Киктенко Е., Коротаев С. Причинность в квантовом мире. Исследование запутанных состояний с помощью квантового причинного анализа

Монография. — Saarbrücken: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. — 102 с.Несмотря на широкое использование, принцип причинности обычно означает лишь запаздывание следствия относительно причины. Однако тот факт, что в простых ситуациях положение причин и следствий очевидно без измерения запаздывания, свидетельствует о явной асимметрии этих понятий. Из решения задачи формального определения данной асимметрии родился метод причинного анализа, позволяющий определять направление и силу причинной связи между подсистемами. Особенно интересно применение аппарата причинного анализа к квантовым запутанным состояниям, привлекающим к себе внимание именно необычностью квантовых корреляций с точки зрения принципа причинности. Считается, что квантовые корреляции осуществляются мгновенно, но поскольку нелокальный канал при коммуникации должен быть обязательно дополнен классическим, нарушение причинности экспериментально неверифицируемо. Применение причинного анализа даёт возможность изучить эту ситуацию строгим и достаточно универсальным образом. Кроме того, причинный анализ позволяет раскрыть особенности поведения асимметричных запутанных состояний под воздействием декогеренции — основном препятствии на пути построения полноценных квантовых компьютеров.Введение

Причинный анализ
Предпосылки
Классический причинный анализ
Квантовый причинный анализНепричинные состояния
Чистые состояния
Состояние Гринберга-Хорна Цайлингера
W-состояние
Диагональные состояния Белла
Состояния Вернера
Максимально запутанные смешанные состоянияПричинные состояния
Состояние Коффмана-Кунду-Вуттерса
WRr-состояние
Квантово-классические состояния
Термально-запутанные состояния в неоднородном магнитном полеАсимметричная декогеренция
Модели декогеренции
Декогерированные состояния Белла
Декогерированное состояние Гринберга-Хорна Цайлингера
Декогерированное W-состояние
Декогерированное квантово-классическое состояние
Декогерированное состояние Коффмана-Кунду-Вуттерса
Декогерированное WRr-состояниеЗапутанность и причинность при взаимодействии двухуровневого атома с электромагнитным полем
Модель взаимодействия
Результаты вычислений
ОбсуждениеТелепортация
Протокол трёхкубитной телепортации
Трактовка тензорного произведения
Обратновременная трактовкаКвантовая томография
Сущность томографии
Квантово-томографический причинный анализ
Примеры анализа двухкубитных запутанных состоянийПромежуточные итогиЗаключение
Литература