Teleportarea cuantică

Teleportarea cuantică, sau pur și simplu teleportarea, este un protocol prin care un expeditor (Alice) transmite un Qubit unui receptor (Bob) folosind o stare cuantică împletită partajată (mai exact, un e-bit) împreună cu doi biți de comunicare clasică. Numele teleportare este menit să sugereze conceptul din știința ficțiunii în care materia este transportată dintr-un loc în altul printr-un proces futurist, însă trebuie înțeles că materia nu este teleportată în teleportarea cuantică — ceea ce este efectiv teleportat este informația cuantică.

Configurarea pentru teleportare este următoarea.

Presupunem că Alice și Bob împart un e-bit: Alice deține un Qubit $\mathsf{A},$ Bob deține un Qubit $\mathsf{B},$ iar împreună perechea $(\mathsf{A},\mathsf{B})$ se află în starea $\vert\phi^+\rangle.$ Se poate, de exemplu, că Alice și Bob au fost în același loc în trecut, au pregătit Qubiții $\mathsf{A}$ și $\mathsf{B}$ în starea $\vert \phi^+ \rangle,$ iar apoi fiecare a plecat cu Qubitul său. Sau, este posibil ca un alt proces, cum ar fi unul care implică o terță parte sau un proces distribuit complex, să fi fost utilizat pentru a stabili acest e-bit partajat. Aceste detalii nu fac parte din protocolul de teleportare în sine.

Alice intră apoi în posesia unui al treilea Qubit $\mathsf{Q}$ pe care dorește să îl transmită lui Bob. Starea Qubitului $\mathsf{Q}$ este considerată necunoscută pentru Alice și Bob, și nu se fac presupuneri despre aceasta. De exemplu, Qubitul $\mathsf{Q}$ ar putea fi împletit cu unul sau mai multe alte sisteme la care nici Alice, nici Bob nu au acces. A spune că Alice dorește să transmită Qubitul $\mathsf{Q}$ lui Bob înseamnă că Alice ar dori ca Bob să dețină un Qubit care se află în aceeași stare în care se afla $\mathsf{Q}$ la începutul protocolului, păstrând orice corelații pe care $\mathsf{Q}$ le avea cu alte sisteme, ca și cum Alice i l-ar fi înmânat fizic lui Bob pe $\mathsf{Q}$.

Am putea imagina că Alice îi trimite fizic Qubitul $\mathsf{Q}$ lui Bob, și dacă acesta ajunge la Bob fără să fie modificat sau perturbat în tranzit, atunci sarcina lui Alice și Bob va fi îndeplinită. În contextul teleportării, însă, presupunem că acest lucru nu este fezabil; Alice nu poate trimite Qubiți direct lui Bob. Ea poate, totuși, să îi trimită lui Bob informații clasice.

Acestea sunt presupuneri rezonabile într-o varietate de situații. De exemplu, dacă Alice nu cunoaște locația exactă a lui Bob, sau distanța dintre ei este mare, trimiterea fizică a unui Qubit folosind tehnologia de astăzi, sau din viitorul previzibil, ar fi cel puțin o provocare. Totuși, după cum știm din experiențele de zi cu zi, transmiterea informațiilor clasice în aceste circumstanțe este destul de simplă.

În acest moment, s-ar putea întreba dacă este posibil ca Alice și Bob să-și îndeplinească sarcina fără a utiliza un e-bit partajat. Cu alte cuvinte, există vreo modalitate de a transmite un Qubit folosind doar comunicare clasică?

Răspunsul este nu, nu este posibil să transmiți informații cuantice folosind doar comunicare clasică. Acest lucru nu este prea greu de demonstrat matematic folosind teoria de bază a informației cuantice, dar putem alternativ să excludem posibilitatea transmiterii Qubiților prin comunicare clasică gândindu-ne la teorema non-clonării.

