Главная > КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ: ЗА И ПРОТИВ (В. А. Садовничего)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Чтобы прояснить задачу передачи квантовой информации, предположим, что у Алисы есть частица в определенном квантовом состоянии $|\Psi\rangle$ и она хочет, чтобы у живущего вдали от нее Боба была такая же частица. Можно было бы просто послать эту частицу Бобу. Но что делать, если канал связи между Алисой и Бобом не слишком хорош, чтобы можно было сохранить необходимую квантовую когерентность, или если пересылка займет много времени, что так и будет, когда $|\Psi\rangle$ –
состояние сложного или массивного объекта. Какую стратегию должны избрать Алиса и Боб?

Как уже говорилось, Алиса не может произвести такие измерения, которые позволили бы Бобу реконструировать состояние, потому что состояние квантовой системы нельзя полностью определить измерениями. Такая неуловимость квантовых систем объясняется тем, что они могут находится одновременно в суперпозиции нескольких состояний. Измерение квантовой системы вынуждает систему принять одно из этих состояний – на это обстоятельство ссылаются как на проекционный постулат. Можно иллюстрировать это важное квантовое свойство, обсудив особенности состояний одного фотона. Он может быть поляризован вертикально или горизонтально. Соответствующие состояния можно обозначить как $|\uparrow\rangle$ или $|\leftrightarrow\rangle$. Фотон можно поляризовать так, что его состояние будет произвольной суперпозицией этих двух состояний
\[
|\Psi\rangle=|\leftrightarrow\rangle \alpha+|\uparrow\rangle \beta,
\]

где $\alpha$ и $\beta$ – такие комплексные числа, что $|\alpha|^{2}+|\beta|^{2}=1$.
Эти рассуждения можно обобщить. Заменим символы $|\leftrightarrow\rangle$ и $|\downarrow\rangle$ в уравнении (1) на $|0\rangle$ и $|1\rangle$ и будем считать их представителями базиса любой системы с двумя возможными состояниями. Суперпозиции состояний $|0\rangle$ и $|1\rangle$ называют кубитами, чтобы подчеркнуть новые возможности, вносимые квантовой физикой в информатику.

Если фотон в состоянии $|\Psi\rangle$ проходит поляризационный разделитель – устройство, которое отражает (пропускает) горизонтально (вертикально) поляризованные фотоны, – то фотон можно будет найти в отраженном (прошедшем) пучке с вероятностью $|\alpha|^{2}\left(|\beta|^{2}\right)$. Тогда общее состояние $|\Psi\rangle$ проецируется на состояния $|\leftrightarrow\rangle$ или $|\uparrow\rangle$ под действием измерения. Приходится заключить, что правила квантовой механики, в частности проекционный постулат, не позволяют Алисе произвести такое измерение состояния $|\Psi\rangle$, которое принесло бы необходимую для реконструкции состояния информацию.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru