Mathematical Analysis of Quantum Communication Problems  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
129601
Type KH
Principal investigator Mosonyi, Milán
Title in Hungarian Kvantum-kommunikációs feladatok matematikai vizsgálata
Title in English Mathematical Analysis of Quantum Communication Problems
Keywords in Hungarian Kvantum-információelmélet, kvantum forráskódolás, csatornakapacitások, többfelhasználós csatornák, összefonódottság, Fisher-információ, kvantum termodinamika, kvantum divergenciák, operátoralgebrák.
Keywords in English Quantum information theory, quantum source coding, channel capacities, multi-user channels, entanglement, Fisher information, quantum thermodynamics, quantum divergences, operator algebras.
Discipline
Mathematics (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Mathematical analysis
Panel Mathematics and Computing Science
Department or equivalent Department of Mathematical Analysis (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Farkas, Lóránt
Pitrik, József
Tasnádi, Tamás
Tóth, Géza
Virosztek, Dániel
Vrana, Péter
Weiner, Mihály
Zimborás, Zoltán
Starting date 2018-12-01
Closing date 2021-11-30
Funding (in million HUF) 19.950
FTE (full time equivalent) 5.92
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A (kvantum-)információelmélet legtöbb problémája egymással versengő mennyiségek egy halmazával írható le (mint a tömörítési ráta és a dekódolási hiba a forráskódolási problémában). A protokollok matematikai analízisének célja ezen mennyiségek közötti minél pontosabb összefüggések meghatározása (kódolási tételek), melyek korlátot adnak arra, hogy mennyiségek egy bizonyos részhalmazának rögzített értékei mellett a problémát meghatározó többi mennyiség milyen értékeket vehet fel. Ezeket az összefüggéseket általában az aszimptotikus esetben, a releváns mennyiségek exponenseire lehet zárt formában megadni, tipikusan valamilyen kvantum divergencia (kvantum állapotok különbözőségének mértéke) segítségével. Ebben nagy szerepet játszik a divergenciák tulajdonságainak tisztán matematikai vizsgálata, jellemzően a mátrixanalízis és a funkcionálanalízis eszközeivel.

Az ilyen irányú vizsgálatoknak nagy lökést adott egy új típusú (ún. szendvicselt) kvantum Rényi divergencia 2013-as felfedezése, amely lehetővé tette erős konverz állítások bizonyítását számos kvantum-információelméleti problémára, és a kvantum hipotézisvizsgálat, valamint a klasszikus-kvantum csatornakódolás esetében még az egzakt konverz exponenseket is sikerült meghatározni. Ez utóbbiak a kutatásvezető (Tomohiro Ogawával, a pályázat nemzetközi együttműködő partnerével közös) eredményei, a hipotézisvizsgálatról szóló cikk a pályázat alapjául szolgáló közlemény.

A projekt célja ezen kutatási irány folytatása, további kvantum-információelméleti problémák optimális exponenseinek meghatározása, valamint különböző kvantum divergenciák matematikai tulajdonságainak és információelméleti alkalmazásainak a vizsgálata.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A projekt célja explicit kifejezéseket adni különböző kvantum-információelméleti problémákat meghatározó, egymással versengő mennyiségek közötti "trade-off" leírására, és ezen kifejezéseket összekapcsolni kvantum állapotokra vonatkozó mértékeivel az információnak, korrelációnak, és kvantum állapotok különbözőségének. Ezek az összefüggések egyrészt az adott problémák mélyebb elvi megértését nyújtják, másrészt segítenek kiválasztani a gyakorlati szempontból lényeges definícióit olyan alapmennyiségeknek, mint például a Rényi feltételes entrópia, kölcsönös információ, vagy a feltételes kölcsönös információ. A projekten belül a következő fő kutatási irányokkal tervezünk foglalkozni:
- Kvantum forráskódolás hibaexponensének meghatározása, klasszikus-kvantum csatornakódolás erős konverz exponensének meghatározása konstans kompozíciójú kódokra.
- Kettőnél több versengő mennyiséggel meghatározott problémák "trade-off" relációinak vizsgálata (kvantum állapotmegosztás, többfelhasználós klasszikus-kvantum csatornakódolás).
- Kvantum összefonódottság vizsgálata állapotok egymásba konvertálhatóságának hibexeponensein keresztül, illetve monoton metrikák, valamint a kvantum Fisher-információ és általánosított varianciák segítségével.
- Kvantum-információelméleti módszerek alkalmazása a kvantum statisztikus fizikában és kvantum termodinamikában. Statisztikus fizikában releváns korrelált rácsállapotok megkülönböztetése hibaexponensének meghatározása, összekapcsolása az állapotok kritikusságával.
- Kvantum-információelméleti problémák és a kapcsolódó kvantum divergenciák matematikai vizsgálata végtelen dimenziós rendszerekben (Neumann-algebrákon).