Imaginează-ți că ar exista o modalitate de a trimite informații cuantice folosind doar comunicare clasică. Informațiile clasice pot fi ușor copiate și difuzate, ceea ce înseamnă că orice transmisie clasică de la Alice la Bob ar putea fi primită și de un al doilea receptor (să-l numim Charlie). Dar dacă Charlie primește aceeași comunicare clasică pe care a primit-o Bob, nu ar putea și el să obțină o copie a Qubitului $\mathsf{Q}?$ Aceasta ar sugera că $\mathsf{Q}$ a fost clonat, ceea ce știm deja că este imposibil prin teorema non-clonării, și astfel concluzionăm că nu există nicio modalitate de a trimite informații cuantice folosind doar comunicare clasică.

Când presupunerea că Alice și Bob împart un e-bit este valabilă, totuși, este posibil ca Alice și Bob să-și îndeplinească sarcina. Exact aceasta face protocolul de teleportare cuantică.

Protocol

Iată o diagramă de Circuit cuantic care descrie protocolul de teleportare:

Diagrama este ușor stilizată prin faptul că ilustrează separarea dintre Alice și Bob, cu două fire diagonale reprezentând biți clasici trimiși de la Alice la Bob, dar în rest este o diagramă de Circuit cuantic obișnuită. Numele Qubiților sunt afișate deasupra firelor în loc de stânga, astfel încât să poată fi afișate și stările inițiale (ceea ce vom face frecvent când este convenabil). De asemenea, trebuie remarcat că Gate-urile $X$ și $Z$ au controale clasice, ceea ce înseamnă pur și simplu că Gate-urile nu sunt aplicate sau sunt aplicate în funcție de dacă acești biți de control clasici sunt $0$ sau $1,$ respectiv.

Pe scurt, protocolul de teleportare este următorul:

1. Alice efectuează o operație NOT controlat pe perechea $(\mathsf{A},\mathsf{Q}),$ cu $\mathsf{Q}$ ca și control și $\mathsf{A}$ ca și țintă, iar apoi efectuează o operație Hadamard pe $\mathsf{Q}.$

2. Alice măsoară apoi atât $\mathsf{A}$ cât și $\mathsf{Q},$ în ambele cazuri față de o măsurătoare în baza standard, și transmite rezultatele clasice lui Bob. Să notăm rezultatul măsurătorii lui $\mathsf{A}$ cu $a$ și rezultatul măsurătorii lui $\mathsf{Q}$ cu $b.$

3. Bob primește $a$ și $b$ de la Alice, și în funcție de valorile acestor biți efectuează următoarele operații:

   • Dacă $a = 1,$ atunci Bob efectuează o inversare de bit (sau Gate $X$) pe Qubitul său $\mathsf{B}.$
   • Dacă $b = 1,$ atunci Bob efectuează o inversare de fază (sau Gate $Z$) pe Qubitul său $\mathsf{B}.$

   Adică, condiționat de $ab$ fiind $00,$ $01,$ $10,$ sau $11,$ Bob efectuează una dintre operațiile $\mathbb{I},$ $Z,$ $X,$ sau $ZX$ pe Qubitul $\mathsf{B}.$

Aceasta este descrierea completă a protocolului de teleportare. Analiza de mai jos relevă că atunci când este rulat, Qubitul $\mathsf{B}$ va fi în orice stare în care se afla $\mathsf{Q}$ înainte de executarea protocolului, inclusiv orice corelații pe care le avea cu orice alte sisteme — adică protocolul a implementat efectiv un canal de comunicare perfect pentru Qubiți, unde starea lui $\mathsf{Q}$ a fost „teleportată" în $\mathsf{B}.$

Înainte de a trece la analiză, observă că acest protocol nu reușește să cloneze starea lui $\mathsf{Q},$ despre care știm deja că este imposibil prin teorema non-clonării. Mai degrabă, când protocolul se termină, starea Qubitului $\mathsf{Q}$ s-a schimbat față de valoarea sa inițială la $\vert b\rangle$ ca urmare a măsurătorii efectuate asupra lui. Observă, de asemenea, că e-bitul a fost efectiv „consumat" în proces: starea lui $\mathsf{A}$ s-a schimbat la $\vert a\rangle$ și nu mai este împletit cu $\mathsf{B}$ (sau cu orice alt sistem). Acesta este costul teleportării.

