This thesis considers a quantum network scenario where multiple parties share entangled states and aims to establish network communication. We focus on entanglement-assisted network channels for two-sender and two-receiver interference channels and two-sender and one-receiver multiple access channels. We characterize types of noise that may occur in two-input and two-outcome nonlocal games. We show that network coding with nonlocal correlations can enhance channel capacities more than capacities with local resources. We then consider various network channels where noise appears with the Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH) game and show a hierarchy in channel capacities according to resources exploited in network codings, such as non-signaling, quantum, and local resources. Optimal cooperation strategies with quantum resources are explicitly constructed. We also present a suboptimal cooperation strategy that circumvents optimization steps but contains a depolarization protocol to share isotropic correlations. Our results are readily applied to efficient network coding in a quantum network.
본 논문은 여러 당사자가 얽힘 상태를 공유하고 비국소성을 활용하는 양자 네트워크 통신을 구축하는 것을 목표로 한다. 2명의 송신자와 2명의 수신자로 구성된 간섭채널과 2명의 송신자와 1명의 수신자로 구성된 다중 접속 채널에서 두 명의 송신자가 양자 얽힘을 공유하고 비국소성을 활용한다. 비국소적 잡음을 포함한 채널을 정의하고, 특히, Clauser-Horne-Shimony-Holt(CHSH) 비국소적 게임을 기반한 채널에 대하여 양자 상관관계에 의해 실현된 네트워크 코딩이 국소적인 자원을 활용하는 것 보다 더 높은 채널 용량을 달성할 수 있음을 보인다. 즉, 상대론적 비국소성, 양자 및 국소적 자원에 따른 채널 합계 용량의 차이가 있음을 보인다. 두 명의 송신자가 양자 자원을 이용하는 최적의 협력 전략에 대해 논의하며, 최적화 단계를 우회하는 차선책 협력 전략을 제시한다. 등방성 상관관계를 공유하는 탈분극 프로토콜을 통해 최적의 협력 전략을 명시적으로 제공한다. 이 결과로 양자 네트워크 환경에서 효율적인 네트워크 코딩을 적용할 수 있게 한다.
