笔记的基本系统获取信息

文摘

介绍了最近一个简短的调查信息理论和评论一些重要的笔记在量子信息表达。的严重困难新兴文学使我们争论的方法,在初步阶段,我们考虑如何提供一个合理的贡献进行概念化的信息在经典和量子物理学。我们得出结论,我们应该往系统的基本要素,获取信息和应定义测量过程的通用组件。这样我们应该能够建立基本性质和规避棘手的困难出现由观察者的概念和各种各样的干扰,干扰信息的采集。普遍的经验表明锐度超声检测信号是必不可少的功能,我们计算可见的discernability使用各种数学形式。目前的逻辑框架带来证据信息如何不是一个绝对的量,我们关闭一些笔记信息相对主义现代文学处理操作的立场和哲学立场。

1。介绍

1982年,理查德·Feymann提出了早期量子计算的概念和就职量子信息科学(七)这是一个混合的物理、计算和工程。基本上,气是建立在香农的开创性工作1,冯·诺依曼介绍了模拟量子信息熵的上下文

在哪里密度算符。如果的特征值与关联特征向量,我们有

在哪里的是正交的。密度算符(1.2)对应于一组量子态的概率后来的量子模拟香农的无声的编码定理是由舒马赫(2]。

充足的辩论出现这个概念框架的限制。事实上,信息的日常概念与知识的概念和意义密切相关,它是依赖于观察者的前概念:他们造成紧迫和特有的问题。

香农的故意排斥语义方面从他的理论被批评3),导致许多作者精心选择信息理论。以下部分的清单提出理论可以给一个想法的强烈反对香农信息的解释作为普遍的解释:

(我)语义信息理论Carnap [4),(2)逻辑理论的信息好(5),(3)控制论信息理论由Nauta jr。6),(iv)定性信息理论Mazur [7),(v)autopoietic信息理论Maturana和万利拉8),(vi)系统性信息理论Luhmann [9),(七)一般信息理论由Klir [10),(八)组织信息理论的石头(11),(第九)社会信息理论Goguen [12),(x)分层信息理论合写了(13),(十一)哲学信息的Floridi [14),(十二)生物信息理论由Jablonka [15),(十三)物理理论的信息列维京(16),(十四)一般信息理论Burgin [17]。

除了作者自行定义,还有那些认为香农的理论不错,但不足和完善与它丰富替代解释。我添加四个研究领域的经济,软件编程,和生物学:

(十五)经济信息理论Marschak所写的文章上(18),(十六)算法通过柯尔莫哥洛夫的理论信息(19),(十七)分层信息理论由布鲁克斯(20.),(十八)生命系统信息理论由米勒(21]。

一些作家,意识到有限的边界Shannon-Neumann理论,试图缩小关注的领域。他们倾向于看到熵作为参数有用的计算信道速率和信号,并间接地认识到沟通和环境限制视图(22]。

齐林格(23)声称,香农信息不适合作为一个测量量子信息的上下文。他们的观点有两种形式:第一,香农信息太密切与古典概念适用于量子力学的测量(QM);其次,它不能被用来定义一个合适的量子系统的“总信息内容”的概念。

齐林格的基本原则提出批评的特征定理而不是克利夫顿(24)是评估更有利。然而,传统的定理的含义在量子力学基本问题仍然默默无闻。

熵(1.1)是零纯态和混合阳性状态;Stotland和其他人注意状态,纯粹是一个观察者可以同时和另一个观察者。此外,我们想准备两个旋转纯单重态。在这种情况下,一个旋转的冯•诺伊曼熵

而系统作为一个整体

这意味着相关子系统的信息量大于所需的信息,以确定整个系统的测量结果。因此Stotland等人提出了一个新的定义的熵反映了量子力学状态的固有的不确定性。这个定义允许区分纯粹状态的不确定性最小熵和多余的统计熵混合物(25]。

格里菲斯突显出量子信息,与经典信息,允许不同的不相容的类型(或物种)的信息不能互相结合。他讨论了如何解决这些问题,并允许一个完全一致的正确制定所需的微观统计相关性开始经典信息的“量化”(26]。

