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信息论information theory基本课题的应用包括源编码/数据压缩（如ZIP文件），以及信道编码/错误检测和纠正（如DSL）。它的影响对于旅行者号深空任务的成功、光盘的发明、移动电话的可行性和互联网的发展都至关重要。该理论在其他领域也有应用，包括统计推理、密码学、神经生物学、感知、语言学、分子代码的进化和功能（生物信息学）、热物理、分子动力学、量子计算、黑洞、信息检索、情报收集、剽窃检测、模式识别、异常检测甚至艺术创作。
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数学代写|信息论代写Information Theory代考|Concepts in Quantum Shannon Theory
In these first few chapters, our aim is to establish a firm grounding so that we can address some fundamental questions regarding information transmission over quantum channels. This area of study has become known as “quantum Shannon theory” in the broader quantum information community, in order to distinguish this topic from other areas of study in quantum information science. In this text, we will use the terms “quantum Shannon theory” and “quantum information theory” somewhat interchangeably. We will begin by briefly overviewing several fundamental aspects of the quantum theory. Our study of the quantum theory, in this chapter and future ones, will be at an abstract level, without giving preference to any particular physical system such as a spin- ${ }^1 / 2$ particle or a photon. This approach will be more beneficial for the purposes of our study, but, here and there, we will make some reference to actual physical systems to ground us in reality.
You may be wondering, what is quantum Shannon theory and why do we name this area of study as such? In short, quantum Shannon theory is the study of the ultimate capability of noisy physical systems, governed by the laws of quantum mechanics, to preserve information and correlations. Quantum information theorists have chosen the name quantum Shannon theory to honor Claude Shannon, who single-handedly founded the field of classical information theory with a groundbreaking paper (Shannon, 1948). In particular, the name refers to the asymptotic theory of quantum information, which is the main topic of study in this book. Information theorists since Shannon have dubbed him the “Einstein of the information age.” 1 The name quantum Shannon theory is fit to capture this area of study because we often use quantum versions of Shannon’s ideas to prove some of the main theorems in quantum Shannon theory.
We prefer the name “quantum Shannon theory” over such names as “quantum information science” or just “quantum information.” These other names are too broad, encompassing subjects as diverse as quantum computation, quantum algorithms, quantum complexity theory, quantum communication complexity, entanglement theory, quantum key distribution, quantum error correction, and even the experimental implementation of quantum protocols. Quantum Shannon theory does overlap with some of the aforementioned subjects, such as quantum computation, entanglement theory, quantum key distribution, and quantum error correction, but the name “quantum Shannon theory” should evoke a certain paradigm for quantum communication with which the reader will become intimately familiar after some exposure to the topics in this book. For example, it is necessary for us to discuss quantum gates (a topic in quantum computing) because quantum Shannon-theoretic protocols exploit them to achieve certain information-processing tasks. Also, in Chapter 23, we are interested in the ultimate limitation on the ability of a noisy quantum communication channel to transmit private information (information that is secret from any third party besides the intended receiver). This topic connects quantum Shannon theory with quantum key distribution because the private information capacity of a noisy quantum channel is strongly related to the task of using the quantum channel to distribute a secret key. As a final connection, one of the most important theorems of quantum Shannon theory is the quantum capacity theorem. This theorem determines the ultimate rate at which a sender can reliably transmit quantum information over a quantum channel to a receiver. The result provided by the quantum capacity theorem is closely related to the theory of quantum error correction, but the mathematical techniques used in quantum Shannon theory and in quantum error correction are so different that these subjects merit different courses of study.
数学代写|信息论代写Information Theory代考|Overview of the Quantum Theory
Brief History of the Quantum Theory
A physicist living around 1890 would have been well pleased with the progress of physics, but perhaps frustrated at the seeming lack of open research problems. It seemed as though the Newtonian laws of mechanics, Maxwell’s theory of electromagnetism, and Boltzmann’s theory of statistical mechanics explained most natural phenomena. In fact, Max Planck, one of the founding fathers of the quantum theory, was searching for an area of study in 1874 and his advisor gave him the following guidance:
“In this field [of physics], almost everything is already discovered, and all that remains is to fill a few holes.”
Two Clouds
Fortunately, Planck did not heed this advice and instead began his physics studies. Not everyone agreed with Planck’s former advisor. Lord Kelvin stated in his famous April 1900 lecture that “two clouds” surrounded the “beauty and clearness of theory” (Kelvin, 1901). The first cloud was the failure of Michelson and Morley to detect a change in the speed of light as predicted by an “ether theory,” and the second cloud was the ultraviolet catastrophe, the classical prediction that a blackbody emits radiation with an infinite intensity at high ultraviolet frequencies. Also in 1900, Planck started the quantum revolution that began to clear the second cloud. He assumed that light comes in discrete bundles of energy and used this idea to produce a formula that correctly predicts the spectrum of blackbody radiation (Planck, 1901). A great cartoon lampoon of the ultraviolet catastrophe shows Planck calmly sitting fireside with a classical physicist whose face is burning to bits because of the intense ultraviolet radiation that his classical theory predicts the fire is emitting (McEvoy \& Zarate, 2004). A few years later, Einstein (1905) contributed a paper that helped to further clear the second cloud (he also cleared the first cloud with his other 1905 paper on special relativity). He assumed that Planck was right and showed that the postulate that light arrives in “quanta” (now known as the photon theory) provides a simple explanation for the photoelectric effect, the phenomenon in which electromagnetic radiation beyond a certain threshold frequency impinging on a metallic surface induces a current in that metal.
