Kuantum mekaniğinde dolaşıklık, iki veya daha fazla parçacığın, büyük mesafelerle ayrılmış olsalar bile bir parçacığın durumunun diğerlerinin durumundan bağımsız olarak tanımlanamayacağı şekilde bağlandığı bir olgudur. Bu olgu, klasik olmayan doğası ve kuantum bilgi işlemedeki uygulamaları nedeniyle büyük ilgi gören bir konu olmuştur.
Tensör çarpımına göre süperpozisyonlarında ayrılan kuantum durumlarından bahsettiğimizde, aslında parçacıkları birbirinden bağımsız olarak ayırmanın ve durumlarını ayrı ayrı tanımlamanın mümkün olup olmadığını tartışıyoruz. Bu kavramı anlamak için kuantum mekaniğinin matematiksel çerçevesine ve tensör çarpımı formalizmine girmemiz gerekiyor.
Kuantum mekaniğinde bir sistemin durumu Hilbert uzayındaki karmaşık bir vektörle tanımlanır. İki sistem dolaştırıldığında, bunların ortak durumu, sistemlerin bireysel Hilbert uzaylarının tensör çarpımının alınmasıyla elde edilen bileşik Hilbert uzayındaki tek bir vektörle tanımlanır. Matematiksel olarak, sırasıyla |ψ⟩ ve |φ⟩ durumlarına sahip iki A ve B sistemimiz varsa, kompozit sistemin ortak dolanık olmayan durumu |Ψ⟩ = |ψ⟩ ⊗ |φ⟩ ile verilir.
Burada dikkat edilmesi gereken önemli nokta |Ψ⟩ dolanıklık durumunun A ve B sistemleri için bireysel durumlara dahil edilemeyeceğidir. Bu, bireysel sistemlerin özelliklerinin birbirinden bağımsız olarak iyi tanımlanmadığı anlamına gelir. Dolaşmış durum, herhangi bir klasik korelasyondan daha güçlü korelasyonlar sergiler ve yerel gizli değişken teorileriyle açıklanamaz.
Şimdi, tensör çarpımını kullanarak dolanık durumları süperpozisyonlarında ayırma sorununa geri dönersek, dolanık durumun kendisinin bireysel sistemlerin farklı durumlarının bir üst üste binmesi olduğunu anlamak önemlidir. Dolanık parçacıklardan biri üzerinde ölçüm yaptığımızda, iki parçacık birbirlerinden çok uzakta olsa bile diğer parçacığın durumu anında belirli bir duruma çöker. Bu ani çöküş, kuantum mekansızlığı olarak bilinir ve dolanıklığın ayırt edici özelliğidir.
Bu nedenle, tensör çarpımı formalizmi bağlamında, dolanık durumlar, kurucu sistemler için bireysel süperpozisyonlara ayrılamaz. Dolaşıklık, dolaşmış parçacıklar ayrıldığında bile devam ediyor ve bir parçacığın ölçülmesi diğer parçacığın durumunu anında etkiliyor. Bu yerel olmayan korelasyon, dolaşıklığın temel bir yönüdür ve onu klasik korelasyonlardan ayırır.
Bu kavramı açıklamak için, iki dolaşmış parçacığın spinleri ilişkili olacak şekilde hazırlandığı ünlü EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) paradoksu örneğini düşünün. Bir parçacığın spini belirli bir yönde ölçüldüğünde, diğer parçacığın spini aralarındaki mesafeye bakılmaksızın anında belirlenir. Bu anlık korelasyon, klasik sezgiye meydan okuyor ve dolanıklığın yerel olmayan doğasını vurguluyor.
Kuantum dolaşık durumları, tensör çarpımına göre süperpozisyonlarında ayrılamaz. Bileşik bir sistemin dolaşmış durumu, dolaşmış parçacıklar arasında yerel olmayan korelasyonlar sergileyen, çarpanlara ayrılamayan bir durumdur. Bu yerel olmayan korelasyon, dolaşıklığın temel bir özelliğidir ve çeşitli kuantum bilgi işleme görevlerinde çok önemli bir rol oynar.
ile ilgili diğer yeni sorular ve cevaplar EITC/QI/QIF Kuantum Bilgi Temelleri:
- Kuantum olumsuzlama kapısı (kuantum NOT veya Pauli-X kapısı) nasıl çalışır?
- Hadamard kapısı neden kendi kendine tersine çevrilebilir?
- Bell durumunun 1. kübitini belirli bir bazda ölçerseniz ve ardından 2. kübiti belirli bir teta açısıyla döndürülmüş bir bazda ölçerseniz, karşılık gelen vektöre projeksiyon elde etme olasılığınız sinüs tetanın karesine eşit olur mu?
- Rastgele bir kübit süperpozisyonunun durumunu tanımlamak için kaç bitlik klasik bilgi gerekli olacaktır?
- 3 kübitlik uzayın kaç boyutu vardır?
- Bir kübitin ölçümü onun kuantum süperpozisyonunu yok edecek mi?
- Kuantum kapılarının, klasik kapılara benzer şekilde, çıktılardan daha fazla girdisi olabilir mi?
- Evrensel kuantum kapıları ailesi CNOT kapısını ve Hadamard kapısını içeriyor mu?
- Çift yarık deneyi nedir?
- Polarizasyon filtresini döndürmek, foton polarizasyon ölçüm esasını değiştirmeye eşdeğer midir?
EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals'da daha fazla soru ve yanıt görüntüleyin
Daha fazla soru ve cevap:
- Alan: Kuantum Bilgileri
- Program: EITC/QI/QIF Kuantum Bilgi Temelleri (sertifikasyon programına git)
- Ders: Kuantum Dolaşıklığı (ilgili derse git)
- Konu: dolaşıklık (ilgili konuya git)