소개

양자 정보의 일반적인 정식화에서, 양자 상태에 대한 연산은 채널(channel) 이라고 불리는 특별한 종류의 사상으로 표현됩니다. 여기에는 유니타리 Gate 및 Circuit에 해당하는 연산과 같은 유용한 연산뿐만 아니라, 잡음으로 간주되어 피하고 싶은 연산도 포함됩니다. 또한 측정도 채널로 기술할 수 있으며, 이는 다음 레슨에서 다루게 됩니다. 요컨대, (이상화된 의미에서) 물리적으로 실현 가능한 상태에서의 모든 이산 시간 변화는 채널로 기술할 수 있습니다.

채널 이라는 용어는 정보 이론에서 유래하였는데, 정보 이론은 (여러 가지 중에서도) 잡음이 있는 통신 채널(communication channel) 의 정보 전달 용량을 연구합니다. 이러한 맥락에서, 양자 채널은 주어진 양자 상태가 어떤 양자 네트워크 등을 통해 전송되었을 때 수신되는 양자 상태를 명시할 수 있습니다. 그러나 이 용어는 단지 이러한 역사적 동기를 반영할 뿐이며, 더욱 일반적인 의미로 사용된다는 점을 이해해야 합니다. 실제로, (복잡한 양자 계산과 같은) 매우 다양한 것들을 채널로 기술할 수 있으며, 이는 비록 그것들이 통신과 아무런 관련이 없고 그러한 환경에서 자연스럽게 발생할 가능성이 낮더라도 마찬가지입니다.

이번 레슨은 채널의 몇 가지 기본적인 측면에 대한 논의와 함께 소수의 예시를 살펴보면서 시작하겠습니다. 그런 다음 레슨 후반부에서는 채널을 수학적으로 표현하는 세 가지 서로 다른 방법으로 넘어가겠습니다. 이러한 표현 방식들은 서로 다르지만, 모두 채널에 대한 동등한 수학적 특성화를 제공한다는 것을 보게 될 것입니다.

레슨 영상

다음 영상에서는 John Watrous가 양자 채널에 관한 이번 레슨의 내용을 단계별로 안내해요. 또는, 이번 레슨의 YouTube 영상을 별도의 창에서 여실 수도 있습니다. 이번 레슨의 슬라이드를 다운로드하실 수 있습니다.