Математическое описание эволюции квантовой системы, включая процессы шума и декогеренции.Квантовый канал — это математический объект, описывающий эволюцию квантовой системы, включая эффекты шума, декогеренции и потери информации. В идеальном мире квантовой механики системы эволюционируют обратимым унитарным образом, подобно чистой волне, распространяющейся без возмущений. Однако в реальности любое взаимодействие с окружением вносит шум, и квантовый канал улавливает эту запутанную, необратимую эволюцию в точном формализме, основанном на операторах.
Формальное понятие квантовых каналов было разработано в 1970-х и 1980-х годах на основе работ Крауса, Стайнспринга и других в теории вполне положительных отображений. Термин «квантовый канал» стал стандартным с развитием теории квантовой информации.
Квантовый канал — это вполне положительное отображение, сохраняющее след, действующее на матрицу плотности квантовой системы. Оно принимает входное состояние и производит выходное состояние, возможно, смешанное, отражающее влияние окружения. Канал может быть представлен в виде суммы операторов Крауса, которые кодируют как желаемую эволюцию, так и процессы шума, такие как амплитудное затухание или фазовый сдвиг.
Квантовые каналы необходимы в квантовой коррекции ошибок, где они моделируют шум, который необходимо исправить, и в квантовой криптографии, где они описывают передачу квантовых состояний через несовершенные линии связи.
Квантовый канал можно использовать для моделирования любого физического процесса, которому подвергается квантовая система, от прохождения одиночного фотона через оптоволоконный кабель до декогеренции кубита в квантовом компьютере.
Статей пока нет