Christopher A. Fuchs

Christopher Alan Fuchs (nacido en Cuero, Texas ) es un físico teórico estadounidense cuyo trabajo se centra en la teoría de la información cuántica y los fundamentos de la mecánica cuántica. Es profesor de física en la Universidad de Massachusetts Boston . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Fuchs es conocido por su trabajo técnico en teoría de la información cuántica y por ser co-creador del QBismo , ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} una interpretación de la mecánica cuántica que se aparta radicalmente de los enfoques convencionales. En el QBismo, las acciones y experiencias de los agentes individuales son las preocupaciones centrales de la teoría, no lo que hace el universo sin el agente.

El trabajo actual de Fuchs incluye la investigación de mediciones simétricas completas desde el punto de vista informativo ( SIC-POVM ), que QBism utiliza para representar estados cuánticos como distribuciones de probabilidad en un marco donde la regla de Born aparece como una modificación de la ley clásica de probabilidad total .

Es miembro de la Sociedad Estadounidense de Física . ^{[ 6 ]}

Fuchs nació en Cuero, Texas. Recibió dos títulos de Licenciatura en Ciencias, en física y matemáticas, ambos con altos honores, de la Universidad de Texas en Austin en 1987, donde estudió con John Archibald Wheeler . ^{[ 1 ] [ 7 ]} En 1996 ^{[ 8 ]} completó su Doctorado en Física en la Universidad de Nuevo México bajo la supervisión de Carlton M. Caves . ^{[ 1 ] [ 9 ]} El libro de texto de Michael Nielsen e Isaac Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, recomendaría más tarde la tesis doctoral de Fuchs por proporcionar "una gran cantidad de material sobre medidas de distancia para la información cuántica". ^{[ 10 ]}

Después de completar su doctorado, Fuchs ocupó varios puestos postdoctorales, incluida la beca postdoctoral Lee A. DuBridge Prize en el Instituto Tecnológico de California (Caltech). Posteriormente trabajó como miembro del personal técnico en los Laboratorios Bell en Murray Hill, Nueva Jersey. ^{[ 1 ] [ 11 ] [ 12 ]} De 2007 a 2013, Fuchs fue investigador sénior en el Instituto Perimeter de Física Teórica en Waterloo, Canadá, un centro dedicado a la investigación en física teórica , particularmente en áreas como la cosmología y los fundamentos cuánticos. ^{[ 13 ] [ 14 ]} De 2013 a 2014 fue científico sénior en Raytheon BBN Technologies en Cambridge, Massachusetts. ^{[ 1 ]}

Desde 2015 es profesor de física en la Universidad de Massachusetts Boston , donde dirige un grupo de investigación dedicado a los fundamentos cuánticos y la teoría de la información cuántica. El grupo trabaja en el desarrollo y estudio del QBismo y en el análisis de estructuras matemáticas relacionadas, como los SIC-POVM, utilizados en formulaciones probabilísticas de la mecánica cuántica. ^{[ 1 ] [ 15 ] [ 16 ]}

En el campo de la teoría de la información cuántica , Fuchs ha trabajado en medidas de fidelidad y distinguibilidad para estados cuánticos, límites de la información accesible y relaciones entre perturbación e información en mediciones cuánticas. Algunos de estos resultados aparecen en su tesis doctoral y en trabajos posteriores sobre criptografía cuántica y comunicación cuántica. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

Fuchs y Jeroen van de Graaf introdujeron cotas bilaterales que relacionan la distancia de traza y la fidelidad, ahora conocidas como desigualdades de Fuchs-van de Graaf . Se utilizan ampliamente en la literatura para convertir cotas de error y fidelidad en el análisis de protocolos cuánticos. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Fue uno de los creadores del concepto de "no localidad sin entrelazamiento". ^{[ 22 ]} Esto se refiere a conjuntos de estados cuánticos de producto que son perfectamente distinguibles globalmente, pero solo imperfectamente distinguibles con mediciones locales y comunicación clásica ( LOCC ). El mismo artículo también introduce implícitamente la noción de una " base de producto inextensible ", que posteriormente fue fundamental para establecer que el criterio de Peres-Horodecki para el entrelazamiento es necesario pero no suficiente. ^{[ 23 ]} Junto con Charles H. Bennett y John A. Smolin , cuestionó si la capacidad clásica de un canal cuántico ruidoso podría incrementarse mediante codificaciones entrelazadas, ^{[ 24 ] [ 25 ]} un resultado que finalmente fue establecido en positivo por Matthew Hastings . ^{[ 26 ]}

Fuchs también colaboró ​​en la demostración del teorema de no difusión , una generalización del teorema de no clonación . ^{[ 27 ] [ 28 ]} Junto con Carlton Caves y Rüdiger Schack, desarrolló una versión cuántica del teorema de de Finetti . ^{[ 29 ]}

