یادگیری عمیقتر:
درهمتنیدگی منبعی منحصربهفرد و کاملاً کوانتومی است که نقش کلیدی در بسیاری از کاربردهای جذاب محاسبات کوانتومی و اطلاعات کوانتومی ایفا میکند؛ درهمتنیدگی مانند آهن برای عصر برنز دنیای کلاسیک است. در سالهای اخیر تلاشهای فراوانی برای درک بهتر ویژگیهای درهمتنیدگی بهعنوان یک منبع بنیادین طبیعت انجام شده است که از نظر اهمیت با انرژی، اطلاعات، آنتروپی یا هر منبع بنیادین دیگری قابل مقایسه است. هرچند هنوز نظریهای کامل درباره درهمتنیدگی وجود ندارد، اما پیشرفتهایی در فهم این ویژگی عجیب مکانیک کوانتومی حاصل شده است. بسیاری از پژوهشگران امیدوارند که مطالعه بیشتر بر روی ویژگیهای درهمتنیدگی بتواند بینشهایی فراهم کند که به توسعه کاربردهای جدید در محاسبات کوانتومی و اطلاعات کوانتومی کمک کند.
درهمتنیدگی کوانتومی
یک همبستگی منحصربهفرد بین سیستمهای کوانتومی است، بهطوری که حالت ترکیبی دو یا چند ذره نمیتواند بهصورت مستقل توصیف شود، حتی زمانی که این ذرات از نظر مکانی از هم جدا باشند. از نظر ریاضیاتی، اگر دو ذره کوانتومی درهمتنیده باشند، حالت کوانتومی ترکیبی آنها بهصورت برهمنهی غیرقابل تجزیهای از حالتها داده میشود، مانند:
در این حالت، ذره A و ذره B در یک برهمنهی از هر دو حالت 0 و 1 قرار دارند؛ اما زمانی که یکی از ذرات اندازهگیری شود، حالت ذره دیگر درجا بدون توجه به فاصله میان آنها تعیین میشود.
نمایش ریاضیاتی
درهمتنیدگی کوانتومی یک همبستگی منحصربهفرد بین سیستمهای کوانتومی است، بهطوری که حالت ترکیبی دو یا چند ذره نمیتواند بهصورت مستقل توصیف شود، حتی زمانی که این ذرات از نظر مکانی از هم جدا باشند. از نظر ریاضیاتی، اگر دو ذره کوانتومی درهمتنیده باشند، حالت کوانتومی ترکیبی آنها بهصورت برهمنهی غیرقابل تجزیهای از حالتها داده میشود، مانند:
در این حالت، ذره A و ذره B در یک برهمنهی از هر دو حالت 0 و 1 قرار دارند؛ اما زمانی که یکی از ذرات اندازهگیری شود، حالت ذره دیگر درجا بدون توجه به فاصله میان آنها تعیین میشود.
کاربرد / مثال
درهمتنیدگی یک عنصر کلیدی در پدیدههایی مانند تلهپورت کوانتومی، الگوریتمهای سریع کوانتومی و تصحیح خطای کوانتومی است. به طور خلاصه، درهمتنیدگی یک منبع با کارایی بالا در محاسبات کوانتومی و اطلاعات کوانتومی محسوب میشود. جامعه قابل توجهی از پژوهشگران در حال حاضر در حال گسترش مفهوم درهمتنیدگی به عنوان یک نوع جدید از منبع فیزیکی هستند و اصولی را که بر نحوه مدیریت و استفاده از آن حاکم هستند، کشف میکنند.
محتوای تاریخی
مفهوم درهمتنیدگی کوانتومی اولینبار در سال 1935 توسط آلبرت اینشتین، بوریس پودولسکی و ناتان روزن در مقاله معروفشان درباره "پارادوکس EPR" معرفی شد. نویسندگان از درهمتنیدگی برای استدلال بر این که مکانیک کوانتومی ناقص است استفاده کردند و بهطور مشهور این پدیده را "عمل شبحوار از فاصله spooky action at a distance " نامیدند. آنها معتقد بودند که مکانیک کوانتومی اصل محلی بودن locality را نقض میکند، اصلی که میگوید اشیاء تنها تحت تأثیر محیط اطراف نزدیک خود قرار میگیرند، و بنابراین باید با متغیرهای پنهان تکمیل شود تا حتمیت را دوباره به آن بازگرداند.با این حال، در سال 1964، جان بل قضیه بل را توسعه داد که نشان داد هیچ نظریه متغیر پنهان محلی local hidden variable نمیتواند تمام پیشبینیهای مکانیک کوانتومی را بازسازی کند. این موضوع در دهههای 1970 و 1980 بهطور تجربی توسط فیزیکدانانی مانند آلن اسپکت تأیید شد، آزمایشهایی که نشان داد درهمتنیدگی کوانتومی واقعاً همبستگیهای غیرمحلی را همانطور که مکانیک کوانتومی پیشبینی کرده است، نشان میدهد و نه فیزیک کلاسیک.توسعه نظریه اطلاعات کوانتومی در دهه 1990بهویژه از طریق آثار پژوهشگرانی مانند چارلز بنت و ژیل براسار، منجر به کاربردهای عملی درهمتنیدگیمانند تلپورتیشن کوانتومی و رمزنگاری کوانتومی شد.این کشفیات درهمتنیدگی را بهعنوان ویژگی اصلی مکانیک کوانتومی تثبیت کردند و تأثیر عمیقی بر فناوریهای کوانتومی مدرن و حوزه رایانش کوانتومی گذاشتند.
ترم های مرتبط
مکانیک کوانتومی
برهمنهی
تلهپورتیشن
الگوریتم
کوانتومی
محاسبات کوانتومی
اطلاعات کوانتومی
رمزنگاری کوانتومی
درهمتنیدگی کوانتومی
منابع
Nielsen, M. A., & Chuang, I. L. (2010). Quantum computation and quantum information. Cambridge university press.