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A kvantum-információs tudományok napjaink legdinamikusabban fejlődő kutatási területei közé tartoznak, az információs technológia közeljövőbeli forradalmasításának ígéretével. A technológiai alkalmazásokat övező várakozásokat jól mutatják a nagyszabású európai úniós projektek, mint pl. a QuantEra, vagy az 1 milliárd eurós összegű európai kvantum-technológiai zászlóshajó projekt, ezzel párhuzamosan pedig számos nemzeti kutatásfinanszírozási programban szerepelnek kiemelt helyen a kvantum-információs tudományok. Magyarországon nemrég indult a 3.5 millárd forint össztámogatású négy éves Nemzeti Kvantumtechnológiai Program, amelynek keretében különböző kutatócsoportok dolgoznak a kvantumtechnológiai kihívásokon és ezek fizikai hátterén.

A pályázatban javasolt projekt szervesen kapcsolódik ezekhez az erőfeszítésekhez a matematika oldaláról, olyan problémák megoldását tűzve ki célul, amelyek jelenleg a nemzetközi kvantum Shannon-elméleti kutatások előterében vannak – ahogy az jól látszik a pályázat alapjául szolgáló kiváló közleményre érkezett kiemelkedő számú hivatkozásból is. A projekt egyedülálló erősségekkel rendelkezik ezen a területen, mivel összefogja a kvantum-információelmélet matematikai kérdésein dolgozó magyarországi vezető fiatal kutatók többségét, a területen nemzetközileg vezető szerepet játszó kutatásvezető irányítása alatt, és ezen túl további támogatást kap a vezető kutató két rendkívül sikeres, folyamatban lévő nemzetközi együttműködéséből is. Mindezek a projektben kitűzött célok megvalósulásának nagy esélyét garantálják.

A kvantum-információelmélet várható, a projekt időtartamán jóval túlmutató relevanciájának fényében fontos a tudományos utánpótlásképzés, amire nagy hangsúlyt helyezünk a projektben.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A 20. század elejének a teljes természettudományos világképet forradalmasító felfedezése volt az a felismerés, hogy a
mikroszkopikus méretű fizikai rendszerek nem írhatók le a hétköznapi világban megismert törvényekkel. Az új fizikai elmélet,
a kvantummechanika jóslataira építve aztán olyan technológiai felfedezések születtek, mint a lézer, vagy a félvezetők,
amelyek nélkül a modern számítógépek és a mai technológia elképzelhetetlenek lennének. Az utóbbi években egyre erősödik az a meggyőződés, hogy a kvantummechanika jóslatai egy újabb technológiai forradalomhoz vezethetnek, amelynek eredményeként az információ tárolásának, továbbításának és kezelésének új, korábban nem ismert hatékonyságú módjai válnak lehetségessé, olyan technológiai alkalmazásokkal, mint például a tökéletesen biztonságos kvantum titkosítás, vagy a jelenlegi számítógépeknél lényegesen hatékonyabb kvantum számítógépek. Ahhoz azonban, hogy ez megvalósulhasson, még számos akadályt kell leküzdeni mind a technológiai oldalról, mind az elmélet nyújtotta lehetőségek és korlátok mélyebb megértése terén. Ezen a projekten belül a kvantum-információelmélet által felvetett matematikai problémákkal foglalkozunk, és olyan kérdésekre keressük a választ, mint a kvantum rendszerekben tárolható információ optimális tömöríthetősége vagy megoszthatósága, vagy például a kvantummechanika által leírt kommunikációs csatornákon való kommunikáció hatékonyságának elvi korlátai.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Most problems in (quantum) information theory are described by a set of competing quantities (like the compression rate and the decompression error in source coding). The aim of the mathematical analysis of these problems is to find optimal relations among these quantities (coding theorems). These give bounds on the possible values of relevant quantities of the problem with the values of other relevant quantities fixed. In general, these relations can be expressed in closed form in the asymptotic analysis, among the exponents of the relevant quantities, typically in terms of some quantum divergence (measure of dissimilarity of quantum states). An important role is played in such investigations by the purely mathematical analysis of quantum divergences, usually with the methods of matrix analysis and functional analysis.

