Superdense coding
குவாண்டம் தகவல் கோட்பாட்டில், சூப்பர்டென்ஸ் குறியீடு (அடர்த்தியான குறியீடு என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது) என்பது ஒரு குவாண்டம் தகவல்தொடர்பு நெறிமுறையாகும், இது ஒரு சிக்கலான வளத்தை அனுப்புபவரும் பெறுபவரும் முன்கூட்டியே பகிர்ந்து கொள்வார்கள் என்ற அனுமானத்தின் கீழ், சிறிய எண்ணிக்கையிலான கியூபிட்களை மட்டுமே அனுப்புவதன் மூலம் பல கிளாசிக்கல் பிட்களைத் தொடர்புகொள்வதாகும். அதன் எளிமையான வடிவத்தில், நெறிமுறை இரண்டு தரப்பினரை உள்ளடக்கியது, பெரும்பாலும் இந்த சூழலில் ஆலிஸ் மற்றும் பாப் என்று குறிப்பிடப்படுகிறது, இது ஒரு ஜோடி அதிகபட்சமாக சிக்கியுள்ள கியூபிட்களைப் பகிர்ந்து கொள்கிறது, மேலும் ஆலிஸ் இரண்டு பிட்களை (அதாவது, 00,01,10 அல்லது 11 இல் ஒன்று) அனுப்ப அனுமதிக்கிறது. இந்த நெறிமுறை முதன்முதலில் 1970 ஆம் ஆண்டில் சார்லஸ் எச். பென்னட் மற்றும் ஸ்டீபன் வைஸ்னர் ஆகியோரால் முன்மொழியப்பட்டது (1992 வரை அவர்களால் வெளியிடப்படவில்லை என்றாலும்) மற்றும் 1996 ஆம் ஆண்டில் கிளாஸ் மேட்டில், ஹரால்ட் வெய்ன்ஃபர்ட்டர், பால் ஜி. க்வியட் மற்றும் அன்டன் சைலிங்கர் ஆகியோரால் சிக்கலான ஃபோட்டான் ஜோடிகளைப் பயன்படுத்தி சோதனை ரீதியாக நடைமுறைப்படுத்தப்பட்டது. சூப்பர்டென்ஸ் குறியீட்டை குவாண்டம் டெலிபோர்ட்டேஷனுக்கு நேர்மாறாக கருதலாம், இதில் ஆலிஸ் மற்றும் பாப் முன் பகிரப்பட்ட பெல் ஜோடியைக் கொண்டிருக்கும் வரை, இரண்டு கிளாசிக்கல் பிட்களைத் தொடர்புகொள்வதன் மூலம் ஆலிஸிலிருந்து பாபிற்கு ஒரு குவிட்டை மாற்றுகிறது. சிக்கிய நிலையில் தனது பங்கைச் செய்ய ஆலிஸ் நான்கு குவாண்டம் கேட் செயல்பாடுகளில் ஒன்றைத் தேர்வு செய்ய முடியும் என்பதன் மூலம் ஒற்றை குவிட் வழியாக இரண்டு பிட்களின் பரிமாற்றம் சாத்தியமானது. ஆலிஸ் தான் கடத்த விரும்பும் ஜோடி பிட்களுக்கு ஏற்ப எந்த செயல்பாட்டைச் செய்ய வேண்டும் என்பதை தீர்மானிக்கிறார். தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வாயில் வழியாக உருவான குவிட் நிலையை அவள் பாப் அனுப்புகிறாள். குவிட் இவ்வாறு செயல்பாட்டைத் தேர்ந்தெடுக்க ஆலிஸ் பயன்படுத்திய இரண்டு பிட்களைப் பற்றிய தகவல்களைக் குறியாக்கம் செய்கிறது, மேலும் இந்த தகவலை பாப் மூலம் மீட்டெடுக்க முடியும், அவற்றுக்கிடையே முன் பகிரப்பட்ட சிக்கல் காரணமாக. ஆலிஸின் கியூபிட்டைப் பெற்ற பிறகு, ஜோடியின் மீது