Квант механикт орооцолдох гэдэг нь хоёр буюу түүнээс дээш бөөмс хоорондоо хол зайтай байсан ч нэг бөөмийн төлөвийг бусдын төлөвөөс хамааралгүй дүрслэх боломжгүй байхаар холбогддог үзэгдэл юм. Энэ үзэгдэл нь сонгодог бус шинж чанартай, квант мэдээлэл боловсруулахад хэрэглэгдэж байгаа тул ихээхэн сонирхлын сэдэв байсаар ирсэн.
Тензорын үржвэрийн хувьд квантын төлөвүүдийг суперпозицияд нь салгах талаар ярихдаа бид бөөмсийг салгаж, тэдгээрийн төлөвийг бие биенээсээ хамааралгүйгээр тусад нь дүрслэх боломжтой эсэхийг голчлон хэлэлцэж байна. Энэ ойлголтыг ойлгохын тулд бид квант механикийн математик хүрээ болон тензорын бүтээгдэхүүний формализмыг судлах хэрэгтэй.
Квант механикт системийн төлөвийг Гильбертийн орон зай дахь комплекс вектороор дүрсэлдэг. Хоёр систем орооцолдох үед тэдгээрийн хамтарсан төлөвийг системүүдийн бие даасан Гильбертийн орон зайн тензорын үржвэрийг авах замаар олж авсан нийлмэл Гильберт орон зайд нэг вектороор дүрсэлдэг. Математикийн хувьд бид |ψ⟩ ба |φ⟩ төлөвтэй А ба В хоёр системтэй бол нийлмэл системийн орооцолдохгүй үеийг |Ψ⟩ = |ψ⟩ ⊗ |φ⟩ гэж тодорхойлно.
Энд анхаарах гол зүйл бол орооцолдсон |Ψ⟩ төлөвийг А ба В системийн хувьд тус тусад нь авч үзэх боломжгүй. Энэ нь бие даасан системийн шинж чанарууд нь бие биенээсээ хамааралгүй сайн тодорхойлогдоогүй гэсэн үг юм. Орооцолдсон төлөв нь ямар ч сонгодог хамаарлаас илүү хүчтэй корреляцийг харуулдаг бөгөөд үүнийг орон нутгийн далд хувьсагчийн онолоор тайлбарлах боломжгүй юм.
Одоо тензорын үржвэрийг ашиглан орооцолдсон төлөвүүдийг суперпозицияд нь салгах тухай асуудалд буцаж ирэхэд орооцолдсон төлөв нь өөрөө бие даасан системийн янз бүрийн төлөвүүдийн суперпозиция гэдгийг ойлгох нь чухал юм. Бид орооцолдсон бөөмсийн аль нэг дээр хэмжилт хийхэд нөгөө бөөмийн төлөв нь хоёр бөөмс хол зайд байсан ч агшин зуур тодорхой төлөвт унадаг. Энэхүү агшин зуурын уналтыг квантын орон нутгийн бус байдал гэж нэрлэдэг бөгөөд орооцолдохын шинж тэмдэг юм.
Тиймээс, тензорын бүтээгдэхүүний формализмын нөхцөлд орооцолдсон төлөвүүдийг бүрдүүлэгч системүүдийн хувьд бие даасан суперпозицияд хувааж болохгүй. Орооцолдсон бөөмсийг салгах үед ч орооцолдох нь хэвээр байх бөгөөд нэг бөөмийг хэмжих нь нөгөө бөөмийн төлөв байдалд шууд нөлөөлдөг. Энэхүү орон нутгийн бус хамаарал нь орооцолдохын үндсэн тал бөгөөд түүнийг сонгодог хамаарлаас ялгадаг.
Энэхүү үзэл баримтлалыг харуулахын тулд орооцолдсон хоёр бөөмс нь тэдгээрийн эргэлт нь харилцан хамааралтай байх төлөвт бэлтгэгдсэн EPR (Эйнштейн-Подольский-Розен) парадоксийн алдартай жишээг авч үзье. Нэг бөөмийн эргэлтийг тодорхой чиглэлийн дагуу хэмжихэд нөгөө бөөмийн эргэлт нь тэдгээрийн хоорондын зайнаас үл хамааран агшин зуур тодорхойлогддог. Энэхүү агшин зуурын хамаарал нь сонгодог зөн совингыг үгүйсгэж, орооцолдохын орон нутгийн бус шинж чанарыг онцлон харуулдаг.
Квантын орооцолдсон төлөвүүдийг тензорын үржвэрийн хувьд суперпозицияд нь салгаж болохгүй. Нийлмэл системийн орооцолдсон төлөв нь орооцолдсон бөөмсүүдийн хоорондын орон нутгийн бус хамаарлыг харуулсан хүчин зүйлээр тодорхойлогддоггүй төлөв юм. Энэхүү орон нутгийн бус хамаарал нь орооцолдох үндсэн шинж чанар бөгөөд квант мэдээлэл боловсруулах янз бүрийн ажлуудад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Сүүлийн үеийн бусад асуулт, хариулт EITC/QI/QIF квант мэдээллийн үндэс:
- Квант үгүйсгэх хаалга (квант БИШ эсвэл Паули-Х хаалга) хэрхэн ажилладаг вэ?
- Хадамард хаалга яагаад өөрөө эргэх боломжтой вэ?
- Хэрэв Bell төлөвийн 1-р кубитийг тодорхой үндэслэлээр хэмжиж, дараа нь 2-р кубитийг тета өнцгөөр эргүүлсэн суурь дээр хэмжвэл харгалзах вектор руу проекцийг олж авах магадлал тетагийн синусын квадраттай тэнцүү байна уу?
- Дурын кубит суперпозицияны төлөвийг дүрслэхийн тулд хэдэн бит сонгодог мэдээлэл шаардлагатай вэ?
- 3 кубит зайтай хэдэн хэмжээст вэ?
- Кубитийн хэмжилт нь түүний квант суперпозицияг устгах уу?
- Квантын хаалга нь сонгодог хаалгатай адил гаралтаас илүү их оролттой байж чадах уу?
- Квантын хаалганы бүх нийтийн гэр бүлд CNOT хаалга, Хадамард хаалга багтдаг уу?
- Давхар ангархай туршилт гэж юу вэ?
- Туйлшруулагч шүүлтүүрийг эргүүлэх нь фотоны туйлшралын хэмжилтийн суурийг өөрчлөхтэй тэнцэх үү?
Бусад асуулт, хариултыг EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals хэсгээс үзнэ үү
Илүү олон асуулт, хариулт:
- Талбар: Квантын мэдээлэл
- хөтөлбөр: EITC/QI/QIF квант мэдээллийн үндэс (гэрчилгээжүүлэх хөтөлбөрт очно уу)
- Хичээл: Квант оролт (холбогдох хичээл рүүгээ яв)
- сэдэв: Үлдэгдэл (холбогдох сэдэв рүү оч)