Research in this direction gained considerable momentum recently due to the introduction of a new type of Rényi divergences in 2013, which proved to be the right tool to obtain strong converse results. Exact strong converse exponents have since been determined for a number of problems, most prominently for quantum state discrimination and classical-quantum channel coding, due to the joint work of the PI with Tomohiro Ogawa, who is an international collaboration partner in the proposal. Their paper on state discrimination forms the basis of this proposal.

The aim of the present proposal is to continue this research in the direction of determining error exponents of further quantum information theoretic problems, together with the mathematical study of quantum divergences and their applications in quantum information theory.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The aim of the project is to give explicit expressions for the trade-off among the relevant quantities determining various quantum information theoretic problems, and connect these to measures of information, correlation, and dissimilarity of quantum states. Apart from their obvious theoretical importance of obtaining a more detailed understanding of these protocols, such exact trade-off quantifications would help to select the operationally relevant versions from among the many possible formal definitions of such fundamental quantities as the Rényi conditional entropy, mutual information, conditional mutual information, and others.

In the project we plan to investigate the following main problems:
- Error exponents for quantum source coding, strong converse exponent for classical-quantum channel coding with constant compositions.
- Trade-off relations for problems with more than two competing quantities (quantum state redistribution, multi-user classical-quantum channels).
- Study of quantum entanglement via the exponents of interconvertibility of quantum states, and with the help of monotone metrics, quantum Fisher information and generalized variances.
- Applications of quantum information theoretic methods in quantum statistical mechanics and quantum thermodynamics. State discrimination for correlated lattice states relevant in physics, exploration of the connection of the exponents to criticality.
- Quantum information theoretic problems and the analysis of the related divergences in infinite-dimensional systems and von Neumann algebras.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Quantum information science is one of the most rapidly progressing research fields of our day, with the potential to revolutionize information technology in the near future. Concentrated effort to realize this potential is exhibited on all levels of research funding, including large-scale European projects like QuantEra, and, most prominently, the European flagship project in quantum technologies, with a funding of 1 billion euros. On the national level, various governmental research agencies are setting it as a priority research area. In Hungary, the four-year National Quantum Technology Program, with a total budget of more than 12 million euros, has just been launched, with various research groups addressing the challenges of quantum information science from the physics and the technology side.

The proposed project complements these efforts from the mathematics side, addressing fundamental questions that are at the forefront of international research in quantum Shannon theory. (This is clearly demonstrated, among others, by the outstanding number of citations attracted by the paper on which this proposal is based). The project has a unique strength in this area, as it unites most of the leading Hungarian young researchers working on mathematical aspects of quantum information theory, led by the PI, Milán Mosonyi, who is an internationally leading researcher in the core topic of the proposal, and it is further supported by two very successful ongoing international collaborations of the PI, with Tomohiro Ogawa and Fumio Hiai. All these resources guarantee a very high feasibility of the project goals.