இயங்குகிறது மற்றும் இரண்டையும் அளவிடுகிறது, பாப் இரண்டு கிளாசிக்கல் பிட்களைப் பெறுகிறார். ஆலிஸ் மற்றும் பாப் சிக்கலை முன்கூட்டியே பகிர்ந்து கொள்ளாவிட்டால், மேலோட்டமான நெறிமுறை சாத்தியமற்றது, ஏனெனில் இது ஹோலெவோவின் தேற்றத்தை மீறும். சூப்பர் டென்ஸ் குறியீடு என்பது பாதுகாப்பான குவாண்டம் ரகசிய குறியீட்டின் அடிப்படை கொள்கையாகும். அனுப்பப்படும் தகவல்களை டிகோட் செய்ய இரண்டு கியூபிட்களையும் வைத்திருக்க வேண்டிய அவசியம், கேட்போர் செய்திகளை இடைமறிக்கும் அபாயத்தை நீக்குகிறது. கண்ணோட்டம் ஆலிஸ் இரண்டு கிளாசிக்கல் பிட்களை (00,01,10, அல்லது 11) பாபிற்கு கியூபிட்களைப் பயன்படுத்தி (கிளாசிக்கல் பிட்களுக்கு பதிலாக) அனுப்ப விரும்புகிறார் என்று வைத்துக்கொள்வோம். இதைச் செய்ய, ஒரு சிக்கலான நிலை (எ. கா. ஒரு பெல் ஸ்டேட்) என்பது பெல் சர்க்யூட் அல்லது கேட்டைப் பயன்படுத்தி மூன்றாம் நபராகிய சார்லியால் தயாரிக்கப்படுகிறது. சார்லி பின்னர் இந்த க்யூபிட்களில் ஒன்றை (பெல் மாநிலத்தில்) ஆலிஸுக்கும் மற்றொன்றை பாபுக்கும் அனுப்புகிறார். ஆலிஸ் சிக்கிய நிலையில் தனது குவிட்டைப் பெற்றவுடன், பாபுக்கு எந்த இரண்டு-பிட் செய்தியை (00,01,10 அல்லது 11) அனுப்ப விரும்புகிறாள் என்பதைப் பொறுத்து தனது குவிட்டுக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட குவாண்டம் கேட்டைப் பயன்படுத்துகிறாள். அவளுடைய சிக்கிய குவிட் பின்னர் பாபிற்கு அனுப்பப்படுகிறது, அவர் பொருத்தமான குவாண்டம் கேட்டைப் பயன்படுத்தி ஒரு அளவீட்டைச் செய்த பிறகு, கிளாசிக்கல் இரண்டு-பிட் செய்தியை மீட்டெடுக்க முடியும். ஆலிஸ் தனது ப்ரொஜெக்டிவ் அளவீட்டிலிருந்து சரியான கிளாசிக்கல் பிட்களைப் பெறுவதற்கு எந்த கேட்டைப் பயன்படுத்த வேண்டும் என்பதை பாப் உடன் தொடர்பு கொள்ள வேண்டியதில்லை என்பதைக் கவனியுங்கள். நெறிமுறையை ஐந்து வெவ்வேறு படிகளாகப் பிரிக்கலாம்ஃ தயாரிப்பு, பகிர்வு, குறியாக்கம், அனுப்புதல் மற்றும் டிகோடிங். தயாரிப்பு நெறிமுறை ஒரு சிக்கலான நிலையைத் தயாரிப்பதில் தொடங்குகிறது, இது பின்னர் ஆலிஸ் மற்றும் பாப் இடையே பகிர்ந்து கொள்ளப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, பின்வரும் பெல் நிலை தயாரிக்கப்படுகிறது, இது டென்சர் தயாரிப்பைக் குறிக்கிறது. பொதுவான பயன்பாட்டில் டென்சர் தயாரிப்பு சின்னம் தவிர்க்கப்படலாம்ஃ பகிர்வு பெல் நிலை தயாரிக்கப்பட்ட