Teleportasi kuantum

Teleportasi kuantum, atau ringkasnya teleportasi, ialah protokol di mana penghantar (Alice) menghantar qubit kepada penerima (Bob) dengan menggunakan keadaan kuantum terikat yang dikongsi (satu e-bit, khususnya) berserta dua bit komunikasi klasik. Nama teleportasi dimaksudkan untuk mengingatkan konsep dalam fiksyen sains di mana jirim diangkut dari satu lokasi ke lokasi lain melalui proses futuristik, tetapi perlu difahami bahawa jirim bukan yang diteleportasikan dalam teleportasi kuantum — apa yang sebenarnya diteleportasikan ialah maklumat kuantum.

Persediaan untuk teleportasi adalah seperti berikut.

Kita andaikan bahawa Alice dan Bob berkongsi e-bit: Alice memegang qubit $\mathsf{A},$ Bob memegang qubit $\mathsf{B},$ dan bersama-sama pasangan $(\mathsf{A},\mathsf{B})$ berada dalam keadaan $\vert\phi^+\rangle.$ Boleh jadi, misalnya, Alice dan Bob berada di lokasi yang sama pada suatu masa dahulu, mereka menyediakan qubit $\mathsf{A}$ dan $\mathsf{B}$ dalam keadaan $\vert \phi^+ \rangle,$ kemudian masing-masing pergi dengan qubit mereka. Atau, boleh jadi proses yang berbeza, seperti yang melibatkan pihak ketiga atau proses teragih yang kompleks, digunakan untuk mewujudkan e-bit yang dikongsi ini. Butiran ini bukan sebahagian daripada protokol teleportasi itu sendiri.

Alice kemudian memperoleh qubit ketiga $\mathsf{Q}$ yang ingin dia hantar kepada Bob. Keadaan qubit $\mathsf{Q}$ dianggap tidak diketahui oleh Alice dan Bob, dan tiada andaian dibuat tentangnya. Contohnya, qubit $\mathsf{Q}$ mungkin terikat dengan satu atau lebih sistem lain yang tidak boleh diakses oleh Alice mahupun Bob. Apabila dikatakan Alice ingin menghantar qubit $\mathsf{Q}$ kepada Bob, maksudnya Alice ingin Bob memegang qubit yang berada dalam keadaan yang sama seperti $\mathsf{Q}$ pada awal protokol, dengan semua korelasi yang dimiliki $\mathsf{Q}$ dengan sistem lain, seolah-olah Alice telah menyerahkan $\mathsf{Q}$ secara fizikal kepada Bob.

Kita boleh bayangkan Alice menghantar qubit $\mathsf{Q}$ secara fizikal kepada Bob, dan jika ia sampai kepada Bob tanpa diubah atau diganggu semasa perjalanan, maka tugas Alice dan Bob akan selesai. Namun dalam konteks teleportasi, andaian kita ialah perkara ini tidak boleh dilakukan; Alice tidak boleh menghantar qubit secara langsung kepada Bob. Walau bagaimanapun, dia boleh menghantar maklumat klasik kepada Bob.

Andaian-andaian ini wajar dalam pelbagai situasi. Contohnya, jika Alice tidak tahu lokasi tepat Bob, atau jarak antara mereka besar, menghantar qubit secara fizikal menggunakan teknologi hari ini, atau masa depan yang boleh diramalkan, adalah sangat mencabar. Namun, seperti yang kita tahu daripada pengalaman harian, penghantaran maklumat klasik dalam keadaan ini adalah mudah sahaja.

Pada ketika ini, seseorang mungkin bertanya sama ada Alice dan Bob boleh menyelesaikan tugas mereka tanpa pun perlu menggunakan e-bit yang dikongsi. Dengan kata lain, adakah ada cara untuk menghantar qubit menggunakan komunikasi klasik sahaja?

Jawapannya tidak, tidak mungkin menghantar maklumat kuantum menggunakan komunikasi klasik sahaja. Ini tidak terlalu sukar untuk dibuktikan secara matematik menggunakan teori maklumat kuantum asas, tetapi kita juga boleh menolak kemungkinan menghantar qubit menggunakan komunikasi klasik sahaja dengan berfikir tentang teorem tiada-pengklonan.