Analiză

Pentru a analiza protocolul de teleportare, vom examina comportamentul Circuit-ului descris mai sus, pas cu pas, începând cu situația în care $\mathsf{Q}$ se află inițial în starea $\alpha\vert 0\rangle + \beta\vert 1\rangle.$ Aceasta nu este situația cea mai generală, deoarece nu surprinde posibilitatea că $\mathsf{Q}$ este împletit cu alte sisteme, dar începerea cu acest caz mai simplu va adăuga claritate analizei. Cazul mai general este abordat mai jos, după analiza cazului mai simplu.

Mai precis, vom considera stările Qubiților $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ la momentele sugerate de această figură:

Pornind de la presupunerea că Qubitul $\mathsf{Q}$ începe protocolul în starea $\alpha\vert 0\rangle + \beta\vert 1\rangle,$ starea celor trei Qubiți $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ împreună la începutul protocolului este

$$\vert \pi_0 \rangle = \vert \phi^+\rangle \otimes \bigl(\alpha\vert 0\rangle + \beta\vert 1\rangle \bigr) = \frac{\alpha \vert 000 \rangle + \alpha \vert 110\rangle + \beta \vert 001\rangle + \beta \vert 111\rangle}{\sqrt{2}}.$$

Primul Gate care este efectuat este Gate-ul NOT controlat, care transformă starea $\vert\pi_0\rangle$ în

$$\vert \pi_1 \rangle = \frac{\alpha \vert 000 \rangle + \alpha \vert 110\rangle + \beta \vert 011\rangle + \beta \vert 101\rangle}{\sqrt{2}}.$$

Apoi se aplică Gate-ul Hadamard, care transformă starea $\vert\pi_1\rangle$ în

$$\begin{aligned} \vert\pi_2\rangle & = \frac{\alpha \vert 00\rangle \vert + \rangle + \alpha \vert 11\rangle\vert +\rangle + \beta \vert 01\rangle\vert -\rangle + \beta \vert 10\rangle\vert -\rangle}{\sqrt{2}}\\[2mm] & = \frac{\alpha \vert 000 \rangle + \alpha \vert 001 \rangle + \alpha \vert 110 \rangle + \alpha \vert 111 \rangle + \beta \vert 010 \rangle - \beta \vert 011 \rangle + \beta \vert 100 \rangle - \beta \vert 101 \rangle}{2}. \end{aligned}$$

Folosind multiliniaritatea produsului tensorial, putem scrie alternativ această stare astfel:

$$\begin{aligned} \vert\pi_2\rangle = \quad & \frac{1}{2} \bigl(\alpha\vert 0 \rangle + \beta \vert 1\rangle \bigr)\vert 00\rangle \\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl(\alpha\vert 0 \rangle - \beta \vert 1\rangle \bigr)\vert 01\rangle \\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl(\alpha\vert 1 \rangle + \beta \vert 0\rangle \bigr)\vert 10\rangle \\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl(\alpha\vert 1 \rangle - \beta \vert 0\rangle \bigr)\vert 11\rangle. \end{aligned}$$

La prima vedere, s-ar putea părea că s-a întâmplat ceva magic, deoarece cel mai din stânga Qubit $\mathsf{B}$ pare acum să depindă de numerele $\alpha$ și $\beta,$ deși nu a existat încă nicio comunicare de la Alice la Bob. Aceasta este o iluzie. Scalarele circulă liber prin produsele tensoriale, astfel încât $\alpha$ și $\beta$ nu sunt mai mult sau mai puțin asociate cu cel mai din stânga Qubit decât cu ceilalți Qubiți, și tot ceea ce am făcut este să folosim algebra pentru a exprima starea într-un mod care facilitează analiza măsurătorilor.

Acum să considerăm cele patru rezultate posibile ale măsurătorilor în baza standard ale lui Alice, împreună cu acțiunile pe care Bob le efectuează ca urmare.

