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Kraus Decomposition

定义 Definition

Kraus decomposition(克劳斯分解)是量子信息中描述量子信道/量子操作的一种表示方式:任何满足完全正(CP)且迹保持(TP)的演化,都可以写成一组算符的“算符和”形式
\[ \mathcal{E}(\rho)=\sum_i K_i\,\rho\,K_i^\dagger,\quad \sum_i K_i^\dagger K_i=I \] 其中 \(K_i\) 称为 Kraus operators(克劳斯算符)。它常用于刻画噪声、退相干、测量后态更新等过程。(该术语在不同语境下也会涉及“迹非保持”的情形,此时约束条件会相应变化。)

发音 Pronunciation (IPA)

/kraʊs ˌdiːkɒmpəˈzɪʃən/

例句 Examples

A noisy channel can be written using a Kraus decomposition.
带噪声的量子信道可以用克劳斯分解来表示。

Using the Kraus decomposition, we model amplitude damping by choosing operators that satisfy \(\sum_i K_i^\dagger K_i=I\).
利用克劳斯分解,我们通过选取满足 \(\sum_i K_i^\dagger K_i=I\) 的算符来建模振幅阻尼噪声。

词源 Etymology

“Kraus”来自奥地利物理学家 Karl Kraus 的姓氏;在量子理论中,“Kraus representation/decomposition”用来指代他在研究量子操作(特别是完全正映射)时发展出的表示方法。“decomposition”意为“分解”,强调把一个量子过程拆成若干个算符作用的求和形式。

相关词 Related Words

文献与著作 Literary / Notable Works

  • Quantum Computation and Quantum Information(Nielsen & Chuang)
  • John Preskill, Lecture Notes on Quantum Computation(讲义中常用克劳斯表示讲解噪声与信道)
  • John Watrous, The Theory of Quantum Information
  • Karl Kraus 的早期论文:关于量子操作与完全正映射表示的经典来源(常被引用为“Kraus representation/decomposition”的出处)
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