Introducción

En la formulación general de la información cuántica, las operaciones sobre estados cuánticos se representan mediante una clase especial de aplicaciones llamadas canales. Esto incluye operaciones útiles como las que corresponden a puertas y circuitos unitarios, así como operaciones que consideramos ruido y que preferiríamos evitar. También podemos describir las mediciones como canales, lo cual haremos en la próxima lección. En resumen, cualquier cambio de estado en tiempo discreto que sea físicamente realizable (en sentido idealizado) puede describirse mediante un canal.

El término canal proviene de la teoría de la información, que se ocupa, entre otras cosas, de las capacidades de transmisión de información de canales de comunicación ruidosos. En este contexto, un canal cuántico podría especificar el estado cuántico que se recibe cuando se envía un determinado estado cuántico, por ejemplo a través de una red cuántica. Sin embargo, debe señalarse que la terminología simplemente refleja esta motivación histórica y se utiliza en un sentido más general. De hecho, podemos describir una gran variedad de cosas (como computaciones cuánticas complicadas) como canales, aunque no tengan nada que ver con la comunicación y difícilmente surgirían de forma natural en tal contexto.

Comenzamos la lección con una discusión de algunos aspectos básicos de los canales, junto con una pequeña selección de ejemplos. A continuación, abordamos tres formas diferentes de representar canales matemáticamente. Veremos que estas representaciones, aunque diferentes, proporcionan todas ellas caracterizaciones matemáticas equivalentes de los canales.

Video de la lección

En el siguiente video, John Watrous te guía a través del contenido de esta lección sobre canales cuánticos. Alternativamente, puedes abrir el video de YouTube de esta lección en una ventana separada. Descarga las diapositivas de esta lección.