量子エントロピー

量子エントロピー

執筆済 量子情報
S(ρ)=−Tr(ρlog⁡ρ)=−∑iλilog⁡λi

von Neumann エントロピー。λi は 密度行列の固有値。

古典の Shannon エントロピーを、 固有値の分布に対して適用した形になっている。

値の範囲#

状態 S
純粋状態 0
最大混合状態(d 次元) log⁡d

純粋状態のエントロピーは 0。 最大限に知っているから。

古典と違うところ#

古典では、全体のエントロピーは部分のそれ以上になる。

H(AB)≥H(A)

量子ではこれが破れる。

S(AB)=0<S(A)=log⁡2(Bell 状態)

全体は確定しているのに部分は完全に不確定。 条件付きエントロピー S(A|B)=S(AB)−S(B) が 負になりうるという形でも現れる。 負の条件付きエントロピーはもつれの指標になる。

使われ方#

  • エンタングルメントの尺度(純粋状態の場合)
  • 量子情報理論の符号化定理 — Schumacher 圧縮の限界を与える
  • テンソルネットワーク — エントロピーの増え方(面積則)が 古典シミュレーションの可否を決める

参考文献#

ノート一覧を閉じる