¿Existe un límite teórico para el número de bits de información que se pueden transmitir en un haz de fotones? ¿La frecuencia afecta el límite?

Durvesh y Bruce tienen buenas respuestas. Pero creo que no abordan completamente la pregunta de frecuencia. Lo hago a continuación:

1) La teoría de Shannon es un modelo de ruido gaussiano limitado, y los canales de fotones son limitados por el ruido de Poisson (y corriente oscura). La frecuencia del fotón es la frecuencia portadora, o frecuencia central, en el modelo de Shannon. Vemos que Shannon solo no nos cuenta toda la historia.

2) Shannon nos dice que la frecuencia (portadora) no afecta la capacidad del canal.

La pregunta original es: si tenemos ruido no gaussiano, ¿la capacidad aumenta o disminuye para una SNR dada?

Supongamos que somos Poisson ruido limitado. Cuanto más baja es la frecuencia, más gaussiano se ve el ruido. Cuanto mayor es la frecuencia, menos fotones y la varianza de Poisson es mayor. Por lo tanto, se prefieren frecuencias más bajas para SNR fijo.

La cantidad de información que se puede transmitir se ve afectada por dos factores: la frecuencia y la relación señal / ruido. Teóricamente, la amplitud de la forma de onda de la señal en cualquier punto espacio-temporal dado puede tomar cualquier valor, permitiendo una velocidad de información infinita. Sin embargo, dado que el transmisor tiene una salida de potencia finita, las señales más débiles que algún valor mínimo serán enmascaradas por el ruido en el extremo receptor, por lo que la tasa de información real dependerá del nivel de ruido.