Kvanteteleporteringen gør det muligt at teleportere kvanteinformation, men for fuldt ud at gendanne den skal man sende 2 bits klassisk information over en klassisk kanal for hver teleporteret qubit?
Kvanteteleportation er et grundlæggende koncept i kvanteinformationsteorien, der muliggør overførsel af kvanteinformation fra et sted til et andet uden fysisk at transportere selve kvantetilstanden. Denne proces involverer sammenfiltring af to partikler og transmission af klassisk information for at rekonstruere kvantetilstanden i den modtagende ende.
I kvanteteleportering er tre partikler involveret: afsenderens qubit (kvanteinformationen, der skal teleporteres), den ene halvdel af et sammenfiltret par, der deles mellem afsender og modtager (klokkepar), og modtagerens qubit (partiklen i den modtagende ende) . Processen starter med, at afsenderen udfører en fælles måling på deres qubit og Bell-parret. Denne måling kollapser den sammenfiltrede tilstand af Bell-parret og giver to klassiske bits information, der skal sendes til modtageren.
De to klassiske bits modtaget af modtageren formidler information om de nødvendige operationer, der skal udføres på modtagerens qubit for at rekonstruere afsenderens oprindelige qubit-tilstand. Ved at anvende disse operationer kan modtageren transformere deres qubit til en tilstand, der er identisk med afsenderens oprindelige qubit, og effektivt teleportere kvanteinformationen.
Kravet om at sende to klassiske bits for hver qubit, der teleporteres, er et vigtigt aspekt af kvanteteleportering. Disse klassiske bits er afgørende for, at modtageren kan udføre de korrekte operationer for at genoprette kvantetilstanden pålideligt. Uden denne klassiske information kan kvantetilstanden ikke rekonstrueres nøjagtigt i den modtagende ende, hvilket fører til tab af kvanteinformation.
For at illustrere dette koncept, overvej et scenario, hvor Alice ønsker at teleportere en qubit til Bob. Hvis Alice har en qubit i en ukendt tilstand |ψ⟩ = α|0⟩ + β|1⟩, hvor α og β er komplekse tal, der repræsenterer sandsynlighedsamplituder, sammenfiltrer hun sin qubit med sin halvdel af Bell-parret. Efter at have udført en fælles måling, får Alice to klassiske bits, som hun sender til Bob. Bob bruger derefter disse klassiske bits til at anvende de nødvendige kvanteporte til sin qubit, hvilket resulterer i, at tilstanden α|0⟩ + β|1⟩ med succes teleporteres fra Alice til Bob.
Kvanteteleportering giver mulighed for overførsel af kvanteinformation mellem partikler, men den fuldstændige gendannelse af denne information i den modtagende ende nødvendiggør transmission af to klassiske bits pr. teleporteret qubit for at guide rekonstruktionsprocessen nøjagtigt.
Andre seneste spørgsmål og svar vedr EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals:
- Hvad var dobbeltspalteeksperimentets historie, og hvordan hænger det sammen med bølgemekanik og kvantemekanikkens udvikling?
- Er amplituder af kvantetilstande altid reelle tal?
- Hvordan fungerer quantum negation gate (quantum NOT eller Pauli-X gate)?
- Hvorfor er Hadamard-porten selvvendbar?
- Hvis du måler den første qubit af Bell-tilstanden i en bestemt basis og derefter måler den anden qubit i en basis roteret med en bestemt vinkel theta, er sandsynligheden for, at du opnår projektion til den tilsvarende vektor, lig med kvadratet af sinus af theta?
- Hvor mange stykker af klassisk information ville være nødvendige for at beskrive tilstanden af en vilkårlig qubit-superposition?
- Hvor mange dimensioner har et rum på 3 qubits?
- Vil målingen af en qubit ødelægge dens kvantesuperposition?
- Kan kvanteporte have flere input end output på samme måde som klassiske porte?
- Inkluderer den universelle familie af kvanteporte CNOT-porten og Hadamard-porten?
Se flere spørgsmål og svar i EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals