Inom kvantmekaniken är intrassling ett fenomen där två eller flera partiklar blir sammankopplade på ett sådant sätt att en partikels tillstånd inte kan beskrivas oberoende av de andras tillstånd, även när de är åtskilda av stora avstånd. Detta fenomen har varit föremål för stort intresse på grund av dess icke-klassiska karaktär och dess tillämpningar inom kvantinformationsbehandling.
När vi talar om att kvanttillstånd är separerade i sina superpositioner med avseende på tensorprodukten, diskuterar vi i huvudsak om det är möjligt att separera partiklarna och beskriva deras tillstånd individuellt, oberoende av varandra. För att förstå detta koncept måste vi fördjupa oss i kvantmekanikens matematiska ram och tensorproduktens formalism.
Inom kvantmekaniken beskrivs ett systems tillstånd av en komplex vektor i ett Hilbertrum. När två system är intrasslade beskrivs deras gemensamma tillstånd av en enda vektor i ett sammansatt Hilbertrum som erhålls genom att ta tensorprodukten av systemens individuella Hilbertrum. Matematiskt, om vi har två system A och B med tillstånden |ψ⟩ respektive |φ⟩, ges det sammansatta systemets sammansatta icke intrasslade tillstånd av |Ψ⟩ = |ψ⟩ ⊗ |φ⟩.
Den viktigaste punkten att notera här är att det intrasslade tillståndet |Ψ⟩ inte kan inkluderas i individuella tillstånd för system A och B. Detta innebär att egenskaperna hos de individuella systemen inte är väldefinierade oberoende av varandra. Det intrasslade tillståndet uppvisar korrelationer som är starkare än alla klassiska korrelationer och kan inte förklaras av lokala teorier om dolda variabler.
När vi nu kommer tillbaka till frågan om att separera intrasslade tillstånd i deras överlagringar med hjälp av tensorprodukten, är det viktigt att förstå att själva det intrasslade tillståndet är en överlagring av olika tillstånd i de individuella systemen. När vi utför mätningar på en av de intrasslade partiklarna kollapsar tillståndet för den andra partikeln omedelbart till ett bestämt tillstånd, även om de två partiklarna är långt ifrån varandra. Denna omedelbara kollaps är känd som quantum non-locality och är ett kännetecken för intrassling.
Därför, i samband med tensorproduktens formalism, kan intrasslade tillstånd inte separeras i individuella överlagringar för de ingående systemen. Trasslingen kvarstår även när de intrasslade partiklarna separeras, och mätning av en partikel påverkar den andra partikelns tillstånd omedelbart. Denna icke-lokala korrelation är en grundläggande aspekt av intrassling och skiljer den från klassiska korrelationer.
För att illustrera detta koncept, överväg det berömda exemplet på EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) paradoxen, där två intrasslade partiklar prepareras i ett tillstånd så att deras snurr är korrelerade. När en partikels spinn mäts i en viss riktning bestäms den andra partikelns spinn omedelbart, oavsett avståndet mellan dem. Denna momentana korrelation trotsar den klassiska intuitionen och framhäver den icke-lokala karaktären av intrassling.
Kvantintrasslade tillstånd kan inte separeras i sina överlagringar med avseende på tensorprodukten. Det intrasslade tillståndet för ett sammansatt system är ett icke-faktoriserbart tillstånd som uppvisar icke-lokala korrelationer mellan de intrasslade partiklarna. Denna icke-lokala korrelation är ett grundläggande kännetecken för intrassling och spelar en avgörande roll i olika kvantinformationsbehandlingsuppgifter.
Andra senaste frågor och svar ang EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals:
- Hur fungerar quantum negation gate (quantum NOT eller Pauli-X gate)?
- Varför är Hadamard-porten självvändbar?
- Om man mäter den 1:a qubiten i Bell-tillståndet på en viss bas och sedan mäter den 2:a qubiten i en bas roterad med en viss vinkel theta, är sannolikheten att du kommer att få projektion till motsvarande vektor lika med kvadraten på sinus för theta?
- Hur många bitar av klassisk information skulle behövas för att beskriva tillståndet för en godtycklig qubit-superposition?
- Hur många dimensioner har ett utrymme på 3 qubits?
- Kommer mätningen av en qubit att förstöra dess kvantöverlagring?
- Kan kvantgrindar ha fler ingångar än utgångar på samma sätt som klassiska grindar?
- Inkluderar den universella familjen av kvantportar CNOT-porten och Hadamard-porten?
- Vad är ett dubbelslitsexperiment?
- Är rotation av ett polariserande filter likvärdigt med att ändra basen för fotonpolarisationsmätning?
Se fler frågor och svar i EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals