Kvantinformatsioon

Kvantinformatsioon ehk kvantteave on informatsioon kvantsüsteemi oleku kohta. See on kvantinformatsiooniteooria põhiline uurimisobjekt ja seda saab manipuleerida kvantinformatsiooni töötlemise tehnikate abil. Kvantinformatsioon viitab nii Von Neumanni entroopia tehnilisele määratlusele kui ka üldisele arvutuslikule terminile.^[1][2][3]

See on interdistsiplinaarne valdkond, mis hõlmab muu hulgas kvantmehaanikat, arvutiteadust, informatsiooniteooriat, filosoofiat ja krüptograafiat.^[4][5][6] Selle uurimine on oluline ka selliste valdkondade jaoks nagu kognitiivteadus, psühholoogia ja neuroteadus.^{[7][8][9][10]} Selle põhieesmärk on teabe eraldamine ainest mikroskoopilisel skaalal. Vaatlus on teaduses üks tähtsamaid teabe hankimise viise ja mõõtmine on vajalik vaatluse kvantifitseerimiseks, mistõttu on see teaduslikus meetodis ülioluline. Kvantmehaanikas ei saa mittekommuteeruvaid vaatlusandmeid üheaegselt täpselt mõõta, sest kvantolek ühes baasis ei ole sama kvantolek teises baasis. Vastavalt kvantoleku ja kvantväärtuse seosele on vaatlusaluse hästi määratletud (kindel), kui süsteemi seisund on vaatlusaluse kvantolek.^[11] Kuna mis tahes kaks mittekommuteerivat vaatlusnäitajat ei ole üheaegselt hästi defineeritud, ei saa kvantolek kunagi sisaldada lõplikku teavet mõlema mittekommuteeriva vaatlusnäitaja kohta.^[8]

Andmeid saab kvantsüsteemi kvantolekutesse kodeerida kvantteabe kujul.^[12] Kui kvantmehaanika tegeleb aine omaduste uurimisega mikroskoopilisel tasandil, siis kvantinformatsiooniteadus keskendub nende omaduste põhjal teabe eraldamisele ning kvantarvutus manipuleerib ja töötleb teavet - teeb loogilisi operatsioone - kasutades kvantinformatsiooni töötlemise tehnikaid.^[13][8][14]

Kvantteavet, nagu ka klassikalist teavet, saab töödelda digitaalarvutite abil, edastada ühest kohast teise, manipuleerida algoritmidega ning analüüsida arvutiteaduse ja matemaatika abil. Nii nagu klassikalise teabe põhiühik on bitt, on kvantteabe puhul tegemist kvantbititega. Kvantteavet saab mõõta Von Neumanni entroopia abil.^[15]

Viimasel ajal on kvantarvutite valdkond muutunud eriti aktiivseks uurimisvaldkonnaks, kuna see omab suurt potensiaali arvutamise, kommunikatsiooni ja krüptograafia valdkondades.^[14][16]