Wprowadzenie

Pomiary stanowią interfejs między informacją kwantową a klasyczną. Kiedy na układzie w stanie kwantowym wykonywany jest pomiar, wyodrębniana jest informacja klasyczna, która ujawnia coś o tym stanie kwantowym — i zazwyczaj zmienia go lub niszczy w tym procesie. W uproszczonym sformułowaniu informacji kwantowej (przedstawionym w kursie Podstawy informacji kwantowej) zazwyczaj ograniczamy uwagę do pomiarów rzutowych, w tym najprostszego rodzaju pomiaru: pomiarów w standardowej bazie. Pojęcie pomiaru można jednak uogólnić poza pomiary rzutowe.

W tej lekcji rozważymy pomiary w większej ogólności. Omówimy kilka różnych sposobów opisywania ogólnych pomiarów w kategoriach matematycznych i powiążemy je z pojęciami omówionymi wcześniej w kursie.

Przyjrzymy się także kilku pojęciom związanym z pomiarami, mianowicie kwantowej dyskryminacji stanów i kwantowej tomografii stanów. Kwantowa dyskryminacja stanów odnosi się do sytuacji często pojawiającej się w obliczeniach kwantowych i kryptografii, w której układ jest przygotowywany w jednym ze znanych stanów, a celem jest ustalenie za pomocą pomiaru, który stan został przygotowany. W przypadku kwantowej tomografii stanów natomiast dostępnych jest wiele niezależnych kopii jednego, nieznanego stanu kwantowego, a celem jest odtworzenie opisu tego stanu w postaci macierzy gęstości poprzez wykonywanie pomiarów na kopiach.

Wideo do lekcji

W poniższym filmie John Watrous przeprowadzi Cię przez treść tej lekcji dotyczącej ogólnych pomiarów. Możesz też otworzyć film na YouTube w osobnym oknie. Pobierz slajdy do tej lekcji.