А. СХолево
ВВЕДЕНИЕ В КВАНТОВУЮ ТЕОРИЮ ИНФОРМАЦИИ
М. : МЦНМО, 2002. —128с. Лекции посвящены изложению основных понятий и ряда строгих результатов
новой научной дисциплины - квантовой теории информации. Возможности
квантовых систем передачи и преобразования информации проиллюстрированы
на примерах сверхплотного кодирования, квантовой телепортации и квантовых
алгоритмов. Рассматриваются энтропийные и информационные характеристики квантовых
систем. Подробно обсуждается понятие квантового канала связи, его классическая
и квантовая пропускные способности, а также передача классической
информации с помощью сцепленного состояния. Сформулировано несколько
принципиальных открытых проблем, решение которых явилось бы существенным
вкладом в квантовую теорию информации. В лекциях приведены необходимые сведения из классической теории
информации и дается подробное введение в статистическую структуру квантовой
теории, поэтому для их понимания достаточно владения основными
общематематическими дисциплинами. ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 7
Глава 1 Основные понятия классической теории информации 10
§ 1. 1. Энтропия случайной величины и сжатие данных 10
§ 1. 2. Пропускная способность канала с шумом 12
Глава 2. Состояния и наблюдаемые 18
§ 2. 1. Соглашения и обозначения 18
§ 2. 2. Квантовые состояния 19
§ 2. 3. Квантовые наблюдаемые 21
§ 2. 4. Составные квантовые системы 25
§ 2. 5. Парадокс ЭПР. Неравенство Белла 28
Глава 3. Применения сцепленных состояний 32
§3. 1. Квантовое состояние как информационный ресурс 32
§ 3. 2. Сверхплотное кодирование 34
§ 3. 3. Квантовая телепортация 35
§ 3. 4. Квантовые алгоритмы 38
Глава 4. Оптимальное различение квантовых состояний 43
§4. 1. Постановка задачи 43
§ 4. 2. Различение по максимуму правдоподобия 44
§ 4. 3. Максимум информации 49
Глава 5. Классическая пропускная способность квантового канала 54
связи
§5. 1.
Формулировка и обсуждение квантовой теоремы кодирования 54
§ 5. 2. Квантовая энтропийная граница и доказательство обратной теоремы 58
§ 5. 3. Доказательство прямой теоремы для канала с чистыми состояниями 60
§ 5. 4. Сжатие квантовой информации 64
Глава 6. Квантовые каналы 67
§6. 1. Эволюции квантовой системы 67
§ 6. 2. Вполне положительные отображения 71
§ 6. 3. Определение канала 74
§ 6. 4. Каналы в Н2 11
Глава 7. Энтропийные характеристики квантовых систем 80
§7. 1. Квантовая относительная энтропия 80
§ 7. 2. Разложение Шмидта и очищение состояния 84
§ 7. 3. Энтропийная корреляция и условная энтропия 87
§ 7. 4. Обменная энтропия 88
§ 7. 5. Информационные количества 90
Глава 8. Передача классической информации с помощью сцепленного 94
состояния
Глава 9. Квантовая пропускная способность и когерентная 103
информация
§ 9. 1. Точность воспроизведения квантовой информации 103
§ 9. 2. Когерентная информация и обратимость канала 108
§ 9. 3. Квантовая пропускная способность 109
Глава 10. Квантовые коды, исправляющие ошибки 112
§ 10. 1. Постановка вопроса 112
§ 10. 2. Общая формулировка 114
§ 10. 3. Необходимые и достаточные условия исправления ошибок 115
§ 10. 4.