Teleportarea cuantică – Exerciții

1. Dacă Alice și Bob au fiecare câte un qubit, pe care îl insepară, este posibil ca Alice să teleporteze informația codificată într-un al treilea qubit necunoscut în qubitul lui Bob.
2. Teleportarea cuantică trimite informații cuantice utilizând proprietățile de inseparabilitate și măsurare ale mecanicii cuantice.
3. Teleportarea cuantică nu distruge qubitul care urmează să fie teleportat (ca în science fiction). Transferă doar informațiile conținute în qubit fără a fi nevoie să cunoască aceste informații.

Exerciții

1. 1. Ar putea fi utilizată teleportarea cuantică pentru a teleporta un obiect fizic dintr-un loc în altul? De ce da sau de ce nu?
2. Ce ar determina pe cineva să creadă că teleportarea cuantică poate transmite informații mai repede decât viteza luminii? Explicați de ce acest lucru nu este posibil.
3. 3. Conform teoremei fără clonare, nu este posibil să se facă o copie a unui qubit necunoscut. În ce moment al protocolului de teleportare qubitul necunoscut colapsează într-o stare definită?
4. În protocolul original, Alice aplică CNOT și apoi măsoară Bitul 2 (vezi Fig. 8.3). După aceasta, Alice aplică Hadamard la qubitul #1 și apoi măsoară Bitul 1 (vezi Fig. 8.3). Ce se întâmplă dacă decide să inverseze procedura măsurând mai întâi Bitul 1, înainte de a aplica poarta CNOT cu doi qubiți?
5. 5. Dacă Bob știe că qubitul său este în starea b|0⟩ + a|1⟩, ce poartă(porți) ar trebui să folosească pentru a-l schimba înapoi în starea originală necesară a|0⟩ + b|1⟩?

(A) X

(B) Z

(C) X apoi Z

6. Dacă Bob știe că qubitul său este în starea a|0⟩ – b|1⟩, ce poartă (porți) ar trebui să folosească pentru a-l schimba înapoi în starea originală necesară a|0⟩ + b|1⟩?

(A) X

(B) Z

(C) X apoi Z

7. 7. Dacă Bob știe că qubitul său se află în starea a|1⟩ – b|0⟩, ce poartă (porți) ar trebui să folosească pentru a-l schimba înapoi în starea inițială necesară a|0⟩ + b|1⟩?

(A) X

(B) Z

(C) X apoi Z

Capitolul 8 Soluții

1. 1. Nu, qubitii rămân pe loc. Teleportarea schimbă doar starea unui qubit existent.
2. 3. Odată ce este măsurat după poarta Hadamard.
3. 5. Poarta X transformă |0⟩ în |1⟩ și |1⟩ în |0⟩.
4. 7. Poarta X schimbă starea în a|0⟩ — b|1⟩, iar poarta Z schimbă semnul de pe |1⟩ pentru a produce starea dorită.

Sursa: Ciaran Hughes, Joshua Isaacson, Anastasia Perry, Ranbel F. Sun, Jessica Turner (2021) Quantum Computing for the Quantum Curious, Springer Cham, https://doi.org/10.1007/978-3-030-61601-4, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu