Teorema non-clonării în fizica cuantică

În fizică, teorema non-clonării afirmă că este imposibil să se creeze o copie independentă și identică a unei stări cuantice arbitrare necunoscute, o afirmație care are implicații profunde în domeniul calculului cuantic, printre altele.

Teorema este o evoluție a teoremei non-clonării din 1970, elaborată de James L. Park,[1][2], în care acesta demonstrează că nu poate exista o schemă de măsurare neperturbatoare, care să fie atât simplă, cât și perfectă (același rezultat ar fi derivat independent în 1982 de William Wootters și Wojciech H. Zurek[3], precum și de Dennis Dieks[4] în același an).

Teoremele menționate anterior nu exclud ca starea unui sistem să devină inseparată cu starea altuia, deoarece clonarea se referă în mod specific la crearea unei stări separabile cu factori identici.

De exemplu, s-ar putea folosi poarta NOT controlată și poarta Walsh-Hadamard pentru a insepara doi qubiți fără a încălca teorema non-clonării, deoarece nicio stare bine definită nu poate fi definită în termeni de subsistem al unei stări inseparate.

Teorema non-clonării (așa cum este înțeleasă în general) se referă doar la stările pure, în timp ce afirmația generalizată privind stările mixte este cunoscută sub numele de teorema non-difuzării. Teorema non-clonării are un dual inversat în timp, teorema non-ștergerii.

Istoric

Potrivit lui Asher Peres[5] și David Kaiser,[6] publicarea demonstrației din 1982 a teoremei non-clonării de către Wootters și Zurek[3] și Dieks[4] a fost determinată de o propunere a lui Nick Herbert[7] pentru un dispozitiv de comunicare superluminică folosind inseparabilitatea cuantică, iar Giancarlo Ghirardi[8] demonstrase teorema cu 18 luni înainte de publicarea demonstrației de către Wootters și Zurek în raportul său de referință la respectiva propunere (după cum reiese dintr-o scrisoare de la editor[8]).

Totuși, Juan Ortigoso[9] a subliniat în 2018 că o demonstrație completă, împreună cu o interpretare în ceea ce privește lipsa măsurătorilor simple neperturbatoare în mecanica cuantică, fusese deja furnizată de Park în 1970.[1]

Referințe

1.  Park, James L. (1970). „The concept of transition in quantum mechanics”. Foundations of Physics. 1 (1): 23–33. Bibcode:1970FoPh….1…23P. CiteSeerX 10.1.1.623.5267. doi:10.1007/BF00708652. S2CID 55890485.
2.  „James L. Park Main Scientific Publications”.
3.  Wootters, William; Zurek, Wojciech (1982). „A Single Quantum Cannot be Cloned”. Nature. 299 (5886): 802–803. Bibcode:1982Natur.299..802W. doi:10.1038/299802a0. S2CID 4339227.
4.  Dieks, Dennis (1982). „Communication by EPR devices”. Physics Letters A. 92 (6): 271–272. Bibcode:1982PhLA…92..271D. CiteSeerX 10.1.1.654.7183. doi:10.1016/0375-9601(82)90084-6. hdl:1874/16932.
5.  Peres, Asher (2003). „How the No-Cloning Theorem Got its Name”. Fortschritte der Physik. 51 (45): 458–461. arXiv:quant-ph/0205076. Bibcode:2003ForPh..51..458P. doi:10.1002/prop.200310062. S2CID 16588882.

6. Kaiser, David (2011). How the Hippies Saved Physics: Science, Counterculture, and the Quantum Revival. W. W. Norton. ISBN 978-0-393-07636-3.
7.  Herbert, Nick (1982). „FLASH—A superluminal communicator based upon a new kind of quantum measurement”. Foundations of Physics. 12 (12): 1171–1179. Bibcode:1982FoPh…12.1171H. doi:10.1007/BF00729622. S2CID 123118337.
8.  Ghirardi, GianCarlo (2013), „Entanglement, Nonlocality, Superluminal Signaling and Cloning”, in Bracken, Paul (ed.), Advances in Quantum Mechanics, IntechOpen (published April 3, 2013), arXiv:1305.2305, doi:10.5772/56429, ISBN 978-953-51-1089-7, S2CID 118778014
9.  Ortigoso, Juan (2018). „Twelve years before the quantum no-cloning theorem”. American Journal of Physics. 86 (3): 201–205. arXiv:1707.06910. Bibcode:2018AmJPh..86..201O. doi:10.1119/1.5021356. S2CID 119192142.

(Include texte traduse și adaptate din Wikipedia de Nicolae Sfetcu)