贝尔态
量子信息学领域的一个术语
贝尔态(Bell States)是属于量子信息学领域的一个术语,用于描述两个量子比特Qubit)系统的四种最大纠缠态。它得名于爱尔兰物理学家,著名的贝尔不等式的提出者约翰·斯图尔特·贝尔
量子态
对于一个量子比特A,它的本征态狄拉克符号表示可以是 或 . 所以一个量子比特的量子态可以表示为这两个本征态的线性叠加
体现为当我们对A做投影测量, 结果得到 和 的几率分别是 和 ,且 。
对于由两个相互之间没有关联的量子比特A和B组成的系统, 量子态可以表示为A和B各自量子态的张量积
也就是说, 两个独立量子比特的状态可以用这组基底来线性表示: . 换个说法系统是两个比特同时出现 ,只有A或只有B出现 及两个比特同时出现 的几率线性叠加。
概念
如果两个比特之间发生了量子纠缠,就是说这两个量子比特的状态是相关的。虽然也可以使用上述基底描述波函数, 但是显然不能反映相关性。 于是我们可以换一个角度来描述测量的结果:“两个比特相同” ( )和“两个比特不同” ( ), 显然波函数也可以这样来描述:
而两个比特相同的状态可以描述为 , 不同的状态可以描述为如果承载两个比特的粒子是交换反对称的话, 就是和。
然后归一化纯态后就得到了这样一组贝尔态:
任何一组二粒子状态都可以表示为这四组新的基态的线性叠加。可以看出是之前独立状态下的基底经过一个正变换的结果, 更换为这个基底的波函数其实只是变换了表象,波函数的值不变。
所以在最大纠缠的状况下,两个比特的测量结果“一定相同”或者“一定不同”, 表现为这四种基态的一种, 它们也被称之为贝尔态。
参考资料
最新修订时间:2024-05-21 17:22
目录
概述
量子态
概念
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