id: Гость   вход   регистрация
текущее время 17:19 29/03/2024
Владелец: unknown редакция от 20/02/2012 12:53 (автор: unknown) Печать
Категории: криптография, квантовая криптография
создать
просмотр
редакции
ссылки

Это старая редакция страницы Библиотека / Статьи / Quantum Cryptography / Quantum Bit за 20/02/2012 12:53.


Квантовый бит


Любая информация может быть сведена до уровня элементарных единиц, которые мы называем битами. Каждый бит — это да или нет, которые могут быть представлены цифрами 0 или 1. Однако, как мы увидим, чтение и запись такой информации в кубит — это нечто иное по сравнению с чтением и записью этой информации в классический бит.


<рис 5.1>


Мы можем представить (ку)бит как ящик, в который мы можем положить одно из двух битовых значений путём размещения шарика, имеющего один из двух цветов (как показано на рис. 5.1). Для чтения битового значения из ящика, мы его просто открываем и смотрим, какой цвет шарика внутри. Для классического бита цвет внутри будет такой же, как и когда его туда поместили. Однако это необязательно так в случае кубитов.4 В квантовом формализме две различных дверцы ящика показывают два различных способа измерения состояния кубита. Чтобы прочитать корректную битовую информацию, мы должны знать, какая дверь была использована при помещении кубита и использовать эту же самую дверь. Если мы откроем не ту дверь, то шарик внутри будет иметь случайный цвет, таким образом информация, сохранённая в кубите изменится на бит со случайным значением. Это также значит, что сохранённая информация уничтожена.


Одна из реализаций кубита — это поляризованный фотон. Один из способов определения поляризации фотона — это направить его к разделителю луча и измерить, на каком из выходов поляризационного разделителя луча будет найден фотон5. Однако, поскольку поляризационный разделитель луча способен проводить разделение только в ортогональных поляризациях, то мы не можем ориентировать поляризаионный лучевой разделитель в один и тот же момент времени на два угла. Таким образом, мы не можем прочитать состояние кубита без наличия дополнительной информации. Например, если мы знаем, что поляризация должна быть вертикальной или горизонтальной в референсной координатной системе6, то мы можем читать состояния кубитов, ориентируя разделитель луча в координатной системе. Если мы найдём фотон на выходе из разделителя, то мы будем знать, что поляризация фотона была горизонтальной; если найдём на другом выходе — то была вертикальной (см. рис. 5.2). То есть, нужно априори знать, какую координатную систему использовать для того, чтобы подготовиться к корректному чтению кубита. Если мы будем использовать другую ориентацию разделителя луча, то результат измерения будет случайным, так же как и при открытии неправильной двери в квантовом ящике на рисунке 5.1. Отметим, что как только фотон детектировали на одном из выходов после разделителя, то фотон фактически приобретает исходящую поляризацию, вне связи со своей предыдущей оригинальной поляризацией — это то, как природа работает на квантовом уровне.



4 Мы позаимствовали способ визуализации кубита у Джона Прескилла [14].
5 Поляризационный разделитель луча — это устройство, которое разделяет ортогональные линейные поляризации входящего света в двух направлениях.
6 В квантовой физике ориентация разделителя луча называется базисом.


Назад | Оглавление | Дальше