Алгоритмическое охлаждение: различия между версиями

В физике двухуровневые системы, а именно системы, допускающие только двоичные значения, полезны во многих отношениях. Часто бывает важно инициализировать такие системы чистым состоянием «0» или распределением вероятности, которое как можно ближе к чистому состоянию «0». В таких физических двухуровневых системах процесс сжатия данных, который приближает некоторые из них к чистому состоянию, можно рассматривать как «охлаждение». Для квантовых двухуровневых систем существует простая связь между температурой, энтропией и вероятностью заселения. Разница вероятностей заселения между этими двумя уровнями известна как поляризационное смещение, . Рассмотрим одиночную частицу с половинным спином – например, ядро водорода – в постоянном магнитном поле. При равновесии с тепловым резервуаром вероятность того, что этот спин окажется направлен вверх или вниз (т. е. параллельно или антипараллельно направлению поля), задается формулой <math>p \uparrow = \frac{1 + \epsilon}{2}</math> и <math>p \downarrow = \frac{1 - \epsilon}{2}</math>. Энтропия H спина равна <math>H(single-bit) = H( \frac{1}{2} + \frac{\epsilon}{2})</math>, причем <math>H(P) \equiv -P \; log_2 \; P - (1 - P) \; log_2 \; (1 - P)</math> измеряется в битах. Два чистых состояния ядра с половинными спинпит обычно записываются как | j "i = "0" и j ]} =T; уточнение обозначения ji можно найти в других статьях, посвященных квантовым вычислениям – например, в статье «Квантовое плотное кодирование».