Квантовая теория информации предусматривает процессы исследования общих закономерностей сохранений, преобразований и возможностей передачи информации в подчиненных законам механике квантов системах.
Данная теория задействует математические модели с целью изучения потенциала вышеуказанных систем и отвечает за разработку принципов их правильного и устойчивого к разного рода препятствиям формирования.
Понятие квантовой теории
Теория информации квантов:
- способствует более совершенному восприятию закономерностей теории квантов;
- характеризует особенности создания квант-информации и ее взаимодействия с действительностью;
- является хорошим стимулом в развитии экспериментальной физики.
Понятие связного канала, наряду с его пропускными способностями, обеспечивающими максимальной скоростью точной информационной передачи, играет существенную (ключевую) роль в теории информации.
В условиях математического подхода к данным понятиям, им придается универсальная особенность. К примеру, память ПК классической либо квантовой версии можно рассматривать в виде канала из прошлого времени в будущее, при такой версии пропускная способность может в количественном формате выразить предельную емкость памяти в момент коррекции ошибок.
Значимость исследования квантовых каналов обусловлена тем фактом, что, в конечном итоге, любой физический канал считается в формате кванта, и подобный подход способствует учету всех фундаментальных квантово-механических закономерностей.
В квантовом формате определение пропускной способности, как таковой, начинает свое разветвление, рождая при этом новый спектр характеристик информационного канала, которые становятся зависимыми от разновидности передающейся информации (классическая либо квантовая вариация), а также от задействованных в момент передачи дополнительных ресурсов.
Классическая пропускная способность канала способна к увеличению методом применения сцепленности на входах и выходах канала, однако, в то же время одна только сцепленность не допускает осуществление информационной передачи, а выступает как некий «катализатор», устанавливающий скрываемые ресурсы системы квантов.
История возникновения квантовой теории информации
Квантовая информационная теория в качестве самостоятельной дисциплины сформировалась в 90-е гг., но непосредственно ее рождение связано с 1950 годом и возникновением основ классической теории информации и сверх устойчивой к помехам связи, детально описанных в работах Шеннона и Котельникова.
На стартовом формирующем этапе (1950–80-е гг.) важнейшей темой при рассмотрении квантовой теории являлось определение базовых ограничений на возможности информационной обработки и передачи, которые считались обусловленными механической природой информационных носителей.
Активное развитие технологий информационных микро и мини форматных версий передачи позволяет сформировать выводы о том, что в ближайшей перспективе такие ограничения вполне могут превратиться в препятствия последующему развитию способов информационной обработки и ныне действующих технологий.
В то же время, формирование в 1980–90-е гг. идей создания квантовых компьютеризированных систем, квант-криптографии позволяет обсуждать не столько сами ограничения, сколько новые уникальные возможности, заключенные в активном задействовании уникальных квант-ресурсов и сцепленности.
Особенности теории информации квантов
В момент передачи классического сообщения благодаря связному квант-каналу, оно начинает автоматически записываться в квант-состоянии за счет заданных первоначально параметров, формирующих состояние.
Но всю ширину информационного состава квант-состояния нельзя свести только лишь к классическим сообщениям. В связи с этим, для содержащихся в квант-состоянии информационных объемов задействуется соответствующее обозначение «квант-информация».
Это, в свою очередь, связано с тем, что оно включает в себя статистику взаимоисключающих системных измерений. Самым значимым отличием квант-информации от классической вариации считается неразрешимость ее копирования, к чему привела линейность уравнений в квантовой эволюционной системе, то есть специального прибора, допускающего копирование произвольной квант-информации, не существует.
Аналогично тому, как объемы классической информации могут измеряться за счет минимума битов, требуемых с целью кодировки сообщения, объем квант-информации может выявляться в качестве минимального числового показателя элементарных квант-систем с присутствием двух уровней, требуемого при хранении или передаче подобного комплекса квант-состояний при условии оптимальных кодирований.
В основу исключительности сцепленности квант-состояний положены нестандартные (для классических вариаций) свойства составных квант-систем, описанных благодаря тензорному произведению подсистем.
Состояния составных систем задаются векторами произведений и называются не сцепленными, а те, что к таковым не относятся, - сцепленными.
Сцепленность является исключительно квантовым понятием, в какой-то степени взаимосвязанным с классической корреляцией, но все же, к ней не сводящимся. Именно факт присутствия сцепленных состояний становится серьезным противоречием гипотезе о вероятности классического статистического описания квант-систем, соответствующих физическим требованиям локальности. В свою очередь, количественная теория является некой комбинаторной своеобразной геометрией произведений гильбертовых областей.
Таким образом, резюмируя особенности квант-теории информации, можно сделать следующие выводы:
- Сам процесс преобразования квант-состояний может рассматриваться в качестве передачи квант-информации
- Теория предусматривает вероятность уникального метода информационной передачи, где состояние не направляется физическим способом, а передается только лишь определенная часть классической информации (речь идет о квант-телепортации).
- В виде требуемого дополнительного ресурса здесь вновь выступает сцепленность на входах и выходах связных каналов.
Таким образом, становится невозможным сведение информационной передачи произвольных состояний квантов исключительно к передаче классического варианта информации без задействования дополнительных квант-ресурсов. Вследствие того, что информация в своем классическом формате является копируемой, это, в свою очередь, допускало бы вероятность копирования и квант-информации.
