論文の概要: Thermodynamic Constraints on Information Transmission in Quantum Ensembles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.16646v1
- Date: Thu, 20 Mar 2025 18:58:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-24 14:56:22.987724
- Title: Thermodynamic Constraints on Information Transmission in Quantum Ensembles
- Title（参考訳）: 量子アンサンブルにおける情報伝達に関する熱力学的制約
- Authors: André T. Cesário, Tiago Debarba,
- Abstract要約: 量子力学は、情報の符号化と復号化の限界と可能性を規定する2つの主要な要因を含む。
第1の要因は、非閉定理によって支配されるように、あるシステムから別のシステムにコピーできる情報の量に制約を課す。
第二に、非直交量子状態の不明瞭さにより物理系で符号化された情報のアクセシビリティが制限される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum mechanics involves two primary factors that dictate the limitations and potential for information encoding and decoding: coherence and overlap. The first factor imposes constraints on the amount of information that can be copied from one system to another, as governed by the no-cloning theorem, which forbids the perfect replication of unknown quantum states. The second limits the accessibility of information encoded in a physical system due to the indistinguishability of non-orthogonal quantum states. This work addresses these constraints and introduces a third factor: the limitations imposed by the laws of thermodynamics. We demonstrate that the preparation of the system for encoding and measuring information constrains the ability to distinguish among states of the resulting ensemble and influences the purity of these states. Furthermore, we explore a noisy communication channel and propose an optimal protocol for encoding and decoding the transmitted information. Based on this protocol, we highlight the thermodynamic interplay between heat and Holevo information, which quantifies the capacity of the transmitted information and establishes a fundamental limit on its retrieval in thermodynamically constrained scenarios.
- Abstract（参考訳）: 量子力学は、情報の符号化と復号化の限界と可能性を規定する2つの主要な要因、すなわちコヒーレンスと重複を含む。
第1の要因は、未知の量子状態の完全な複製を禁ずる非閉化定理によって支配されるように、あるシステムから別のシステムにコピーできる情報の量に制約を課す。
第二に、非直交量子状態の不明瞭さにより物理系で符号化された情報のアクセシビリティが制限される。
この研究はこれらの制約に対処し、熱力学の法則によって課される制限という第三の要素を導入する。
情報エンコーディングおよび測定システムの構築により,得られたアンサンブルの状態の識別能力が制限され,これらの状態の純度に影響を及ぼすことを示す。
さらに、ノイズの多い通信路を探索し、送信された情報を符号化し復号するための最適なプロトコルを提案する。
本プロトコルでは, 熱とホレボの情報間の熱力学的相互作用に注目し, 伝達情報の容量を定量化し, 熱力学的制約のあるシナリオにおけるその検索に基本的な限界を確立する。
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