משפט ללא שיבוט הוא מושג בסיסי בתורת המידע הקוונטי שטוען את חוסר האפשרות ליצור עותק מדויק של מצב קוונטי לא ידוע שרירותי. למשפט זה השלכות משמעותיות על מחשוב קוונטי, הצפנה קוונטית ופרוטוקולי תקשורת קוונטיים.
כדי להתעמק בפרטיו של משפט ללא שיבוט, הבה נבין תחילה את ההקשר שבו הוא פועל. במחשוב קלאסי, ניתן ליצור עותקים של מידע מבלי לשנות את הנתונים המקוריים. עם זאת, בתחום מכניקת הקוונטים, המצב שונה מהותית בשל עקרונות הסופרפוזיציה וההסתבכות.
במכניקת הקוונטים, קיוביט יכול להתקיים בסופרפוזיציה של מצבים, המייצגים שילוב של 0 ו-1 בו זמנית. משפט אי-השיבוט, שנוסח על ידי ווטרס וזורק ב-1982, מוכיח מתמטית שאי אפשר ליצור עותק זהה של מצב קוונטי שרירותי לא ידוע. המשמעות היא שאין מכונת שיבוט קוונטי אוניברסלית שיכולה לשכפל מצב קוונטי שרירותי בצורה מושלמת.
כדי להבין את ההיגיון מאחורי משפט אי-שיבוט, שקול את ניסוי המחשבה הבא. נניח שיש לנו מצב קוונטי |ψ⟩ שאנו רוצים לשכפל. אם הייתה לנו מכונת שיבוט שיכולה לייצר עותק מושלם של |ψ⟩, היינו מפרים את עקרונות מכניקת הקוונטים. הסיבה לכך היא שהפעולה של מדידת |ψ⟩ כדי ליצור עותק יכווט את הסופרפוזיציה שלו, ותשמיד את המצב המקורי בתהליך.
יתר על כן, למשפט ללא שיבוט יש השלכות עמוקות על עיבוד מידע קוונטי. לדוגמה, בהצפנה קוונטית, האבטחה של פרוטוקולי הפצת מפתחות קוונטיים מסתמכת על חוסר היכולת לשבט מצבים קוונטיים. אם שיבוט היה אפשרי, צוותת היה יכול ליירט ולהעתיק את המפתח הקוונטי מבלי שיזוהה, מה שסכן את אבטחת התקשורת.
משפט ללא שיבוט הוא עיקרון יסוד בתורת המידע הקוונטי האוסר על שכפול מדויק של מצבים קוונטיים לא ידועים שרירותיים. משפט זה מדגיש את התכונות הייחודיות של מכניקת הקוונטים ויש לו השלכות מרחיקות לכת על טכנולוגיות קוונטיות.
שאלות ותשובות אחרונות אחרות בנושא יסודות המידע הקוונטי של EITC/QI/QIF:
- כיצד פועל שער השלילה הקוונטי (קוונטי NOT או שער פאולי-X)?
- מדוע שער המרד ניתן להפיכה עצמית?
- אם למדוד את הקיוביט הראשון של מצב הפעמון בבסיס מסוים ואז למדוד את הקיוביט השני בבסיס המסובב על ידי תטא זווית מסוימת, ההסתברות שתקבלי השלכה לוקטור המתאים שווה לריבוע הסינוס של תטא?
- כמה פיסות מידע קלאסי יידרשו כדי לתאר את המצב של סופרפוזיציה שרירותית של קיוביט?
- לכמה ממדים יש רווח של 3 קיוביטים?
- האם המדידה של קיוביט תהרוס את הסופרפוזיציה הקוונטית שלו?
- האם לשערים קוונטיים יכולים להיות יותר כניסות מאשר פלטים בדומה לשערים קלאסיים?
- האם המשפחה האוניברסלית של שערים קוונטיים כוללת את שער ה-CNOT ושער הדמרד?
- מהו ניסוי חריץ כפול?
- האם סיבוב מסנן מקטב שווה ערך לשינוי בסיס מדידת קיטוב הפוטונים?
הצג שאלות ותשובות נוספות ב-EITC/QI/QIF Information Quantum Fundamentals
עוד שאלות ותשובות:
- שדה: מידע קוונטי
- תכנית: יסודות המידע הקוונטי של EITC/QI/QIF (ללכת לתוכנית ההסמכה)
- שיעור: מאפייני מידע קוונטי (עבור לשיעור בנושא)
- נושא: משפט ללא שיבוט (עבור לנושא קשור)