摘要 本文介绍了(相对论)拉格朗日-汉密尔顿力学系统几何流的经典和量子信息理论。描述了 G. Perelman 熵泛函的正则非完整变形和经典力学系统的几何流演化方程的基本几何和物理性质。研究了此类 F 和 W 泛函在 Lorentz 时空流形和三维类空超曲面上的投影。这些泛函用于阐述拉格朗日-汉密尔顿几何演化的相对论热力学模型以及各自的广义汉密尔顿几何流和非完整 Ricci 流方程。非完整 W 熵的概念是作为经典香农熵和量子冯诺依曼熵的补充而开发的。考虑了基于经典和量子相对熵、条件熵、互信息和相关热力学模型的方法的几何流泛化。利用密度矩阵的形式和量子通道的测量来阐述量子力学系统演化的量子几何流信息理论的这些基本成分和主题。
10 量子香农理论 1 10.1 香农入门 1 10.1.1 香农熵和数据压缩 2 10.1.2 联合典型性、条件熵和互信息 4 10.1.3 分布式源编码 6 10.1.4 噪声信道编码定理 7 10.2 冯·诺依曼熵 12 10.2.1 H ( ρ ) 的数学性质 14 10.2.2 混合、测量和熵 15 10.2.3 强次可加性 16 10.2.4 互信息的单调性 18 10.2.5 熵和热力学 19 10.2.6 贝肯斯坦熵界限20 10.2.7 熵不确定关系 21 10.3 量子源编码 23 10.3.1 量子压缩:一个例子 24 10.3.2 总体而言的舒马赫压缩 27 10.4 纠缠浓缩和稀释 30 10.5 量化混合态纠缠 35 10.5.1 LOCC 下的渐近不可逆性 35 10.5.2 压缩纠缠 37 10.5.3 纠缠一夫一妻制 38 10.6 可访问信息 39 10.6.1 我们能从测量中了解到多少信息? 39 10.6.2 Holevo 边界 40 10.6.3 Holevo χ 的单调性 41 10.6.4 通过编码提高可区分性:一个例子 42 10.6.5 量子信道的经典容量 45 10.6.6 纠缠破坏信道 49 10.7 量子信道容量和解耦 50 10.7.1 相干信息和量子信道容量 50 10.7.2 解耦原理 52 10.7.3 可降解信道 55
量子信息主要从von Neumann熵和相关数量[1,2]来理解。由于典型的量子现象,例如纠缠等量子,量子信息度量(例如有条件的von Neumann熵和互助的von Neumann信息),即填充了良好的潜在概率分布。尽管如此,尽管它们有些神秘的概念上的基础,但这些数量已被证明可用于重新构架和阐明量子信息的各个方面。经典信息度量所满足的许多关系都反映出它们的量子类似物[1-3],有时非常明显,就像在强大的亚添加性的情况下一样[4]。在本文中,我们定义并研究了补充标准量的新形式的量子信息。我们方法中的关键成分是[5,6]中首先研究的有条件概率分布,该分布为所描述的信息类型提供了基础图片。特别是,我们能够在开放量子系统的上下文中提供信息流的描述,这些量子系统的动力学进化被线性,完全积极的,痕迹的(CPTP)映射良好,而没有任何明确吸引更大的Hilbert Space或辅助系统。我们表明,量子信息理论的某些标准结果从我们的角度自然而然地出现。第2节提供了一些有关经典和量子信息的相关背景。在第3节中,我们从量子条件概率方面定义了新的量子条件熵和量子相互信息的新形式,并且布里层描述了对这些数量的动态解释。在第4节中,我们使用上一节的结果来分析熵增长(在香农的意义上)的过程,并提供了von Neumann熵和量子数据处理的新证明。我们证明我们的量子数据处理不平等提供了自然的解释
4量化量子信息和量子IDnotancy 65 4.1 von neumny熵熵熵。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>65 4.2量子相对熵。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>68 4.3 Theuri fi cation,第1部分。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>70 4.4 Schumacher压缩。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>72 4.5量子通道。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。74 4.6频道二元性。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。81 4.7纯化,第2部分。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。86 4.8深事实。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。91 4.9条件熵的操作含义。。。。。。。。。。。。。100
摘要:黑洞信息之谜源于广义相对论与量子理论对黑洞辐射性质的结论存在差异。根据霍金最初的论证,辐射是热的,因此其熵会随着黑洞的蒸发而单调增加。相反,由于量子理论中时间演化的可逆性,辐射熵应该在一定时间后开始减小,正如佩奇曲线所预测的那样。基于复制技巧的新计算证实了这种减小,并揭示了其几何起源:复制品之间形成的时空虫洞。在这里,我们从量子信息论的角度分析了这些结论与霍金最初结论之间的差异,特别是使用了量子德菲内蒂定理。该定理意味着存在额外的信息 W,它既不是黑洞的一部分,也不是辐射的一部分,而是起着参考的作用。通过复制技巧获得的熵可以被识别为以参考 W 为条件的辐射的熵 S ( R | W ),而霍金的原始结果对应于非条件熵 S ( R )。熵 S ( R | W ) 在数学上是集合平均值,在对 N 个独立准备的黑洞进行实验时,它获得了操作意义:对于较大的 N ,它等于它们联合辐射的归一化熵 S ( R 1 · · · RN ) / N 。这个熵和 S ( R ) 之间的差异意味着黑洞是相关的。因此,复制虫洞可以被解释为这种相关性的几何表示。我们的结果还表明广泛使用的随机幺正模型可以扩展到多黑洞,我们通过非平凡检验支持了这一点。
量子力学 (2ECTS) Kris Van Houcke 1. 回顾量子力学的基础,量子力学的假设,薛定谔/海森堡/相互作用图像,两能级系统和布洛赫球 2. 量子力学与经典力学的关系,费曼路径积分表示 3. 多体系统,二次量化,多粒子系统的路径积分表示,量子蒙特卡罗和费米子符号问题 4. 弱相互作用玻色子的波格留波夫理论 5. 纯态与混合态,密度算子,约化密度算子,纠缠,(可能是:EPR悖论和贝尔定理) 6. 开放量子系统,算子和表示,量子测量,林德布拉德表示,波恩-马尔可夫主方程 量子信息论简介 (2ECTS) Alain Sarlette、Harold Ollivier 1. 状态:密度矩阵、内积、范数、保真度、 TVD、状态分解(Schmidt、Pauli)2. 算子(1):酉表示、CPTP 映射、其他表示(大酉/Kraus/Choi)3. 算子(2):Pauli 算子、作用于算子代数的通道、从交换关系中恢复子系统、Clifford 层次结构、受限操作类(LOCC、LO1WCC)4. 测量:射影测量、更新规则、POVM、非交换/联合可测性5. 纠缠:纠缠测量、纠缠单调、纠缠提炼、使用纠缠(隐形传态、交换、门隐形传态、与 Choi 的关系、超密集编码)6. 状态辨别:假设检验、熵、Holevo、条件熵/互信息/强子可加性、数据处理不等式、相对熵、平斯克
