- عنوان کتاب: Mathematical Theory of Quantum Teleportation Protocols
- نویسنده: Binayak S. ChoudhurySoumen Samanta Samanta
- حوزه: نظریه ریاضی
- سال انتشار: 2026
- تعداد صفحه: 279
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 9.82 مگابایت
این کتاب با هدف ارائه مقدمهای نظری و همچنین ریاضی از مفهوم تلهپورت به شیوهای مستقل نوشته شده است. ریاضیات و فیزیک مورد نیاز در ابتدا شرح داده شده است. توضیحات از سطح مقدماتی شروع میشود و به حداقل موارد لازم برای رسیدن به هدف کتاب محدود میشود، بدون اینکه هیچ گونه خدشهای به دقت وارد شود. این کار با هدف قابل فهم کردن کتاب برای دانشمندان و مهندسان بدون داشتن دانش تخصصی در فیزیک، ریاضیات کاربردی یا علوم کامپیوتر انجام شده است. کتاب به سه بخش تقسیم شده است. محتوای این سه بخش به طور خلاصه به شرح زیر است. در بخش اول، مطالب پیشزمینه لازم ارائه شده است. این یک ارائه مستقل است. ریاضیات از سطح مقدماتی ارائه شده و شامل هر چیزی است که برای درک موضوع موجود در کتاب مورد نیاز است. بخش مورد نیاز مکانیک کوانتومی نیز به صورت مستقل شرح داده شده است. بهتر است خواننده دانش مقدماتی از مکانیک کوانتومی داشته باشد، اما این ضروری نیست. مباحث فیزیک کوانتومی که در این کتاب پوشش داده شده است شامل کیوبیتها، سیستمهای چند کیوبیتی، درهمتنیدگی، تکامل کوانتومی، نویز کوانتومی، اندازهگیری کوانتومی و شرح کلی سیستم ارتباطات کوانتومی است. ریاضیات مورد بحث در اینجا شامل فضای خطی، فضای هیلبرت، عملگرهای خطی به طور کلی، عملگرهای هرمیتی، عملگرهای واحد، عملگرهای تصویر، حاصلضربهای تانسوری و عملیات ردیابی جزئی است. چندین تصویر در مورد مباحث موجود در این بخش وجود دارد. در بخش دوم، مباحث مربوط به پروتکلهای تلهپورت برای انواع مختلف حالتها با استفاده از منابع کوانتومی درهمتنیده مناسب به عنوان کانال است. نسخههای مختلفی از تلهپورت مانند تلهپورت کنترلشده، تلهپورت چند گامی، تلهپورت احتمالی و غیره وجود دارد که هدف نهایی آنها انتقال حالتهای کوانتومی با کمک منابع درهمتنیدگی است. تغییرات ذکر شده در بالا در این بخش شرح داده شده است. بخش سوم این کتاب به تجزیه و تحلیل پروتکلهای تلهپورت از طریق کانالهای پر سر و صدا اختصاص دارد. نویز یک پدیده غیرقابل انکار در هر سیستم ارتباطی است. ما نویز کوانتومی را که بر کانال ارتباطی درهمتنیده تأثیر میگذارد، در نظر میگیریم. این نویز از طریق عملگرهای کراوس مدلسازی میشود. چهار نوع نویز در نظر گرفته شده است، یعنی نویز میرایی دامنه، بیت-فلیپ، فاز-فلیپ و فاز-میرایی. در این بخش، اثرات این نویزها را بر پروتکلهای تلهپورت مربوطه با محاسبهی صحت فرآیند، تجزیه و تحلیل میکنیم. صحت معیاری است که با آن انحراف حالت کوانتومی که در واقع در انتهای گیرنده به دست میآید را از حالتی که در ابتدا برای انتقال در نظر گرفته شده بود، درک میکنیم. علاوه بر این، کنترل اثر نویز تا حد امکان مهم است. در این بخش، اندازهگیریهای ضعیف و معکوس و اندازهگیریهای به کمک محیط را به عنوان روشهایی برای چنین کنترلی ارائه میدهیم.
This book is written with an objective of providing a theoretical as well as mathematical introduction to the concept of teleportation in a self-contained manner. The required mathematics and physics is described at the beginning. The description starts from the elementary level and is restricted to the minimum required for serving the purpose of the book without making any compromise with rigor. This is done with a view to making the book accessible to scientists and engineers without having a specialized knowledge in physics, applied mathematics or computer science. The book is divided into three parts. The contents of these three parts are concisely as follows. In the first part the requisite background materials are given. It is a selfcontained presentation. The mathematics is presented from the preliminary level and includes everything which is required for the understanding of the subject matter contained in the book. The requisite part of quantum mechanics is also described in a self-contained way. It is better that the reader has an introductory knowledge of quantum mechanics, but this is not necessary. The topics of quantum physics covered include qubits, multiqubit systems, entanglement, quantum evolution, quantum noise, quantum measurement and a general description of quantum communication system. The mathematics discussed here includes linear space, Hilbert space, linear operators in general, Hermitian operators, unitary operators, projection operators, tensor products and the partial trace operations. There are several illustrations on the topics included in this part. In the second part the topics are teleportation protocols for different types of states using appropriate entangled quantum resources as channels. There are several versions of teleportation like controlled teleportation, multi-hop teleportation, probabilistic teleportation etc. whose final aim is to transfer quantum states with the help of entanglement resources. The abovementioned variations are described in this section. The third part of this book is dedicated to the analysis of teleportation protocols through noisy channels. Noise is an inalienable phenomena in every communication system. We consider quantum noise affecting the entangled communication channel. This noise is modeled through Kraus operators. Four types of noises are considered, namely, Amplitudedamping, Bit-flip, Phase-flip and Phase-damping noise. In this part we analyze the effects of these noises on the concerned teleportation protocols by calculating the fidelity of the process. Fidelity is a measure by which we understand the deviation of the quantum state actually obtained at the receiver’s end from that which was originally intended for transfer. Further it is important to control the effect of noise as far as possible. We present in this part weak and reversal measurements and environment assisted measurements as methods for such control.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Mathematical Theory of Quantum Teleportation Protocols

نظرات کاربران