Bayangkan ada cara untuk menghantar maklumat kuantum menggunakan komunikasi klasik sahaja. Maklumat klasik boleh disalin dan disiar dengan mudah, yang bermakna sebarang penghantaran klasik dari Alice kepada Bob mungkin juga diterima oleh penerima kedua (katakan Charlie). Tetapi jika Charlie menerima komunikasi klasik yang sama yang Bob terima, tidakkah dia juga dapat memperoleh salinan qubit $\mathsf{Q}?$ Ini akan menunjukkan bahawa $\mathsf{Q}$ telah diklon, yang kita sudah tahu mustahil mengikut teorem tiada-pengklonan, dan oleh itu kita simpulkan tiada cara untuk menghantar maklumat kuantum menggunakan komunikasi klasik sahaja.

Walau bagaimanapun, apabila andaian bahawa Alice dan Bob berkongsi e-bit diletakkan, Alice dan Bob boleh menyelesaikan tugas mereka. Inilah tepat apa yang dilakukan oleh protokol teleportasi kuantum.

Protokol

Berikut adalah gambar rajah litar kuantum yang menerangkan protokol teleportasi:

Gambar rajah ini sedikit bergaya kerana ia menggambarkan pemisahan antara Alice dan Bob, dengan dua wayar pepenjuru mewakili bit klasik yang dihantar dari Alice kepada Bob, tetapi selain itu ia adalah gambar rajah litar kuantum biasa. Nama qubit ditunjukkan di atas wayar dan bukannya di kiri supaya keadaan awal juga boleh ditunjukkan (yang akan kita lakukan biasanya apabila mudah). Perlu juga diambil perhatian bahawa get $X$ dan $Z$ mempunyai kawalan klasik, yang bermaksud get-get itu tidak digunakan atau digunakan bergantung pada sama ada bit kawalan klasik ini ialah $0$ atau $1,$ masing-masing.

Dalam kata-kata, protokol teleportasi adalah seperti berikut:

1. Alice melakukan operasi NOT-terkawal pada pasangan $(\mathsf{A},\mathsf{Q}),$ dengan $\mathsf{Q}$ sebagai kawalan dan $\mathsf{A}$ sebagai sasaran, kemudian melakukan operasi Hadamard pada $\mathsf{Q}.$

2. Alice kemudian mengukur kedua-dua $\mathsf{A}$ dan $\mathsf{Q},$ berdasarkan pengukuran asas standard dalam kedua-dua kes, dan menghantar keputusan klasik kepada Bob. Mari kita rujuk keputusan pengukuran $\mathsf{A}$ sebagai $a$ dan keputusan pengukuran $\mathsf{Q}$ sebagai $b.$

3. Bob menerima $a$ dan $b$ dari Alice, dan bergantung pada nilai bit-bit ini dia melakukan operasi berikut:

   • Jika $a = 1,$ maka Bob melakukan pembalikan bit (atau get $X$) pada Qubitnya $\mathsf{B}.$
   • Jika $b = 1,$ maka Bob melakukan pembalikan fasa (atau get $Z$) pada Qubitnya $\mathsf{B}.$

   Iaitu, dengan bersyarat pada $ab$ ialah $00,$ $01,$ $10,$ atau $11,$ Bob melakukan salah satu operasi $\mathbb{I},$ $Z,$ $X,$ atau $ZX$ pada qubit $\mathsf{B}.$

Ini adalah penerangan lengkap protokol teleportasi. Analisis yang muncul di bawah mendedahkan bahawa apabila ia dijalankan, qubit $\mathsf{B}$ akan berada dalam apa sahaja keadaan yang dimiliki $\mathsf{Q}$ sebelum protokol dilaksanakan, termasuk apa sahaja korelasi yang dimilikinya dengan sistem lain — yang bermaksud protokol tersebut telah secara efektif melaksanakan saluran komunikasi qubit yang sempurna, di mana keadaan $\mathsf{Q}$ telah "diteleportasikan" ke dalam $\mathsf{B}.$

Sebelum meneruskan analisis, perhatikan bahawa protokol ini tidak berjaya mengklon keadaan $\mathsf{Q},$ yang kita sudah tahu mustahil mengikut teorem tiada-pengklonan. Sebaliknya, apabila protokol selesai, keadaan qubit $\mathsf{Q}$ akan berubah daripada nilai asalnya kepada $\vert b\rangle$ akibat pengukuran yang dilakukan ke atasnya. Perhatikan juga bahawa e-bit secara efektif telah "dibakar" dalam proses ini: keadaan $\mathsf{A}$ telah berubah kepada $\vert a\rangle$ dan tidak lagi terikat dengan $\mathsf{B}$ (atau sistem lain). Inilah kos teleportasi.

