经典二元对称信道的量子模拟的吉布斯自由能分析

研究了量子“发送、接收”通信系统的吉布斯自由能性质。该通信模型类似于经典的自旋晶格Ising模型，因为量子系统的联合态是发送者和接收者态的乘积。然而，该系统与经典情况的不同之处在于，发送者和接收者的自旋态是由哈密顿算符耦合的量子叠加态。对这些态的基本理解直接关系到通信理论，并间接关系到计算，因为乘积态构成了纠缠态的基础。研究的亮点包括一种用于量子自旋的精确降维方法。主要结果是，在乘积态下，量子系统的最小吉布斯自由能高于具有相同参数值的经典系统（容量更低）。这一结果既令人惊讶又在意料之中。乘积态下量子系统的信道特性明显劣于经典Ising系统。直观上，容量似乎会因此受损。然而，人们会期望由乘积态构建的纠缠态具有更好的相关性。