論文の概要: Relativistic Quantum Communication: Energy cost and channel capacities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.13896v1
- Date: Tue, 28 Sep 2021 17:47:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-13 07:29:18.232934
- Title: Relativistic Quantum Communication: Energy cost and channel capacities
- Title（参考訳）: 相対論的量子通信:エネルギーコストとチャネル容量
- Authors: Ian Bernardes Barcellos and Andre G. S. Landulfo
- Abstract要約: 平面時空における2つの任意の観測者間の古典的および量子的情報の通信を考える。
ローカライズされた2レベル量子システムにより、送信機と受信機は通信チャネルとして量子スカラー場を使用することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We consider the communication of classical and quantum information between
two arbitrary observers in asymptotically flat spacetimes (possibly containing
black holes) and investigate what is the energy cost for such information
transmission. By means of localized two-level quantum systems, sender and
receiver can use a quantum scalar field as a communication channel. As we have
already shown in a previous paper, such a channel has non-vanishing classical
capacity as well as entanglement-assisted classical and quantum capacities.
Here we will show that the change in the expectation value of the energy of the
system during the communication process can be separated in: (i) a contribution
coming from the particle creation due to the change of the spacetime, (ii) a
contribution associated with the energy needed to switch-on/off each qubit, and
{\bf (iii)} a term which comes from the communication process itself. For the
quantum channel considered here, we show that the extra energy cost needed for
communication vanishes. As a result, if one has already created a system of
qubits for some specific task (e.g., quantum computation) one can also reliably
convey information between its parts with no extra energy cost. We conclude the
paper by illustrating the form of the channel capacities and energy
contributions in two paradigmatic cases in Minkowski spacetime: (1) sender and
receiver in inertial motion and (2) sender in inertial motion while the
receiver is uniformly accelerated.
- Abstract（参考訳）: 我々は、漸近的に平坦な時空(おそらくブラックホールを含む)における2つの任意の観測者間の古典的および量子的情報の通信を検討し、そのような情報伝達のエネルギーコストについて検討する。
ローカライズされた2レベル量子システムにより、送信機と受信機は通信チャネルとして量子スカラー場を使用することができる。
先程の論文で示したように、そのようなチャネルは古典的キャパシティと絡み合いを補助する古典的および量子的容量を持つ。
ここでは、通信過程におけるシステムのエネルギーの期待値の変化を以下に分けて示す。
(i)時空の変化による粒子生成からの貢献
(ii)各qubit,.bfのスイッチオン/オフに必要なエネルギーに関連する貢献
(iii)コミュニケーションプロセス自体に由来する用語。
ここで考慮した量子チャネルでは、通信に必要な余分なエネルギーコストが失われることを示す。
結果として、ある特定のタスク(例えば量子計算)に対して既に量子ビットのシステムを構築している場合、余分なエネルギーコストなしでその部分間で情報を確実に伝達することができる。
本論文は,ミンコフスキー時空におけるチャネル容量とエネルギー寄与の形式を,(1)慣性運動における送信者と受信者,(2)受信者が一様に加速している間の慣性運動における送信者,という2つのパラダイム的ケースで示した。
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