Rezultate posibile

• Rezultatul măsurătorii lui Alice este $aq = 00$ cu probabilitatea

  $$\Biggl\| \frac{1}{2}\bigl(\alpha \vert 0\rangle + \beta\vert 1\rangle\bigr) \Biggr\|^2 = \frac{\vert\alpha\vert^2 + \vert\beta\vert^2}{4} = \frac{1}{4},$$

  caz în care starea lui $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ devine

  $$\bigl( \alpha \vert 0 \rangle + \beta \vert 1 \rangle \bigr) \vert 00 \rangle.$$

  Bob nu face nimic în acest caz, deci aceasta este starea finală a celor trei qubiti.

• Rezultatul măsurătorii lui Alice este $aq = 01$ cu probabilitatea

  $$\Biggl\| \frac{1}{2}\bigl(\alpha \vert 0\rangle - \beta\vert 1\rangle\bigr) \Biggr\|^2 = \frac{\vert\alpha\vert^2 + \vert{-\beta}\vert^2}{4} = \frac{1}{4},$$

  caz în care starea lui $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ devine

  $$\bigl( \alpha \vert 0 \rangle - \beta \vert 1 \rangle \bigr) \vert 01 \rangle.$$

  În acest caz, Bob aplică un Gate $Z$ asupra $\mathsf{B},$ lăsând $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ în starea

  $$\bigl( \alpha \vert 0 \rangle + \beta \vert 1 \rangle \bigr) \vert 01 \rangle.$$

• Rezultatul măsurătorii lui Alice este $aq = 10$ cu probabilitatea

  $$\Biggl\| \frac{1}{2}\bigl(\alpha \vert 1\rangle + \beta\vert 0\rangle\bigr) \Biggr\|^2 = \frac{\vert\alpha\vert^2 + \vert\beta\vert^2}{4} = \frac{1}{4},$$

  caz în care starea lui $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ devine

  $$\bigl( \alpha \vert 1 \rangle + \beta \vert 0 \rangle \bigr) \vert 10 \rangle.$$

  În acest caz, Bob aplică un Gate $X$ asupra Qubitului $\mathsf{B},$ lăsând $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ în starea

  $$\bigl( \alpha \vert 0 \rangle + \beta \vert 1 \rangle \bigr) \vert 10 \rangle.$$

• Rezultatul măsurătorii lui Alice este $aq = 11$ cu probabilitatea

  $$\Biggl\| \frac{1}{2}\bigl(\alpha \vert 1\rangle - \beta\vert 0\rangle\bigr) \Biggr\|^2 = \frac{\vert\alpha\vert^2 + \vert{-\beta}\vert^2}{4} = \frac{1}{4},$$

  caz în care starea lui $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ devine

  $$\bigl( \alpha \vert 1 \rangle - \beta \vert 0 \rangle \bigr) \vert 11 \rangle.$$

  În acest caz, Bob efectuează operația $ZX$ asupra Qubitului $\mathsf{B},$ lăsând $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ în starea

  $$\bigl( \alpha \vert 0 \rangle + \beta \vert 1 \rangle \bigr) \vert 11 \rangle.$$

Constatăm acum, în toate cele patru cazuri, că Qubitului $\mathsf{B}$ al lui Bob îi rămâne starea $\alpha\vert 0\rangle + \beta\vert 1\rangle$ la finalul protocolului, care este starea inițială a Qubitului $\mathsf{Q}.$ Acesta este ceea ce am dorit să demonstrăm: protocolul de teleportare a funcționat corect.

Observăm, de asemenea, că qubiții $\mathsf{A}$ și $\mathsf{Q}$ rămân în una dintre cele patru stări $\vert 00\rangle,$ $\vert 01\rangle,$ $\vert 10\rangle,$ sau $\vert 11\rangle,$ fiecare cu probabilitatea $1/4,$ în funcție de rezultatele măsurătorilor obținute de Alice. Astfel, după cum a fost deja sugerat mai sus, la finalul protocolului Alice nu mai deține starea $\alpha \vert 0\rangle + \beta \vert 1\rangle,$ ceea ce este consistent cu teorema non-clonării.

