具有玻色退相干的容量高噪声 Unruh--DeWitt 量子信道

实现为 UDW 量子门的 Unruh--DeWitt（UDW）探测器为评估量子比特-场系统的量子香农理论性质提供了框架。UDW 量子信道由将量子信息编码到量子场/从量子场解码的量子比特组成。借助 UDW 门受控幺正结构，编码/解码过程发生在描述场的相干态密度矩阵的对角元上。然而，鉴于相干态的非正交性，UDW 信道输出包含降低信道容量的非期望态与非期望态混合。在理想化模型中，这些出现在相干态基下场密度矩阵的非对角元与对角元中。因此我们展示 UDW 量子信道有一种意外表示：作为特定玻色退相干信道，其退相干参数由 UDW 探测器模型的耦合、涂抹与开关函数的组合刻画。我们证明一个意外后果：更大的退相干参数导致更高信道容量并有助于缓解非期望态混合。我们通过两个例子说明这些性质：在量子信道中插入额外理想退相干信道，以及通过第三个 UDW 门插入串扰噪声。显著的是，串扰噪声信道定性地改进了量子容量的下界，表明若于凝聚态实验中实现，UDW 门将有意外性能提升。