单模费米热噪声信道量子容量的估计

从量子信道的算符求和表象出发 ,对单模费米系统量子信道进行了参数化 .参数化的结果得到另一类费米热噪声量子信道 .给出了两类费米热噪声量子信道上相干信息的最大值 ,以估计信道的量子容量 .

一般泡利信道量子容量的逼近

量子编码定理证明信道在没有辅助资源的情况下其量子容量等于规整化相干信息的最大值。一般泡利信道是最普遍使用的信道模型,其量子容量目前无法准确计算,只能用多信道相干信息去逼近。本文应用量子图态级联编码,得到一般泡利信道在该编码输入下的多信道相干信息的公式,能够有效计算一般泡利信道量子容量的逼近值和信道传输量子信息的噪声容限。计算速度比Monte Carlo算法提高三个数量级。

量子信道容量的数值计算方法

无论在经典信息论中 ,还是在量子信息论中 ,信道容量的确都是一个重要的问题。根据量子信息辅助资源的选择 ,传输协议的选择 ,及信号携带的是经典信息还是量子信息 ,一个量子信道上面可以定义多种容量。比如量子信道量子容量、量子信道经典容量、纠缠辅助的量子信道容量和经典辅助量子容量。其中量子信道的经典容量和纠缠辅助的量子信道容量的计算公式已经给出。但是 ,利用这些公式并不能容量地算出信道容量 ,这就要用到数值计算的方法。本文给出一种数值计算的方案 ,用于计算量子信道的经典容量。由于量子信道容量的研究借鉴了经典信道容量研究的思想方法 ,因此 ,量子信道的数值计算方法也来源于经典算法。 1998年 ,HiroshiNagaoka首先将计算经典信道容量的Arimoto -Blahut算法 ,应用于量子信道经典容量的计算。经典信道的Arimoto -Blahut算法能够以任意精度给出经典信道容量 ,但是 ,在量子信道计算中没有那么好的效果。 2 0 0 3年 ,PctcrShor给出了列生成算法。本文给出另外一种数值算法。无论哪种算法 ,都是应用优化理论。目前 ,只有HroshiNagaoka的算法给出了数值计算的结果。基于本文给出算法的数值实验正在进行中。