We present a broad investigation of asymptotic binary hypothesis testing, when each hypothesis represents asymptotically many independent instances of a quantum channel, and the tests are based on using the unknown channel and observing its output. Unlike the familiar setting of quantum states as hypotheses, there is a fundamental distinction between adaptive and non-adaptive strategies with respect to the channel uses, and we introduce a number of further variants of the discrimination tasks by imposing different restrictions on the test strategies. The following results are obtained: (1) The first separation between adaptive and non-adaptive symmetric hypothesis testing exponents for quantum channels, which we derive from a general lower bound on the error probability for non-adaptive strategies; the concrete example we analyze is a pair of entanglement-breaking channels. (2) We prove that for classical-quantum channels, adaptive and non-adaptive strategies lead to the same error exponents both in the symmetric (Chernoff) and asymmetric (Hoeffding, Stein) settings. (3) We prove, in some sense generalizing the previous statement, that for general channels adaptive strategies restricted to classical feed-forward and product state channel inputs are not superior in the asymptotic limit to non-adaptive product state strategies. (4) As an application of our findings, we address the discrimination power of quantum channels and show that adaptive strategies with classical feedback and no quantum memory at the input do not increase the discrimination power of entanglement-breaking channel beyond non-adaptive tensor product input strategies.


翻译:我们提出了对无症状的二进制假设测试的广泛调查,当每套假设代表量子频道的无数独立实例,而测试的基础是使用未知的频道和观察其输出。 与人们熟悉的量子状态的假设不同,在频道使用方面,适应性和非适应性战略之间有着根本的区别,我们通过对测试战略施加不同的限制,对歧视任务引入了其他一些不同的变体。取得了以下结果:(1) 首次区分适应性和非适应性对称性假设测试量子频道的直方度测试,我们来自对非适应性战略的误差概率一般较低约束的渠道;我们分析的具体实例是一对交错的渠道。 (2) 我们证明,对于传统定量渠道、适应性和非适应性战略,在对测试战略的对称性(Chernoff)和对称性(Hoffating, Stein)中,适应性假设性对量子频道的直方度测试。 (3) 从某种意义上说,我们从一个一般渠道对非适应性偏差的不增加对非适应性策略的偏差性分析性分析性分析,我们在一般渠道上,对正进制式产品战略的对等的上,我们没有限制对正进制进制性分析性输入的对等性战略。

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