บทนำ

ในการกำหนดสูตรทั่วไปของสารสนเทศเชิงควอนตัม การดำเนินการกับสถานะควอนตัมจะแทนด้วยกลุ่มพิเศษของการแมปที่เรียกว่า channel ซึ่งครอบคลุมทั้งการดำเนินการที่มีประโยชน์ เช่น การดำเนินการที่สอดคล้องกับ Gate และ Circuit แบบยูนิทารี รวมถึงการดำเนินการที่เราถือว่าเป็นสัญญาณรบกวนและอยากหลีกเลี่ยง นอกจากนี้เรายังสามารถอธิบายการวัดในรูปแบบ channel ได้ ซึ่งจะทำในบทเรียนถัดไป โดยสรุป การเปลี่ยนแปลงสถานะใด ๆ ที่เกิดขึ้นได้จริงในเชิงฟิสิกส์ (ในแง่อุดมคติ) และเป็นแบบเวลาไม่ต่อเนื่องล้วนสามารถอธิบายด้วย channel ได้

คำว่า channel มาจากทฤษฎีสารสนเทศ ซึ่งศึกษาเรื่องต่าง ๆ รวมถึงความจุในการส่งสารสนเทศผ่าน ช่องทางการสื่อสาร ที่มีสัญญาณรบกวน ในบริบทนี้ quantum channel อาจระบุสถานะควอนตัมที่ได้รับเมื่อส่งสถานะควอนตัมใดสถานะหนึ่งออกไป เช่น ผ่านเครือข่ายควอนตัม อย่างไรก็ตาม ควรเข้าใจว่าคำศัพท์นี้เพียงสะท้อนที่มาเชิงประวัติศาสตร์ และนำมาใช้ในความหมายที่กว้างกว่านั้น แท้จริงแล้ว เราสามารถอธิบายสิ่งต่าง ๆ มากมาย (เช่น การคำนวณเชิงควอนตัมที่ซับซ้อน) ในฐานะ channel ได้ แม้ว่าสิ่งเหล่านั้นจะไม่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารและไม่น่าจะเกิดขึ้นตามธรรมชาติในบริบทดังกล่าว

เราจะเริ่มบทเรียนด้วยการพูดถึงแง่มุมพื้นฐานบางอย่างของ channel พร้อมตัวอย่างจำนวนหนึ่ง จากนั้นในช่วงหลังของบทเรียน เราจะไปต่อกับสามวิธีในการแทน channel ในเชิงคณิตศาสตร์ จะเห็นว่าแม้การแทนเหล่านี้จะต่างกัน แต่ทั้งหมดให้ลักษณะเฉพาะทางคณิตศาสตร์ที่เทียบเท่ากันของ channel

วิดีโอประจำบทเรียน

ในวิดีโอต่อไปนี้ John Watrous จะพาคุณผ่านเนื้อหาในบทเรียนนี้เกี่ยวกับ quantum channel นอกจากนี้คุณยังสามารถเปิด วิดีโอ YouTube ของบทเรียนนี้ในหน้าต่างแยกได้ ดาวน์โหลดสไลด์ สำหรับบทเรียนนี้