相对论量子通信：能量代价与信道容量
广义相对论与量子宇宙学
2021-12-17 v1 高能物理 - 理论
量子物理
摘要
我们考虑在渐近平直时空（可能包含黑洞）中两个任意观察者之间的经典与量子信息通信，并研究此类信息传输的能量代价。通过定域化的两能级量子系统，发送方和接收方可以使用量子标量场作为通信信道。正如我们在前一篇论文中已经表明的，这样的信道具有非零的经典容量以及纠缠辅助的经典和量子容量。在此我们将证明，在通信过程中系统能量期望值的变化可以分解为： 来自由于时空变化导致粒子产生的贡献， 与开启/关闭每个量子比特所需能量相关的贡献，以及 来自通信过程本身的项。对于本文考虑的量子信道，我们表明通信所需的额外能量代价为零。因此，如果已经为了某个特定任务（例如量子计算）创建了一个量子比特系统，人们也可以在不产生额外能量代价的情况下在其各部分之间可靠地传递信息。我们通过在 Minkowski 时空中的两个范例情形来阐明信道容量和能量贡献的形式，以此作为论文的总结：(1) 发送方和接收方均处于惯性运动；(2) 发送方处于惯性运动而接收方做匀加速运动。
引用
@article{arxiv.2109.13896,
title = {Relativistic Quantum Communication: Energy cost and channel capacities},
author = {Ian Bernardes Barcellos and Andre G. S. Landulfo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.13896},
year = {2021}
}
备注
15 pages, 5 figures