Uno de los cuatro estados puros canónicos de dos qubits que están maximalmente entrelazados, típicamente escritos |Φ±> = (|00> ± |11>)/√2 y |Ψ±> = (|01> ± |10>)/√2; cada estado de Bell es un autestado de ciertos observables conjuntos y muestra entrelazamiento bipartito máximo.

Principio

La idea organizadora es el entrelazamiento máximo en un sistema de dos qubits: los estados de Bell son mutuamente ortogonales, constituyen un conjunto maximamente entrelazado y son convertibles entre sí por unitaria locales salvo fases.

Demostración

Preparar dos qubits en |Φ+> = (|00> + |11>)/√2. Las medidas locales en la base Z dan resultados perfectamente correlacionados; una medida en la base de Bell distingue |Φ±>, |Ψ±> de forma determinista en una medida conjunta ideal.

Aplicación incorrecta

Llamar 'estado de Bell' a cualquier estado maximamente entrelazado de sistemas de mayor dimensión o suponer que la discriminación de estados de Bell puede realizarse solo mediante OLCC/LOCC es incorrecto; los estados de Bell se refieren específicamente al conjunto canónico de dos qubits y la medida de Bell requiere operaciones conjuntas.

Consecuencia

Los estados de Bell son recursos fundamentales para teletransporte, codificación superdensa y como estados de prueba en experimentos de desigualdades de Bell; su entrelazamiento máximo proporciona máxima fracción singuleto y rendimiento óptimo en ciertos protocolos de dos qubits.

Inversión

El reverso son estados producto o estados de dos qubits con menos entrelazamiento que no ofrecen la misma fidelidad ni fuerza de correlación para protocolos basados en Bell.

Límite

Su alcance es estados puros de dos qubits hasta equivalencia unitaria local; estados mixtos de dos qubits o estados maximamente entrelazados de mayor dimensión requieren terminología distinta (p. ej., estados maximamente entrelazados en sistemas d×d).

Tensión semántica

Tensión entre el uso informal de 'par de Bell' como unidad de recurso y las medidas formales de entrelazamiento: 'estado de Bell' enfatiza una forma específica de dos qubits, mientras que la contabilidad de recursos a veces trata cualquier par maximamente entrelazado de dos qubits como equivalente.

Síntesis

Un estado de Bell es un estado puro canónico maximamente entrelazado de dos qubits (uno de cuatro miembros ortogonales) que proporciona correlaciones no locales idealizadas y funciona como la unidad básica de entrelazamiento en protocolos de información cuántica de dos qubits.