其中 ρ 是量子态,U ∈ U ( H ) ,φ U 表示每个单调度量张量 G 的等距同构,因为在代表经典粗粒化量子版本的完全正、保迹映射下,单调性是必须的 [ 35 , 40 ]。从无穷小角度来看,作用量 φ 可以用 S + 上的基本矢量场来描述,从而提供酉群李代数 u ( H ) 的反表示。这些矢量场用 X b 表示,其中 b 是 H 上的埃尔米特算子(第 2 节将对此进行详细介绍),对于所有单调度量张量来说,它们都是 Killing 矢量场,因为 U ( H ) 通过等距同构起作用。现在,李代数 u(H) 是 H 上有界线性算子空间 B(H) 的李子代数,具有由线性算子之间的交换子 [·,·] 给出的李积。特别地,可以证明 B(H)(具有 [·,·])同构于 U(H) 复数化的李代数,即 H 上由可逆线性算子组成的李群 GL(H) 的李代数。此外,已知 [9,15,26,27] GL(H) 作用于流形 S + ,更一般地作用于整个量子态空间 S ,根据
其中 ρ 是量子态,U ∈ U ( H ) ,φ U 表示每个单调度量张量 G 的等距同构,这是因为在完全正的、保迹映射下必须具有单调性,这代表了经典粗粒化量子版本 [ 35 , 40 ]。从无穷大的角度来看,作用量φ可以用 S + 上的基本矢量场来描述,从而提供了酉群李代数 u ( H ) 的反表示。这些矢量场用 X b 表示,其中 b 是 H 上的埃尔米特算子(有关更多信息,请参见第 2 节),对于所有单调度量张量来说,它们都是 Killing 矢量场,因为 U ( H ) 通过等距同构起作用。现在,李代数 u ( H ) 是 H 上有界线性算子空间 B ( H ) 的李子代数,具有由线性算子之间的交换子 [· , ·] 给出的李积。特别地,可以证明 B ( H )(具有 [· , ·] )同构于 U ( H ) 复数化的李代数,即 H 上由可逆线性算子组成的李群 GL ( H ) 的李代数。此外,已知 [ 9 , 15 , 26 , 27 ] GL ( H ) 作用于流形 S + ,更一般地作用于整个量子态空间 S ,根据
Stinespring 膨胀定理 [27] 的一个著名结果是,每个量子通道都源于对更大系统的作用。更准确地说,对于每个完全正的迹保持映射,都存在一个希尔伯特空间(表示环境)和一个等距 V——将通道的输入空间映射到与环境耦合的输出空间——这样,通过从 V ( · ) V ∗ 中追踪环境,可以恢复原始通道 [13,Thm. 6.9]。等效地,每个量子通道都可以使用所谓的 Kraus 算子 [16] 以算子和形式表示。量子通道的这两种表示在量子信息和量子计算中无处不在,并且是其基础 [28]。虽然每个这样的 V(称为 Stinespring 等距)都会通过 tr E ( V ( · ) V ∗ 诱导一个唯一的量子通道,但即使在限制环境希尔伯特空间的维数之后,每个通道仍然允许无数个 Stinespring 等距。这就是为什么 Kretschmann 等人 [19] 提出了这样一个问题:在某种意义上,“紧密相连”的任何两个信道是否都允许同样“紧密相连”的 Stinespring 等距同构。他们能够证明的是,对于任何两个量子信道 Φ 1 , Φ 2 : C n × n → C k × k,都存在具有共同膨胀空间的 Stinespring 等距同构 V 1 , V 2 ,使得