کتاب Modern Quantum Theory

کتاب Modern Quantum Theory: From Quantum Mechanics to Entanglement and Quantum Information (نظریه کوانتومی مدرن: از مکانیک کوانتومی تا درهم‌تنیدگی و اطلاعات کوانتومی) یک منبع کامل و جامع برای یادگیری مفاهیم مدرن کوانتوم است که در 3 بخش شما را با آن آشنا می‌کند.

در ادامه مقدمه‌ای از کتاب Modern Quantum Theory را از زبان نویسنده شرح خواهیم داد.

مقدمه‌ای بر کتاب Modern Quantum Theory:

در دهه‌های اخیر، نظریه کوانتومی به دلیل توسعه سریع اطلاعات کوانتومی و فناوری‌های کوانتومی، احیای گسترده ای را تجربه کرده است. یکی از ویژگی‌های اساسی حالت‌های کوانتومی شکلی از همبستگی به نام درهم‌تنیدگی است.

این همبستگی‌های کوانتومی باعث ایجاد ویژگی مفهومی جذابی از طبیعت به نام غیرمحلی می‌شود که از طریق نقض نابرابری‌های بل آشکار می‌شود، اما درهم‌تنیدگی همچنین در قلب پروتکل‌های ارتباطی کوانتومی مانند انتقال از راه دور کوانتومی یا (انتخاب تأخیر) درهم‌تنیدگی است. یا توزیع کلید کوانتومی، اما در محاسبات کوانتومی نیز از اهمیت مرکزی برخوردار است. بنابراین، هدف اصلی کتاب Modern Quantum Theory ارائه مقدمه ای مفصل برای درهم‌تنیدگی، ویژگی‌های آن، انواع آن و کاربردهای آن، از دیدگاه فیزیکی است.

الهام‌بخش این کتاب از مجموعه‌ای از دوره‌ها و سمینارها در مورد مکانیک کوانتومی و نظریه اطلاعات کوانتومی که توسط نویسندگان برگزار شد، نشأت گرفت: پوشش مطالبی در مورد موضوعاتی مانند مبانی مکانیک کوانتومی، درهم‌تنیدگی و ناپیوستگی که توسط راینهولد برتلمن در دانشگاه وین تدریس می‌شد.

طی سالیان متمادی برای دانشجویان کارشناسی و کارشناسی ارشد در رشته فیزیک و همچنین سخنرانی‌ها و سمینارهای نیکلای فریس در دانشگاه اینسبروک و دانشگاه وین. ما کتاب Modern Quantum Theory را به سه بخش تقسیم کرده‌ایم: قسمت اول مکانیک کوانتومی، قسمت دوم درهم‌تنیدگی و غیرمحلی و قسمت سوم مباحث پیشرفته در فیزیک کوانتومی مدرن.

اگرچه قبلاً کتاب‌های زیادی در مورد مکانیک کوانتومی وجود دارد، اما ما احساس کردیم که از یک سو بین بسیاری از کتاب‌های موجود در مکانیک کوانتومی که در بسیاری از موارد قبل از ظهور اطلاعات کوانتومی نوشته شده‌اند، گسست خاصی وجود دارد، و از سوی دیگر، کتاب‌های معاصر در مورد پردازش اطلاعات کوانتومی، که غالباً دیدگاهی را به شدت تحت تأثیر علوم رایانه و پردازش اطلاعات کلاسیک دارند.

بنابراین، در اینجا، ما می‌خواهیم مقدمه‌ای بر نظریه اطلاعات کوانتومی از دیدگاه فیزیک ارائه دهیم. برای هموار کردن راه، بخش اول کتاب Modern Quantum Theory دیدگاهی مدرن در مورد مکانیک کوانتومی ارائه می‌کند، موضوعی مرکزی از فیزیک نظری که می‌توان آن را بخشی از مجموعه استاندارد هر فیزیکدانی در نظر گرفت.

بیشتر بخوانید: کتاب Mastering Quantum Mechanics

بنابراین بخش اول برای خوانندگان گسترده ای از دانشجویان کارشناسی و کارشناسی ارشد گرفته تا اساتید و محققان به ویژه در فیزیک در نظر گرفته شده است، اما در سایر علوم طبیعی نیز مفید باشد. مکانیک کوانتومی از نظر مفهومی غنی و از نظر فنی پیچیده است، اما ما قصد داشتیم تا حد امکان خودکفا باشیم، مشتقات و مثال‌های صریح را با جزئیات هر چه بیشتر ارائه دهیم، و فقط بر نتایج استاندارد خاصی از ریاضیات تکیه کنیم. دیدگاه ما یک دیدگاه عملی است.

ما می خواهیم نحوه کار با مکانیک کوانتومی را نشان دهیم. از این نظر، بخش اول باید برای هر خواننده ای که با عناصر اساسی مکانیک کلاسیک و الکترودینامیک آشنا است در دسترس باشد، اما البته ما در سراسر کتاب بر ارائه آموزشی تأکید کرده ایم.

