تبادل التشابك

تتضمن عملية تبادل التشابك زوجين من الجسيمات المتشابكة: (أ، ب) و(ج، د). يكون الزوج (أ، ب) متشابكًا في البداية، وكذلك الزوج (ج، د). يُسقط الزوج (ب، ج)، المأخوذ من الزوجين الأصليين، على إحدى حالات بيل الأربع الممكنة ، وهي عملية تُسمى قياس حالة بيل . يمكن أن يصبح الزوج غير المقاس من الجسيمات (أ، د) متشابكًا. يحدث هذا التأثير دون أي تفاعل مباشر مسبق بين الجسيمين أ و د. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

يُعدّ تبادل التشابك شكلاً من أشكال النقل الكمومي . في النقل الكمومي، يُمكن إرسال الحالة المجهولة لجسيم من مكان إلى آخر باستخدام مزيج من قناة كمومية وأخرى كلاسيكية. تقوم أليس بإسقاط الحالة المجهولة على حالة بيل ، ثم تُنقل النتيجة إلى بوب عبر القناة الكلاسيكية. ^{[ 4 ]} في تبادل التشابك، تُمثّل الحالة من أحد المصدرين قناة النقل الكمومي، بينما تُمثّل الحالة من المصدر الآخر الحالة المجهولة المُرسلة إلى بوب. ^{[ 5 ] : 876}

الصيغة الرياضية لعملية التبديل هي: ^{[ 5 ] : 876}

$${\displaystyle \left|\psi \right\rangle _{AB}\otimes \left|\psi \right\rangle _{CD}\xrightarrow {{\text{BSM}}_{BC}} \left|\psi \right\rangle _{AD}}$$

في هذا التعبير،${\displaystyle \left|\psi \right\rangle _{XY}}$يشير مصطلح "حالة بيل" إلى حالة تشابك بين جسيمين ( X ، Y )، بينما يشير مصطلح "قياس حالة بيل" إلى قياس حالة بيل. حالة بيل هي إحدى الحالات الأربع المحددة التي تمثل جسيمين بأقصى قدر من التشابك؛ ويقوم قياس حالة بيل بإسقاط حالة كمومية على هذه المجموعة الأساسية. ^{[ 6 ] : 813}

في مجال التشفير الكمومي ، يُسهم هذا الأسلوب في تحسين أمان قنوات الاتصال. فمن خلال استخدام التشابك المتبادل بين أزواج الجسيمات، يُمكن توليد مفاتيح تشفير آمنة يجب حمايتها من التنصت. ^{[ 7 ]}

يُعدّ تبادل التشابك تقنية أساسية لتصميم الشبكات الكمومية ، حيث ترتبط العديد من العُقد - كالحواسيب الكمومية أو نقاط الاتصال - عبر هذه الروابط الخاصة التي تُنشئها الروابط المتشابكة. وقد تدعم هذه الشبكات نقل المعلومات الكمومية بأمان عبر مسارات طويلة. ^{[ 8 ]}

قد يسمح تبادل التشابك ببناء مُكرِّرات كمومية لتوسيع شبكات الاتصالات الكمومية، وذلك من خلال السماح بمشاركة التشابك عبر مسافات طويلة. ويُشبه إجراء تبادل التشابك في نقاط مُحدَّدة نقل المعلومات دون فقدانها. ^{[ 9 ] [ 10 ]}