Analisis

Untuk menganalisis protokol teleportasi, kita akan meneliti tingkah laku litar yang diterangkan di atas, satu langkah pada satu masa, bermula dengan situasi di mana $\mathsf{Q}$ pada awalnya berada dalam keadaan $\alpha\vert 0\rangle + \beta\vert 1\rangle.$ Ini bukan situasi yang paling umum, kerana ia tidak merangkumi kemungkinan bahawa $\mathsf{Q}$ terikat dengan sistem lain, tetapi bermula dengan kes yang lebih mudah ini akan menambah kejelasan kepada analisis. Kes yang lebih umum ditangani di bawah, mengikuti analisis kes yang lebih mudah.

Khususnya, kita akan mempertimbangkan keadaan qubit $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ pada masa yang dicadangkan oleh rajah ini:

Dengan andaian bahawa qubit $\mathsf{Q}$ memulakan protokol dalam keadaan $\alpha\vert 0\rangle + \beta\vert 1\rangle,$ keadaan tiga qubit $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ bersama-sama pada permulaan protokol ialah

$$\vert \pi_0 \rangle = \vert \phi^+\rangle \otimes \bigl(\alpha\vert 0\rangle + \beta\vert 1\rangle \bigr) = \frac{\alpha \vert 000 \rangle + \alpha \vert 110\rangle + \beta \vert 001\rangle + \beta \vert 111\rangle}{\sqrt{2}}.$$

Get pertama yang dilakukan ialah get NOT-terkawal, yang mengubah keadaan $\vert\pi_0\rangle$ kepada

$$\vert \pi_1 \rangle = \frac{\alpha \vert 000 \rangle + \alpha \vert 110\rangle + \beta \vert 011\rangle + \beta \vert 101\rangle}{\sqrt{2}}.$$

Kemudian get Hadamard digunakan, yang mengubah keadaan $\vert\pi_1\rangle$ kepada

$$\begin{aligned} \vert\pi_2\rangle & = \frac{\alpha \vert 00\rangle \vert + \rangle + \alpha \vert 11\rangle\vert +\rangle + \beta \vert 01\rangle\vert -\rangle + \beta \vert 10\rangle\vert -\rangle}{\sqrt{2}}\\[2mm] & = \frac{\alpha \vert 000 \rangle + \alpha \vert 001 \rangle + \alpha \vert 110 \rangle + \alpha \vert 111 \rangle + \beta \vert 010 \rangle - \beta \vert 011 \rangle + \beta \vert 100 \rangle - \beta \vert 101 \rangle}{2}. \end{aligned}$$

Menggunakan kelinearan berbilang hasil darab tensor, kita boleh menulis keadaan ini secara alternatif seperti berikut:

$$\begin{aligned} \vert\pi_2\rangle = \quad & \frac{1}{2} \bigl(\alpha\vert 0 \rangle + \beta \vert 1\rangle \bigr)\vert 00\rangle \\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl(\alpha\vert 0 \rangle - \beta \vert 1\rangle \bigr)\vert 01\rangle \\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl(\alpha\vert 1 \rangle + \beta \vert 0\rangle \bigr)\vert 10\rangle \\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl(\alpha\vert 1 \rangle - \beta \vert 0\rangle \bigr)\vert 11\rangle. \end{aligned}$$

Pada pandangan pertama, mungkin kelihatan seolah-olah sesuatu yang ajaib telah berlaku, kerana qubit paling kiri $\mathsf{B}$ kini kelihatan bergantung pada nombor $\alpha$ dan $\beta,$ walaupun belum ada komunikasi dari Alice kepada Bob. Ini adalah ilusi. Skalar bergerak bebas melalui hasil darab tensor, jadi $\alpha$ dan $\beta$ tidak lebih mahupun kurang dikaitkan dengan qubit paling kiri berbanding qubit lain, dan apa yang kita lakukan hanyalah menggunakan algebra untuk menyatakan keadaan dengan cara yang memudahkan analisis pengukuran.

Sekarang mari kita pertimbangkan empat kemungkinan keputusan pengukuran asas standard Alice, berserta tindakan yang Bob lakukan akibatnya.

