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动态Landauer原理:传输经典信息的热力学准则

量子物理 2025-02-07 v1 信息论 数学物理 math.IT math.MP

摘要

能量与信息的传输是自然界中两个基本方面。近期的研究表明,它们紧密相关,但两种传输之间的定量等价性仍未知晓。由此引出一个问题:信息传输任务是否等价于某种能量传输任务?本文通过对不同能量传输任务所引申的各种一次性经典容量进行上界,肯定了这个问题。这些上界表明,在一次性情景下,传输n位经典信息等价于传输n×kBTln2n\times k_BT\ln2的能量。意外的是,这些上界进一步揭示了Landauer原理的动态版本,表明"传输"(而非"擦除")信息与能量之间的密切联系。最终,在渐近情景下,本文的发现为Holevo-Schumacher-Westmoreland定理以及一系列强反演性质和无结果定理提供了热力学意义。

关键词

引用

@article{arxiv.2502.03603,
  title  = {Dynamical Landauer principle: Thermodynamic criteria of transmitting classical information},
  author = {Chung-Yun Hsieh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2502.03603},
  year   = {2025}
}

备注

19+3 pages, 3 figures, closed to published version, companion paper of arXiv:2201.12110