Sapīšanās, kvantu mehānikas pamatjēdziens, spēlē izšķirošu lomu dažādos kvantu informācijas apstrādes uzdevumos. Jautājums par to, vai sapīšanās izriet no tenzora produkta algebriskās struktūras, ir intriģējošs un dziļi iesakņojies kvantu mehānikas matemātiskajos pamatos.
Kvantu mehānikā saliktas kvantu sistēmas stāvokli apraksta ar atsevišķu apakšsistēmu stāvokļu telpu tenzoru reizinājumu. Piemēram, ja mums ir divas kvantu sistēmas, ko apraksta Hilberta telpas ( mathcal{H}_A ) un ( mathcal{H}_B ), salikto sistēmu apraksta ar tenzoru reizinājuma telpu ( mathcal{H}_{AB} = mathcal {H}_A otimes mathcal{H}_B ). Tenzora produkta struktūra atspoguļo iespējamās korelācijas starp apakšsistēmām.
Sapīšanās rodas, ja saliktās sistēmas stāvokli nevar faktorizēt atsevišķu apakšsistēmu produkta stāvoklī. Matemātiski tiek uzskatīts, ka saliktas sistēmas stāvoklis (kreisais| psi taisnleņķis ) ir sapinies, ja to nevar izteikt kā (kreisais| psi taisnstūris = kreisais| psi_A taisnstūris otimes kreisais| psi_B taisnstūris ), kur (kreisais| psi_A taisnstūris ) un (pa kreisi| psi_B taisnleņķis) ir atsevišķu apakšsistēmu stāvokļi. Citiem vārdiem sakot, sapinušies stāvokļi uzrāda korelācijas, kas ir spēcīgākas par to, ko var izskaidrot ar klasiskajiem līdzekļiem.
Jautājumu par to, vai sapīšanās izriet no tenzora reizinājuma algebriskās struktūras, var atrisināt, pārbaudot sapinušo stāvokļu īpašības. Viena no galvenajām sapīto stāvokļu īpašībām ir to neatdalāmība, kas nozīmē, ka sapīšanās ir iezīme, kas izriet no salikto kvantu sistēmu tenzora produkta struktūras. Šī neatdalāmība ir superpozīcijas principa sekas kvantu mehānikā, kur stāvokļi var pastāvēt lineārās bāzes stāvokļu kombinācijās.
Turklāt sapīšanās ir resurss, kas nodrošina kvantu informācijas apstrādes uzdevumus, piemēram, kvantu teleportāciju, superblīvu kodēšanu un kvantu atslēgu izplatīšanu. Šie uzdevumi balstās uz nelokālām korelācijām, kas atrodas sapinušies stāvokļos, kas pārsniedz to, kas ir sasniedzams ar klasiskajām sistēmām.
Lai ilustrētu šo jēdzienu, apsveriet slaveno Bela stāvokli (kreisais| Phi^+ taisnleņķis = frac{1}{sqrt{2}} (pa kreisi| 00 taisnleņķis + kreisais| 11 taisnstūris) ), ko dala divas attālas puses — Alise un Bobs. Šis stāvoklis ir maksimāli sapinies un uzrāda korelācijas, kuras nevar izskaidrot klasiski. Veicot mērījumus saviem attiecīgajiem kubitiem, Alise un Bobs var panākt perfektas korelācijas, parādot sapīšanās spēku kvantu informācijas protokolos.
Sapīšanās patiešām ir kvantu mehānikas tenzora produkta algebriskās struktūras sekas. Sajaukto stāvokļu neatdalāmība izriet no tenzora produkta formālisma, izceļot kvantu sistēmu unikālās iezīmes, kas pārsniedz klasiskos aprakstus.
Citi jaunākie jautājumi un atbildes par EITC/QI/QIF kvantu informācijas pamati:
- Kā darbojas kvantu noliegšanas vārti (quantum NOT vai Pauli-X vārti)?
- Kāpēc Hadamarda vārti ir atgriezeniski?
- Ja mēra Bell stāvokļa 1. kubitu noteiktā bāzē un pēc tam izmēra 2. kubitu bāzē, kas pagriezta par noteiktu leņķi teta, varbūtība, ka jūs iegūsit projekciju uz atbilstošo vektoru, ir vienāda ar teta sinusa kvadrātu?
- Cik klasiskās informācijas biti būtu nepieciešami, lai aprakstītu patvaļīgas kubitu superpozīcijas stāvokli?
- Cik dimensijās ir 3 kubitu telpa?
- Vai kubīta mērīšana iznīcinās tā kvantu superpozīciju?
- Vai kvantu vārtiem var būt vairāk ieejas nekā izejas līdzīgi kā klasiskajiem vārtiem?
- Vai universālajā kvantu vārtu ģimenē ietilpst CNOT vārti un Hadamada vārti?
- Kas ir eksperiments ar dubulto spraugu?
- Vai polarizācijas filtra pagriešana ir līdzvērtīga fotonu polarizācijas mērīšanas bāzes maiņai?
Skatiet vairāk jautājumu un atbilžu sadaļā EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals
Vairāk jautājumu un atbilžu:
- Lauks: Kvantu informācija
- programma: EITC/QI/QIF kvantu informācijas pamati (dodieties uz sertifikācijas programmu)
- Nodarbība: Kvantu sapīšanās (dodieties uz saistīto nodarbību)
- Tēma: Ieplūšana (dodieties uz saistīto tēmu)