|ψ〉 = 1/ (√2̅) (|00〉 + |11〉)
В этом состоянии, если один кубит измеряется и оказывается в состоянии |0⟩, то другой кубит немедленно «коллапсирует» в состояние |0⟩, и наоборот, если первый кубит измеряется в |1⟩, второй кубит окажется в состоянии |1⟩.
Запутанность имеет важные последствия для квантовой информации и квантовых вычислений, так как она позволяет реализовывать такие процессы, как квантовая телепортация и квантовые вычисления с использованием запутанных состояний для повышения вычислительной мощности.
▎2.1.1. Характеристики квантовой запутанности
Квантовая запутанность обладает несколькими ключевыми характеристиками, которые отличают её от классических корреляций:
1. Непрерывность и дискретность: Запутанные состояния могут быть как дискретными (например, состояния кубитов), так и непрерывными (например, состояния фотонов с определёнными поляризациями). Эта универсальность делает запутанность применимой в различных областях квантовых технологий.
2. Невозможность локального описания: В отличие от классических систем, где можно описать состояние системы, основываясь на локальных измерениях, в запутанных системах необходимо учитывать глобальное состояние всей системы. Это означает, что для полного понимания системы нельзя игнорировать взаимодействия между её частями.
3. Нарушение неравенств Белла: Квантовая запутанность приводит к результатам, которые нарушают классические неравенства, известные как неравенства Белла. Эти неравенства были предложены для проверки наличия локальных скрытых переменных. Эксперименты, подтверждающие квантовую запутанность, показали, что результаты измерений не могут быть объяснены классическими теориями, основанными на локальных скрытых переменных.
▎2.1.2. Примеры квантовой запутанности
Существуют различные примеры запутанных состояний, которые иллюстрируют это явление:
• Пара фотонов: При процессе спонтанного параметрического рассеяния может быть создана пара запутанных фотонов, которые имеют взаимосвязанную поляризацию. Измеряя поляризацию одного фотона, можно предсказать поляризацию другого с точностью, превышающей любые классические ограничения.
• Кубиты в квантовых вычислениях: В квантовых алгоритмах, таких как алгоритм Шора или алгоритм Гровера, запутанные кубиты используются для выполнения параллельных вычислений, что значительно увеличивает эффективность алгоритмов по сравнению с классическими аналогами.