Teoría cuántica: Un enfoque del procesamiento de la información

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Título original:

Quantum Theory: An Information Processing Approach

Contenido del libro:

Los recientes avances de la tecnología cuántica -desde los ordenadores y simuladores cuánticos hasta la comunicación segura y la metrología- no sólo han abierto todo un nuevo mundo de aplicaciones prácticas, sino que también han cambiado nuestra comprensión de la propia teoría cuántica. Este texto presenta por primera vez la teoría cuántica desde esta nueva perspectiva. Abandona el enfoque tradicional de la teoría cuántica como teoría de la materia microscópica y se centra en la teoría cuántica como marco para el procesamiento de la información. En consecuencia, se hace hincapié en conceptos como medición, probabilidad, correlaciones estadísticas y transformaciones, en lugar de en ondas y partículas. Esto ofrece una ruta sencilla y directa a la teoría cuántica, hasta llegar a algunas de sus cuestiones conceptuales más fascinantes. Dado que sólo requiere un mínimo de matemáticas y prácticamente ningún conocimiento previo de física, es accesible a los estudiantes universitarios más jóvenes y a los estudiantes de disciplinas afines.

El texto ofrece una combinación única de conocimientos sobre los fundamentos físicos y la aplicación práctica de la teoría cuántica. Comienza con un análisis de las pruebas experimentales que nos obligan a abandonar la descripción clásica y a reexaminar críticamente nociones tan básicas como las de medida, probabilidad y estado. La investigación exhaustiva de estos conceptos conduce al marco alternativo de la teoría cuántica, establecido en el espacio complejo de Hilbert. Las matemáticas necesarias se desarrollan cuidadosamente y siempre vinculadas a su significado operativo. Esta parte del texto culmina con una exploración de algunas de las cuestiones fundacionales más enojosas de la teoría cuántica, relativas a la localidad, la no contextualidad y el realismo. La segunda mitad del texto explica cómo pueden aprovecharse las características peculiares de la teoría cuántica para abordar tareas de procesamiento de la información que son intratables o incluso imposibles clásicamente. Proporciona las herramientas esenciales para comprender y diseñar los protocolos pertinentes, y.

Analiza una amplia gama de ejemplos representativos de la tecnología cuántica actual. Entre ellos se incluyen ejemplos estándar como la distribución segura de claves criptográficas, así como aplicaciones menos conocidas como la metrología asistida por entrelazamiento. A lo largo del texto abundan los ejercicios probados en clase y, en ocasiones, poco convencionales.