قضیه عدم احضار: یک محدودیت کوانتومی در چارچوب نسبیتی

در مقاله‌ای با عنوان “قضیه عدم احضار در نظریه کوانتومی نسبیتی” منتشر شده در سال ۲۰۱۱، نویسندگان به بررسی یک محدودیت بنیادین در دستکاری و انتقال حالت‌های کوانتومی در چارچوب نظریه کوانتومی نسبیتی می‌پردازند. آن‌ها سناریویی را در نظر می‌گیرند که در آن آلیس یک حالت کوانتومی ناشناخته را در نقطه‌ای از فضا-زمان (P) به باب می‌دهد. بعداً، در نقطه (Q) که در آینده علّی (P) قرار دارد، آلیس درخواست بازگشت آن حالت را می‌کند. در حالی که باب می‌داند که مورد احضار برای بازگشت حالت در (Q) خواهد بود، مکان یا زمان دقیق (Q) را تا زمانی که درخواست انجام نشده باشد، نمی‌داند. نویسندگان نشان می‌دهند که برخلاف حالت کلاسیک در فضا-زمان مینکوفسکی یا مکانیک کوانتومی گالیله‌ای - جایی که چنین احضاری می‌تواند با تأخیر ناچیز انجام شود - باب نمی‌تواند به‌طور کلی حالت کوانتومی ناشناخته را در یک محیط کوانتومی نسبیتی برگرداند. این محدودیت نه تنها از اصل عدم سیگنال‌دهی (که ارتباط سریع‌تر از نور را ممنوع می‌کند) یا قضیه عدم تکثیر (که کپی کردن حالت‌های کوانتومی ناشناخته را ممنوع می‌کند) به تنهایی ناشی نمی‌شود، بلکه از ترکیب آن‌ها که در شرایط نسبیتی ظاهر می‌شود. بنابراین، قضیه عدم احضار ویژگی منحصربه‌فرد و ذاتی نظریه کوانتومی نسبیتی را نشان می‌دهد و محدودیت‌های سختی برای نحوه انتقال و کنترل اطلاعات کوانتومی وقتی که علیت نسبیتی رعایت شود، قرار می‌دهد (کنت، ۲۰۱۱).

از دیدگاه حاکمیت کوانتومی، این یافته‌ها نکات مهمی را برای مدیریت پروتکل‌های اطلاعات کوانتومی در سراسر فضا-زمان به گونه‌ای که با محدودیت‌های نسبیتی سازگار باشد، برجسته می‌کنند. قضیه عدم احضار نشان می‌دهد که در شبکه‌های توزیع‌شده کوانتومی، به‌ویژه آن‌هایی که مسافت‌های طولانی را پوشش می‌دهند یا شامل اثرات نسبیتی هستند، تضمین بازیابی فوری یک حالت کوانتومی ناشناخته در نقاط خاصی از آینده فضا-زمان به‌صورت بنیادی غیرممکن است. چارچوب‌های حاکمیت برای ارتباطات و محاسبات کوانتومی باید مکانیسم‌هایی را بگنجانند که این محدودیت ذاتی را به رسمیت بشناسند، مانند نقاط بازیابی از پیش توافق‌شده یا مدیریت حافظه کوانتومی که با ساختار علّی سازگاری داشته باشد. علاوه بر این، محافظت از اطلاعات کوانتومی مستلزم احترام به اصول عدم سیگنال‌دهی و عدم تکثیر است، و براین اساس، مدل‌های حاکمیت باید اطمینان حاصل کنند که پروتکل‌های حریم خصوصی و امنیت نمی‌توانند این محدودیت‌های بنیادی را نقض کنند. سیاست‌هایی که شبکه‌های کوانتومی را تنظیم می‌کنند ممکن است از مفهوم عدم احضار برای جلوگیری از تکثیر یا جابجایی غیرمجاز حالت‌های کوانتومی استفاده کنند و با این کار ضمانت‌های امنیتی را تقویت کنند. بنابراین، این قضیه پایه علمی محکمی برای تدوین سیاست‌های حاکمیت کوانتومی قدرتمند و به‌طور فیزیکی معتبری فراهم می‌کند که به چالش‌های منحصر به‌فرد پدیده‌های کوانتومی نسبیتی پاسخ می‌دهد.

مرجع: کنت، آ. (۲۰۱۱). قضیه عدم احضار در نظریه کوانتومی نسبیتی. arXiv preprint arXiv:1101.4612.