In the view of the expected future relevance of quantum information theory well beyond the duration of the project, we also put a great emphasis on training the future generation of Hungarian quantum information scientists in the framework of the project.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
The scientific worldview was revolutionized at the beginning of the 20 century by the recognition that physical systems of
microscopic size cannot be described by the laws of physics suitable for the everyday world. The predictions of the new
physical theory, quantum mechanics, led to such technological inventions as the laser or semi-conductors, without which
modern computers and modern technology would not be possible. It has been a more and more widespread view in recent years that the predictions of quantum mechanics may lead to a new technological revolution, as the result of which new methods of the storage, transmission, and manipulation of information of unprecedented efficiency may become possible, leading to such technological applications as unconditionally secure cryptography or quantum computers that would outperform any computers of current technology. However, to realize this vision, there are still numerous highly non-trivial problems to solve both on the technology side and in the deeper theoretical understanding of the possibilities offered and the limitations posed by quantum theory. In this project we address mathematical problems originating from quantum information theory, and we aim at answering questions like the optimal compressibility of the information stored in quantum systems, or the theoretical limits of the efficiency of the information transmission via communication channels described by quantum mechanics.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A kvantum-információelméleti projektben elért fő eredményeink a következők: - Meghatároztuk két végtelendimenziós kvantum állapot aszimptotikus megkülönböztetési exponensét, valamint ugyanezt általánosabban nukleáris C*-algebrák állapotpárjaira. - Megmutattuk, hogy a klasszikus esettel szemben a kompozit kvantum állapotmegkülönböztetés direkt exponenseire általában szigorú felső korlátot ad a két hipotézist leíró halmazokba eső állapotok legrosszabb páronkénti hibaexponense. - Meghatároztuk a konstans kompozíciójú klasszikus-kvantum csatornakódolás erős konverz exponensét a csatorna súlyozott szendvicselt Rényi-divergencia sugaraival kifejezve. Tanulmányoztuk más divergenciákra is a súlyozott divergencia-sugarat, és ebből kiindulva bevezettük monoton kvantum Rényi-divergenciáknak egy új, kétparaméteres családját. - Az algebrai bonyolultságelméletből származó eszközökkel meghatároztuk többkomponensű összefonódott állapotok egymásba képezhetőségének optimális rátáját, illetve a hibaexponens és a ráta közöti összefüggést munkával segített Gibbs-állapot őrző leképezésekre a kvantum termodinamikában. - Új összefonódottsági mértékeket vezettünk be, illetve új összefonódottság detektálási módszereket határozatlansági relációk és a Fisher-információ segítségével. Új eredményeket értünk el az összefonódott állapotok kvantum metrológiában való felhasználása terén. - Új protokollokat fejlesztettünk ki a közeljövő kvantumszámítógépeire.
Results in English
Our main results are in the field of quantum information theory, and include the following: - We have determined the strong converse exponent of the asymptotic discrimination of two infinite-dimensional quantum states, and, more generally, of two states of nuclear C*-algebras. - We have shown that in the case of binary composite quantum state discrimination, the optimal error exponents are generally strictly bounded from above by the optimal pairwise exponents of discriminating single elements of the sets describing the two hypotheses, in contrast with the classical case. - We have expressed the strong converse exponent of constant composition classical-quantum channel coding in terms of the weighted sandwiched Rényi divergence radii of the channel. We also performed a systematic study of weighted divergence radii for other divergences, and used this approach to define a new 2-parameter family of monotone quantum Rényi divergences. - We have applied techniques from algebraic complexity theory to finding optimal rates of multi-party entanglement conversion, and to giving the trade-off between the error exponent and the rate for work-assisted Gibbs-preserving operations in quantum thermodynamics. - We have developed new measures of entanglement and ways to detect it using uncertainty relations and the Fisher information. We have also explored the use of entangled states in quantum metrology. - We have developed new protocols for near-term quantum computers.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=129601
Decision
Yes





 

