Einführung

Im folgenden Video führt dich John Watrous durch die Inhalte dieser Lektion über mehrere Systeme. Alternativ kannst du das YouTube-Video zu dieser Lektion in einem separaten Fenster öffnen. Lade die Folien für diese Lektion herunter.

Diese Lektion befasst sich mit den Grundlagen der Quanteninformation im Kontext mehrerer Systeme. Diese Situation ergibt sich in der Informationsverarbeitung, klassisch wie quantenmechanisch, häufig und ganz natürlich; informationstragende Systeme werden typischerweise aus mehreren kleineren Systemen aufgebaut, wie Bits oder Qubits.

Ein einfacher, aber grundlegend wichtiger Gedanke, den man in dieser Lektion im Hinterkopf behalten sollte, ist folgender: Mehrere Systeme können stets gemeinsam als ein einziges zusammengesetztes System betrachtet werden – auf das die Überlegungen aus der vorherigen Lektion anwendbar sind. Tatsächlich führt diese Idee sehr direkt zu einer Beschreibung, wie Quantenzustände, Messungen und Operationen für mehrere Systeme funktionieren.

Um mehrere Quantensysteme zu verstehen, reicht es allerdings nicht, zu erkennen, dass man sie gemeinsam als ein einziges System auffassen kann. Zum Beispiel können mehrere Quantensysteme gemeinsam in einem bestimmten Quantenzustand sein, und wir können dann einige, aber nicht alle der einzelnen Systeme messen. Im Allgemeinen beeinflusst das den Zustand der nicht gemessenen Systeme, und bei der Analyse von Quantenalgorithmen und -protokollen ist es wichtig, genau zu verstehen, auf welche Weise. Ein Verständnis der Arten von Korrelationen zwischen mehreren Systemen – insbesondere einer als Verschränkung bekannten Korrelationsart – ist ebenfalls wichtig in der Quanteninformation und -berechnung.