17、量子纠缠与量子协议：探索微观世界的奥秘

量子纠缠与量子协议：探索微观世界的奥秘

1. 量子纠缠与量子协议概述

量子纠缠是量子力学中一种非常奇特的现象。当两个量子比特（qubit）处于纠缠状态时，对其中一个进行测量会影响另一个。不过，利用这种特性进行信息传递的速度是有限制的。

假设存在两个人，分别为Alice和Bob，他们共享纠缠的量子比特。借助这些纠缠的量子比特，他们可以通过不同的协议相互传递信息。例如，超密编码协议中，Alice只需向Bob发送一个量子比特，Bob却能从中解读出相当于两个经典比特的信息；量子隐形传态协议里，Alice仅需向Bob发送经典信息，就能将一个量子比特的状态传送给Bob。此外，还有一种不依赖纠缠的量子协议——量子密钥分发，通过该协议，Alice和Bob能够协商出一个秘密密钥或代码，并且量子力学的规律可防止第三方获取该密钥。

2. 量子态的测量

2.1 乘积态

乘积态是可以分解为单个量子比特状态张量积的态。例如：
[
\frac{1}{2}(|00\rangle - |01\rangle + |10\rangle - |11\rangle) = \frac{1}{\sqrt{2}}(|0\rangle + |1\rangle) \otimes \frac{1}{\sqrt{2}}(|0\rangle - |1\rangle) = |+\rangle \otimes |-\rangle = |+\rangle|-\rangle
]
这就是一个乘积态。当对乘积态中的单个量子比特进行测量时，不会影响另一个量子比特。比如测量(|+\rangle|-\rangle)中左边的量子比特，得到(|0\rangle)或(|1\