квантова телепортація
У цьому розділі не вистачає посилань на джерела інформації.
При здійсненні квантової телепортації крім передачі інформації по квантовому каналу, необхідно також здійснити передачу додаткової інформації, необхідної для прочитання повідомлення, за класичним каналу. Для передачі «квантової частини» використовуються характерні для квантово-заплутаних часток кореляції Ейнштейна - Подільського - Розена. а для передачі класичної інформації годиться будь-який звичайний канал зв'язку.
Для простоти розглянемо квантову систему з двома можливими станами ψ 1> і ψ 2> (наприклад, проекцію спина електрона або фотона на задану вісь). Такі системи часто називають кубитами. Однак описаний нижче спосіб придатний для передачі стану будь-якої системи, що має кінцеве число станів.
Нехай у відправника є частка А, що знаходиться в довільному квантовому стані ψ A = α ψ 1 + β ψ 2 + \ beta \ psi _>. і він хоче передати це квантовий стан одержувачу, тобто зробити так, щоб у одержувача виявилася в розпорядженні частка B в тому ж самому стані. Іншими словами, необхідно передати ставлення двох комплексних чисел α і β (з максимальною точністю). Зауважимо, що головна мета тут - це передати інформацію не як можна швидше, а якомога точніше. Для досягнення цієї мети виконуються наступні кроки.
- Відправник і одержувач домовляються заздалегідь про створення пари квантово-заплутаних часток C і B, причому C потрапить відправнику, а B - одержувачу. Оскільки ці частки заплутані, то кожна з них не володіє своєю хвильовою функцією (вектором стану), але вся пара цілком (а точніше, що цікавлять нас ступеня свободи) описуються єдиним чотиривимірним вектором стану ψ B C>.
- Квантова система частинок A і C має чотири стану, однак ми не можемо описати її стан вектором - чистим (повністю певним) станом володіє лише система з трьох частинок A, B, C. Коли відправник робить вимір, має чотири можливих результату, над системою з двох частинок A і C, він отримує одне з 4 власних значень вимірюваної величини. Оскільки при цьому вимірі система з трьох частинок A, B, C колапсує в якесь нове стан, причому стану частинок A і C стають відомі повністю, то зчепленість руйнується і частка B виявляється в деякому певному квантовому стані.
- Саме в цей момент відбувається як би «передача» «квантової частини» інформації. Однак відновити передану інформацію поки неможливо: одержувач знає, що стан частинки B якось пов'язано зі станом частинки A, але не знає як саме!
- Для з'ясування цього необхідно, щоб відправник повідомив одержувачу за звичайним класичним каналу результат свого вимірювання (витративши при цьому два біта, відповідні зачеплення станом AC, виміряному відправником). За законами квантової механіки виходить, що, маючи результат вимірювання, проведеного над парою частинок A і C, і плюс до того заплутану з C частку B, одержувач зможе зробити необхідне перетворення над станом частинки B і відновити початковий стан частинки A.
Повна передача інформації здійсниться тільки після того, як одержувач буде володіти даними, отриманими по обох каналах. До того як отриманий результат за класичним каналу, одержувач нічого не може сказати про переданому стані.
Фантастичне поняття телепортації відбувається з специфічною інтерпретації експерименту: «початковий стан частинки A після всього, що сталося руйнується. Тобто стан був не скопійовано, а перенесено з одного місця в інше ».