← Quantum Store · Dersler · Tüm paketler · Öğrenme yolları

Kuantum hesaplamayı sıfırdan öğren · Ders 4 / 6 · 10 dk

Dolanıklık: birbirine bağlı kübitler

CNOT kapısıyla iki kübiti dolanık hale getir: ayrı ayrı rastgele ama birlikte her zaman uyumlu. Einstein’ın “uzaktan ürkütücü etki” dediği olgu.

CNOT: kontrollü DEĞİL

Şimdiye kadar kapıları tek kübite uyguladık. CNOT iki kübitle çalışır: kontrol kübiti 1 ise hedef kübiti çevirir (X uygular), 0 ise hiçbir şey yapmaz. Klasik bir “eğer” komutuna benzer.

Deneme alanında iki kübitlik kapılar için önce kontrol kübitinin, sonra hedef kübitin + düğmesine tıklarsın. Devrede kontrol bir nokta (●), hedef bir artı işaretli daire (⊕) olarak görünür.

Bell durumu

İlk kübite H uygulayıp ardından CNOT ile ikinci kübite bağlayalım. İlk kübit süperpozisyonda olduğu için CNOT “hem çevir hem çevirme” durumuna girer. Sonuçta iki kübit tek bir ortak durumda olur: yarı yarıya 00 ya da 11. Buna Bell durumu denir.

1000 kez ölç: 00 ve 11 yaklaşık eşit sayıda çıkar, ama 01 ya da 10 bir kez bile çıkmaz. Her kübit tek başına tamamen rastgeledir, ama ikisi her seferinde aynı sonucu verir. Bu bağa dolanıklık denir.

Uzaktan ürkütücü etki

Dolanık iki kübiti birbirinden kilometrelerce uzağa götürsen de bu uyum bozulmaz. Einstein bunu kabullenemedi ve “uzaktan ürkütücü etki” diye nitelendirdi. Belki de sonuçlar en başından gizlice belirlenmişti?

John Bell 1964’te bu sorunun deneyle test edilebileceğini gösterdi. Alain Aspect, John Clauser ve Anton Zeilinger’in deneyleri, dolanıklığın gizli bir ön belirlemeyle açıklanamayacağını kanıtladı ve 2022 Nobel Fizik Ödülü’nü getirdi.

Önemli bir not: dolanıklık ışıktan hızlı mesaj göndermeye izin vermez. Her iki taraf da kendi tarafında yalnızca rastgele sonuçlar görür; uyumu ancak sonuçları sıradan bir kanaldan karşılaştırınca fark edebilirler.

Dolanıklık ne işe yarar?

Dolanıklık kuantum hesaplamanın vazgeçilmez kaynağıdır: dolanıklık içermeyen devreleri klasik bilgisayarlar kolayca simüle edebilir. Ayrıca kuantum ışınlama, kuantum şifreleme ve kuantum hata düzeltme gibi uygulamaların da temelidir.

Kendin dene

Bell durumunu 1000 kez ölç: 01 ve 10 hiç çıkmaz. Sonra devredeki CNOT’a tıklayarak onu kaldır ve yeniden ölç: dolanıklık kalmadığı için ikinci kübit hep 0 olur ve yalnızca 00 ile 01 çıkar. Son olarak üç kübitlik GHZ örneğine bak.

Akılda kalsın

• CNOT, kontrol kübiti 1 ise hedef kübiti çevirir.
• H ve ardından CNOT, iki kübiti dolanık bir Bell durumuna sokar: sonuç ya 00 ya 11.
• Dolanık kübitler tek tek rastgele, birlikte ise her zaman uyumludur.
• Dolanıklık ışıktan hızlı iletişim sağlamaz, ama kuantum hesaplama ve iletişimin temel kaynağıdır.

Kendini sına

Bell durumundaki iki kübitten ilkini ölçtün ve 1 gördün. İkinci kübit ne verir?

• Kesinlikle 1
• Kesinlikle 0
• %50 ihtimalle 1

← Ölçüm: kuantumdan klasiğe geçiş · Girişim: kuantum bilgisayarın gizli gücü →