はじめに

測定は、量子情報と古典情報の間のインターフェースを提供します。 量子状態にあるシステムに対して測定が行われると、古典情報が抽出され、その量子状態に関する何らかの情報が明らかになります — そして一般的に、その過程でその状態は変化するか、失われてしまいます。 量子情報の単純化された定式化（量子情報の基礎コースで提示されているもの）では、通常、射影測定に注目を絞っています。射影測定には、最も単純な測定の種類である標準基底測定が含まれます。 しかし、測定の概念は射影測定を超えて一般化することができます。

このレッスンでは、より一般的な測定について考えます。 一般的な測定を数学的に記述するいくつかの異なる方法を説明し、コース内でこれまでに議論された概念と結び付けていきます。

また、測定に関連する2つの概念、すなわち量子状態識別と量子状態トモグラフィーについても見ていきます。 量子状態識別とは、量子コンピューティングや暗号において一般的に発生する状況を指します。そこでは、既知の状態の集合の中の1つにシステムが用意され、測定によってどの状態が用意されたかを決定することが目標です。 一方、量子状態トモグラフィーでは、単一の未知の量子状態の多数の独立したコピーが利用可能であり、それらのコピーに対して測定を行うことで、その状態の密度行列の記述を再構成することが目標です。

レッスン動画

以下の動画では、John Watrous がこのレッスンの一般的な測定に関する内容を順を追って説明しています。別ウィンドウでこのレッスンの YouTube 動画 を開くこともできます。このレッスンのスライドをダウンロードすることもできます。