Sa quantum mechanics, ang entanglement ay isang phenomenon kung saan ang dalawa o higit pang mga particle ay nagiging konektado sa paraang ang estado ng isang particle ay hindi mailalarawan nang nakapag-iisa sa estado ng iba, kahit na sila ay pinaghihiwalay ng malalaking distansya. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay naging paksa ng malaking interes dahil sa hindi klasikal na katangian nito at ang mga aplikasyon nito sa pagproseso ng quantum na impormasyon.
Kapag pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga quantum state na pinaghihiwalay sa kanilang mga superposisyon patungkol sa tensor product, mahalagang tinatalakay natin kung posible bang paghiwalayin ang mga particle at ilarawan ang kanilang mga estado nang isa-isa, hiwalay sa isa't isa. Upang maunawaan ang konseptong ito, kailangan nating bungkalin ang mathematical framework ng quantum mechanics at ang tensor product formalism.
Sa quantum mechanics, ang estado ng isang sistema ay inilalarawan ng isang kumplikadong vector sa isang Hilbert space. Kapag nagkasalikop ang dalawang sistema, ang kanilang magkasanib na estado ay inilalarawan ng isang vector sa isang composite Hilbert space na nakuha sa pamamagitan ng pagkuha ng tensor product ng indibidwal na Hilbert spaces ng mga system. Sa matematika, kung mayroon tayong dalawang sistemang A at B na may mga estadong |ψ⟩ at |φ⟩ ayon sa pagkakabanggit, ang magkasanib na estado ng pinagsama-samang sistema ay ibinibigay ng |Ψ⟩ = |ψ⟩ ⊗ |φ⟩.
Ang pangunahing puntong dapat tandaan dito ay ang gusot na estado |Ψ⟩ ay hindi maaaring isasaalang-alang sa mga indibidwal na estado para sa mga system A at B. Nangangahulugan ito na ang mga katangian ng mga indibidwal na sistema ay hindi mahusay na tinukoy nang hiwalay sa isa't isa. Ang gusot na estado ay nagpapakita ng mga ugnayang mas malakas kaysa sa anumang klasikal na ugnayan at hindi maipaliwanag ng mga lokal na nakatagong variable na teorya.
Ngayon, pagbalik sa tanong ng paghihiwalay ng mga entangled state sa kanilang mga superposition gamit ang tensor product, mahalagang maunawaan na ang entangled state mismo ay isang superposition ng iba't ibang estado ng mga indibidwal na system. Kapag nagsagawa kami ng mga pagsukat sa isa sa mga gusot na particle, ang estado ng isa pang particle ay agad na bumagsak sa isang tiyak na estado, kahit na ang dalawang particle ay magkalayo. Ang agarang pagbagsak na ito ay kilala bilang quantum non-locality at isang tanda ng pagkakasalubong.
Samakatuwid, sa konteksto ng tensor product formalism, hindi maaaring ihiwalay ang mga gusot na estado sa mga indibidwal na superposisyon para sa mga constituent system. Nagpapatuloy ang gusot kahit na naghihiwalay ang mga partikulo na nakasalikop, at ang pagsukat ng isang particle ay agad na nakakaapekto sa estado ng isa pang particle. Ang di-lokal na ugnayang ito ay isang pangunahing aspeto ng gusot at nakikilala ito sa mga klasikal na ugnayan.
Upang ilarawan ang konseptong ito, isaalang-alang ang sikat na halimbawa ng EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) na kabalintunaan, kung saan ang dalawang gusot na particle ay inihanda sa isang estado na ang kanilang mga spin ay magkakaugnay. Kapag ang pag-ikot ng isang particle ay sinusukat sa isang tiyak na direksyon, ang pag-ikot ng isa pang particle ay agad na tinutukoy, anuman ang distansya sa pagitan ng mga ito. Ang madalian na ugnayang ito ay sumasalungat sa klasikal na intuwisyon at binibigyang-diin ang hindi lokal na katangian ng pagkakasalubong.
Ang mga quantum entangled states ay hindi maaaring paghiwalayin sa kanilang mga superposisyon patungkol sa tensor product. Ang entangled state ng isang composite system ay isang non-factorizable state na nagpapakita ng hindi lokal na ugnayan sa pagitan ng mga entangled particle. Ang di-lokal na ugnayang ito ay isang pangunahing tampok ng pagkakasalikop at gumaganap ng isang mahalagang papel sa iba't ibang mga gawain sa pagproseso ng impormasyon sa kabuuan.
Iba pang kamakailang mga tanong at sagot tungkol sa EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals:
- Paano gumagana ang quantum negation gate (quantum NOT o Pauli-X gate)?
- Bakit self-reversible ang Hadamard gate?
- Kung sukatin ang 1st qubit ng Bell state sa isang tiyak na batayan at pagkatapos ay sukatin ang 2nd qubit sa isang batayan na pinaikot ng isang tiyak na anggulo theta, ang posibilidad na makakuha ka ng projection sa kaukulang vector ay katumbas ng square ng sine ng theta?
- Ilang piraso ng klasikal na impormasyon ang kakailanganin upang ilarawan ang estado ng isang arbitraryong qubit superposition?
- Ilang dimensyon ang may puwang na 3 qubits?
- Masisira ba ng pagsukat ng isang qubit ang quantum superposition nito?
- Maaari bang magkaroon ng mas maraming input ang mga quantum gate kaysa sa mga output katulad ng mga classical gate?
- Kasama ba sa unibersal na pamilya ng mga quantum gate ang CNOT gate at ang Hadamard gate?
- Ano ang isang double-slit na eksperimento?
- Ang pag-ikot ba ng isang polarizing filter ay katumbas ng pagbabago ng batayan ng pagsukat ng polarization ng photon?
Tingnan ang higit pang mga tanong at sagot sa EITC/QI/QIF Quantum Information Fundamentals