受限量子测量下经典通信的低代价极限
量子物理
2020-04-15 v2
摘要
我们考虑这样一种通信场景:经典信息被编码在一组量子态系综中,这些量子态容许按代价参数作幂级数展开,且当代价趋于零时收敛到单一的零代价态。对于给定的测量方案,我们推导了在代价参数主导阶下互信息的近似表达式。我们将一般结果应用于光通信中的若干问题,其中相干态光作为入符号,代价量化为每符号平均光子数。我们表明,对于相移键控(PSK)符号的任意个体测量,在低代价极限下光子信息效率以每光子 2 奈特信息为上界,这与传统的零差探测界限一致。所提出的低代价近似便于对展现可访问信息超可加性的少符号测量进行系统分析。对于相干态的二进制 PSK 字母表,我们提出了基于线性光学、零差探测和单光子探测的两符号和三符号测量方案设计,相对于个体测量分别提供 2.49% 和 3.40% 的增强。我们还展示了可扩展超可加测量方案的设计如何从该引入的低代价形式体系中涌现。
引用
@article{arxiv.1911.06335,
title = {Low-cost limit of classical communication with restricted quantum measurements},
author = {Ludwig Kunz and Marcin Jarzyna and Wojciech Zwolinski and Konrad Banaszek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.06335},
year = {2020}
}
备注
30 pages, 8 figures