Devetak等人持有香农的思想只有宏观系统的充分性或渐近大量的信号(27]。他对象没有一致的方法将经典信息理论的基本思想应用于少量的微观量子系统。

Jozsa总结说“在过去十年中量子信息理论已经发展成为一个充满活力的研究领域,尽管这一事实作为一个精确的概念,量子信息是未定义的(28]。“上述简短的和不完整的调查应该足以认为信息是一个问题的概念尚未收到了确切的答案在经典和量子物理学。作者不仅普遍共识小姐但更彼此冲突的各种理论建议。海报是一个有趣的评论现在的混乱场景,并得出结论,这些理论的分类也是具有挑战性的(29日]。

2。在搜索的一般原则

在我们看来,信息的一般定义是如此严重和紧迫的问题,我们不应该攻击的概念信息以直接的方式,但应该讨论在初步的步骤。

2.1。方法论的笔记

2.1的话。我们认为,研究在信息应该建立在坚实的原则既拥抱经典和量子环境。我们担心专业理论涵盖了小面积的兴趣的例子中,一个理论在QM-could导致琐碎的,错误的,甚至奇怪的结论。对气的贡献可以是相当有用的,只要这个贡献努力提供一个广泛的解释事实。

2.2的话。绝大多数的作者认为,信息有一定的物质基础;特别是每个符号都有一个身体。在文献中,身体的信息”能指”,而“所指“是代表对象30.,31日]。例如,一个伏脉冲记号和符号位“1”所指的电压脉冲。

2.3的话。研究信息的抽象的解释上,没有人可以看到它的尽头。而不是调查视野之外有信息的想法,我们可以做一个移动,可以象征的概念,普遍的共识。此外,象征的概念是一致的物理学家和工程师的关注谁处理物质元素。

2.4的话。常见的文学接受测量是获取信息的方法从物理现实。测量位于物理和信息科学之间的十字路口。备注2.2收益率测量的严格的方法是检测定义事件的象征。换句话说,测量过程年代感知自发的象征E从自然和翻译E到人工能指F科学家操纵的方式更容易比原来的项目E。该系统年代替代品E更实际的能指F。

2.5的话。Horodecki写道“量子信息,虽然不是精确定义,是量子信息理论的一个基本概念提供了新的物理资源。一个基本的问题是识别量子系统的特点对这些现象负责”。(32]。我们认为它应该是有用的分析检测到能指;这样我们可以更清晰的一些基本属性信息和措施。在细节,本文分析测量过程的解剖学。我们是面向解剖系统获得信息的细节,即基本的组件年代。

2.6的话。因为中央测量在量子力学的重要性,一些作者认为气可以帮助解决基本和解释量子力学的问题。支持者们都倾向于认为,一般信息理论可以大大减弱甚至完全解决量子测量的问题。一些研究人员对气认为整个QM信息理论的解释。Steane让激进的建议。他提出了一个广泛的理论任务到达一组能量和动量守恒原理,但适用于信息和量子力学的大部分地区可以派生(33]。的讲话2.1来2.5和这个职位,全等吗符号的研究可能会对测量的必需品进而可能有助于回答基本问题在物理。

2.2。必要的组件来获得信息

没有信息完全独立生活是已知的,年代必然是配备观察者和测量活动。

(我)观察者构成非常复杂的特工影响测量以模糊的方式,因为他的文化、知识、意识,等等。问题是如此复杂,一些作者,如波普尔(34),倾向于排除观察者模式的实验。其他人建议部门之间的认知和量子实验的本体论的观点35];即,他们诉诸哲学为了解决这一问题的观察者。

我们寻找的基本元素测量过程;因此我们注意目标和观察者的物理组件受体或感觉器官或乐器,抛开思想阶段的识别、分配的意义,解释模糊和受到个人的感觉。我们减少图的右侧1感觉单位普遍的经验显示,测量的必备元素。

