Die Verschränkung ermöglicht es auch, auf mehrere Zustände gleichzeitig einzuwirken, im Gegensatz zu klassischen Bits, die jeweils nur einen Wert haben können. Verschränkung ist ein notwendiger Bestandteil jeder Quantenberechnung, die auf einem klassischen Computer nicht effizient durchgeführt werden kann.
– "Qubit" , Wikipedia
Ich dachte, das wäre die Definition von Superposition . Warum ist die Quantenverschränkung beim Quantencomputing so wichtig, dass Fortschritte auch in der Anzahl der verschränkten Qubits gemessen werden?
Beide Begriffe hängen davon ab, auf welcher Basis Sie sich befinden, was sie ein wenig willkürlich machen kann. Ich denke zum Beispiel an ein einzelnes Teilchen im Zustand wie in einer Überlagerung, obwohl jemand anderes das bevorzugt Basis kann anderer Meinung sein und es ihren Eigenzustand nennen (wir haben beide recht). Ebenso ist Verschränkung etwas, das wir nur verstehen, wenn wir auf der Basis von Einzelteilchen arbeiten. Dort definieren wir einen verschränkten Zustand als einen Zustand, der nicht als Produkt von Ein-Teilchen-Zuständen geschrieben werden kann . Mit einem Ein-Teilchen-Zustand meine ich etwas, das geschrieben werden kann für zwei Teilchen.
Zum Beispiel, ist nicht verstrickt, da es nur das Produkt von ist Und . Dies ist ein sehr korrelierter Zustand, aber er ist nicht verstrickt. Hier verwende ich den Index, um anzugeben, welches Teilchen. Ein Beispiel für einen nicht verschränkten Zustand ist:
Das liegt daran, dass ich es schreiben kann als:
Andererseits sind folgende Zustände verschränkt:
Letzteres ist als Bell-Zustand bekannt . Sie können keinen dieser Zustände als generisch schreiben : Gehen Sie voran und versuchen Sie es!
Eine praktischere Metrik, die ich verwende, ist: Ändert das Ergebnis der Zustandsmessung eines Teilchens meine Erwartung des Zustands eines anderen? Wenn ja, müssen die Teilchen verschränkt sein. (Warnung: Wenn die Antwort nein ist, schließt dies eine Verstrickung nicht aus! Möglicherweise benötigen Sie ein clevereres Experiment). Zum Beispiel, wenn ich mit anfange , und ich weiß, dass ich messen werde, dass das zweite Teilchen ist , egal auf welcher Grundlage ich das erste Teilchen messe. Allerdings, wenn ich mit dem Zustand beginne , Ich habe Wahrscheinlichkeitsmessung, dass das zweite Teilchen ist oder . Wenn ich messe, dass das erste Teilchen ist Plötzlich weiß ich, dass ich das zweite Teilchen messen werde . Etwas über das zweite Teilchen habe ich erst durch die Messung des ersten gelernt. Eine Messung am ersten Teilchen hat die Chancen auf das Ergebnis der Messung des zweiten Teilchens, dem Markenzeichen der Verschränkung, verändert.
Nebenbemerkung: Wenn ein Freund zwei Murmeln in einen Beutel steckt und verspricht, dass beide rot oder beide blau sind, erhalten Sie ein ähnliches Ergebnis wie bei meinem zweiten Experiment. Aber das ist keine Verstrickung, das ist nur ein klassisches Unwissen! Mein vorgeschlagenes Experiment zur Messung der Verschränkung von , indem jedes Teilchen in der gemessen wird Basis überzeugt nur, wenn man weiß, dass man in einem reinen, quantenmechanischen Zustand gestartet ist. In Wirklichkeit brauchen Sie ein clevereres Experiment, um zu zeigen, dass Sie einen verschränkten Zustand haben. Beispiele sind die Bellsche Ungleichung und die CHSH-Ungleichung .
Ein verschränkter Zustand ist im Wesentlichen eine Überlagerung von Zuständen verschiedener Qubits, so dass sie nicht in ein Tensorprodukt einzelner Zustände wie den Bell-Zustand eingerechnet werden können
Es ist wichtig, die Verschränkung – und nicht die Überlagerung – als Ressource im Quantencomputing zu nutzen, denn wenn man nur einzelne Qubit-Überlagerungszustände zulässt, kann die Berechnung effizient von einem klassischen Computer simuliert werden. Genauer gesagt, da Sie alle Einzel-Qubit-Zustände als schreiben können
Es ist wichtig anzumerken, dass Verschränkung nicht alles sein muss, was Quantencomputing ausmacht, da einige nicht verschränkte Zustände ein nicht-klassisches Verhalten aufweisen können. Dies ist einer der Gründe, warum Quantendissonanz von einigen als besseres Gütemaß für die „Nicht-Klassizität“ eines Staates propagiert wird.
Im Allgemeinen bezieht sich Überlagerung auf ein einzelnes Teilchen mit einer Kombination („Überlagerung“) von zwei Zuständen. Beispielsweise ein Photon mit einer Kombination aus vertikaler und horizontaler Polarisation.
Verschränkung bezieht sich allgemein auf verschiedene Teilchen mit korrelierten Quantenzuständen. Beispielsweise ist der Spin zweier (physikalisch getrennter) Elektronen antiparallel.
Ein Qubit kann sowohl Überlagerung als auch Verschränkung aufweisen, was bei klassischen „Bits“ nicht der Fall ist.
Die Verschränkung kann als Werkzeug im Quantencomputing verwendet werden, zum Beispiel bei der „superdichten“ Codierung – die in der Lage ist, zwei Bits klassischer Informationen über ein einziges verschränktes Qubit zu transportieren.
Das Beste an Qubits ist, dass sie in Überlagerung mehrerer Zustände existieren können. Sie können auch mehrere Dinge gleichzeitig tun. Um komplexe Berechnungen durchzuführen, müssen sie jedoch zusammenarbeiten. Quantenverschränkung kann der Schlüssel dazu sein. Die Forschung zum „Wie“ ist noch im Gange. Schauen Sie sich nur seine Funktion an: Wenn Sie zwei verschränkte Qubits trennen und die Zustandsüberlagerung eines der Qubits durch Quantendecohärenz zerstören, wird das andere vollständig isolierte Qubit sofort (schneller als Licht) darüber informiert. Die Zustandsüberlagerung anderer Qubits geht ebenfalls verloren und endet mit dem genau entgegengesetzten Zustand des 1. Qubits.
unsym