В отличие от обычного компьютера, регистры памяти которого могут принимать лишь два возможных значения (например, ноль и единица) и содержат классический бит информации, квантовый компьютер использует квантовые биты – кубиты (quantum bits, qubits), пространство состояний которых значительно шире за счет суперпозиции состояний, наличия комплексных амплитуд и фазовых множителей. Необходимым условием для работы квантового компьютера является наличие запутанных[1] состояний (entangled states) между его кубитами. Наличие запутанных состояний является ключевым фактором, отвечающим за квантовый параллелизм и определяющим преимущество квантового компьютера над обычным.
Запутанность есть особая квантовая форма корреляций составных систем, не имеющая классического аналога. Она возникает в системе, состоящей из двух и более взаимодействующих подсистем (или взаимодействовавших ранее, а затем разделенных), и представляет собой суперпозицию макроскопически различных состояний. Для таких систем флуктуации отдельных частей взаимосвязаны, но не посредством обычных классических взаимодействий (классических корреляций), ограниченных, например, скоростью света, а посредством нелокальных квантовых корреляций, когда изменение одной части системы в тот же самый момент времени сказывается на остальных ее частях (даже разделенных в пространстве, в пределе и на бесконечно больших расстояниях). И это не просто теория, такие, казалось бы, “магические” свойства запутанных состояний подтверждены экспериментами А. Аспекта [5, 6] и многочисленными последующими экспериментами [7-11].
Кратко остановимся на основных физических характеристиках запутанных состояний (более подробно см. обзор [12]).
Запутанные состояния характеризуются степенью запутанности, например, существует максимально запутанное состояние данной системы. Для количественной характеристики степени запутанности можно ввести понятие меры запутанности [13]. Единица измерения запутанности определяется основанием логарифма, входящего в формулу энтропии, подобно тому, как это происходит для единиц измерения информации. Для случая двоичного логарифма можно встретить термин e-bit (entanglement bit) – один бит запутанности.
Запутанностью можно манипулировать, т.е. “разбавлять” ее или “концентрировать” [13]. В частности, исходные объекты, находящиеся в минимально запутанных состояниях, можно с сохранением общего количества запутанности преобразовывать в меньшее число объектов, которые находятся в максимально запутанных состояниях. Принято различать чистые запутанные состояния, которые содержат только квантовые корреляции и смешанные запутанные состояния, которые могут включать в себя наряду с квантовыми и классические корреляции. Для смешанных запутанных состояний можно ввести множество различных мер запутанности [14], [15-17], но их нельзя свести к какой-либо одной мере, как в случае чистых состояний. Наиболее интересными мерами являются запутанность формирования (entanglement of formation) и дистиллируемая запутанность (distillable entanglement) [14]. Запутанность формирования характеризует минимальное количество “чистой” запутанности, необходимое для того, чтобы создать данное состояние с помощью локальных квантовых операций и обмена классической информацией (для таких операций обычно используют аббревиатуру LQCC – local quantum [operations] and classical communication). В свою очередь, дистиллируемая запутанность определяется как количество чистой запутанности, которое можно извлечь (дистиллировать) из заданного смешанного состояния с помощью произвольных LQCC- операций в асимптотике большого числа копий исходного состояния. Такой процесс извлечения чистой запутанности из смешанной называется очищением запутанности (entanglement purification). В [18] было показано, что с добавлением условий асимптотической аддитивности и непрерывности дистиллируемой запутанности, все “хорошие” меры запутанности должны быть ограничены сверху запутанностью формирования, а снизу – дистиллируемой запутанностью.
Введенные выше меры запутанности относятся к двусоставным системам, как наиболее хорошо изученным, но они могут быть обобщены на системы с непрерывным спектром [19], и на запутанные состояния многосоставных систем [20,21]. Особо стоит отметить, что теория запутанных состояний – это не теория микрочастиц, как иногда ошибочно считают. Ее основные результаты формулируются в терминах систем и подсистем, т.е. справедливы и к произвольным макросистемам. Микрочастицы являются лишь наиболее простыми и наглядными примерами для иллюстрации полученных выводов.
Тема: 
Сообщение от Reflector
Это по поводу "непризнанности" Доронина1. Dipolar temperature and Multiple Quantum NMR Dynamics in Dipolar Ordered Spin Systems
Ответить с цитированием
Показать скрытый текст
Социальные закладки