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Algorithms

量子テレポーテーション

事前に共有されたもつれと2つの古典ビットを使って、未知の量子ビットの正確な状態を遠く離れた量子ビットへ転送するプロトコルで、粒子そのものを物理的に動かすことも、コピー禁止定理を破ることもない。

量子テレポーテーションは、粒子そのものを物理的に運ぶことなく、ある量子ビットの状態を1つの場所から別の場所へ移動させます。このプロトコルには3つの量子ビットが必要です。テレポートされる量子ビット、そして送信者と受信者の間であらかじめ共有されている、もつれ対(ベル状態)です。送信者は、テレポートしたい量子ビットとあわせて、自分が持つもつれ対の半分に対して共同測定(ベル基底測定)を行います。これにより4通りの可能な2ビットの結果のうちの1つが得られ、その副作用として元の量子ビットの状態が破壊されます。これは、原本の隣に完全なコピーが存在することを永遠に禁じるコピー禁止定理の直接の帰結です。送信者はその2つの古典ビットを普通のチャネル経由で受信者に送り、受信者は自分が持つもつれ対の半分に対して4種類のうち対応するゲートを適用することで、正確な元の状態を再構成します。ここには光より速い通信を可能にする要素は何もありません。受信者の量子ビットは、古典ビットが届くまでは使える情報を何も運んでおらず、その伝送自体は光速に縛られています。テレポーテーションは量子ネットワークと分散量子コンピューティングの根幹をなす基本操作であり、もつれと古典チャネルだけでつながったノード間で量子ビットの状態を移動させる仕組みそのものだからです。