பிறகு, சப்ஸ்கிரிப்ட் A ஆல் குறிக்கப்படும் குவிட் ஆலிஸுக்கு அனுப்பப்படுகிறது மற்றும் சப்ஸ்கிரிப்ட் B ஆல் குறிக்கப்படும் குவிட் பாபுக்கு அனுப்பப்படுகிறது. ஆலிஸ் மற்றும் பாப் வெவ்வேறு இடங்களில் இருக்கலாம், ஒருவருக்கொருவர் வரம்பற்ற தூரம். சிக்கிய நிலையைத் தயாரிப்பதற்கும் பகிர்வதற்கும் செயல்முறையின் மீதமுள்ள படிகளுக்கும் இடையில் ஒரு தன்னிச்சையான காலம் இருக்கலாம். உள்ளூரில் தனது கியூபிடில் ஒரு குவாண்டம் கேட்டைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஆலிஸ் சிக்கிய நிலையை நான்கு பெல் நிலைகளில் ஏதேனும் ஒன்றாக மாற்ற முடியும் (நிச்சயமாக, உட்பட). இந்த செயல்முறை இரண்டு கியூபிட்களுக்கு இடையிலான சிக்கலை "உடைக்க" முடியாது என்பதை நினைவில் கொள்க. பாபுக்கு எந்த கிளாசிக்கல் இரண்டு-பிட் செய்தியை அனுப்ப விரும்புகிறாள் என்பதைப் பொறுத்து, ஆலிஸ் தனது சிக்கலான க்யூபிடில் எந்த செயல்பாடுகளைச் செய்ய வேண்டும் என்பதை இப்போது விவரிப்போம். இந்த குறிப்பிட்ட செயல்பாடுகள் ஏன் செய்யப்படுகின்றன என்பதை பின்னர் பார்ப்போம். நான்கு நிகழ்வுகள் உள்ளன, அவை ஆலிஸ் அனுப்ப விரும்பும் நான்கு சாத்தியமான இரண்டு-பிட் சரங்களுடன் ஒத்திருக்கின்றன. 1. ஆலிஸ் கிளாசிக்கல் இரண்டு-பிட் சரம் 00 ஐ பாபிற்கு அனுப்ப விரும்பினால், அவள் அடையாள குவாண்டம் கேட்டைப் பயன்படுத்துகிறாள், அதனால் அது மாறாமல் இருக்கும். இதன் விளைவாக சிக்கிய நிலை வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஆலிஸ் மற்றும் பாப் இடையே பகிர்ந்து கொள்ளப்பட்ட சிக்கிய நிலை மாறவில்லை, அதாவது. அது இன்னும் இருக்கிறது. ஆலிஸ் இரண்டு-பிட் சரம் 00 ஐ அனுப்ப விரும்புகிறார் என்பதை குறியீடு குறிக்கிறது. 2. ஆலிஸ் கிளாசிக்கல் இரண்டு-பிட் சரம் 01 ஐ பாபிற்கு அனுப்ப விரும்பினால், குவாண்டம் நாட் (அல்லது பிட்-ஃபிளிப்) கேட்டை தனது கியூபிடில் பயன்படுத்துகிறார், இதனால் இதன் விளைவாக சிக்கிய குவாண்டம் நிலை 3 ஆக மாறும். ஆலிஸ் கிளாசிக்கல் இரண்டு-பிட் சரம் 10 ஐ பாபிற்கு அனுப்ப விரும்பினால், அவள் குவாண்டம் கட்டம்-ஃபிளிப் கேட்டை தனது கியூபிடில் பயன்படுத்துகிறாள், எனவே இதன் விளைவாக சிக்கிய நிலை 4 ஆகிறது. அதற்கு பதிலாக, ஆலிஸ் கிளாசிக்கல் இரண்டு-பிட் சரம் 11 ஐ பாபிற்கு அனுப்ப விரும்பினால், அவள் குவாண்டம் கேட்டை தனது கியூபிடில் பயன்படுத்துகிறாள், இதன் விளைவாக சிக்கிய நிலை மேட்ரிக்ஸ்களாக