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Quantum Theory: An Information Processing Approach
Die jüngsten Fortschritte in der Quantentechnologie - von Quantencomputern und -simulatoren bis hin zu sicherer Kommunikation und Metrologie - haben nicht nur eine völlig neue Welt praktischer Anwendungen eröffnet, sondern auch unser Verständnis der Quantentheorie selbst verändert. In diesem Text wird die Quantentheorie zum ersten Mal vollständig aus dieser neuen Perspektive vorgestellt. Es verzichtet auf den traditionellen Ansatz der Quantentheorie als Theorie der mikroskopischen Materie und konzentriert sich stattdessen auf die Quantentheorie als Rahmen für die Informationsverarbeitung. Dementsprechend liegt der Schwerpunkt auf Konzepten wie Messung, Wahrscheinlichkeit, statistischen Korrelationen und Transformationen und nicht auf Wellen und Teilchen. Dies ermöglicht einen einfachen, direkten Zugang zur Quantentheorie, bis hin zu einigen ihrer faszinierendsten konzeptionellen Fragen. Da nur ein Minimum an Mathematik und praktisch keine physikalischen Vorkenntnisse erforderlich sind, ist das Buch auch für jüngere Studenten und Studenten benachbarter Fachrichtungen zugänglich.
Der Text bietet eine einzigartige Mischung aus Einblicken sowohl in die physikalischen Grundlagen als auch in die praktische Anwendung der Quantentheorie. Er beginnt mit einer Diskussion der experimentellen Beweise, die uns zwingen, die klassische Beschreibung aufzugeben und grundlegende Begriffe wie Messung, Wahrscheinlichkeit und Zustand kritisch zu überprüfen. Die gründliche Untersuchung dieser Konzepte führt zu dem alternativen Rahmen der Quantentheorie, die im komplexen Hilbert-Raum angesiedelt ist. Die erforderliche Mathematik wird sorgfältig entwickelt und stets mit ihrer operativen Bedeutung verknüpft. Dieser Teil des Textes gipfelt in einer Erkundung einiger der schwierigsten Grundfragen der Quantentheorie in Bezug auf Lokalität, Nicht-Kontextualität und Realismus. In der zweiten Hälfte des Textes wird erläutert, wie die besonderen Merkmale der Quantentheorie genutzt werden können, um Aufgaben der Informationsverarbeitung zu lösen, die auf klassischem Wege nur schwer oder gar nicht zu bewältigen sind. Er liefert die wesentlichen Werkzeuge für das Verständnis und den Entwurf der entsprechenden Protokolle und.
Erörtert eine Vielzahl von Beispielen, die für die aktuelle Quantentechnologie repräsentativ sind. Dazu gehören Standardbeispiele wie die sichere Verteilung von kryptographischen Schlüsseln, aber auch weniger bekannte Anwendungen wie die verschränkungsgestützte Messtechnik. Der gesamte Text enthält eine Fülle von im Unterricht erprobten und bisweilen unkonventionellen Übungen.
| ISBN: | 9780192896308 |
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| Verlag: | |
| Einband: | Hardcover |
| Erscheinungsjahr: | 2021 |
| Seitenzahl: | 288 |
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