entropía de von Neumann
La entropía de von Neumann es el análogo de la entropía clásica de Shannon, pero para sistemas que obedecen las reglas cuánticas. El estado cuántico se describe mediante una matriz de densidad, una tabla de probabilidades. Si la partícula está en un estado puro, la matriz de densidad es simple y la entropía es cero. Al interactuar con el entorno, el estado se vuelve mixto, la matriz de densidad se complica y la entropía aumenta. El valor máximo para un sistema de n cúbits es n: incertidumbre total. Esta cantidad es la base de los protocolos modernos de transmisión de datos cuánticos y corrección de errores.
History
En 1927, el matemático John von Neumann fue el primero en describir cómo calcular el grado de ignorancia en el mundo cuántico, utilizando un número especial: la entropía.
How it works
Imagina una baraja de cartas: si está ordenada por palos, la entropía es baja; es fácil adivinar la siguiente carta. Si la baraja está bien mezclada, la entropía es alta. Aquí, en lugar de cartas tenemos estados cuánticos (digamos 'cara' y 'cruz' para una partícula), y en lugar del orden de la baraja, el grado de entrelazamiento cuántico. La entropía de von Neumann calcula cuánta información perdemos al mezclar las posibilidades cuánticas.
💡 La entropía de von Neumann no puede disminuir sin intercambiar información con el entorno, del mismo modo que una baraja mezclada no se puede ordenar instantáneamente sin conocer la posición exacta de las cartas.