[1] S. Abe。关于非广延物理中广义熵的 q 变形理论方面的注释。Phys. Lett.,A 224:326,1997 年。[2] S. Abe 和 AK Rajagopal。非加性条件熵及其对局部现实主义的意义。Physica,A 289:157,2001 年。[3] L. Accardi。非相对论量子力学作为非交换马尔可夫过程。Adv. Math.,20:329,1976 年。[4] A. Ac´ın、A. Andrianov、L. Costa、E. Jan´e、JI Latorre 和 R. Tarrach。三量子比特态的广义 Schmidt 分解和分类。Phys. Rev. Lett. ,85:1560,2000 年。[5] A. Ac´ın、A. Andrianov、E. Jan´e 和 R. Tarrach。三量子比特纯态正则形式。J. Phys.,A 34:6725,2001 年。[6] M. Adelman、JV Corbett 和 C. A Hurst。状态空间的几何形状。Found. Phys.,23:211,1993 年。[7] G. Agarwal。原子相干态表示态多极子与广义相空间分布之间的关系。Phys. Rev.,A 24:2889,1981 年。[8] SJ Akhtarshenas 和 M. A Jafarizadeh。贝尔可分解态的纠缠稳健性。E. Phys. J. ,D 25:293,2003 年。[9] SJ Akhtarshenas 和 MA Jafarizadeh。某些二分系统的最佳 Lewenstein-Sanpera 分解。J. Phys. ,A 37:2965,2004 年。[10] PM Alberti。关于 C ∗ 代数上的转移概率的注记。Lett. Math. Phys. ,7:25,1983 年。[11] PM Alberti 和 A. Uhlmann。状态空间中的耗散运动。Teubner,莱比锡,1981 年。[12] PM Alberti 和 A. Uhlmann。随机性和偏序:双随机映射和酉混合。Reidel,1982 年。[13] PM Alberti 和 A. Uhlmann。关于 w ∗ -代数上内导出正线性形式之间的 Bures 距离和 ∗ -代数转移概率。应用数学学报,60:1,2000 年。[14] S. Albeverio、K. Chen 和 S.-M. Fei。广义约化标准
2引用模仿5 2.1什么是模仿?。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 2.2安装。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 2.3第一步。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>6 2.4命令行接口。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>9 2.5专家。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>15 2.6轨迹。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>17 2.7奖励网络。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>19 2.8范围的限制。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。。。。。。。。。。。。。。21 2.9基准模仿。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。22 2.10基准摘要。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。26 2.11行为克隆(BC)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 2.12生成对抗模仿学习(GAIL)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31 2.13对抗性逆增强学习(AIRL)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。39 2.14匕首。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。48 2.15基于密度的奖励建模。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。57 2.16最大因果熵逆增强学习(MCE IRL)。。。。。。。。。。。。。。。。60 2.17偏好比较。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。64 2.18软Q模仿学习(SQIL)。64 2.18软Q模仿学习(SQIL)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。70 2.19使用行为克隆训练代理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。72 2.20使用匕首算法训练代理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。74 2.21使用生成对抗模仿学习训练代理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。76 2.22使用对抗性逆增强学习训练代理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。110 2.23使用偏好比较学习奖励功能。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。140 2.24使用Atari上的偏好比较学习奖励功能。。。。。。。。。。。。。。。。。。149 2.25使用最大条件熵逆增强学习学习奖励功能。。。。155 2.26使用内核密度学习奖励功能。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。162 2.27使用软Q模仿学习训练代理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。165 2.28使用SAC使用软Q模仿学习训练代理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。167 2.29可靠地比较算法性能。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。168 2.30火车行为在自定义环境中进行克隆。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。178