出典検証済みレベル 2
量子テレポーテーション
量子テレポーテーションは、共有されたエンタングルメントと古典通信を使用して、量子ビットを物理的に送信することなく未知の量子状態を一つの量子ビットから別の量子ビットに転送するプロトコルです。
どういう意味か
1993年にBennettらによって提案された量子テレポーテーションは、事前共有されたベルペアと2つの古典ビットの通信を使用して、アリスが未知の量子状態|ψ⟩をボブに転送できるようにします。プロトコルは3つのステップで構成されます：(1)アリスが未知の量子ビットとエンタングルペアの自分の半分にベル測定を実行、(2)2ビットの測定結果を古典チャネルでボブに送信、(3)ボブがエンタングルペアの自分の半分に対応するパウリ補正を適用して元の状態を回復。重要なのは、アリスの位置の元の状態がプロセスで破壊され（複製不可能を満たす）、古典ビットが必要なため量子情報が光速より速く伝わることができないことです。日常のたとえ
量子テレポーテーションは送信中に原本が細断されるファックスのようなものです — 内容は目的地に届きますが原本は破壊され、転送を完了するにはファックス回線（エンタングルメント）と電話（古典ビット）の両方が必要です。
2つの魔法の封筒（エンタングルペア）を考えてください：アリスが自分の封筒とメッセージを組み合わせて書き、ボブに指示を電話すると、ボブは自分の封筒を使って正確なメッセージを再構成できます — しかしアリスのメッセージは消えます。
よくある誤解
- 量子テレポーテーションは光速超の通信を可能にしません — プロトコルを完了するには光速に制限される古典通信が必要です。
- 量子テレポーテーションは物質やエネルギーを輸送しません — 一つの量子ビットから別の量子ビットへ量子状態（情報）のみを転送します。
要点
- 量子テレポーテーションには共有されたエンタングルペアと2つの古典ビットの通信が必要です。
- 元の状態はテレポーテーション中に破壊され、複製不可能定理と一致します。
- テレポーテーションは量子ネットワーキング、量子誤り訂正、測定ベース量子計算の重要なプリミティブです。
理解度チェック
1量子ビットの量子テレポーテーションを完了するために、アリスはボブに何ビットの古典ビットを送る必要がありますか？
- A.0
- B.1
- C.2
- D.3
答えを見る
答え: C. 2
理由: アリスはベル測定結果をエンコードする2つの古典ビットを送る必要があり、ボブはこれを使って自分の量子ビットに正しいパウリ補正を適用します。
前提となる概念
一次資料: Bennett et al., Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels, Phys. Rev. Lett. 70, 1895 (1993), doi:10.1103/PhysRevLett.70.1895