양자 얽힘과 유사한 이상한 비국소적 현상인 양자 조향은 조향되는 시스템과 외부 시스템 간의 어떠한 공동 작업으로도 완벽하게 복제될 수 없습니다. 이 새로운 "복제 금지" 정리는 양자 상태를 공유하는 두 당사자 중 하나가 해당 상태를 생성하는 데 사용되는 양자 입자의 소스를 신뢰하지 않을 때 발생하는 상황을 연구한 중국 연구자들의 연구 결과입니다. 이 발견은 기초 물리학에 중요할 뿐만 아니라 양자 암호화 및 양자 컴퓨팅에도 영향을 미칠 수 있습니다.
기존 컴퓨터는 정보를 1 또는 0 값을 갖는 '비트'로 저장합니다. 이와 대조적으로 양자 컴퓨터는 광자의 수평 및 수직 편광 상태 또는 '스핀업' 및 '회전'과 같은 0단계 양자 시스템에 정보를 저장합니다. 스핀다운' 상태의 전자. 이러한 양자 비트 또는 큐비트의 상태는 1과 XNUMX로 제한되지 않습니다. 중첩이라고 알려진 중간 조합으로 존재할 수도 있습니다. 그러나 양자 시스템의 완전한 상태는 결코 완전히 알 수 없습니다. 즉, 큐비트의 완벽한 복제는 금지됩니다. 이것이 소위 "복제 금지" 정리이며 양자 암호학의 기초를 형성합니다.
또 다른 중요한 원리는 두 개 이상의 큐비트가 얽힐 수 있다는 것입니다. 이는 큐비트가 고전 물리학에서 허용하는 것보다 훨씬 더 가까운 관계를 갖는다는 것을 의미합니다. 두 개의 큐비트가 얽혀 있을 때 그 중 하나의 상태를 측정하면 두 큐비트가 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 관계없이 두 번째 큐비트의 상태를 자동으로 알 수 있습니다. 예를 들어, 한 입자의 스핀을 알면 다른 입자의 스핀도 확인할 수 있습니다.
Albert Einstein은 얽힌 입자가 비국소적인 방식으로 서로의 상태에 영향을 미칠 수 있음을 암시하기 때문에 얽힘의 이러한 측면이 불안정하다는 것을 발견했습니다. 이를 그는 "원거리에서의 무시무시한 작용"이라고 불렀습니다. 1935년에 발표된 논문에서 그와 그의 동료인 보리스 포돌스키(Boris Podolsky), 네이선 로젠(Nathan Rosen)은 이러한 형태의 비국소성에 대해 반대 주장을 펼쳤고, 이는 그들의 이니셜을 따서 EPR 역설로 알려지게 되었습니다. 그러나 이후의 연구는 그들의 주장이 틀렸다는 것을 보여주었습니다. 2022년 노벨 물리학상 고(故) 이론가 존 스튜어트 벨(John Stewart Bell)의 연구를 바탕으로 얽힘(따라서 비국소성)이 실제로 우리 물리적 세계의 일부임을 입증한 세 명의 실험가들에게 다가갔습니다.
"조향 비복제 원칙"
그러나 양자 얽힘은 양자 이론에서 비국소성의 유일한 형태는 아닙니다. 양자 조향(Quantum Steering)으로 알려진 또 다른 유형은 EPR 역설의 일반화로서 Erwin Schrödinger에 의해 처음 소개되었습니다. 양자 얽힘에서 양자 트랜잭션에 관련된 두 당사자(전통적으로 Alice와 Bob으로 알려짐)는 둘 다 각자의 상태를 생성하는 데 사용되는 양자 입자의 소스를 신뢰합니다. 양자 조정은 이 설정에 비대칭성을 도입합니다. 이제 단 하나의 소스(예: Alice의 소스)만 신뢰할 수 있습니다. 이를 통해 Alice는 Bob이 관찰한 입자의 상태를 "조정"할 수 있습니다. 이는 Alice가 얽힌 입자 쌍의 절반에 대해 수행한 측정이 고전적으로 설명할 수 없는 방식으로 Bob의 절반 상태에 영향을 미친다는 것을 의미합니다.
새로운 연구에서 입증된 "조향 비복제 원리"는 이러한 형태의 비국소성에 대한 우리의 이해를 높여줍니다. “원래의 복제 금지 정리는 어떠한 물리적 작업도 알려지지 않은 양자 상태를 완벽하게 복사할 수 없다고 명시하고 있습니다.”라고 설명합니다. 장 푸린에서 연구팀을 이끌었던 천진대학교 물리학과 그리고 난카이대학교 체른수학연구소. "우리의 발견은 상태가 '너무 양자적'인 경우 알려진 상태의 양자 조정이 완벽하게 복사될 수 없음을 나타냅니다."
2022년 노벨 물리학상을 수상한 Alain Aspect, John Clauser 및 Anton Zeilinger
연구원들은 또한 EPR 조정이라고 불리는 밀접하게 관련된 유형의 양자 상관관계가 부분적으로 복제될 수 있음을 발견했습니다. EPR 조정은 조정된 상태의 관찰자가 측정자를 신뢰하지 않는 경우에도 양자 조정을 설득력 있게 입증하는 데 사용할 수 있는 상태로 존재합니다. 따라서 이는 양자 조정보다 "더 강한" 양자 특성으로 간주될 수 있다고 Zhang은 설명합니다. "복제 기계를 사용하여 제XNUMX자 '찰리'에 의해 공격받는 앨리스와 밥 사이의 양자 정보 작업에서 우리 결과는 앨리스와 찰리 사이의 EPR 조정을 제외하기 위해 앨리스와 밥 사이의 EPR 조정에 대한 임계값을 설정합니다."라고 그는 말합니다. 물리 세계.
“양자 조정의 비복제(no-cloning)는 원래의 비복제 및 이동 금지 정리와 마찬가지로 양자 중첩의 결과입니다. 그리고 우리의 증거는 소위 비방송 정리(no-broadcasting theorem)에 기초합니다. '혼합' 상태의 확장된 비복제 시스템(복합 시스템에서)입니다.”
연구자들은 이제 "양자성"의 정도가 다른 불가 정리에 어떻게 영향을 미치는지 조사하고 있습니다. Zhang은 “우리는 양자 복제 프레임워크에서 여러 관찰자 간에 비국소성 및 기타 유형의 양자 정보를 공유하는 프로토콜을 연구하고 있습니다.”라고 밝혔습니다. “비국소성과 정보를 공유하는 이러한 주제는 양자정보과학의 기본입니다.”
작업은 에 자세히 나와 있습니다. 중국어 물리학 문자.
