刻画信息处理误差的精确衰减指数。经典信道可信函数的已知最好结果由信息论的创立者香农(Shannon)和先驱人物加拉格尔(Gallager)等人获得。然而，当信息载体发展到微观尺度，量子效应凸显，传统理论不再适用。量子信息论研究量子尺度下的信息理论，可信函数是其中备受关注的问题，相关研究始于1997年霍列沃(Holevo，量子信息科学的开创者之一，俄罗斯科学院院士)等人对经典-量子信道的可信函数的研究。2000年，霍列沃进一步提出关于经典-量子信道可信函数下界的“霍列沃猜想”。此后20多年的时间里，“霍列沃猜想”吸引了大量学者的研究，但由于量子力学所固有的非交换性，对于该猜想的验证进展甚微。
为解决这一问题，李科教授和杨东研究员应用量子信息领域近年来发展的对偶方法，发展了关于量子雷尼(Rényi)信息量的新刻画，证明了经典-量子信道可信函数的“随机编码”下界，与达莱(Dalai)于2013年证明的“装球”上界在高信息传输率区域完美匹配，从而得到了可信函数在高率情形的精确数学公式。这是香农和加拉格尔等人的经典结果的量子形式，验证了25年来未能验证的“霍列沃猜想”。这一研究是李科教授团队在量子(非交换)覆盖型问题可信函数的系列研究的延续，解答了量子信息中的长期公开问题，革新了人们对量子熵的理解。哈工大全媒体(阚思邈 周洋/文 周洋/图)
经典-量子信道可信函数示意图
哈工大为论文第一署名单位。李科教授与杨东研究员为论文共同通讯作者。
该研究获国家自然科学基金项目、哈工大“理学强盛计划”支持。
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