List of publications

  
Péter Rakyta, Zoltán Zimborás: Approaching the theoretical limit in quantum gate decomposition, arXiv:2109.06770, 2021
M. Mosonyi, T. Ogawa: Divergence radii and the strong converse exponent of classical-quantum channel coding with constant compositions, arXiv:1811.10599, 2018
J. Pitrik, D. Virosztek: Quantum Hellinger distances revisited, Letters in Mathematical Physics, közlésre elfogadva; https://arxiv.org/abs/1903.10455, 2019
G. P. Geher, T. Titkos, D. Virosztek: On isometric embeddings of Wasserstein spaces --- the discrete case, J. Math. Anal. Appl. 480, 123435, 2019
G. P. Geher, T. Titkos, D. Virosztek: Dirac masses and isometric rigidity, RIMS Kokyuroku (Kyoto Univ.), 2125, 34-41, 2019
D. Virosztek: The metric property of the quantum Jensen-Shannon divergence, https://arxiv.org/abs/1910.10447, 2019
Péter Vrana, Máté Farkas: Homological codes and abelian anyons, Reviews in Mathematical Physics, 2019
M. Christandl, P. Vrana, J. Zuiddam: Barriers for fast matrix multiplication from irreversibility, arXiv:1812.06952, 2018
P. Vrana: Probabilistic refinement of the asymptotic spectrum of graphs, arXiv:1903.01857, 2019
S. Arunachalam, P. Vrana, J. Zuiddam: The asymptotic induced matching number of hypergraphs: balanced binary strings, arXiv:1905.03148, 2019
G. P. Geher, T. Titkos, D. Virosztek: Isometric study of Wasserstein spaces --- the real line, bírálatra benyújtva, 2019
F. Ares, J.G. Esteve, F.Falceto, Z. Zimborás: Sublogarithmic behaviour of the entanglement entropy in fermionic chains, J. Stat. Mech. 093105, 2019
Zs. Szilágyi, S. Nietert and M. Weiner: Rigidity and a common framework for mutually unbiased bases and k-nets, arXiv: 1907.02469, 2019
G. Tóth, T. Vértesi, P. Horodecki, R. Horodecki: Activating hidden metrological usefulness, arXiv:1911.02577, 2019
G. Tóth: Entanglement detection and quantum metrology in quantum optical systems, DSc dissertation submitted to the Hungarian Academy of Sciences, 2019
L. Farkas, T. Kói: Two Contributions to Error Exponents for Asynchronous Multiple Access Channel, 2019 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), 2019
I. Csiszár, L. Farkas, T. Kói: Error Exponents for Asynchronous Multiple Access Channels. Controlled Asynchronism may Outperform Synchronism, https://arxiv.org/abs/1907.05139, 2019
M. Mosonyi, T. Ogawa: Divergence radii and the strong converse exponent of classical-quantum channel coding with constant compositions, IEEE Transactions on Information Theory (Early Access), 2021
J. Pitrik, D. Virosztek: Quantum Hellinger distances revisited, Letters in Mathematical Physics, 110:2039–2052, (2020), 2020
G. P. Geher, T. Titkos, D. Virosztek: On isometric embeddings of Wasserstein spaces --- the discrete case, J. Math. Anal. Appl. 480, 123435, 2019
G. P. Geher, T. Titkos, D. Virosztek: Dirac masses and isometric rigidity, RIMS Kokyuroku (Kyoto Univ.), 2125, 34-41, 2019
D. Virosztek: The metric property of the quantum Jensen-Shannon divergence, https://arxiv.org/abs/1910.10447, 2019
Péter Vrana, Máté Farkas: Homological codes and abelian anyons, Reviews in Mathematical Physics, Vol. 31, No. 10, 1950038, 2019
M. Christandl, P. Vrana, J. Zuiddam: Barriers for fast matrix multiplication from irreversibility, Leibniz International Proceedings in Informatics (LIPIcs), 137(26):1–17, (2019), 2018
P. Vrana: Probabilistic refinement of the asymptotic spectrum of graphs, Combinatorica (közlésre elfogadva), 2021
S. Arunachalam, P. Vrana, J. Zuiddam: The asymptotic induced matching number of hypergraphs: balanced binary strings, The Electronic Journal of Combinatorics, 27(3):P3.12, 2020
G. P. Geher, T. Titkos, D. Virosztek: Isometric study of Wasserstein spaces --- the real line, Trans. Amer. Math. Soc. 373, 5855–5883, 2020
F. Ares, J.G. Esteve, F.Falceto, Z. Zimborás: Sublogarithmic behaviour of the entanglement entropy in fermionic chains, J. Stat. Mech. 093105, 2019
Zs. Szilágyi, S. Nietert and M. Weiner: Rigidity and a common framework for mutually unbiased bases and k-nets, Journal of Combinatorial Designs, 28(12):869-892, 2020
