Eine quantenmechanische Eigenschaft eines zusammengesetzten Systems, bei der der gemeinsame Zustand nicht als Tensorprodukt der Zustände seiner Teilsysteme darstellbar ist; infolgedessen zeigen Messungen an Teilsystemen Korrelationen, die nicht durch unabhängige lokale Zustände erklärt werden können.

Prinzip

Das ordnende Prinzip ist die Nicht-Separierbarkeit des gemeinsamen Dichtematrix-Operators oder Zustandsvektors: ist ein zusammengesetzter Zustand nicht in Faktorisierbarkeit oder als konvexe Mischung von Produktzuständen darstellbar, ist er verschränkt und kann nichtklassische Korrelationen erzeugen.

Demonstration

Zwei Qubits im Zustand (|00> + |11>)/√2 zeigen perfekte Korrelationen in der Rechenbasis: die Messung des einen Qubits legt sofort das Ergebnis des anderen fest, unabhängig von ihrer räumlichen Trennung.

Fehlanwendung

Jede statistische oder klassische Korrelation fälschlich als Verschränkung zu bezeichnen oder einen korrelierten Gemischzustand als verschränkt zu deklarieren, ohne die Separabilitätskriterien zu prüfen, vermischt klassische Korrelation mit quantenmechanischer Verschränkung.

Konsequenz

Verschränkung ist eine Ressource, die Protokolle wie Quanten-Teleportation, Superdense Coding, verschränkungsbasierte QKD und Verletzungen von Bell-Ungleichungen ermöglicht; sie beschränkt zudem die Zustandsvorbereitung und -umwandlung unter LOCC (lokale Operationen und klassische Kommunikation).

Umkehrung

Die Umkehr ist ein separabler Zustand: ein gemeinsamer Zustand, der als Produkt (bei reinen Zuständen) oder als konvexe Kombination von Produktzuständen (bei gemischten Zuständen) geschrieben werden kann und nur klassische oder keine Korrelationen zeigt.

Abgrenzung

Gilt für quantenmechanische Systeme in Hilberträumen; es bestehen Unterscheidungen zwischen reiner und gemischter Verschränkung, zwischen bipartiten und multipartiten Formen sowie zwischen verschiedenen Verschränkungsmaßen. Klassische Korrelationen, Einzelsystemkohärenzen und nichtverschwindender Discord ohne Verschränkung liegen außerhalb oder angrenzend an dieser Definition.

Semantische Spannung

Spannung zur Begrifflichkeit wie Quanten-Discord und klassische Korrelation: Discord kann ungleich null sein, obwohl keine Verschränkung vorliegt, weshalb »quantum correlation« mehrdeutig ist, wenn nicht ausdrücklich Verschränkung gemeint ist.

Synthese

Verschränkung bezeichnet die Nicht-Separierbarkeit eines zusammengesetzten Quantenzustands, die Korrelationen hervorruft, welche klassische Erklärungen übersteigen; als definierte Ressource erkennt man sie an der Unmöglichkeit, den Zustand zu faktorisieren oder als Mischung von Produktzuständen darzustellen, und sie begründet viele quanteninformations-theoretische Vorteile.