المعلومات الجانبية الكمية: علاقات عدم اليقين، المستخلصات، محاكاة القنوات

في الجزء الأول من هذه الرسالة، نناقش النهج الجبري للفيزياء الكلاسيكية والكمية ونطور مفاهيم نظرية المعلومات ضمن هذا الإطار. في الجزء الثاني، نناقش مبدأ عدم اليقين في ميكانيكا الكم. ينص المبدأ على أنه حتى إذا كان لدينا معلومات كلاسيكية كاملة حول حالة نظام كمي، فإنه من المستحيل تحديد النتائج لجميع القياسات الممكنة بشكل حتمي. بالمقابل، يسمح منظور المراقب الكمي بوجود معلومات كمية حول حالة النظام الكمي. يؤدي هذا بعد ذلك إلى تفاعل بين عدم اليقين والارتباطات الكمومية. نقدم تحليلاً نظرية معلوماتياً من خلال مناقشة علاقات عدم اليقين الانتروبي مع المعلومات الجانبية الكمية. في الجزء الثالث، نناقش مفهوم مستخلصات العشوائية. تعتبر العشوائية الكلاسيكية والكمية مصدرًا أساسيًا في نظرية المعلومات والتشفير والحساب. ومع ذلك، تعرض معظم مصادر العشوائية أشكالًا ضعيفة من عدم القابلية للتنبؤ، والهدف من استخراج العشوائية هو تحويل هذه العشوائية الضعيفة إلى عشوائية (تقريبًا) مثالية. نحن نناقش إنشائات مختلفة لمستخلصات العشوائية الكلاسيكية والكمية، ونفحص بشكل خاص أداء هذه الإنشائات بالنسبة لمراقب لديه معلومات جانبية كمومية. في الجزء الرابع، نناقش محاكاة القنوات. يمكن فهم نظرية القناة الضوضائية لشانون على أنها استخدام قناة ضوضائية لمحاكاة قناة بدون ضوضاء. محاكاة القنوات كما نريد أن نعتبرها هنا تتعلق بالمشكلة العكسية: محاكاة قنوات ضوضائية من قنوات بدون ضوضاء. بدءًا من الحالة الكلاسيكية البحتة (نظرية شانون العكسية الكلاسيكية)، نطور أنواعًا مختلفة من نتائج محاكاة القنوات الكمومية. نحقق ذلك باستخدام مستخلصات العشوائية الكلاسيكية والكمية التي تعمل أيضًا بالنسبة للمعلومات الجانبية الكمومية.