論文の概要: What exactly does Bekenstein bound?
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.07436v1
- Date: Thu, 14 Sep 2023 05:37:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-15 16:08:37.297506
- Title: What exactly does Bekenstein bound?
- Title（参考訳）: Bekensteinは一体何に縛られているのか?
- Authors: Patrick Hayden, Jinzhao Wang
- Abstract要約: アンルーチャネルの古典的および量子的容量はベーケンシュタイン境界に従うことを示す。
絡み合いアシスト容量は、任意に高いウンルー温度でも入力サイズと同じくらいの大きさである。
古典ビットや量子ビットとは異なり、ゼロビットとその関連する情報処理能力はベケンシュタイン境界によって制約されない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8158530638728501
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The Bekenstein bound posits a maximum entropy for matter with finite energy
confined to a spacetime region. It is often interpreted as a fundamental limit
on the information that can be stored by physical objects. In this work, we
test this interpretation by asking whether the Bekenstein bound imposes
constraints on a channel's communication capacity, a context in which
information can be given a mathematically rigorous and operationally meaningful
definition. We first derive a bound on the accessible information and
demonstrate that the Bekenstein bound constrains the decoding instead of the
encoding. Then we study specifically the Unruh channel that describes a
stationary Alice exciting different species of free scalar fields to send
information to an accelerating Bob, who is therefore confined to a Rindler
wedge and exposed to the noise of Unruh radiation. We show that the classical
and quantum capacities of the Unruh channel obey the Bekenstein bound. In
contrast, the entanglement-assisted capacity is as large as the input size even
at arbitrarily high Unruh temperatures. This reflects that the Bekenstein bound
can be violated if we do not properly constrain the decoding operation in
accordance with the bound. We further find that the Unruh channel can transmit
a significant number of zero-bits, which are communication resources that can
be used as minimal substitutes for the classical/quantum bits needed for many
primitive information processing protocols, such as dense coding and
teleportation. We show that the Unruh channel has a large zero-bit capacity
even at high temperatures, which underpins the capacity boost with entanglement
assistance and allows Alice and Bob to perform quantum identification.
Therefore, unlike classical bits and qubits, zero-bits and their associated
information processing capability are not constrained by the Bekenstein bound.
- Abstract（参考訳）: ベーケンシュタイン境界は、時空領域に制限された有限エネルギーを持つ物質に対する最大エントロピーを仮定する。
これはしばしば、物理的オブジェクトに格納できる情報の基本的な制限として解釈される。
本研究では,bekenstein 境界がチャネルの通信容量に制約を課すかどうかを問うことにより,この解釈を検証した。
まず、アクセス可能な情報にバウンドを導出し、bekensteinバウンドがエンコードの代わりにデコードに制限があることを実証する。
次に,アンルー流路について検討し,アンルー放射の騒音に曝露され,加速するボブに情報を送るために,アリスが様々な種類の自由スカラー場を興奮させる様子を観察した。
我々は、unruhチャネルの古典的および量子的容量がベッケンシュタイン境界に従うことを示した。
対照的に、絡み合いアシスト容量は、任意に高いウンルー温度でも入力サイズと同じくらい大きい。
これは、ベケンシュタイン境界が、境界に従ってデコード操作を適切に制約しなければ、違反する可能性があることを反映する。
さらに、Unruhチャネルは、高密度符号化やテレポーテーションなど、多くのプリミティブな情報処理プロトコルに必要な古典的/量子的ビットの最小の代用として使用できる通信資源である、かなりの数のゼロビットを伝送することができる。
ウンルーチャネルは高温でも高いゼロビット容量を有しており、これはエンタングルメント支援によって容量増強を支え、アリスとボブが量子識別を行うことができることを示す。
したがって、古典ビットや量子ビットとは異なり、ゼロビットとその関連する情報処理能力はベケンシュタイン境界に制約されない。
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