量子エントロピーパワー不等式で得た古典通信の限界

現代の通信システムはほぼすべて、電磁場を利用している。加法性白色ガウス雑音（AWGN）チャネルは、そのようなシステムの優れた近似的記述であることが多く、その情報伝送能力は、単純な式によって与えられる。AWGNチャネルの量子版であるボソニックガウス雑音チャネルは、対象となる多くの量子光通信システムを正確に記述する。しかし、その容量の推定は、はるかに難しい。また、単純なコーディング戦略はいくつか知られているが、より高度な手法で通信速度を劇的に向上できるか否かはわかっていない。今回我々は、ボソニックガウス雑音チャネルの古典的容量の新たな強い上限を提示する。これらの結果は、既知のコーディング法が概して最適に近いことを示唆している。我々の主な技術的手段は、2つの量子信号がビームスプリッターで結合するときに生成されるエントロピーの境界を示すエントロピーパワー不等式である。その証明では、ガウス分布に向かう任意状態を滑らかにする量子拡散過程を利用している。