Es de suponer que ha leído sobre estos teoremas o que los ha descrito, y encontró algo confuso acerca de la explicación. Es difícil dar una buena respuesta sin saber qué es lo que en particular te pareció confuso, así que solo daré un bosquejo aquí y podrás hacer preguntas aclaratorias en los comentarios.
- Teorema de no clonación
Supongamos que quisiéramos hacer una máquina de copiar cuántica. En una copiadora normal , tiene dos entradas y dos salidas. Coloca un documento “original” y un papel en blanco, y recupera varias copias del documento, incluido el original, que no se altera (las máquinas de copia no destruyen el original … esperamos). La clave es que la copiadora no sabe cómo se verá el documento de antemano . Es una máquina de uso general, que funcionará en cualquier documento.
El análogo mecánico cuántico de esto sería comenzar con un estado desconocido “original” y un estado “en blanco”, y utilizar algún mecanismo para terminar con dos copias del estado “original”. Al igual que arriba, esta copiadora cuántica no puede saber de antemano cuál será el estado “original” , tiene que funcionar para cualquier estado de entrada (aunque ciertamente está permitido “saber” cuál es el estado en blanco, al igual que una copiadora permitido esperar un cierto tipo de papel en blanco).
En la mecánica cuántica, a menos que realice una medición (lo que desordenaría todo en esta situación), todo lo que cualquier máquina puede hacer es aplicar alguna transformación unitaria al sistema, porque la evolución del tiempo en QM es siempre unitaria.
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Entonces, suponemos la existencia de un operador unitario que hace lo que queremos: convierte un estado desconocido y un estado “vacío” conocido en dos copias del estado desconocido. Sin embargo, si aplicamos este mismo operador a dos estados “originales” diferentes, y asumimos que funciona correctamente para ambos, terminamos encontrando contradicciones matemáticas a menos que esos estados estén relacionados de alguna manera (detalles en el Wiki). Por lo tanto, el operador no puede trabajar para entradas arbitrarias (porque no necesariamente estarán relacionadas de la manera correcta), lo que demuestra el teorema.
- Teorema de no comunicación
Cuando se enredan dos partículas, la medición de una de ellas le proporciona información sobre el estado de la otra, cambiando la distribución de probabilidad de una medición futura dada para la otra partícula. Dado que estas distribuciones de probabilidad están determinadas por el estado cuántico del sistema, esto significa que la medición de una partícula cambia el estado de la otra .
A partir de esto, parece que deberías poder encontrar una forma inteligente de comunicarte a grandes distancias: dale a Alice y Bob una de las partículas enredadas cada una (o divide un grupo de pares, dándoles una de cada pareja a cada persona), y luego haga que Alice codifique un mensaje midiendo algunas de las partículas y no otras.
El teorema de no comunicación dice que tal sistema no puede funcionar.
Los detalles (que figuran en el artículo de Wiki) son bastante densos matemáticamente, y no sé cómo demostrarlo en términos más simples, pero a lo que se reduce es esto: si conocemos el resultado de la medición de Alicia, entonces sabemos cómo eso cambia la distribución de probabilidad para Bob, pero si no conocemos el resultado de la medición de Alice, entonces no hay forma de que Bob note la diferencia.
Considere la siguiente analogía.
Supongamos que alguien te da una moneda y sabes que hay tres opciones:
- La moneda es justa
- La moneda está ponderada para que siempre salga cara.
- La moneda está ponderada para subir siempre las colas.
- y usted sabe que las dos opciones de “moneda ponderada” son igualmente probables. Con solo una vuelta , ¿hay alguna manera de saber si la moneda es justa o no? ¡No! Porque si es justo, entonces hay una probabilidad de 50/50 de cada resultado, y si está ponderado, todavía hay una probabilidad de 50/50 de cada resultado, porque no se sabe de qué manera se ponderó .
Volviendo a las partículas enredadas: si Alice no mide su partícula, entonces la partícula de Bob es como una moneda justa. Si Alice mide su partícula, entonces la partícula de Bob es como una moneda ponderada , ¡pero solo Alice sabe de qué manera está ponderada! No hay forma de que Bob note la diferencia con solo un “giro” (medición).
Por supuesto, si Bob pudiera hacer varios lanzamientos, podría probar la imparcialidad de la moneda, pero eso es imposible: cada “tirón” destruye la “moneda”, y el teorema de no clonación impide que Bob haga copias adicionales.
Otra cosa que puede encontrar interesante: aunque hay un teorema contra la comunicación , hay otras cosas que normalmente asociaríamos con la comunicación (como al menos la apariencia de coordinación) que son posibles. (Vea, por ejemplo, la respuesta del Usuario-9479463705020282020 a ¿Por qué el enredo cuántico es misterioso? Tengo dos cajas, una con una bola negra, una con blanco. Separé las dos cajas. Cuando veo el color de la bola en la primera caja , Sé el color de la bola en la segunda casilla. ¿Me estoy perdiendo algo?)