Observă că măsurătorile lui Alice nu furnizează absolut nicio informație despre starea $\alpha \vert 0\rangle + \beta \vert 1\rangle.$ Adică, probabilitatea fiecăruia dintre cele patru rezultate posibile ale măsurătorii este $1/4,$ indiferent de $\alpha$ și $\beta.$ Acest lucru este, de asemenea, esențial pentru ca teleportarea să funcționeze corect. Extragerea de informații dintr-o stare cuantică necunoscută o perturbă în general în mod inevitabil, însă aici Bob obține starea fără ca aceasta să fie perturbată.

Să considerăm acum situația mai generală în care Qubitului $\mathsf{Q}$ îi este inițial întrețesut cu un alt sistem, pe care îl vom numi $\mathsf{R}.$ O analiză similară celei de mai sus relevă că protocolul de teleportare funcționează corect și în acest caz mai general: la finalul protocolului, Qubitului $\mathsf{B}$ deținut de Bob îi este întrețesut cu $\mathsf{R}$ în același mod în care $\mathsf{Q}$ era la începutul protocolului, ca și cum Alice i-ar fi înmânat pur și simplu $\mathsf{Q}$ lui Bob.

Pentru a demonstra acest lucru, să presupunem că starea perechii $(\mathsf{Q},\mathsf{R})$ este inițial dată de un vector de stare cuantică de forma

$$\alpha \vert 0 \rangle_{\mathsf{Q}} \vert \gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} + \beta \vert 1 \rangle_{\mathsf{Q}} \vert \gamma_1\rangle_{\mathsf{R}},$$

unde $\vert\gamma_0\rangle$ și $\vert\gamma_1\rangle$ sunt vectori de stare cuantică pentru sistemul $\mathsf{R},$ iar $\alpha$ și $\beta$ sunt numere complexe ce satisfac $\vert \alpha \vert^2 + \vert\beta\vert^2 = 1.$ Orice vector de stare cuantică al perechii $(\mathsf{Q},\mathsf{R})$ poate fi exprimat în acest mod.

Figura de mai jos reprezintă același Circuit ca anterior, cu adăugarea sistemului $\mathsf{R}$ (reprezentat printr-o colecție de qubiti în partea superioară a diagramei, asupra cărora nu se efectuează nimic).

Pentru a analiza ce se întâmplă când protocolul de teleportare este rulat, este util să permutăm sistemele, în același mod descris în lecția anterioară. Mai precis, vom considera starea sistemelor în ordinea $(\mathsf{B},\mathsf{R},\mathsf{A},\mathsf{Q})$ în loc de $(\mathsf{B},\mathsf{A},\mathsf{Q},\mathsf{R}).$ Numele diferitelor sisteme sunt incluse ca indici în expresiile ce urmează, pentru claritate.

La începutul protocolului, starea acestor sisteme este următoarea:

$$\begin{aligned} \vert \pi_0\rangle & = \vert \phi^+\rangle_{\mathsf{BA}} \otimes \bigl( \alpha \vert 0\rangle_{\mathsf{Q}} \vert\gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} + \beta \vert 1\rangle_{\mathsf{Q}}\vert\gamma_1\rangle_{\mathsf{R}}\bigr)\\[1mm] & = \frac{ \alpha \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert \gamma_0 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 00 \rangle_{\mathsf{AQ}} + \alpha \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert \gamma_0 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 10 \rangle_{\mathsf{AQ}} + \beta \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert \gamma_1 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 01 \rangle_{\mathsf{AQ}} + \beta \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert \gamma_1 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 11 \rangle_{\mathsf{AQ}}}{\sqrt{2}}. \end{aligned}$$

Mai întâi se aplică Gate-ul controlled-NOT, care transformă această stare în

$$\vert\pi_1\rangle = \frac{ \alpha \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 00\rangle_{\mathsf{AQ}} + \alpha \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 10\rangle_{\mathsf{AQ}} + \beta \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 11\rangle_{\mathsf{AQ}} + \beta \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1 \rangle_{\mathsf{R}} \vert 01\rangle_{\mathsf{AQ}}}{\sqrt{2}}.$$

