förlustkanaler

Förlustkanal är en kanal där en del av signaturen försvinner under överföringen. Begreppet används inom både klassisk kommunikation och kvantinformation, men är särskilt vanligt i sammanhang där energin eller partiklarna som bär information förloras, till exempel fotoner i optiska länkar.

Inom kvantinformation används ofta en beskrivning av en förlustkanal genom en beam-splittermodell. Signalen blandas med miljön i ett oändligt stort antal fall och lämnas i en miljömode utanför mottagaren. Miljön antas vara i vacuum och kanalens effekter karakteriseras av en transmissivitet η mellan 0 och 1. Om en kvantrollen a_in beskriver signalen, kan utgående mode beskrivas som a_out = sqrt(η) a_in + sqrt(1−η) b_env, där b_env är miljömode i vacuum. Efter att miljön avlägsnits, är signalen försvagad och antalet fotoner reducerat i förhållande till η. Kanalen är en helt positiv och spårbar (CPTP) avbildning som beskriver energiförlusten i systemet.

Praktisk betydelse och tillämpningar finns inom fiberoptik, fria rymdkoniska länkar och kvantnyckeldelning (QKD). Förlustkanaler används för att modellera reella överföringsförluster, beräkna kanalernas kapacitet och utvärdera prestanda hos kommunikationssystem samt säkerhetsaspekter i kvantkommunikation.

Relationer till andra begrepp: en förlustkanal kan ibland jämställas med en erasure-kanal när förlustsituationen hanteras som ett särskilt tillstånd eller flagg som indikerar att signalen inte nådde mottagaren. Generellt leder ökande förlust till minskad informationstjänst och sänkt prestanda i både klassiska och kvantbaserade kommunikationssystem.