G. Tóth, T. Vértesi, P. Horodecki, R. Horodecki: Activating hidden metrological usefulness, Phys. Rev. Lett. 125, 020402, 2019
J. Pitrik, D. Virosztek: A divergence center interpretation of general symmetric Kubo-Ando means, and related weighted multivariate operator means, Linear Algebra Appl. 609, 203–217., 2021
M. Christandl, A. Lucia, P. Vrana, A.H. Werner: Tensor network representations from the geometry of entangled states, SciPost Phys., 9(3):42, 2020
K. F. Pál, G. Tóth, E. Bene, T. Vértesi: Bound entangled "singlets" for quantum metrology, arXiv:2002.12409, 2020
J. Kong, R. Jiménez-Martínez, C. Troullinou, V. G. Lucivero, G. Tóth, and Morgan W. Mitchell: Measurement-induced, spatially-extended entanglement in a hot, strongly-interacting atomic system, Nat. Commun. 11, 2415, 2020
G. Tóth: Stretching the limits of multiparticle entanglement, Quantum Views 4, 30, 2020
P. Vrana: A generalization of Strassen’s spectral theorem, arXiv:2003.14176, 2020
C. Perry, P. Vrana, A.H. Werner: The semiring of dichotomies and asymptotic relative submajorization, arXiv:2004.10587, 2020
A. Botero, M. Christandl, P. Vrana: Large deviation principle for moment map estimation, arXiv:2004.14504, 2020
G. Bunth, P. Vrana: Asymptotic relative submajorization of multiple-state boxes, arXiv:2007.11258, 2020
P. Vrana: A family of multipartite entanglement measures, arXiv:2008.11108., 2020
G Roósz, Z Zimborás, R Juhász: Entanglement scaling in fermion chains with a localization-delocalization transition and inhomogeneous modulations, Physical Review B, 102:064204, 2020
D Jakab, Z Zimborás: Quantum phases of collective SU (3) spin systems with bipartite symmetry, arXiv:2001.08310, 2020
Z. Zimborás, T. Farrelly, Sz. Farkas, Ll. Masanes: Does causal dynamics imply local interactions?, arXiv:2006.10707, 2020
S Szalay, Z Zimborás, M Máté, G Barcza, C Schilling, Ö Legeza: Fermionic systems for quantum information people, arXiv:2006.03087, 2020
Milán Mosonyi, Mihály Weiner, Zsombor Szilágyi: On the error exponents of binary quantum state discrimination with composite hypotheses, arXiv:2011.04645, 2020
Lóránt Farkas: Trellis Code Error Exponent From Results for Asynchronous Multiple Access Channels, arXiv:2012.09705, 2020
M. Mosonyi, T. Ogawa: Divergence radii and the strong converse exponent of classical-quantum channel coding with constant compositions, IEEE Transactions on Information Theory (Early Access), 2021
J. Pitrik, D. Virosztek: Quantum Hellinger distances revisited, Letters in Mathematical Physics, 110:2039–2052, (2020), 2020
G. P. Geher, T. Titkos, D. Virosztek: On isometric embeddings of Wasserstein spaces --- the discrete case, J. Math. Anal. Appl. 480, 123435, 2019
G. P. Geher, T. Titkos, D. Virosztek: Dirac masses and isometric rigidity, RIMS Kokyuroku (Kyoto Univ.), 2125, 34-41, 2019
D. Virosztek: The metric property of the quantum Jensen-Shannon divergence, Adv. Math. 380, 107595, 2021
Péter Vrana, Máté Farkas: Homological codes and abelian anyons, Reviews in Mathematical Physics, Vol. 31, No. 10, 1950038, 2019
M. Christandl, P. Vrana, J. Zuiddam: Barriers for fast matrix multiplication from irreversibility, Theory of Computing, 17(2):1–32, 2021
F. Ares, J.G. Esteve, F.Falceto, Z. Zimborás: Sublogarithmic behaviour of the entanglement entropy in fermionic chains, J. Stat. Mech. 093105, 2019
G. Tóth, T. Vértesi, P. Horodecki, R. Horodecki: Activating hidden metrological usefulness, Phys. Rev. Lett. 125, 020402, 2019
L. Farkas, T. Kói: Two Contributions to Error Exponents for Asynchronous Multiple Access Channel, 2019 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), pp. 2664-2668, 2019
I. Csiszár, L. Farkas, T. Kói: Error Exponents for Asynchronous Multiple Access Channels. Controlled Asynchronism may Outperform Synchronism, IEEE Transactions on Information Theory, 67(12), 2021
J. Pitrik, D. Virosztek: A divergence center interpretation of general symmetric Kubo-Ando means, and related weighted multivariate operator means, Linear Algebra Appl. 609, 203–217., 2021
K. F. Pál, G. Tóth, E. Bene, T. Vértesi: Bound entangled singlet-like states for quantum metrology, Phys. Rev. Res. 3, 023101, 2021
