Теорема о запрете квантового копирования (No-Cloning Theorem) является фундаментальным принципом квантовой механики, который имеет важные последствия для квантовых вычислений и квантовой криптографии.
Содержание
Теорема о запрете квантового копирования (No-Cloning Theorem) является фундаментальным принципом квантовой механики, который имеет важные последствия для квантовых вычислений и квантовой криптографии.
Формулировка теоремы
Теорема утверждает, что невозможно создать точную копию произвольного неизвестного квантового состояния. В отличие от классической информации, квантовую информацию нельзя скопировать без изменения оригинала.
Математическое выражение
Не существует унитарного преобразования U, которое для произвольного состояния |ψ⟩ выполняло бы операцию:
- U(|ψ⟩|0⟩) = |ψ⟩|ψ⟩
- Для любых двух состояний |ψ⟩ и |φ⟩
История открытия
| Год | Событие |
| 1982 | Вутерс и Зурек независимо сформулировали теорему |
| 1980-е | Дальнейшее развитие в работах Дикке, Перса и других |
Физический смысл
Теорема вытекает из линейности квантовой механики и принципа суперпозиции. Она демонстрирует фундаментальное различие между классической и квантовой информацией.
Последствия и приложения
- Основы квантовой криптографии (протокол BB84)
- Ограничения в квантовых вычислениях
- Защита от квантового подслушивания
- Принципы квантовой телепортации
Исключения и аналоги
Хотя точное копирование невозможно, существуют:
- Приближенное копирование (квантовые клонирующие машины)
- Копирование ортогональных состояний
- Классическое копирование измеримых состояний
Значение для квантовых технологий
Теорема о запрете клонирования обеспечивает принципиальную возможность абсолютно защищенной квантовой связи и лежит в основе современных квантовых технологий передачи информации.
