量子テレポーテーション
すなわち、一方の光子で水平偏光が観測されたならば、もう一方の光子も観測の有無にかかわらず水平偏光であることが確定し、逆もしかり、一方が観測により垂直偏光であったなら、もう一方も垂直偏光であることが未観測のまま確定する。
量子テレポーテーションの一例として、AさんからBさんにある光子0の量子状態 | ψ ⟩ 0 {\displaystyle |\psi \rangle _{0}} (1量子ビット)を量子テレポーテーションによって転送する場合を考える。
まずAさんは光子0とは別に事前に上記のEPRペアの光子2つ(光子1、光子2)を生成し光子2をBさんに送っておく。次に、Aさんは光子1を送信したい量子状態 | ψ ⟩ 0 {\displaystyle |\psi \rangle _{0}} にある光子0とあわせて特殊な観測(ベル測定)を行う。その観測結果を古典的な情報転送によってBさんに知らせれば、Bさんはその情報に基づいて手元の光子2に特定の操作をすることで、目的の量子状態 | ψ ⟩ 0 {\displaystyle |\psi \rangle _{0}} を光子2に再現することができる。
以下では簡単のため、 | V ⟩ , | H ⟩ {\displaystyle |V\rangle ,|H\rangle } を | 0 ⟩ , | 1 ⟩ {\displaystyle |0\rangle ,|1\rangle } と表記する。
ベル測定とは、ベル基底への射影測定を指す。今回の場合、特定の光子の状態は水平偏光か垂直偏光かという2つの区別された状態の重ね合わせであり、そのような量子系は2準位系と呼ばれ、2準位系のベル基底は次の4つとなる。