Kemungkinan keputusan

• Keputusan pengukuran Alice ialah $aq = 00$ dengan kebarangkalian

  $$\Biggl\| \frac{1}{2}\bigl(\alpha \vert 0\rangle + \beta\vert 1\rangle\bigr) \Biggr\|^2 = \frac{\vert\alpha\vert^2 + \vert\beta\vert^2}{4} = \frac{1}{4},$$

  di mana keadaan $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ menjadi

  $$\bigl( \alpha \vert 0 \rangle + \beta \vert 1 \rangle \bigr) \vert 00 \rangle.$$

  Bob tidak melakukan apa-apa dalam kes ini, maka inilah keadaan akhir tiga qubit ini.

• Keputusan pengukuran Alice ialah $aq = 01$ dengan kebarangkalian

  $$\Biggl\| \frac{1}{2}\bigl(\alpha \vert 0\rangle - \beta\vert 1\rangle\bigr) \Biggr\|^2 = \frac{\vert\alpha\vert^2 + \vert{-\beta}\vert^2}{4} = \frac{1}{4},$$

  di mana keadaan $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ menjadi

  $$\bigl( \alpha \vert 0 \rangle - \beta \vert 1 \rangle \bigr) \vert 01 \rangle.$$

  Dalam kes ini Bob menggunakan get $Z$ pada $\mathsf{B},$ meninggalkan $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ dalam keadaan

  $$\bigl( \alpha \vert 0 \rangle + \beta \vert 1 \rangle \bigr) \vert 01 \rangle.$$

• Keputusan pengukuran Alice ialah $aq = 10$ dengan kebarangkalian

  $$\Biggl\| \frac{1}{2}\bigl(\alpha \vert 1\rangle + \beta\vert 0\rangle\bigr) \Biggr\|^2 = \frac{\vert\alpha\vert^2 + \vert\beta\vert^2}{4} = \frac{1}{4},$$

  di mana keadaan $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ menjadi

  $$\bigl( \alpha \vert 1 \rangle + \beta \vert 0 \rangle \bigr) \vert 10 \rangle.$$

  Dalam kes ini, Bob menggunakan get $X$ pada qubit $\mathsf{B},$ meninggalkan $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ dalam keadaan

  $$\bigl( \alpha \vert 0 \rangle + \beta \vert 1 \rangle \bigr) \vert 10 \rangle.$$

• Keputusan pengukuran Alice ialah $aq = 11$ dengan kebarangkalian

  $$\Biggl\| \frac{1}{2}\bigl(\alpha \vert 1\rangle - \beta\vert 0\rangle\bigr) \Biggr\|^2 = \frac{\vert\alpha\vert^2 + \vert{-\beta}\vert^2}{4} = \frac{1}{4},$$

  di mana keadaan $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ menjadi

  $$\bigl( \alpha \vert 1 \rangle - \beta \vert 0 \rangle \bigr) \vert 11 \rangle.$$

  Dalam kes ini, Bob melakukan operasi $ZX$ pada qubit $\mathsf{B},$ meninggalkan $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ dalam keadaan

  $$\bigl( \alpha \vert 0 \rangle + \beta \vert 1 \rangle \bigr) \vert 11 \rangle.$$

Kita kini melihat, dalam semua empat kes, bahawa qubit $\mathsf{B}$ milik Bob ditinggalkan dalam keadaan $\alpha\vert 0\rangle + \beta\vert 1\rangle$ di akhir protokol, iaitu keadaan awal qubit $\mathsf{Q}.$ Inilah yang ingin kita tunjukkan: protokol teleportasi telah berfungsi dengan betul.

Kita juga melihat bahawa qubit $\mathsf{A}$ dan $\mathsf{Q}$ ditinggalkan dalam salah satu daripada empat keadaan $\vert 00\rangle,$ $\vert 01\rangle,$ $\vert 10\rangle,$ atau $\vert 11\rangle,$ masing-masing dengan kebarangkalian $1/4,$ bergantung pada keputusan pengukuran yang diperoleh Alice. Oleh itu, seperti yang telah dicadangkan di atas, pada akhir protokol Alice tidak lagi mempunyai keadaan $\alpha \vert 0\rangle + \beta \vert 1\rangle,$ yang konsisten dengan teorem tiada-pengklonan.