En mayo de 2000, cuando Fuchs era investigador postdoctoral en el Laboratorio Nacional de Los Alamos , su casa y la mayoría de las pertenencias de su familia fueron destruidas en el incendio de Cerro Grande . ^{[ 30 ]} Fuchs había estado carteándose activamente por correo electrónico con muchas figuras prominentes en el entonces incipiente campo de la información cuántica. En un ejemplo de lo que él llamó "hacer una copia de seguridad de mi disco duro", publicó una colección editada de esta correspondencia en el servidor de preimpresiones arXiv , con un prólogo de N. David Mermin . Posteriormente, Växjö University Press imprimió una edición limitada de esta colección, y en 2011, Cambridge University Press la imprimió (con una nueva introducción) bajo el título Coming of Age with Quantum Information. ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}

El QBismo es una interpretación de la mecánica cuántica que considera la teoría como una herramienta para que cada agente evalúe y actualice sus expectativas sobre los resultados de sus propias acciones en el mundo. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]} Desde esta perspectiva, el estado cuántico no se entiende como una propiedad objetiva de un sistema, sino como una expresión matemática de las creencias de un agente sobre ese sistema. Desde este punto de vista, la mecánica cuántica no describe una realidad independiente del observador; en cambio, proporciona un marco normativo para la toma de decisiones. En el QBismo, la medición se concibe como una acción llevada a cabo por un agente sobre el mundo externo, y el resultado se identifica como la experiencia que esa acción suscita en ese agente. El resultado no se considera como la revelación de un valor preexistente e independiente del observador, sino como el producto de una interacción particular entre el agente y el sistema. ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]} Dentro del QBismo, la probabilidad se trata en un sentido subjetivista y personalista, en la tradición de de Finetti , utilizando la coherencia del libro holandés como criterio de racionalidad. La coherencia justifica las reglas estándar de probabilidad como restricciones normativas sobre los compromisos de juego de un agente, mientras que la teoría cuántica añade una estructura normativa adicional adaptada a un mundo cuántico. ^{[ 40 ]}

Desde el punto de vista de QBist, se desarrolló un formalismo que permite reemplazar los estados cuánticos estándar por las distribuciones asociadas a los resultados de dispositivos de referencia definidos por mediciones informativamente completas. ^{[ 41 ]} Bajo este enfoque, los estados cuánticos se interpretan como expresiones de creencia. Dentro de este marco, la regla de Born no se interpreta como una ley de la naturaleza que determina qué resultados ocurren, sino como una regla normativa: una restricción que un agente adopta para mantener la coherencia interna entre sus asignaciones de probabilidad personales. La regla vincula las asignaciones de probabilidad de un agente para los resultados de una medición de referencia informativamente completa con sus asignaciones para los resultados de cualquier otra medición posible. ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}

Esta restricción toma su forma más simple cuando la medición de referencia es una medición simétrica informativamente completa (SIC-POVM), ^{[ 45 ]} un tipo de POVM estudiado por primera vez por Gerhard Zauner. ^{[ 46 ]} Esto hace que las SIC-POVM sean de interés para el programa QBist. ^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]}

• Miembro de la Sociedad Estadounidense de Física (2012), "por sus poderosos teoremas y exposiciones lúcidas" que culminaron en la visión de la teoría cuántica conocida como QBismo. ^{[ 6 ]}
• Premio Internacional de Comunicación Cuántica QCMC (2010) ^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}
• El artículo "Teletransportación cuántica incondicional", escrito en coautoría con el grupo de HJ Kimble , ^{[ 53 ]} fue incluido entre los "Diez avances más importantes de 1998" por los editores de Science . ^{[ 54 ]}
• Premio del Rector a la Excelencia Académica, Universidad de Massachusetts Boston, noviembre de 2021. ^{[ 55 ]}

El trabajo de Christopher Fuchs sobre los fundamentos de la mecánica cuántica y la teoría de la información cuántica ha atraído una atención constante tanto en medios científicos como de interés general. Sus investigaciones y puntos de vista interpretativos se han discutido en medios como The Wall Street Journal , ^{[ 56 ] [ 57 ]} Aeon , ^{[ 58 ]} y National Public Radio . ^{[ 59 ]} Perfiles extensos, entrevistas y artículos que examinan sus contribuciones y sus implicaciones para la interpretación de la mecánica cuántica han aparecido en Vox , ^{[ 5 ]} Scientific American , ^{[ 60 ]} Quanta , ^{[ 4 ]} Discover Magazine , ^{[ 61 ]} Nautilus , ^{[ 9 ] [ 62 ]} Science , ^{[ 7 ]} el Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung , ^{[ 63 ]} y otras publicaciones. ^{[ 64 ]}

Fuchs y el QBismo fueron objeto de un reportaje en un episodio de 2014 de la serie documental de Morgan Freeman , Through the Wormhole . ^{[ 65 ]}

• Publicaciones de Christopher A. Fuchs indexadas por Google Académico
• Grabaciones de conferencias en PIRSA