Introdução

Na formulação geral da informação quântica, as operações sobre estados quânticos são representadas por uma classe especial de mapeamentos chamados canais. Isso inclui operações úteis, como as que correspondem a portas e circuitos unitários, bem como operações que consideramos ruído e que preferiríamos evitar. Também podemos descrever medições como canais, o que faremos na próxima lição. Em resumo, qualquer mudança de estados em tempo discreto que seja fisicamente realizável (em sentido idealizado) pode ser descrita por um canal.

O termo canal vem da teoria da informação, que (entre outras coisas) estuda as capacidades de transmissão de informação de canais de comunicação ruidosos. Nesse contexto, um canal quântico pode especificar o estado quântico que é recebido quando um determinado estado quântico é enviado, talvez por meio de algum tipo de rede quântica. Deve-se entender, no entanto, que a terminologia apenas reflete essa motivação histórica e é usada de maneira mais geral. De fato, podemos descrever uma grande variedade de coisas (como computações quânticas complexas) como canais, mesmo que não tenham nada a ver com comunicação e dificilmente surgiriam naturalmente nesse contexto.

Vamos começar a lição com uma discussão sobre alguns aspectos básicos dos canais, junto com uma pequena seleção de exemplos. Em seguida, avançaremos para três formas diferentes de representar canais em termos matemáticos, mais adiante na lição. Veremos que, embora essas representações sejam diferentes, todas elas oferecem caracterizações matemáticas equivalentes dos canais.

Vídeo da lição

No vídeo a seguir, John Watrous guia você pelo conteúdo desta lição sobre canais quânticos. Como alternativa, você pode abrir o vídeo no YouTube desta lição em uma janela separada. Baixe os slides desta lição.