The performance of quantum resource manipulation protocols, including key examples such as distillation of quantum entanglement, is measured in terms of the rate at which desired target states can be produced from a given noisy state. However, to achieve optimal rates, known protocols require precise tailoring to the quantum state in question, demanding a perfect knowledge of the input and allowing no errors in its preparation. Here we show that distillation of quantum resources in the framework of resource non-generating operations can be performed universally: optimal rates of distillation can be achieved with no knowledge of the input state whatsoever, certifying the robustness of quantum resource distillation. The findings apply in particular to the purification of quantum entanglement under non-entangling maps, where the optimal rates are governed by the regularised relative entropy of entanglement. Our result relies on an extension of the generalised quantum Stein's lemma in quantum hypothesis testing to a composite setting where the null hypothesis is no longer a fixed quantum state, but is rather composed of i.i.d. copies of an unknown state. The solution of this asymptotic problem is made possible through new developments in one-shot quantum information and a refinement of the blurring technique from [Lami, arXiv:2408.06410].


翻译:量子资源操控协议的性能(包括量子纠缠蒸馏等关键实例)通过从给定噪声态中生成目标态的速率来衡量。然而,为实现最优速率,现有协议需要针对特定量子态进行精确调整,这要求对输入态具有完美认知且制备过程零误差。本文证明:在资源非生成操作框架下,量子资源的蒸馏可以通用化实现——无需任何输入态的先验知识即可达到最优蒸馏速率,从而验证了量子资源蒸馏的鲁棒性。该结论尤其适用于非纠缠映射下的量子纠缠纯化,其中最优速率由正则化相对纠缠熵决定。本研究成果基于广义量子Stein引理在量子假设检验中的扩展:将零假设从单一固定量子态推广为由独立同分布未知态副本组成的复合场景。该渐近问题的求解得益于单发量子信息理论的新进展,以及对Lami文章[arXiv:2408.06410]中模糊化技术的精细化改进。

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