无噪声量子信道对质量不可区分粒子的容量：玻色子与费米子之比较
量子物理
2009-10-20 v3 统计力学
摘要
我们考虑通过无噪声量子信道传输信息，其中信息编码于质量不可区分粒子：玻色子或费米子。我们研究粒子间无相互作用的情形。编码输入态满足一组基于物理动机的对能量与粒子数平均值的约束。在此情形下，经典容量与量子容量的确定均归结为熵的约束最大化。对于无相互作用玻色子，可在容量行为中观察到玻色-爱因斯坦凝聚的特征。这些考量的一大动机在于比较承载玻色子的信道与承载费米子的信道的信息携带容量。我们解析地证明，与玻色子相比，费米子通常提供更高的信道容量，即它们更适于传输比特与量子比特。这适用于大范围幂律势以及中高温。数值模拟似乎表明该结果对所有温度均成立。此外，我们考虑三维盒子与谐振子陷阱的低温行为，再次证明在足够低的温度下费米子容量高于玻色子容量。
引用
@article{arxiv.quant-ph/0512200,
title = {Capacities of noiseless quantum channels for massive indistinguishable particles: Bosons vs. fermions},
author = {Aditi Sen De and Ujjwal Sen and Bartosz Gromek and Dagmar Bruss and Maciej Lewenstein},
journal= {arXiv preprint arXiv:quant-ph/0512200},
year = {2009}
}
备注
16 pages, 8 eps figures, RevTeX4; v2: small change in a figure; v3: significant new additions about quantum capacity, previous results unchanged, title changed, published version