Apoi se aplică Gate-ul Hadamard. După extinderea și simplificarea stării rezultate, în mod similar cu analiza cazului mai simplu de mai sus, obținem această expresie a stării rezultate:

$$\begin{aligned} \vert \pi_2 \rangle = \quad & \frac{1}{2} \bigl( \alpha \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} + \beta \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1\rangle_{\mathsf{R}} \bigr) \vert 00\rangle_{\mathsf{AQ}}\\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl( \alpha \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} - \beta \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1\rangle_{\mathsf{R}} \bigr) \vert 01\rangle_{\mathsf{AQ}}\\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl( \alpha \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} + \beta \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1\rangle_{\mathsf{R}} \bigr) \vert 10\rangle_{\mathsf{AQ}}\\[2mm] + & \frac{1}{2} \bigl( \alpha \vert 1\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_0\rangle_{\mathsf{R}} - \beta \vert 0\rangle_{\mathsf{B}} \vert\gamma_1\rangle_{\mathsf{R}} \bigr) \vert 11\rangle_{\mathsf{AQ}}. \end{aligned}$$

Procedând exact ca înainte, unde considerăm cele patru rezultate posibile ale măsurătorilor lui Alice împreună cu acțiunile corespunzătoare efectuate de Bob, constatăm că la finalul protocolului, starea lui $(\mathsf{B},\mathsf{R})$ este întotdeauna

$$\alpha \vert 0 \rangle \vert \gamma_0\rangle + \beta \vert 1 \rangle \vert \gamma_1\rangle.$$

Vorbind informal, analiza nu se schimbă în mod semnificativ față de cazul mai simplu de mai sus; $\vert\gamma_0\rangle$ și $\vert\gamma_1\rangle$ „vin pur și simplu la pachet." Astfel, teleportarea reușește să creeze un canal de comunicație cuantică perfect, transmițând efectiv conținutul Qubitului $\mathsf{Q}$ în $\mathsf{B}$ și păstrând toate corelațiile cu celelalte sisteme.

Acest lucru nu este, de fapt, deloc surprinzător, dat fiind analiza cazului mai simplu de mai sus. Așa cum a relevat acea analiză, avem un proces fizic care se comportă ca operația identitate asupra unui Qubit aflat într-o stare cuantică arbitrară, iar acest lucru poate să se întâmple într-un singur mod: operația implementată de protocol trebuie să fie operația identitate. Adică, odată ce știm că teleportarea funcționează corect pentru un singur Qubit izolat, putem concluziona că protocolul implementează efectiv un canal cuantic perfect și fără zgomot, deci trebuie să funcționeze corect chiar dacă Qubitului de intrare îi este întrețesut cu un alt sistem.

Discuție suplimentară

Iată câteva observații scurte și conclusive despre teleportare.

În primul rând, teleportarea nu este o aplicație a informației cuantice, ci un protocol pentru efectuarea comunicării cuantice. Prin urmare, este utilă numai în măsura în care comunicarea cuantică este utilă.

Într-adevăr, este rezonabil să speculăm că teleportarea ar putea deveni cândva o modalitate standard de comunicare a informației cuantice, poate printr-un proces cunoscut sub numele de distilare a întrețeserii. Acesta este un proces care convertește un număr mai mare de e-biți zgomotoși (sau imperfecți) într-un număr mai mic de e-biți de înaltă calitate, care ar putea fi apoi utilizați pentru teleportare fără zgomot sau aproape fără zgomot. Ideea este că procesul de distilare a întrețeserii nu este la fel de delicat ca transmiterea cuantică directă. Am putea accepta pierderi, de exemplu, și dacă procesul nu funcționează, putem pur și simplu să încercăm din nou. În schimb, qubiții reali pe care dorim să îi comunicăm ar putea fi mult mai prețioși.

În cele din urmă, trebuie înțeles că ideea din spatele teleportării și modul în care funcționează este fundamental în informația și computația cuantică. Este cu adevărat o piatră de temelie a teoriei informației cuantice, iar variante ale sale apar frecvent. De exemplu, Gate-urile cuantice pot fi implementate printr-un proces strâns înrudit cunoscut sub numele de teleportare de Gate cuantic, care folosește teleportarea pentru a aplica operații qubiților în loc să îi comunice.