Quantum information decoupling is an important quantum information processing task, which has found broad applications. In this paper, we characterize the performance of catalytic quantum information decoupling regarding the exponential rate under which perfect decoupling is approached, namely, the reliability function. We have obtained the exact formula when the decoupling cost is not larger than a critical value. In the situation of high cost, we provide upper and lower bounds. This result is then applied to quantum state merging and correlation erasure, exploiting their connection to decoupling. As technical tools, we derive the exponents for smoothing the conditional min-entropy and max-information, and we prove a novel bound for the convex-split lemma. Our results are given in terms of the sandwiched R\'enyi divergence, providing it with operational meanings in characterizing how fast the performance of quantum information tasks approach the perfect.


翻译:量子信息脱钩是一项重要的量子信息处理任务,它得到了广泛的应用。在本文中,我们描述了催化量子信息的作用,它与完全脱钩的指数率脱钩,即可靠性功能。当脱钩成本不大于临界值时,我们获得了精确的公式。在成本高的情况下,我们提供了上下下限。这个结果应用到量子状态的合并和切除,利用它们与脱钩的连接。作为技术工具,我们获得平滑有条件的微粒和最大信息的信息的推算,我们证明我们对于 convex-split lemma有了新的约束。我们的结果用三明治R\'enyi的差异来表示,在量子信息任务的完成速度上具有操作意义。

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