மாறும், மேலும் அவை பாலி மேட்ரிக்ஸ்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. மேலே விவரிக்கப்பட்ட ஒரு செயல்பாட்டைச் செய்த பிறகு, ஆலிஸ் தனது சிக்கலான கியூபிட்டை குவாண்டம் நெட்வொர்க்கைப் பயன்படுத்தி சில வழக்கமான இயற்பியல் ஊடகத்தின் மூலம் பாபிற்கு அனுப்பலாம். பாப் எந்த கிளாசிக்கல் பிட்களை ஆலிஸ் அனுப்பினார் என்பதைக் கண்டுபிடிப்பதற்காக அவர் சிஎன்ஓடி யூனிட்டரி செயல்பாட்டைச் செய்வார், ஏ கட்டுப்பாட்டு கியூபிடாகவும், பி இலக்கு கியூபிடாகவும் இருக்கும். பின்னர், அவர் சிக்கிய குவிட் ஏ மீது ஒற்றையாட்சி செயல்பாட்டைச் செய்வார். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஹடாமார்ட் குவாண்டம் கேட் எச் A க்கு மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது (மேலே உள்ள உருவத்தைப் பார்க்கவும்). இதன் விளைவாக சிக்கிய நிலை மேற்கண்ட ஒற்றையாட்சி செயல்பாடுகளின் பயன்பாட்டிற்குப் பிறகு இருந்தால் சிக்கிய நிலை ஆகிவிடும் மேற்கண்ட ஒற்றையாட்சி செயல்பாடுகளின் பயன்பாட்டிற்குப் பிறகு சிக்கிய நிலை ஆகிவிடும். எடுத்துக்காட்டாக, இதன் விளைவாக சிக்கிய நிலை (ஆலிஸ் நிகழ்த்திய செயல்பாடுகளுக்குப் பிறகு) இருந்தால், கட்டுப்பாட்டு பிட்டாக ஏ மற்றும் இலக்கு பிட்டாக பி கொண்ட சிஎன்ஓடி மாறும். இப்போது, ஹடாமார்ட் கேட் A க்கு மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது, எளிமையைப் பெற, சந்தாக்கள் அகற்றப்படலாம்ஃ இப்போது, பாப் அடிப்படை நிலையைக் கொண்டுள்ளது, எனவே ஆலிஸ் இரண்டு-பிட் சரம் 01 ஐ அனுப்ப விரும்பினார் என்பது அவருக்குத் தெரியும். பாதுகாப்பு சூப்பர்டென்ஸ் குறியீடு என்பது பாதுகாப்பான குவாண்டம் தகவல்தொடர்புகளின் ஒரு வடிவமாகும். பொதுவாக ஈவ் என்று அழைக்கப்படும் ஒரு ஈவ்ஸ்ட்ராப்பர், பாப் செல்லும் வழியில் ஆலிஸின் க்யூபிட்டை இடைமறித்தால், ஈவ் பெறும் அனைத்தும் ஒரு சிக்கலான நிலையின் ஒரு பகுதியாகும். பாபின் கியூபிடை அணுகாமல், ஆலிஸின் கியூபிடிலிருந்து ஈவ் எந்த தகவலையும் பெற முடியாது. மேலோட்டமான குறியீட்டின் மூலம் தொடர்பு கொள்ளப்படும் தகவல்களை மூன்றாம் தரப்பினரால் காது கேள முடியாது, மேலும் ஏதேனும் ஒரு குவிட்டை அளவிட முயற்சிப்பது அந்த குவிட்டின் நிலையை சீர்குலைத்து பாப் மற்றும் ஆலிஸை எச்சரிக்கிறது. பொதுவான அடர்த்தியான குறியீட்டு திட்டம் குவாண்டம் சேனல்களை விவரிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் மொழியில் பொதுவான