Kuantum yönlendirme - kuantum dolaşıklığına benzer garip, yerel olmayan bir fenomen - yönlendirilen sistem ile harici bir sistem arasındaki herhangi bir ortak işlemle mükemmel bir şekilde kopyalanamaz. Bu yeni "klonlama yok" teoremi, bir kuantum durumunu paylaşan iki taraftan birinin bu durumu oluşturmak için kullanılan kuantum parçacıklarının kaynağına güvenmemesi durumunda ortaya çıkan durumu inceleyen Çin'deki araştırmacıların çalışmasının sonucudur. Bulgu, temel fizik için önemli olmasının yanı sıra, kuantum kriptografisi ve kuantum hesaplama için de çıkarımlara sahip olabilir.
Geleneksel bilgisayarlar, bilgileri 1 veya 0 değerine sahip "bitler" olarak depolar. Kuantum bilgisayarlar ise, aksine, bilgileri fotonların yatay ve dikey polarizasyon durumları veya "spin up" ve "" gibi iki seviyeli kuantum sistemlerinde depolar. elektronların "döndürme" halleri. Bu kuantum bitlerinin veya kübitlerin durumları 0 ve 1 ile sınırlı değildir; süperpozisyon olarak bilinen bir ara kombinasyonda da bulunabilirler. Bununla birlikte, bir kuantum sisteminin tam durumu hiçbir zaman tam olarak bilinemez, bu da kübitlerin mükemmel şekilde kopyalanmasının yasak olduğu anlamına gelir. Bu sözde "klonlama yok" teoremidir ve kuantum kriptografisinin temelini oluşturur.
Diğer bir önemli ilke, iki veya daha fazla kübitin birbirine karışabilmesidir, yani klasik fiziğin izin verdiğinden çok daha yakın bir ilişkiye sahip olmalarıdır. İki kübit birbirine karıştığında, birinin durumunu ölçmek, birbirlerinden ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar otomatik olarak ikincisinin durumunu söyler. Örneğin, bir parçacığın dönüşünü biliyorsanız, diğerinin dönüşünü de belirleyebilirsiniz.
Albert Einstein, dolaşık parçacıkların birbirlerinin durumunu yerel olmayan bir şekilde etkileyebileceğini ima ettiği için dolaşıklığın bu yönünü rahatsız edici buldu - buna "uzaktan ürkütücü eylem" adını verdi. 1935'te yayınlanan bir makalede, o ve meslektaşları Boris Podolsky ve Nathan Rosen, bu yerel olmama biçimine karşı çıktılar ve bu, baş harflerinden sonra EPR paradoksu olarak bilinmeye başlandı. Ancak daha sonraki araştırmalar, argümanlarının yanlış olduğunu gösterdi: 2022 Nobel Fizik Ödülü merhum teorisyen John Stewart Bell'in çalışmalarını temel alan, dolaşıklığın (ve dolayısıyla mekansızlığın) gerçekten de fiziksel dünyamızın bir parçası olduğunu gösteren üçlü bir deneyciye gittim.
"Klonlama olmadan yönlendirme ilkesi"
Yine de, kuantum dolanıklığı, kuantum teorisindeki yerel olmamanın tek biçimi değildir. Kuantum yönlendirme olarak bilinen başka bir tür, ilk olarak Erwin Schrödinger tarafından EPR paradoksunun bir genellemesi olarak tanıtıldı. Kuantum dolaşıklığında, bir kuantum işlemine dahil olan iki taraf (geleneksel olarak Alice ve Bob olarak bilinir), her ikisi de kendi durumlarını oluşturmak için kullanılan kuantum parçacıklarının kaynağına güvenir. Kuantum yönlendirme, bu kuruluma bir asimetri getiriyor: artık yalnızca bir kaynak (örneğin, Alice'inki) güvenilir. Bu, Alice'in Bob tarafından gözlemlenen parçacıkların durumunu "yönlendirmesini" sağlar; bu da, dolaşık parçacık çiftinin kendi yarısı üzerinde yaptığı ölçümlerin Bob'un yarısının durumunu klasik olarak açıklanamayacak bir şekilde etkilediği anlamına gelir.
Yeni çalışmada gösterilen "yönetim klonlama yok ilkesi", bu yerel olmama biçimine ilişkin anlayışımıza katkıda bulunuyor. "Orijinal klonlama yok teoremi, hiçbir fiziksel işlemin bilinmeyen bir kuantum durumunu mükemmel şekilde kopyalayamayacağını belirtir" diye açıklıyor. Fu-Lin Zhangaraştırma ekibine liderlik eden Tianjin Üniversitesi Fizik Bölümü ve Nankai Üniversitesi'nde Chern Matematik Enstitüsü. "Bulgumuz, bilinen bir durumdaki kuantum yönlendirmenin, durum 'çok kuantum' ise mükemmel bir şekilde kopyalanamayacağını gösteriyor."
Alain Aspect, John Clauser ve Anton Zeilinger 2022 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı
Araştırmacılar ayrıca, EPR yönetimi adı verilen yakından ilişkili bir tür kuantum korelasyonunun kısmen klonlanabileceğini de buldular. EPR yönlendirmesi, yönlendirilen durumların gözlemcisi ölçüm yapan kişiye güvenmese bile kuantum yönlendirmeyi ikna edici bir şekilde göstermek için kullanılabilecek durumlarda bulunur. Zhang, bu nedenle, kuantum yönlendirmeden "daha güçlü" bir kuantum özelliği olarak kabul edilebileceğini açıklıyor. "Alice ve Bob arasındaki kuantum bilgi görevlerinde üçüncü taraf 'Charlie' tarafından bir klonlama makinesi kullanılarak saldırıya uğradı, sonucumuz Alice ve Bob arasındaki EPR yönlendirmesinde Alice ve Charlie arasındaki EPR yönlendirmesini hariç tutmak için eşikler belirliyor" dedi. Fizik dünyası.
"Kuantum yönlendirmesinin klonlanmaması, orijinal klonlama yapmama ve gitmeme teoremleri gibi, kuantum süperpozisyonunun bir sonucudur" diye ekliyor ve "kanıtımız, sözde yayınlanmama teoremine dayanıyor. 'karma' durumların genişletilmiş klonlamasız sistemi (kompozit sistemlerde).”
Araştırmacılar şimdi "kuantumluk" derecelerinin diğer devamsızlık teoremlerini nasıl etkilediğini inceliyorlar. Zhang, "Kuantum klonlama çerçevesinde birden fazla gözlemci arasında yerel olmama ve diğer türdeki kuantum bilgilerini paylaşma protokollerini inceliyoruz" diyor. "Böyle bir yerel olmama ve bilgi paylaşımı konusu, kuantum bilgi biliminde esastır."
İş detaylandırılmıştır Çin Fiziği Mektupları.
