Welke informatie communiceert Alice in het kwantumteleportatieprotocol aan Bob?
In het kwantumteleportatieprotocol communiceert Alice specifieke informatie aan Bob om de kwantumtoestand van een qubit over te dragen van haar bezit naar het zijne. Dit proces is gebaseerd op het fenomeen van verstrengeling en het gebruik van Bell-toestandscircuits.
Om te begrijpen welke informatie Alice aan Bob communiceert, moeten we eerst het concept van verstrengeling overwegen. Verstrengeling is een fundamentele eigenschap van de kwantummechanica waarbij twee of meer deeltjes zodanig gecorreleerd raken dat de toestand van één deeltje niet onafhankelijk van de andere kan worden beschreven. Deze correlatie blijft bestaan, zelfs als de deeltjes fysiek gescheiden zijn.
Het kwantumteleportatieprotocol maakt gebruik van verstrengeling om de kwantumtoestand van een qubit van Alice naar Bob over te dragen. Bij het protocol zijn drie partijen betrokken: Alice, Bob en een gedeelde verstrengelde toestand tussen hen. De gedeelde verstrengelde status wordt meestal weergegeven door een paar qubits in een Bell-status. Een Bell-toestand is een specifiek type verstrengelde toestand dat maximaal verstrengeld is.
Laten we nu eens kijken naar de details van het teleportatieprotocol. Alice bezit de qubit die ze naar Bob wil teleporteren, terwijl Bob een verstrengeld paar qubits heeft. Het protocol verloopt als volgt:
1. Alice en Bob delen een verstrengeld paar qubits, meestal in een Bell-toestand. Dit verstrengelde paar wordt van tevoren gemaakt en onderling gedeeld.
2. Alice voert een gezamenlijke meting uit op de qubit die ze wil teleporteren en haar eigen qubit van het verstrengelde paar. Deze gezamenlijke meting wordt uitgevoerd met behulp van een Bell-statuscircuit, een specifiek kwantumcircuit dat de correlatie tussen de twee qubits kan bepalen.
3. Na de gezamenlijke meting verkrijgt Alice twee klassieke stukjes informatie als meetresultaat. Deze twee bits vertegenwoordigen het resultaat van de meting en geven informatie over de status van de qubit die ze wil teleporteren.
4. Alice communiceert de twee klassieke stukjes informatie aan Bob via een klassiek communicatiekanaal. Deze communicatie is niet in strijd met de principes van de kwantummechanica, aangezien het alleen klassieke informatie overdraagt.
5. Nadat Bob de twee klassieke bits van Alice heeft ontvangen, past hij een specifieke reeks kwantumbewerkingen toe op zijn qubit van het gedeelde verstrengelde paar. Deze bewerkingen zijn afhankelijk van de klassieke bits die van Alice zijn ontvangen en zijn gekozen om de oorspronkelijke kwantumtoestand van de geteleporteerde qubit te reconstrueren.
6. Na het toepassen van de kwantumbewerkingen bezit de qubit van Bob nu dezelfde kwantumtoestand als de originele qubit die Alice wilde teleporteren. Het teleportatieproces is voltooid.
Het is belangrijk op te merken dat tijdens het teleportatieproces de originele qubit van Alice wordt vernietigd. De informatie over de toestand wordt overgebracht naar de qubit van Bob zonder enige fysieke beweging van de qubit zelf. Daarom wordt het protocol "kwantumteleportatie" genoemd.
In het kwantumteleportatieprotocol communiceert Alice twee klassieke stukjes informatie naar Bob. Deze bits vertegenwoordigen de uitkomst van een gezamenlijke meting uitgevoerd door Alice op de qubit die ze wil teleporteren en haar eigen qubit van het gedeelde verstrengelde paar. Bob gebruikt deze klassieke informatie vervolgens om de benodigde kwantumbewerkingen op zijn qubit toe te passen om de oorspronkelijke kwantumtoestand te reconstrueren.
Andere recente vragen en antwoorden over Bell staat circuit:
- Als je de eerste qubit van de Bell-toestand meet in een bepaalde basis en vervolgens de tweede qubit meet in een basis die over een bepaalde hoek theta is gedraaid, is de kans dat je projectie op de overeenkomstige vector verkrijgt dan gelijk aan het kwadraat van sinus van theta?
- Hoe houdt de schending van de Bell-ongelijkheid verband met kwantumverstrengeling?
- Wat is de betekenis van meten in de plus/minus-basis in de tweede stap van het kwantumteleportatieprotocol?
- Hoe kiest Alice welke kwantumpoort moet worden toegepast op de qubit van Bob in het kwantumteleportatieprotocol?
- Hoe vertrouwt het kwantumteleportatieprotocol op verstrengeling?
- Wat is het doel van het kwantumteleportatieprotocol?