(2)象征E出现的事件考虑但现象的典型事件可以把假的E。例如,统计波动影响的分子热力学的措施。退相干量子纠缠变形措施。一个大量的各种各样的现象,不能通过一般的概念化处理,描述事件。我们一直作为强制元素的事件来衡量和搁置异构和特殊现象,干扰信号的感知。

总之,决定了信息并配备了能指的诞生E和探测器特别是,看到E相比之下,(36)和翻译E在读出F这是一个更好的控制信号。可以得出这样的结论E, 和负责基本信息现象观察到在经典和量子物理学。

定义2.7。的基本测量系统以下是四胞胎之一:

2.3。锐度的原则

技术文献表明可以假设一个精确的条件是E不是模糊的,值得注意的是,象征吗E必须与相邻的实体一般的东西E,无论是一个工件(即作品、像素)或自然元素(即。,a quantum particle), is capable of informing on condition it is distinguishable [36]。可分别是所有的特殊特性符号可以总结成以下锐度的原则。

定义2.8。实体E是一个能指如果E是不同于一个相邻的实体关于R的引用 在哪里E和元素的代数空间吗

我们想推导出方程描述信息的采集(2.2)。我们用各种各样的形式,这样我们把证据的一般性框架。我们细分的微积分符号分为两部分:第一个处理单一的符号和第二个多个符号。

2.4。单一能指

2.4.1。

让和在一组空间子集从锐度的原则,得出结论:能指E明显不同于如果十字路口子集无效

相反,象征变成了模糊的时候我不是空的

结果(2.3)和(2.4)通常采用摄影、印刷技术、等等。

2.4.2。

让和应用向量空间中向量

当和应用应用点, 和同时,向量产生合成矢量。原来的向量和不能单独检测,因为需要他们的地方。合成矢量可以细分为两个或两个以上的向量,但没有一般回到原来的向量一次和总结和融合。

的能指明显不同于当应用程序分和谎言分开;即该模块的距离矢量大于零

2.4.3。

假设和在度量点连续空间的能指E明显不同于如果这些点不占据相同的地方。下面的不平等直接源于(2.2)

并导致分离年代目前用于数字技术

2.4.4。

假设是一个子集的指标连续空间如果不指定任何的比较,一定必须包括所有的点的空间。能指是截然不同的如果十字路口的范围之间的和是零

也就是说,E只包含一个点。这个定义包含的边缘精度在现代测量的方法。

2.4.5。

假设E和一维矩阵与二进制值,相应的奇数位的数量据说是吗距离之间的矩阵。的能指E明显不同于如果不是零,

当距离是零,等于矩阵。定义(2.9)符合汉明距离用于二进制技术。

2.5。多个符号

有时接收者没有发现一个独特的象征,而不是R感知一组人口的特征。我们假设(2.8适用于每一个能指E。为了验证(2.2),它是必要的定位:统计应用程序的相关信息。的位置是最受欢迎的措施的意思是,的值,和模式。在第二阶段计算的总体质量。根据(2.2),数据的模糊性是由传播:扩散越大质量越低。的方差和标准偏差是传播最著名的措施。

2.5.1。

假设N离散值属于度量空间的意思是被定义为

方差是

2.5.2。

当符号由连续分布的概率密度函数p(E),意思是通过定积分了E对其现场的观察等

和方差计算在随后的方式

原则(2.2)收益率计算能指是有价值的信息当方差很小。相反,越是Var (E)是足够的,变得暗淡。能指没有任何意义的上限方差。

总之,清晰度证明的原则,结合上述方程通过各式各样的方法到目前为止。象征性的公式(2.2)给信息的存在条件按绝对值计算即是的/不,虽然部分的数学方程2.4和2.5量化度的质量各种符号。

3所示。信息相对主义

右边的2.2)证明信息的存在依赖于对抗术语和假定的干预完成检测过程。一个被迫得出结论,信息并不是一个绝对数量在目前的框架;和导致相对主义的两倍。我们称之为一些相对论的影响在的存在E,参考相对论接收方造成的影响

