Verstrengeling, 'n fundamentele konsep in kwantummeganika, speel 'n deurslaggewende rol in verskeie kwantuminligtingverwerkingstake. Die vraag of verstrengeling uit die algebraïese struktuur van die tensorproduk voortspruit, is intrigerend en diep gewortel in die wiskundige grondslae van kwantummeganika.
In kwantummeganika word die toestand van 'n saamgestelde kwantumstelsel beskryf deur 'n tensorproduk van die toestandsruimtes van die individuele subsisteme. Byvoorbeeld, as ons twee kwantumstelsels het wat beskryf word deur Hilbert-ruimtes ( mathcal {H}_A ) en ( mathcal {H}_B ), word die saamgestelde stelsel beskryf deur die tensor-produkruimte ( mathcal {H}_{AB} = mathcal {H}_A soms wiskundig{H}_B ). Die tensorprodukstruktuur vang die moontlike korrelasies tussen die subsisteme vas.
Verstrengeling ontstaan wanneer die toestand van die saamgestelde sisteem nie in 'n produktoestand van die individuele subsisteme gefaktoriseer kan word nie. Wiskundig word gesê dat 'n toestand (links| psi reghoek ) van 'n saamgestelde stelsel verstrengel is as dit nie uitgedruk kan word as (links| psi reghoek = links| psi_A reghoek soms links| psi_B reghoek ), waar (links| psi_A reghoek ) en ( left| psi_B rightrangle ) is die toestande van die individuele subsisteme. Met ander woorde, verstrengelde toestande vertoon korrelasies wat sterker is as wat met klassieke middele verklaar kan word.
Die vraag of verstrengeling uit die algebraïese struktuur van die tensorproduk volg, kan aangespreek word deur die eienskappe van verstrengelde toestande te ondersoek. Een sleuteleienskap van verstrengelde toestande is hul nie-skeidbaarheid, wat impliseer dat verstrengeling 'n kenmerk is wat uit die tensorprodukstruktuur van saamgestelde kwantumstelsels na vore kom. Hierdie nie-skeidbaarheid is 'n gevolg van die superposisie-beginsel in kwantummeganika, waar toestande in lineêre kombinasies van basistoestande kan bestaan.
Boonop is verstrengeling 'n hulpbron wat kwantuminligtingverwerkingstake soos kwantumteleportasie, superdigte kodering en kwantumsleutelverspreiding moontlik maak. Hierdie take maak staat op die nie-plaaslike korrelasies teenwoordig in verstrengelde state, wat verder gaan as wat haalbaar is met klassieke stelsels.
Om hierdie konsep te illustreer, oorweeg die beroemde Bell-staat (links| Phi^+ reghoek = frac{1}{sqrt{2}} (links| 00 reghoek + links| 11 reghoek) ) wat tussen twee verafgeleë partye, Alice en Bob, gedeel word. Hierdie toestand is maksimaal verstrengel en vertoon korrelasies wat nie klassiek verklaar kan word nie. Deur metings op hul onderskeie qubits uit te voer, kan Alice en Bob perfekte korrelasies bereik, wat die krag van verstrengeling in kwantuminligtingprotokolle ten toon stel.
Verstrengeling is inderdaad 'n gevolg van die algebraïese struktuur van die tensorproduk in kwantummeganika. Die nie-skeidbaarheid van verstrengelde toestande spruit voort uit die tensorprodukformalisme, wat die unieke kenmerke van kwantumstelsels beklemtoon wat verder gaan as klassieke beskrywings.
Ander onlangse vrae en antwoorde t.o.v EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals:
- Hoe werk die kwantum-ontkenningshek (quantum NOT of Pauli-X-hek)?
- Hoekom is die Hadamard-hek self-omkeerbaar?
- As die 1ste kwbit van die Bell-toestand op 'n sekere basis meet en dan die 2de kwbit meet in 'n basis wat deur 'n sekere hoek theta geroteer word, is die waarskynlikheid dat jy projeksie na die ooreenstemmende vektor sal verkry gelyk aan die sinuskwadraat van theta?
- Hoeveel stukkies klassieke inligting sal nodig wees om die toestand van 'n arbitrêre kwbit-superposisie te beskryf?
- Hoeveel afmetings het 'n spasie van 3 qubits?
- Sal die meting van 'n qubit sy kwantum superposisie vernietig?
- Kan kwantumhekke meer insette as uitsette hê op soortgelyke wyse as klassieke hekke?
- Sluit die universele familie van kwantumhekke die CNOT-hek en die Hadamard-hek in?
- Wat is 'n dubbelspleet eksperiment?
- Is die rotasie van 'n polariserende filter gelykstaande aan die verandering van die fotonpolarisasiemetingsbasis?
Sien meer vrae en antwoorde in EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals