Pojem kvantové provázání (někdy též kvantové propletení, anglicky quantum entanglement) označuje v kvantové mechanice vlastnost dvou (nebo více) částic, jejichž kvantový stav je propojen a to bez ohledu na jejich vzájemnou fyzickou vzdálenost. Ze zjištění stavu jedné částice lze zjisti stav druhé provázané částice. Kvantově provázané částice mají praktické uplatnění pro kvantovou teleportaci, kvantovou kryptografii, superhusté kódování nebo v kvantových počítačích.

Kvantový stav systému obsahuje veškerou informaci, kterou lze měřeními o tomto systému získat. V kvantové fyzice je proces měření netriviální úkon, kde naměřený výsledek neodlučitelně závisí i na zvoleném způsobu měření. V závislosti na zvoleném způsobu pak měření dává obecně jiné výsledky. Provádíme-li jistá měření na dvou podsystémech, mohou výsledné hodnoty různých měření vykazovat velmi silné korelace. Lidově řečeno, výsledky měření pro první a druhý podsystém se chovají velmi podobně. A to natolik, že tuto podobnost nelze vysvětlit pomocí klasické fyziky. Takto silné korelace mezi výsledky měření na kvantových podsystémech jsou projevem kvantového provázání.

Kvantové provázání je jedním z charakteristických rysů kvantové mechaniky, který nemá obdobu v klasické mechanice a znesnadňuje tak intuitivní popis pomocí pojmů známých z běžného života. V posledních desetiletích je předmětem velmi intenzivního výzkumu, a to jak teoretického, tak experimentálního.

Rozdíl mezi kvantovým provázáním a klasickou korelací je abstraktně ilustrován v animaci napravo, kde točící se kotouče znázorňují měření dvojic fotonů pomocí různě natočených detektorů. Dvojice fotonů, které jsou detekovány kotoučem nalevo, jsou v kvantově provázaném stavu ${\displaystyle |\psi \rangle }$, zatímco kotouč pravý detekuje fotony, jež jsou v neprovázaném stavu ${\displaystyle \rho }$. Jeden foton z každé dvojice dopadá buď do oranžového nebo do fialového detektoru v jedné polovině kotouče, foton druhý podobně dopadá do jednoho z detektorů ve druhé polovině kotouče. V případě provázaného stavu se rozsvítí vždy detektory stejné barvy, bez ohledu na natočení měřicího přístroje. Totéž neplatí pro stav ${\displaystyle \rho }$, kde lze pozorovat i případy, kdy se rozsvítí oranžový s fialovým detektorem. Ukazuje se, že chování kotouče vlevo, kde se vždy rozsvítí stejná barva, nelze popsat pomocí klasické fyziky.

Definice

Matematická definice

Ve své nejjednodušší podobě lze kvantové provázání definovat následovně. Mějme fyzikální systém ${\displaystyle {\mathcal {S}}}$, k němuž je v souladu s kvantově-mechanickým popisem přidružen Hilbertův stavový prostor ${\displaystyle {\mathcal {H}}}$. Nechť je tento systém složen ze dvou podsystémů ${\displaystyle {\mathcal {S}}_{1}}$ a ${\displaystyle {\mathcal {S}}_{2}}$ se stavovými prostory ${\displaystyle {\mathcal {H}}_{1}}$ a ${\displaystyle {\mathcal {H}}_{2}}$. Nechť se dále systém ${\displaystyle {\mathcal {S}}}$ nachází v nějakém stavu ${\displaystyle |\psi \rangle }$. O stavu ${\displaystyle |\psi \rangle }$ řekneme, že je (kvantově) provázaný (anglicky entangled), pokud tento stav nelze zapsat jako tenzorový součin stavu prvního a stavu druhého podsystému. Neboli:

${\displaystyle |\psi \rangle \ {\text{je kvantově provázaný stav}}\quad \Leftrightarrow \quad |\psi \rangle \neq |\psi _{1}\rangle \otimes |\psi _{2}\rangle ,\qquad {\text{kde}}\qquad |\psi \rangle \in {\mathcal {H}},\quad |\psi _{1}\rangle \in {\mathcal {H}}_{1},\quad |\psi _{2}\rangle \in {\mathcal {H}}_{2}.}$

O podsystémech ${\displaystyle {\mathcal {S}}_{1}}$ a ${\displaystyle {\mathcal{S}}_{}}$Zdroj:https://cs.wikipedia.org?pojem=Kvantové_provázání
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.