Российский Квантовый Центр Russian Quantum Center

Fundamentals of Quantum Information Theory / Основы Квантовой Теории Информации

Начиная с весеннего семестра 2013 года Александр Холево прочтет годовой курс лекций «Основы квантовой теории информации». Профессор А. С. Холево (http://www.mi.ras.ru/~holevo), один из пионеров квантовой информатики, в настоящее время является внешним исследователем Российского Квантового Центра. Лекции будут читаться в Научно-образовательном центре Математического института им. В.А. Стеклова РАН. Время и программа лекций, а также порядок записи будут вывешены на сайте http://www.mi.ras.ru/?c=noc в начале февраля 2013 г. Starting from Spring semester 2013 Alexander Holevo will read a lecture course "Fundamentals of Quantum Information Theory". Professor A. S. Holevo (http://www.mi.ras.ru/~holevo) is a pioneer of quantum informatics and an external researcher of Russian Quantum Center. Lectures will take place in Educational Center of Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences. Time and program as well as registration procedure will be announced by February 2013 at http://www.mi.ras.ru/?c=noc.

Аннотация курса лекций Course abstract

Квантовая теория информации (КТИ) – новая, быстро развивающаяся научная дисциплина, которая изучает общие закономерности передачи, хранения и преобразования информации в системах, подчиняющихся законам квантовой механики. КТИ использует математический аппарат теории операторов для исследования потенциальных возможностей таких систем, а также разрабатывает принципы их рационального и помехоустойчивого дизайна. Попутным результатом развития идей КТИ является существенное прояснение логической структуры квантовой механики, ее оснований и соотношения с реальностью. КТИ стимулирует развитие экспериментальной физики, значительно расширяющее возможности целенаправленного манипулирования состояниями микросистем и потенциально важное для новых эффективных приложений. В настоящее время работы в области квантовой информатики, включающей КТИ, ее экспериментальные основы и технологические разработки, ведутся в научно-исследовательских центрах всех развитых стран. Quantum Information Theory (QIT) is a new and rapidly developing scientific discipline, studying laws of information transmission, storage and conversion in quantum systems. QIT uses mathematical methods of operator theory to study potential capabilities of quantum systems as well as principles of their rational and interference-free design. Incidentally, evolution of QIT ideas leads to clarification of the logical structure of quantum mechanics, its foundations and relationship to reality. QIT stimulates development of experimental physics, significantly extending our capabilities in targeted manipulation of microsystem states and opening way to new applications. Quantum Informatics including QIT and its experimental foundations is currently being intensively studied in leading research centers all over the world.

Лекции вводят в круг основных понятий КТИ и отражают ряд ее принципиальных достижений. Появление идей квантового компьютинга, квантовой криптографии и новых коммуникационных протоколов позволило говорить не только об ограничениях, но и о новых возможностях, заключенных в использовании специфически квантовых ресурсов, таких как сцепленность (запутанность) квантовых состояний, квантовый параллелизм, дополнительность между измерением и возмущением. Возможности квантовых систем пеpедачи и пpеобpазования инфоpмации пpоиллюстpиpованы на пpимеpах свеpхплотного кодиpования, квантовой телепоpтации и эффективных квантовых алгоpитмов. Подробно обсуждается фундаментальное понятие квантового канала связи и его энтропийные характеристики. Lectures introduce basic QIT concepts and discuss its principal achievements. Rise of ideas such as quantum computing, quantum cryprography and new communication protocols allows us to speak about opportunities, not limitations of quantum-specific resources like entanglement of quantum states, quantum parallelism, measurement-perturbation complementarity. Capabilities of quantum information transmission and transformation systems are shown on cases of superdense encoding, quantum teleportation and effective quantum algorithms.

Излагаются подходы к подавлению декогеренции и исправлению ошибок. Сформулировано несколько принципиальных открытых проблем, решение которых явилось бы существенным вкладом в квантовую информатику. Approaches to decoherence suppression and error-correction are discussed. Several important open problems are formulated.

В лекциях пpиведены необходимые сведения из классической теории информации и дается подробное введение в статистическую структуру квантовой теории, поэтому для их понимания достаточно владения основными общематематическими дисциплинами. Lectures include necessary material from classical theory of information and detailed introduction into statistical structure of quantum theory, therefore only basic mathematical knowledge is required for understanding.

Note: the following links are in Russian.

Также аннотация курса может быть найдена здесь. Course abstract is also available here.

Программа курса может быть найдена здесь. Course program can be found here.

Экзаменационная программа курса может быть найдена здесь. Examination program can be found here.

Конспект курса лекций может быть загружен здесь. Course transcript can be found here.



Lecture Courses | Курсы лекций