The data processing inequality is the most basic requirement for any meaningful measure of information. It essentially states that distinguishability measures between states decrease if we apply a quantum channel and is the centerpiece of many results in information theory. Moreover, it justifies the operational interpretation of most entropic quantities. In this work, we revisit the notion of contraction coefficients of quantum channels, which provide sharper and specialized versions of the data processing inequality. A concept closely related to data processing is partial orders on quantum channels. First, we discuss several quantum extensions of the well-known less noisy ordering and relate them to contraction coefficients. We further define approximate versions of the partial orders and show how they can give strengthened and conceptually simple proofs of several results on approximating capacities. Moreover, we investigate the relation to other partial orders in the literature and their properties, particularly with regard to tensorization. We then examine the relation between contraction coefficients with other properties of quantum channels such as hypercontractivity. Next, we extend the framework of contraction coefficients to general f-divergences and prove several structural results. Finally, we consider two important classes of quantum channels, namely Weyl-covariant and bosonic Gaussian channels. For those, we determine new contraction coefficients and relations for various partial orders.


翻译:数据处理不平等是任何有意义的信息计量的最基本要求。 它基本上指出,如果应用量子信道,国家之间的区分措施会减少,而这种区分措施是信息理论中许多结果的核心。 此外,它说明对大多数量的操作解释是合理的。 在这项工作中,我们重新研究量子渠道的收缩系数概念,它提供了更清晰和专门的数据处理不平等版本。一个与数据处理密切相关的概念是量子渠道的局部命令。首先,我们讨论众所周知的较不吵闹的订单的若干量子扩展,并将它们与收缩系数联系起来。我们进一步界定部分订单的大致版本,并表明它们如何能够在概念上更简单地提供对大约能力的若干结果的强化证据。此外,我们还调查文献中与其他部分订单的关系及其特性,特别是发价问题。我们然后研究收缩系数与其他量渠道(如超收缩性)特性之间的关系。我们接着将收缩系数框架扩大到一般的f- diverence,并证明若干结构结果。 最后,我们考虑两个重要的量子渠道, 即Wyl- 部分压和正态等等级链。

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