信息论代写
数学代写|信息论代写Information Theory代考|Concepts in Quantum Shannon Theory
在这前几章中，我们的目标是建立一个坚实的基础，以便我们可以解决一些关于量子信道上信息传输的基本问题。这一研究领域在更广泛的量子信息界被称为“量子香农理论”，以便将这一主题与量子信息科学的其他研究领域区分开来。在本文中，我们将交替使用术语“量子香农理论”和“量子信息论”。我们将首先简要概述量子理论的几个基本方面。在本章和以后的章节中，我们对量子理论的研究将在抽象的层面上进行，而不会优先考虑任何特定的物理系统，如自旋- ${}1 / 2$粒子或光子。这种方法对我们的研究目的更有益，但是，在这里和那里，我们将参考一些实际的物理系统，以使我们在现实中扎根。
你可能想知道，什么是量子香农理论，为什么我们要这样命名这个研究领域?简而言之，量子香农理论研究的是受量子力学定律支配的噪声物理系统保存信息和相关性的最终能力。量子信息理论家选择量子香农理论这个名称是为了纪念克劳德·香农，他以一篇开创性的论文一手创立了经典信息论领域(Shannon, 1948)。特别地，这个名字指的是量子信息的渐近理论，这是本书的主要研究课题。自香农以来的信息理论家都称他为“信息时代的爱因斯坦”。量子香农理论这个名称很适合捕捉这个研究领域，因为我们经常使用香农思想的量子版本来证明量子香农理论中的一些主要定理。
我们更喜欢“量子香农理论”这个名字，而不是“量子信息科学”或仅仅是“量子信息”。这些名称过于宽泛，涵盖了量子计算、量子算法、量子复杂性理论、量子通信复杂性、纠缠理论、量子密钥分发、量子纠错，甚至量子协议的实验实现等多种学科。量子香农理论确实与前面提到的一些主题重叠，比如量子计算、纠缠理论、量子密钥分发和量子纠错，但是“量子香农理论”这个名字应该唤起某种量子通信的范式，读者在接触本书的一些主题后会非常熟悉这种范式。例如，我们有必要讨论量子门(量子计算中的一个主题)，因为量子香农理论协议利用它们来实现某些信息处理任务。此外，在第23章中，我们对噪声量子通信信道传输私有信息能力的最终限制感兴趣(除了预期的接收者之外，对任何第三方保密的信息)。本课题将量子香农理论与量子密钥分发联系起来，因为噪声量子信道的私有信息容量与使用量子信道分发密钥的任务密切相关。作为最后的联系，量子香农理论最重要的定理之一是量子容量定理。这个定理决定了发送方能够通过量子信道向接收方可靠地传输量子信息的最终速率。量子容量定理提供的结果与量子误差校正理论密切相关，但量子香农理论和量子误差校正所使用的数学技术是如此不同，这两个主题值得不同的课程学习。
数学代写|信息论代写Information Theory代考|Overview of the Quantum Theory
通用场景
量子理论简
一个生活在1890年前后的物理学家会对物理学的进步感到非常高兴，但可能会对似乎缺乏公开的研究问题感到沮丧。似乎牛顿的力学定律、麦克斯韦的电磁学理论和玻尔兹曼的统计力学理论解释了大多数自然现象。事实上，量子理论的创始人之一马克斯·普朗克在1874年寻找一个研究领域时，他的导师给了他以下指导:
“在这个(物理学)领域，几乎所有的东西都已经被发现了，剩下的就是填补一些空白。”
两朵
幸运的是，普朗克没有听从这个建议，而是开始了他的物理研究。并非所有人都同意普朗克前顾问的观点。开尔文勋爵在他1900年4月的著名演讲中指出，“两朵云”包围着“理论的美丽和清晰”(开尔文，1901)。第一片云是迈克尔逊和莫雷未能像“以太理论”预测的那样探测到光速的变化，第二片云是紫外线灾难，这是一个经典的预测，即黑体在高紫外线频率下发射出无限强度的辐射。也是在1900年，普朗克开始了量子革命，开始清除第二层云。他假设光以离散的能量束的形式出现，并利用这一想法得出了一个公式，正确地预测了黑体辐射的光谱(普朗克，1901年)。在一幅讽刺紫外线灾难的漫画中，普朗克平静地坐在炉边，旁边是一位经典物理学家，这位物理学家的脸被烧成碎片，因为他的经典理论预测火焰正在发射强烈的紫外线辐射(McEvoy \& Zarate, 2004)。几年后，爱因斯坦(1905年)发表了一篇论文，帮助进一步澄清了第二团迷雾(他在1905年发表的另一篇关于狭义相对论的论文也澄清了第一团迷雾)。他认为普朗克是正确的，并证明了光以“量子”形式到达的假设(现在被称为光子理论)为光电效应提供了一个简单的解释，即电磁辐射超过一定阈值频率撞击金属表面时在金属中产生电流的现象。
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微观经济学代写
微观经济学是主流经济学的一个分支，研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富，各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。
线性代数代写
线性代数是数学的一个分支，涉及线性方程，如：线性图，如：以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。
博弈论代写
现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼（John von Neumann）提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理，这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后，1944年，他与奥斯卡-莫根斯特恩（Oskar Morgenstern）共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书，该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论，使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。
微积分代写
微积分，最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”，是对连续变化的数学研究，就像几何学是对形状的研究，而代数是对算术运算的概括研究一样。
它有两个主要分支，微分和积分；微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率，而积分涉及数量的累积，以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系，它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。
计量经济学代写
什么是计量经济学？
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用，使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设，并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验，然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。
根据你是对测试现有理论感兴趣，还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣，计量经济学可以细分为两大类：理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。
Matlab代写
MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中，其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括：数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发，包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统，其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题，尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题，而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问，这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展，得到了许多用户的投入。在大学环境中，它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域，MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要，工具箱允许您学习和应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数（M 文件）的综合集合，可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。