P. Vrana: A generalization of Strassen’s spectral theorem, arXiv:2003.14176, 2020
C. Perry, P. Vrana, A.H. Werner: The semiring of dichotomies and asymptotic relative submajorization, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 68, no. 1, pp. 311-321, 2022
A. Botero, M. Christandl, P. Vrana: Large deviation principle for moment map estimation, Electron. J. Probab., 26:1-23, 2021
G. Bunth, P. Vrana: Asymptotic relative submajorization of multiple-state boxes, Letters in Mathematical Physics 111(4), 2021
P. Vrana: A family of multipartite entanglement measures, arXiv:2008.11108., 2020
G Roósz, Z Zimborás, R Juhász: Entanglement scaling in fermion chains with a localization-delocalization transition and inhomogeneous modulations, Physical Review B, 102:064204, 2020
D Jakab, Z Zimborás: Quantum phases of collective SU (3) spin systems with bipartite symmetry, Physical Review B, 103(21):214448, 2021
Z. Zimborás, T. Farrelly, Sz. Farkas, Ll. Masanes: Does causal dynamics imply local interactions?, arXiv:2006.10707, 2020
S Szalay, Z Zimborás, M Máté, G Barcza, C Schilling, Ö Legeza: Fermionic systems for quantum information people, J. Phys. A: Mathematical and Theoretical, 54 393001, 2021
Milán Mosonyi, Mihály Weiner, Zsombor Szilágyi: On the error exponents of binary quantum state discrimination with composite hypotheses, IEEE Transactions on Information Theory, 2021
Lóránt Farkas: Trellis Code Error Exponent From Results for Asynchronous Multiple Access Channels, 2020 International Symposium on Information Theory and Its Applications (ISITA), pp. 46-50, 2020
György Pál Gehér, Tamás Titkos, Dániel Virosztek: The isometry group of Wasserstein spaces: the Hilbertian case, arXiv:2102.02037, 2021
Asger Kjærulff Jensen, Péter Vrana: The asymptotic spectrum of LOCC transformations, IEEE Transactions on Information Theory, 66(1):155–166, 2019
G. Tóth and F. Fröwis: Uncertainty relations with the variance and the quantum Fisher information based on convex decompositions of density matrices, Phys. Rev. Res., in press, 2022
G. Vitagliano, M. Fadel, I. Apellaniz, M. Kleinmann, B. Lücke, C. Klempt, G. Tóth: Detecting Einstein-Podolsky-Rosen steering and bipartite entanglement in split Dicke states, arXiv:2104.05663, 2021
P.E. Frenkel and M. Weiner: On entanglement assistance to a noiseless classical channel, arXiv:2103.08567, 2021
Máté Matolcsi and Mihály Weiner: A rigidity property of complete systems of mutually unbiased bases, arXiv:2112.00090, 2021
P. Vrana: A Generalization of Strassen's Theorem on Preordered Semirings, arXiv:2003.14176, 2021
G. Bunth, P. Vrana: Equivariant relative submajorization, arXiv:2108.13217, 2021
P. Vrana: Asymptotic continuity of additive entanglement measures, arXiv:2107.08537, 2021
FB Maciejewski, Z Zimborás, M Oszmaniec: Mitigation of readout noise in near-term quantum devices by classical post-processing based on detector tomography, Quantum 4, 257, 2021
A Berezutskii, M Beketov, D Yudin, Z Zimborás, JD Biamonte: Probing criticality in quantum spin chains with neural networks, ournal of Physics: Complexity 1, 03LT01, 2020
MES Morales, JD Biamonte, Z Zimborás: On the universality of the quantum approximate optimization algorithm, Quantum Information Processing 19, 1-26, 2020
L Ding, S Mardazad, S Das, S Szalay, U Schollwöck, Z Zimborás, C Schilling: Concept of orbital entanglement and correlation in quantum chemistry, Journal of Chemical Theory and Computation, 17, 1, 79–95, 2021
M. Oszmaniec, N. Dangniam, M.E. Morales, Z. Zimborás: Fermion Sampling: a robust quantum computational advantage scheme using fermionic linear optics and magic input states, arXiv:2012.15825, 2020
F.B. Maciejewski, F. Baccari, Z. Zimborás, M. Oszmaniec: Modeling and mitigation of cross-talk effects in readout noise with applications to the Quantum Approximate Optimization Algorithm, Quantum, 5, 464, 2021
Milán Mosonyi: The strong converse exponent of discriminating infinite-dimensional quantum states, arXiv:2107.08036, 2021
Fumio Hiai, Milán Mosonyi: Quantum Rényi divergences and the strong converse exponent of state discrimination in operator algebras, arXiv:2110.07320, 2021



Back »