量子情報

量子力学の枠組みで、情報をどう扱えるかを研究する分野。

古典情報理論（Shannon）の量子版であり、 量子計算・量子通信・量子暗号の共通の土台になる。

純粋状態だけでは足りない#

理想的な孤立系なら状態ベクトルで書けるが、 実際には

• 環境と相互作用してノイズが乗る（デコヒーレンス）
• 系の一部だけに注目する（部分トレース）

このどちらでも状態ベクトルでは書けない状態が現れる。 これを扱うのが密度行列。

実機を議論するなら密度行列が必須になる。

中身#

• 純粋状態と混合状態
• 密度行列・部分トレース
• 量子エンタングルメント・量子エントロピー
• 量子チャネル・デコヒーレンス
• 量子測定

参考文献#

• Michael A. Nielsen, Isaac L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information, 10th Anniversary Edition. Cambridge University Press, 2010. https://doi.org/10.1017/CBO9780511976667
• Mark M. Wilde. Quantum Information Theory, 2nd ed. Cambridge University Press, 2017. https://doi.org/10.1017/9781316809976
• John Preskill. Quantum Computation Lecture Notes (Caltech Ph219/CS219) https://www.preskill.caltech.edu/ph219/