Perhatikan bahawa pengukuran Alice tidak memberikan maklumat sama sekali tentang keadaan $\alpha \vert 0\rangle + \beta \vert 1\rangle.$ Iaitu, kebarangkalian bagi setiap daripada empat kemungkinan keputusan pengukuran ialah $1/4,$ tanpa mengira $\alpha$ dan $\beta.$ Ini juga penting agar teleportasi berfungsi dengan betul. Mengekstrak maklumat daripada keadaan kuantum yang tidak diketahui semestinya mengganggu ia secara umum, tetapi di sini Bob mendapat keadaan tanpa ia diganggu.

Sekarang mari kita pertimbangkan situasi yang lebih umum di mana qubit $\mathsf{Q}$ pada awalnya terikat dengan sistem lain, yang akan kita namakan $\mathsf{R}.$ Analisis yang serupa dengan analisis di atas mendedahkan bahawa protokol teleportasi berfungsi dengan betul dalam kes yang lebih umum ini: pada akhir protokol, qubit $\mathsf{B}$ yang dipegang Bob terikat dengan $\mathsf{R}$ dengan cara yang sama seperti $\mathsf{Q}$ pada permulaan protokol, seolah-olah Alice hanya menyerahkan $\mathsf{Q}$ kepada Bob.

Untuk membuktikan ini, katakan keadaan pasangan $(\mathsf{Q},\mathsf{R})$ pada awalnya diberikan oleh vektor keadaan kuantum dalam bentuk

$$\alpha \vert 0 \rangle_{\mathsf{Q}} \vert \gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} + \beta \vert 1 \rangle_{\mathsf{Q}} \vert \gamma_1\rangle_{\mathsf{R}},$$

di mana $\vert\gamma_0\rangle$ dan $\vert\gamma_1\rangle$ adalah vektor keadaan kuantum untuk sistem $\mathsf{R}$ dan $\alpha$ serta $\beta$ adalah nombor kompleks yang memenuhi $\vert \alpha \vert^2 + \vert\beta\vert^2 = 1.$ Mana-mana vektor keadaan kuantum pasangan $(\mathsf{Q},\mathsf{R})$ boleh dinyatakan dengan cara ini.

Rajah berikut menggambarkan litar yang sama seperti sebelumnya, dengan penambahan sistem $\mathsf{R}$ (diwakili oleh koleksi qubit di bahagian atas gambar rajah yang tiada apa yang berlaku kepadanya).

Untuk menganalisis apa yang berlaku apabila protokol teleportasi dijalankan, adalah berguna untuk menukar susunan sistem, sepanjang garis yang sama yang diterangkan dalam pelajaran sebelumnya. Khususnya, kita akan mempertimbangkan keadaan sistem dalam susunan $(\mathsf{B},\mathsf{R},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ dan bukannya $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q},\mathsf{R}).$ Nama pelbagai sistem disertakan sebagai subskrip dalam ungkapan yang mengikut demi kejelasan.

Pada permulaan protokol, keadaan sistem-sistem ini adalah seperti berikut:

$$\begin{aligned} \vert \pi_0\rangle & = \vert \phi^+\rangle_{\mathsf{BA}} \otimes \bigl( \alpha \vert 0\rangle_{\mathsf{Q}} \vert\gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} + \beta \vert 1\rangle_{\mathsf{Q}}\vert\gamma_1\rangle_{\mathsf{R}}\bigr)\\[1mm] & = \frac{ \alpha \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert \gamma_0 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 00 \rangle_{\mathsf{AQ}} + \alpha \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert \gamma_0 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 10 \rangle_{\mathsf{AQ}} + \beta \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert \gamma_1 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 01 \rangle_{\mathsf{AQ}} + \beta \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert \gamma_1 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 11 \rangle_{\mathsf{AQ}}}{\sqrt{2}}. \end{aligned}$$

Pertama get NOT-terkawal digunakan, yang mengubah keadaan ini kepada

$$\vert\pi_1\rangle = \frac{ \alpha \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 00\rangle_{\mathsf{AQ}} + \alpha \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 10\rangle_{\mathsf{AQ}} + \beta \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 11\rangle_{\mathsf{AQ}} + \beta \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 01\rangle_{\mathsf{AQ}}}{\sqrt{2}}.$$