3.1。操作和形而上学的观点

相对论的信息带来了棘手的问题。实验采集的信息由于可以失败甚至在简单的现象和/或 引用一条明显的相对论效应发生在经典和量子物理:

(1)一个言论“信息消失当我们闭上眼睛或忘记它。“这是一眨眼的时间,即它是足够的切换,摧毁任何意味深长。(2)薛定谔方程告诉量子粒子的可能位置和概率分布一直如此,直到测量。粒子崩溃的干预

上面的效果似乎导致以下的结论。

(我)物质和能量守恒是经典物理学的基本原则,和取消信息收益率的物质起源信息没有基础。标志不应该消失如果显示有一个具体的身体。因此信息相对论似乎否认记号的相同的概念。(2)受体可以颠覆一个记号,而是应该保持真诚。测量过程中被证明是不可靠的,这震动经典和量子物理学的基础。

我们试图深入的严重问题(1.1)和(1.2)通过研究(2.2)。

方程(2.2)可以被编为一个无谓的重复抽象的逻辑。不平等可能接近一个≠B持有通用无条件的真理。不平等的声音时总是有效而简单的一个假设的抽象的观点;(2.2从实验角度)有不同的含义。方程(2.2)营销的能指的实际测定的条件,认为任何对象是一个潜在的信息成为有效的提供,但其功能干预。这个代理允许从潜在的状态能指通过真正的信息状态。一个对象视为一个信号,当生活让它活着,E消失,只要该对象是一个观察者不再可用。总之,不平等(2.2)所示的属性信息的状态E并且不修复的物理本质E。

这强调了业务方法的区别和哲学方法的测量问题。

受体否认的干扰信息的物理和特殊性质,当一个人认为从抽象的立场。不可避免地,一个推断激进的结论和发现不可调和的声明如果他/她的理由在形而上学的层面上37]。测量问题提出了更广泛的哲学讨论各个环节之间,一方面,笛卡尔的观察和洛克的账户创建的“内在的反思”,另一方面,neo-Kantean概念作为quasi-externalized生理过程的观察。哲学辩论的影响下,大卫玻姆提出的本体论解释QM [38]。

(2.2相对论)认为,信息是普遍但不构成一种形而上学的现象。不平等(2.2)表明,操作方法来解释检测和实验证据支持这种方法。技术人员有能力介入和克服一些脚踏实地的障碍使用适当的对策。实验能够规避或减少的影响信息相对主义由于操作的意义(2.2)。例如,人类的感官是不相容的E在许多情况下,子公司调查夹,受体控制的读出不可能直接感知不构成技术人员修改通过以来的形而上学的问题间接感知。

目前的框架提出了一种新颖的回答的问题出现在经典和量子物理,因为相对论的信息构成广泛,普遍的效果,证明现象出现,而矛盾。

目前的研究并不能解释相对论的特殊现象,体现了信息在每个事件,因为这些现象有不同的起源。事实上目前的研究限制本身不可或缺的元素E, 和我们已经公开讨论每个事件放在一边,纳入效应相对论热力学现象以来,光学,力学,量子物理,和其他行业表现出各种各样的话题,在一个统一的理论不能治疗。我们已经检查了基本的测量系统年代_E是普遍的,而不是每一个完整的系统年代根据应用领域的不同。

4所示。结论

本文从现代理论的不满意的状态信息。特别是,我们关注的是信息的抽象的概念到目前为止没有达成普遍共识而不是象征的概念充分共享和可以提供的基础理论的进步。

第二,我们发现观察者的想法是在文学,其中包括测量过程和测量事件影响各领域通过各种机制。基本系统年代_E包括R受体和信号E我们讨论的方式年代_E的工作原理。

受体和能指被所谓的监管锐度的原则。我们已经开发出这一原则与各种各样的数学形式,包括到目前为止获得的结果。

最后我们认为相对论的信息来源于锐度原则。目前的逻辑框架支撑的业务方法严重影响导致信息相对主义和反驳了测量问题的哲学解释。

承认

作者感谢他的同事Leonida Gianfagna在IBM众多讨论这个话题和有用的建议。

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