அடர்த்தியான குறியீட்டு திட்டங்களை வகுக்கலாம். ஆலிஸ் மற்றும் பாப் ஒரு அதிகபட்ச சிக்கலான நிலையை பகிர்ந்து கொள்கிறார்கள் ω. ஆரம்பத்தில் ஆலிஸ் மற்றும் பாப் வைத்திருந்த துணை அமைப்புகள் முறையே 1 மற்றும் 2 என பெயரிடப்படட்டும். x என்ற செய்தியை அனுப்ப, ஆலிஸ் துணை அமைப்பு 1 இல் பொருத்தமான சேனலைப் பயன்படுத்துகிறார். ஒருங்கிணைந்த அமைப்பில், இது துணை அமைப்பு 2 இல் உள்ள அடையாள வரைபடத்தை நான் குறிக்கும் இடத்தால் பாதிக்கப்படுகிறது. ஆலிஸ் பின்னர் தனது துணை அமைப்பை பாபிடம் அனுப்புகிறார், அவர் செய்தியை மீட்டெடுக்க ஒருங்கிணைந்த அமைப்பில் ஒரு அளவீட்டைச் செய்கிறார். பாபின் அளவீடு ஒரு பிஓவிஎம் மூலம் மாதிரியாக இருக்கட்டும், இது போன்ற நேர்மறை அரை வரையறுக்கப்பட்ட ஆபரேட்டர்கள். பாபின் அளவீட்டு கருவி செய்தியை பதிவு செய்வதற்கான நிகழ்தகவு இவ்வாறு உள்ளது எனவே, விரும்பிய பரிமாற்றத்தை அடைய, க்ரோனெக்கர் டெல்டா எங்கே என்று நமக்குத் தேவைப்படுகிறது. சோதனை சூப்பர் டென்ஸ் குறியீட்டின் நெறிமுறை பல சோதனைகளில் வெவ்வேறு அமைப்புகளைப் பயன்படுத்தி வெவ்வேறு அளவிலான சேனல் திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மைக்கு நடைமுறைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. 2004 ஆம் ஆண்டில், சிக்கிய பெரிலியம் 9 அயனிகள் அதிகபட்சமாக சிக்கலான நிலையில் பயன்படுத்தப்பட்டு 0.85 என்ற நம்பகத்தன்மையுடன் 1.16 என்ற கால்வாய் திறனை அடைந்தன. 2017 ஆம் ஆண்டில், ஒளியியல் இழைகள் மூலம் 0.87 என்ற நம்பகத்தன்மையுடன் 1.665 என்ற சேனல் திறன் அடையப்பட்டது. உயர் பரிமாண குவார்ட்டுகள் (சிதைவடையாத தன்னிச்சையான அளவுரு கீழ்-மாற்றத்தால் ஃபோட்டான் ஜோடிகளில் உருவாக்கப்பட்ட நிலைகள்) 0.98 நம்பகத்தன்மையுடன் 2.09 (2.32 வரம்புடன்) சேனல் திறனை அடைய பயன்படுத்தப்பட்டன. அணு காந்த அதிர்வு (என். எம். ஆர்) மூன்று தரப்பினரிடையே பகிர்ந்து கொள்ள பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. குறிப்புகள் வைல்ட், மார்க் எம்., 2017, குவாண்டம் தகவல் கோட்பாடு, கேம்பிரிட்ஜ் யுனிவர்சிட்டி பிரஸ், மேலும் அச்சில் கிடைக்கிறது arXiv: 1106.1145 வெளிப்புற இணைப்புகள் மைக்கேல் நீல்சன் குவாண்டம் தகவல் அறிவியலின் கியூபிட்ஸ், குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் மற்றும் கம்ப்யூட்டர் பாடநெறி குறிப்புகள்