بخش دوم کتاب Modern Quantum Theory به مبانی مکانیک کوانتومی و نظریه درهم‌تنیدگی کوانتومی اختصاص دارد. با شروع از ارائه چارچوب ریاضی پایه عملگرهای چگالی، ابتدا نظریه‌های متغیر پنهان و پارادوکس انیشتین-پودولسکی-روزن را بررسی می‌کنیم قبل از اینکه نابرابری‌های بل را چه در جنبه نظری و چه در جنبه تجربی، بلکه به سؤالات فلسفی و موضوع تفسیر مکانیک کوانتومی این بحث سپس انگیزه مطالعه عمیق‌تر پروتکل‌های ارتباطی کوانتومی مبتنی بر درهم‌تنیدگی را فراهم می‌کند، که برجسته‌ترین در میان آن‌ها تله‌پورت کوانتومی است، قبل از اینکه توضیح مفصلی از نظریه درهم‌تنیدگی و تفکیک‌پذیری برای دو یا چند طرف، از جمله تکنیک‌هایی برای تشخیص و تعیین کمیت درهم‌تنیدگی ارائه دهیم.

بنابراین هدف بخش دوم کتاب Modern Quantum Theory برای خوانندگانی است که مایل به آشنایی بهتری  با نظریه اطلاعات کوانتومی هستند، و در حالی که فصل‌های اولیه قسمت دوم هنوز برای دانشجویان مقطع کارشناسی قابل دسترسی است، فصل‌های بعدی این بخش به تدریج شامل مطالب پیشرفته‌تری می‌شود که ما به آن‌ها اشاره می‌کنیم. امید است منبع مفیدی برای خوانندگان و محققان با تجربه تر نیز فراهم کند.

در بخش سوم کتاب Modern Quantum Theory، ما به طور کامل به موضوعات پیشرفته تر در فیزیک کوانتومی مدرن می‌پردازیم.

در حالی که قسمت‌های اول و دوم به یک معنا نشان‌دهنده قوس‌های داستانی مستقل هستند، قسمت سوم کتاب مجموعه‌ای از فصل‌هایی است که هر کدام می‌توانند به تنهایی بایستند و به این ترتیب به صورت جداگانه محتوای قسمت‌های اول و دوم را مطابق با آن تکمیل کنند. به علاقه و تمایل خواننده. با این وجود، انتخاب ما باید در پرتو نظریه اطلاعات کوانتومی دیده شود.

مهمتر از همه، ما یک نمای کلی از آنتروپی‌ها در حوزه فیزیک کلاسیک و پردازش اطلاعات و همچنین برای تعیین کمیت مقدار اطلاعات ذاتی در یک سیستم کوانتومی ارائه می‌کنیم. سپس، قبل از اینکه دیدگاه خود را به سیستم‌های کوانتومی باز معطوف کنیم، بر روی درمان رسمی کانال‌های کوانتومی و عملیات کوانتومی تمرکز می‌کنیم. در آنجا چارچوب نقشه‌های دینامیکی را ارائه می‌کنیم و یک معادله اصلی مارکو را برای توصیف ناهمدوسی احتمالی سیستم، ناشی از تعامل سیستم با محیط آن، استخراج می‌کنیم.

در مرحله بعد، قبل از اینکه در پایان به مطالعه خانواده کلی تر نور، با تمرکز ویژه بر تئوری حالات همدوس و توصیف آن‌ها در فضای فاز از طریق تابع ویگنر بپردازیم، اندازه‌گیری‌های کوانتومی و مترولوژی کوانتومی را مورد بحث قرار می‌دهیم.

ایالت‌های گاوسی در پایان کتاب Modern Quantum Theory به حوزه کاملاً متفاوتی یعنی فیزیک ذرات می‌پردازیم و نشان می‌دهیم که چگونه درهم‌تنیدگی و تکنیک‌های اطلاعات کوانتومی در این زمینه نقش دارند. به طور خاص، ما ویژگی‌های مزون‌های K “عجیب” و مزون‌های B “زیبایی” را مورد بحث قرار می‌دهیم. ما فکر می‌کنیم که کاوش در مفاهیم اطلاعات کوانتومی در این زمینه می‌تواند آزمایش‌های جدیدی از مکانیک کوانتومی ارائه دهد و دوردست ایده‌های این حوزه را نشان دهد.

سرفصل‌های کتاب Modern Quantum Theory:

• Title Page
• Copyright Page
• Dedication
• Acknowledgements
• Preface
• Content
• Part I Quantum Mechanics
  • 1 Wave-Particle Duality
  • 2 The Time-Dependent Schrödinger Equation
  • 3 Mathematical Formalism of Quantum Mechanics
  • 4 The Time-Independent Schrödinger Equation
  • 5 The Quantum Harmonic Oscillator
  • 6 Orbital Angular Momentum
  • 7 The Three-Dimensional Schrödinger Equation
  • 8 Spin and Atomic Structure
  • 9 Electromagnetism in Quantum Mechanics
  • 10 Perturbative Methods in Quantum Mechanics
• Part II Entanglement and Non-Locality
  • 11 Density Matrices
  • 12 Hidden-Variable Theories
  • 13 Bell Inequalities
  • 14 Quantum Teleportation
  • 15 Entanglement and Separability
  • 16 Quantification and Conversion of Entanglement
  • 17 High-Dimensional Quantum Systems
  • 18 Multipartite Entanglement
• Part III Advanced Topics in Modern Quantum Physics
  • 19 Entropy of Classical Systems
  • 20 Quantum Entropy and Correlations in Quantum Information
  • 21 Quantum Channels and Quantum Operations
  • 22 Open Quantum Systems, Decoherence, Atom-Field Coupling
  • 23 Quantum Measurements
  • 24 Quantum Metrology
  • 25 Quantum States of Light
  • 26 Particle Physics—Bell Inequalities
  • 27 Particle Physics—Entanglement and Decoherence
• References
• Copyright Notices
• Index

جهت دانلود کتاب Modern Quantum Theory می‌توانید پس از پرداخت، دریافت کنید.