超越香农-温纳信道容量的量子语义通信
量子物理
2025-11-12 v1
摘要
量子安全直接通信（QSDC）是量子通信领域的范式性突破，利用量子态实现无中介信息传输。该技术根植于量子力学不可侵犯的基本法则，QSDC 能够检测甚至最微弱的窃听尝试，确保仅在无干扰时才保障真正的通信安全。若检测到窃听或入侵，系统将立即触发警报并中断数据传输，防止未授权跟踪，缓解黑客威胁。二十余年来，QSDC 取得了显著进展，目前已实现 100 公里商业光纤上的千比特/秒传输。然而，其实际规模化仍受限于传输速率不足，这是关键瓶颈。语义通信通过提取核心信息特征大幅提升传输效率，却仍易受恶意入侵。将两者融合有望同步提升数据率与安全性。本文提出并实验验证了一种量子语义通信方案，用于 3D 点云。其实现的传输效率较直接传输提升了 46.30 倍，超越了温纳和香农容量上限。这一突破为大规模 QSDC 部署铺平了道路，也标志着量子信息科学的关键里程碑。
引用
@article{arxiv.2511.07760,
title = {Quantum Semantic Communication Beyond the Shannon-Wyner Channel Capacity},
author = {Min Wang and Gui-Fa Zhu and Guo-Fei Long and Jianxing Guo and Yu-Chen Liu and Dong Pan and Li-Ping Nong and Gui-Lu Long},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.07760},
year = {2025}
}