什麼是量子糾纏

多個量子位元的狀態以無法寫成各個量子位元狀態之組合的形式連結在一起。在 (|00⟩ + |11⟩)/√2 中,2 個量測結果一定一致。這是量子電腦計算能力的來源之一,但無法用來比光更快地傳送資訊。

日文名稱: 量子もつれ

「量子糾纏」出現在1領域的4道練習題中(量子電腦硬體等)。

這個名詞所屬的領域: 量子電腦硬體

練習量子糾纏的題目

2 個量子位元處於 (|00⟩ + |11⟩)/√2 的量子糾纏態時,下列敘述何者正確?

  1. A即使量測第 1 個量子位元,第 2 個量子位元仍維持 0 與 1 各 50% 的狀態不變
  2. B量測第 1 個得到 0 時,第 2 個一定是 0;得到 1 時,第 2 個一定是 1
  3. C藉由選擇第 1 個的量測結果,可以比光更快地把資訊傳給遠處的第 2 個量子位元
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正確答案:B. 量測第 1 個得到 0 時,第 2 個一定是 0;得到 1 時,第 2 個一定是 1

這個狀態是 |00⟩ 與 |11⟩ 的疊加,不含 |01⟩ 或 |10⟩ 的成分,因此 2 個量測結果一定一致。只看其中一個量子位元時,0 與 1 各出現 50%,但結果之間存在 2 個獨立位元無法解釋的相關性,這就是量子糾纏。不過,出現哪個結果是量測者無法選擇的隨機結果,所以無法利用糾纏比光更快地傳送資訊。在量子電腦中,產生糾纏的雙量子位元邏輯閘的品質,會大幅影響效能。

解析中的「量子糾纏」

出現「量子糾纏」的題目(4題)

  1. 2 個量子位元處於 (|00⟩ + |11⟩)/√2 的量子糾纏態時,下列敘述何者正確?
  2. 對 2 量子位元的 |00⟩(左邊為第 1 個量子位元),先對第 1 個作用 H 閘,接著作用以第 1 個為控制位元、第 2 個為目標位元的 CNOT 閘。得到的狀態為下列何者?
  3. 量子錯誤更正無法直接採用古典錯誤更正那種「把同一份資料複製 3 份再取多數決」的方法,其理由下列何者正確?
  4. 關於以光子作為量子位元的光量子平台,下列敘述何者正確?

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