Ein zusammengesetzter Quantenzustand, der entweder (a) als Produkt von Zustandvektoren der Teilsysteme (für reine Zustände) oder (b) als konvexe Mischung von Produktzuständen (für gemischte Zustände) dargestellt werden kann; solche Zustände enthalten keine Verschränkung zwischen den betrachteten Teilsystemen.

Prinzip

Separabilität ist das ordnende Prinzip: Ein Zustand ist separabel, wenn er eine Zerlegung in Tensorprodukt-Faktoren (reiner Fall) oder in eine probabilistische Aufstellung von Produktoperatoren (gemischter Fall) zulässt, was bedeutet, dass alle Korrelationen durch klassisches Mischen unabhängiger Teilsystemzustände erklärbar sind.

Demonstration

Beispiel für einen reinen separablen Zwei-Qubit-Zustand: |0>_A ⊗ (α|0> + β|1>)_B. Beispiel für gemischte Separabilität: 50% |00><00| + 50% |11><11| ist eine konvexe Kombination zweier Produktzustände und damit separabel, obwohl klassische Korrelationen vorliegen.

Fehlanwendung

Jeden korrelierten Gemischzustand fälschlich als verschränkt zu bezeichnen, ohne zu prüfen, ob eine Produktzerlegung existiert, oder Separabilität aus wenigen Messdaten ohne geeigneten Test zu folgern, führt zu falscher Klassifikation.

Konsequenz

Separabele Zustände lassen sich mittels LOCC (lokale Operationen und klassische Kommunikation) erzeugen und können keine Bell-Ungleichungen verletzen; sie sind keine Ressource für Aufgaben, die nichtlokale quantenmechanische Korrelationen erfordern.

Umkehrung

Das Gegenstück sind verschränkte Zustände, die nicht als konvexe Kombination von Produktzuständen darstellbar sind und daher nichtklassische Korrelationen erzeugen können.

Abgrenzung

Gilt für bipartite und multipartite Systeme, jedoch mit unterschiedlichen technischen Definitionen; die Entscheidung über Separabilität gemischter Zustände ist in hohen Dimensionen rechnerisch schwierig. Produktzustände (rein) sind eine echte Teilmenge der separablen Zustände; klassische Korrelationen sind in separablen Zuständen erlaubt.

Semantische Spannung

Spannung zwischen Separabilität und Begriffen wie Produktzustand und klassischer Korrelation: separable Mischzustände können starke klassische Korrelationen besitzen, ohne verschränkt zu sein, wodurch 'unkorreliert' und 'separabel' divergente Bedeutungen haben.

Synthese

Ein separabler Zustand ist ein Zustand ohne Verschränkung, da er als Produkt (rein) oder als konvexe Mischung von Produkten (gemischt) darstellbar ist; er beschreibt die Klasse gemeinsamer Quantenzustände, deren Korrelationen ohne nichtlokale quantenmechanische Ressourcen erklärt werden können.