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World File Search System信息论
无限维量子信息理论及其在光通道中的应用
摘要 | 信息论涉及信息源的有效表示，并为通过信道可靠地传输的信息量提供基本限制。这些源和信道通常是经典的，即由标准概率分布表示。量子信息论将其提升到一个新的水平，我们允许源和信道是量子的。从量子态的表示到量子信道上的通信，该理论不仅从本质上概括了经典的信息论方法，而且还解释了叠加、纠缠、干涉等量子效应。在本文中，我们将回顾并重点介绍无限维量子信道的信息论分析。需要无限维来模拟当今实用网络、分布式量子通信和量子互联网中无处不在的量子光信道。与有限维信道相比，无限维引入了一些独特的问题，并且尚未在文献中从量子信息理论的角度进行深入探讨。对于这些信道，我们提供了基本概念和最先进的信道容量结果。为了使本文自成体系，我们还回顾了有限维结果。
量子纠缠的成本简化
量子纠缠是量子信息处理中的关键物理资源，它允许执行基本的量子任务，例如隐形传态和量子密钥分发，而这些任务在经典世界中是不可能的。自从量子信息论兴起以来，以信息论上有意义的方式量化纠缠一直是个悬而未决的问题。特别是，每个先前定义的具有精确信息论含义的纠缠测度都不一定是可有效计算的，或者如果它是可有效计算的，那么它是否具有精确的信息论含义也是未知的。在本文中，我们通过引入具有精确信息论含义的纠缠测度来应对这一挑战，该纠缠测度是当两个遥远的参与方被允许执行完全保留部分转置的正性的量子操作时准备纠缠态所需的精确成本。此外，这种纠缠度量可以通过半定理程序高效计算，并且具有许多有用的特性，例如可加性和忠实性。我们的研究结果为任意量子态的基本纠缠结构提供了重要见解，可以直接用于评估和量化量子物理实验中产生的纠缠。
量子处理器中量子比特数字误差的半经典分析简介
摘要：近年来，量子计算机的发展取得了显著的进展。为进一步发展，阐明量子噪声和环境噪声引起的误差的性质非常重要。然而，随着量子处理器系统规模的扩大，人们指出会出现一种新型的量子误差，如非线性误差。信息论中如何处理这种新效应尚不清楚。首先，应该明确量子比特误差概率的特征，作为信息论中的通信信道误差模型。本文旨在综述信息论者未来可能面临的量子噪声效应的建模进展，以应对上述非平凡误差。本文解释了一个信道误差模型来表示由于新量子噪声引起的误差概率的奇怪性质。通过该模型，给出了由量子递归效应、集体弛豫和外力等引起的误差概率特征的具体例子。因此，我们无需经历复杂的物理现象就能理解经典信息论中不存在的误差概率奇怪特征的含义。
基于场论的相对论量子信息
1. 简介 量子信息论 (QIT) 是经典信息论的量子扩展。它为量子计算、量子通信、量子计量等领域发现了新的强大的信息资源。尽管量子信息技术的应用领域很广，但我们对 QIT 的理解远远落后于完全发展的自然量子理论，即量子场论 (QFT)。QFT 已在从粒子核物理到原子、光学和凝聚态物理、从夸克和核子到黑洞和早期宇宙等所有物理科学领域证明了其有效性和价值。到目前为止，量子信息论主要是在非相对论量子力学的背景下发展起来的，而非相对论量子力学只是成熟 QFT 的一小部分。当需要考虑局部性、因果关系和时空协方差等基本相对论效应时，它显然是不够的。认识到这些相对论效应的重要性，并寻求理解它们在量子信息中发挥的重要作用，开创了相对论量子信息（RQI）这一新兴领域[2]。
博士后职位 (F/M/X)
（全职，每周 40 小时）在 Markus Müller 博士领导的量子信息和物理学基础研究小组工作。Müller 小组的研究重点是从信息论的角度研究理论物理学的基础问题，以量子信息论为主要工具。该小组使用数学物理的严格方法解决各种问题。有关该小组研究活动的更多信息，请参阅 Müller 小组。现在，IQOQI-Vienna 正在为积极主动且资质优良的研究人员提供博士后职位，从 2025 年 2 月 1 日或之后开始。该职位限制为 1 年，有可能延长。博士后将与 Müller 小组合作，研究 Quantum Austria 项目的主题“量子场上的局部操作”，涉及量子参考系、数学物理、量子信息论和高能物理等领域。您的个人资料：
光子量子数据锁定
1 量子数据锁定是一种量子现象，它使我们能够使用具有信息论安全性的小密钥加密长消息。这与经典信息论形成了鲜明对比，根据香农的说法，经典信息论中的密钥至少需要与消息一样长。在这里，我们探索了用于量子数据锁定的光子架构，其中信息以多光子状态编码并使用多模线性光学和光检测进行处理，目的是将初始密钥扩展为更长的密钥。密钥消耗取决于所采用的模式和光子的数量。在无碰撞极限下，光子聚束的可能性受到抑制，密钥消耗在系统维度上呈对数关系。我们的协议可以看作是玻色子采样物理学在量子密码学中的应用。实验实现具有挑战性，但使用最先进的技术是可行的，因为最近用于展示玻色子采样的技术可以适应我们的方案（例如，Phys. Rev. Lett. 123, 250503, 2019）。
PHY313a：“信息处理物理学”
模块 1：概率论回顾；随机系统和噪声；电磁场中的噪声 Shanon 信息简介；估计理论：Fisher 信息和 Cramer-Rao 界限；推理理论、Jayne 的解释、概率论的贝叶斯和频率论概念。（~7 周，14 堂讲座）模块 2：应用于经典、量子和统计力学的信息论：麦克斯韦妖、玻尔兹曼熵、热化、开放系统和噪声、冯·诺依曼熵。（~6 周，12 堂讲座）模块 3：应用和专题：电信技术要素和 Shanon 定理、量子信息论简介：不可克隆定理和量子密码学要素（~2 周，4 堂讲座）