Kemudian get Hadamard digunakan. Selepas mengembangkan dan memudahkan keadaan yang terhasil, sepanjang garis yang serupa dengan analisis kes yang lebih mudah di atas, kita memperoleh ungkapan keadaan yang terhasil ini:

$$\begin{aligned} \vert \pi_2 \rangle = \quad & \frac{1}{2} \bigl( \alpha \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} + \beta \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1\rangle_{\mathsf{R}} \bigr) \vert 00\rangle_{\mathsf{AQ}}\\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl( \alpha \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} - \beta \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1\rangle_{\mathsf{R}} \bigr) \vert 01\rangle_{\mathsf{AQ}}\\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl( \alpha \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} + \beta \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1\rangle_{\mathsf{R}} \bigr) \vert 10\rangle_{\mathsf{AQ}}\\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl( \alpha \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} - \beta \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1\rangle_{\mathsf{R}} \bigr) \vert 11\rangle_{\mathsf{AQ}}. \end{aligned}$$

Meneruskan tepat seperti sebelum ini, di mana kita mempertimbangkan empat kemungkinan keputusan pengukuran Alice berserta tindakan yang Bob lakukan, kita dapati bahawa pada akhir protokol, keadaan $(\mathsf{B},\mathsf{R})$ sentiasa

$$\alpha \vert 0 \rangle \vert \gamma_0\rangle + \beta \vert 1 \rangle \vert \gamma_1\rangle.$$

Secara tidak formal, analisis tidak berubah dengan cara yang ketara berbanding kes yang lebih mudah di atas; $\vert\gamma_0\rangle$ dan $\vert\gamma_1\rangle$ pada dasarnya hanya "ikut serta dalam perjalanan." Jadi, teleportasi berjaya mewujudkan saluran komunikasi kuantum yang sempurna, secara efektif memindahkan kandungan qubit $\mathsf{Q}$ ke dalam $\mathsf{B}$ dan memelihara semua korelasi dengan sistem lain.

Ini sebenarnya tidak mengejutkan sama sekali, memandangkan analisis kes yang lebih mudah di atas. Seperti yang analisis itu dedahkan, kita mempunyai proses fizikal yang bertindak seperti operasi identiti pada qubit dalam keadaan kuantum sewenang-wenangnya, dan hanya ada satu cara hal itu boleh berlaku: operasi yang dilaksanakan oleh protokol mestilah ialah operasi identiti. Iaitu, sebaik sahaja kita tahu bahawa teleportasi berfungsi dengan betul untuk satu qubit secara berasingan, kita boleh simpulkan bahawa protokol tersebut secara efektif melaksanakan saluran kuantum yang sempurna dan tanpa hingar, dan oleh itu ia mesti berfungsi dengan betul walaupun qubit input terikat dengan sistem lain.

Perbincangan lanjut

Berikut adalah beberapa ulasan penutup ringkas tentang teleportasi.

Pertama, teleportasi bukan aplikasi maklumat kuantum, ia adalah protokol untuk melakukan komunikasi kuantum. Oleh itu ia hanya berguna sejauh mana komunikasi kuantum berguna.

Memang, adalah munasabah untuk berspekulasi bahawa teleportasi suatu hari nanti mungkin menjadi cara standard untuk berkomunikasi maklumat kuantum, mungkin melalui proses yang dikenali sebagai penyulingan belitan. Ini adalah proses yang menukar bilangan e-bit yang lebih besar dan berhingar (atau tidak sempurna) kepada bilangan e-bit berkualiti tinggi yang lebih kecil, yang kemudian boleh digunakan untuk teleportasi tanpa hingar atau hampir tanpa hingar. Ideanya ialah proses penyulingan belitan tidak sehalus komunikasi kuantum langsung. Kita boleh menerima kerugian, misalnya, dan jika proses itu tidak berjaya, kita boleh cuba lagi. Sebaliknya, qubit sebenar yang kita harap untuk dikomunikasikan mungkin jauh lebih berharga.

Akhirnya, perlu difahami bahawa idea di sebalik teleportasi dan cara ia berfungsi adalah sangat asasi dalam maklumat dan pengiraan kuantum. Ia memang adalah asas teori maklumat kuantum, dan variasinya timbul. Sebagai contoh, get kuantum boleh dilaksanakan melalui proses yang berkaitan rapat yang dikenali sebagai teleportasi get kuantum, yang menggunakan teleportasi untuk menggunakan operasi pada qubit dan bukannya mengkomunikasikannya.