量子香农信息论——通信、密码与传感器设计

香农理论的关键方面之一是提供指导，以设计最高效的系统，例如最小化错误并澄清编码的限制。自 1948 年以来，这些理论在 50 年间取得了重要发展。它在使现代超高速、稳定且高度可靠的信息和通信系统的开发发挥了关键作用。香农理论依赖于统计通信理论，如检测理论和估计理论。使用量子介质传输香农信息的通信系统理论称为量子香农信息论，研究始于 1960 年代。其可与常规香农理论相比较的理论表述已完成。其重要作用在于表明应用量子效应将超越现有通信性能。如果由于量子效应导致性能、效率或实用性恶化，即便赋予某些新功能也是毫无意义的。本文指出，利用量子香农信息论从实际通信系统中获益存在各种限制，并提出实现最终目标的理论框架。最后，我们介绍一种在不降低通信性能的前提下克服香农不可可能定理的完美安全密码，以及传感器等实例。