糾纏與非定域性

貝爾態

貝爾態是四個特殊的雙量子位元態之一,它們都是最大糾纏的——一對二能階系統之間所能達到的最強糾纏。每一個都是兩個量子位元「相同」或「相反」的均衡疊加,而對其中任一量子位元單獨來看則毫無資訊。它們以約翰·貝爾命名,因為它們正是用來展示並檢驗其定理所關切的那種關聯的天然態。

這四個貝爾態構成一個完備且彼此可區分的集合,是糾纏的一套便利「字母表」。其中任何一個,都可以透過對兩個量子位元之一施加一個簡單操作而變成另一個;它們合在一起,是量子資訊中的標準參照對。把兩個量子位元放在這個貝爾基上、而非分別地去測量,正是量子隱形傳態與密集編碼等協定中的關鍵一步。

貝爾態的特殊之處在於其關聯的完美:對相匹配的測量,兩個結果保證每一次都對得上(或恰好相反),而每個量子位元單獨測量則給出一枚公平硬幣的正反。這種「局部完全隨機、聯合完全可預言」的組合,正是經典的、定域實在的物理學無法重現的特徵——這也是為什麼貝爾態既是基礎檢驗、又是實用量子技術的主力。

|Φ⁺⟩ = (|00⟩ + |11⟩)/√2, |Ψ⁻⟩ = (|01⟩ − |10⟩)/√2

四個貝爾態中的兩個:每個量子位元單獨是隨機的,整對卻完全關聯。

貝爾態是最大糾纏的雙量子位元態,但糾纏並非全有或全無:許多有用的態只是部分糾纏的,而像糾纏熵這樣的度量則刻畫一個給定態落在什麼位置。

又稱
EPR pairmaximally entangled state贝尔基貝爾基