“一定基础上的测量”是什么意思?


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在有关Bell的Wikipedia文章中,它是这样写的:

如果在相关基础上测量每个量子位,则在纠缠成贝尔状态的两个量子位上进行的独立测量将成正相关。

在特定的基础上进行测量甚至意味着什么?

您可以使用Wikipedia文章的Bell状态示例进行回答。


我认为有更多示例的答案可能是有趣且有用的。我想到的一个有趣的例子是在超稠密的情况下,鲍勃在一定的基础上进行了与贝尔状态有关的测量。我想看到一个详细的答案,它解释了鲍勃执行的这一特定测量。
nbro

Answers:


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如果您想到电子自旋,请想象在z轴上对其进行测量以获得(或)。这(自旋磁矩的z投影)是进行测量的可能依据。或者,您可以测量x轴上的自旋,它们将获得(或)。这是不同的依据。小号Ž = + 1 / 2 小号ž = - 1 / 2 小号X = + 1 / 2 小号X = - 1 / 2S=1/2Sz=+1/2Sz=1/2Sx=+1/2Sx=1/2

在非正交基础上对Bell对的测量将相互关联(如果在z上测量一个粒子,在x上测量另一个粒子,则结果将完全不相关;如果在z或x上都测量,则结果将完全不相关。结果将完全相关)。

测量基准的其他示例是光子极化:垂直与水平是线性极化基础,而顺时针与逆时针则是圆极化基础。


谈论可以测量感兴趣(或可观察)的物理量的不同基础总有意义吗?
nbro

这可能是一个后续问题(尽管我会尝试在量子计算的背景下进行构架)?还是您希望扩大当前问题的范围?
agaitaarino '18

我可能会问另一个问题。
nbro

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量子位本质上是量子对象,您可以从中提取一点。但是,可以通过不同的方式来完成此操作,您得到的答案取决于您选择的度量。

如果量子位是电子自旋,则测量基础对应于在特定方向上测量自旋。我们更通常以布洛赫球的形式使用该图片。在这种情况下,测量对应于获取球体上的一对相对点,然后在其中进行选择。每个可能的相对点对称为不同的测量基础。

通常使用qubit时,实施中的实际原因意味着我们只能实际在单一基础(称为或计算基础)上进行测量。为了模拟其他信号,我们可以在测量之前先进行一定的单比特旋转。我们选择的轮换方式决定了我们最终衡量的基础。Z

对于给定的贝尔状态,对于一个量子位的给定测量基础,存在第二个量子位的测量基础,其结果将完全相关。这似乎就是本文所要解决的问题。

对于贝尔状态,以基础测量两个量子位将最终获得完全相关或完全反相关,这取决于它是哪个贝尔状态。如果获得反相关,则可以通过在测量之前应用旋转来更改一个量子位的基础。这个新的基准将与另一个量子位的基准测量结果完美相关。X ZZXZ


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在特定的基础上进行测量甚至意味着什么?

它非常接近某个可观察的度量。在量子力学中,当我们谈论测量可观察物时,我们通常首先对特征值作为测量结果感兴趣。在量子信息中,我们不在乎特征值。我们仅对测量后的状态感兴趣,并且该状态可以解释为被测量的可观测特征向量。

从数学上讲,对于任何“特定基础上的测量”,都有许多观测值对应于同一测量(并非所有观测值都具有物理意义)。所有这些可观测值都具有相同的特征向量(构成测量基础),但特征值可能不同。特征值无所谓,只要它们不同即可,因此度量可以区分特征向量(度量基础状态)。

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