经典信息在量子信道传输的研究

■文/梁彦霞

经典信息在量子信道传输的研究

■文/梁彦霞

本文研究了经典信息在量子信道传输所需要的条件和限制。结果证明，当表征经典信息的量子状态由纯态构成时，经典信息可以在量子信道传递。发送和接收端的信息受Helovo边界值的限制，该值为每符号的平均量子信息量；当纯态之间正交时，该值可以最大化至源信息的熵。

经典信息；量子信道；传输

引言

量子通信［1-3］是目前通信界研究的一个热点。经典通信的目的是为了从发端到收端可以传输信息，信息传输的上限受香农定理的限制。本论文研究经典信息如何在量子信道传输的问题。假设一种量子版本的香农通信信道，目的是为了从发端到收端可以传输信息。这里的“通信”和“传输”并不是指通过一条线从一点经过一段距离发送到另一个点。而是指，从发端到收端，无论物理传输工具是什么，总体信道被认为是一个量子系统。

1.量子信道的Holevo边界

研究将集中于交互信息场景，H（X；Y）就是与上述量子通信信道相关的交互信息。H（X；Y）的关键特征是交互信息有一个上限最大值χ，也就是Holevo边界［4］，定义为

式（1）中，

该式中，H（X）是发送端信息源的香农熵。在经典信道上，交互信息不能大于源端的熵，也就是说

2.经典信息的量子信道传输

本小结提供一个经典信息在量子信道传输的典型案例，以研究经典信息与量子信息表示的对应关系以及所对应的Holevo边界值。

发送端准备单个量子比特作为纯态，需要编码的经典信息为服从均匀概率分布的一长串0和1构成的序列。……