Как выглядят осязаемые Квантовые Врата?

11

Я читал опубликованные книги, статьи и статьи о квантовых вычислениях.

Я обнаружил, что все материалы, которые я видел, вместо того, чтобы описывать квантовые врата от базовой физики до абстракции, изо всех сил стараются не говорить о деталях реализации квантовых ворот .

Сначала я задал себе вопрос: я ищу не в той области, где важна только формальная математика?

Но я обнаружил, что в этих статьях и книгах подробно описаны ионные ловушки, оптические переключатели и даже лазерное волокно.

Когда дело доходит до квантовых элементов, которые, как они утверждали, использовали в своих исследованиях, показаны только матрицы, уравнения, формулировки и компоненты черного ящика .

Мы все знаем об унитарных и матричных вычислениях. Но если вы напечатаете матричный оператор с квантовыми затворами на бумаге формата А4, это ничего не даст, когда на него будут брошены фотоны или электроны.

Итак, кто-нибудь знает, что такое квантовые врата, конкретно, чтобы я мог знать:

  • Является ли Quantum Gate устройством, использующим магнитное поле для арифметики элементов?
  • Является ли Quantum Gate устройством, использующим лазерный луч?
  • Является ли Quantum Gate устройством, использующим металлическую проволоку?
  • Когда ученые с радостью умножают собственные состояния на наблюдаемые, сталкиваются ли электроны в воротах при «умножении»?

Заранее спасибо.

Chiron
источник

Ответы:

17

Кажется, у вас есть идея, что квантовые врата - это физическая вещь, а не просто концептуальная вещь. Это не обязательно работает таким образом. Хотя КМОП-шлюзы обычно являются реальными физическими устройствами, квантовые вентили могут быть просто концептуальными.

|0|14×4

Квантовые затворы выполняются излучением лазерных импульсов на ионы, но не обязательно один лазер на квантовые затворы - одни и те же лазеры используются для многих разных квантовых затворов. Таким образом, вы не можете указать на какую-то конкретную часть оборудования и сказать «это квантовые врата».

И если вы используете потоковые кубиты в сверхпроводниках для своего квантового компьютера, квантовые элементы вообще не используют лазеры, и они выглядят совершенно по-другому (и немного больше как устройства CMOS).

Питер Шор
источник
Большое спасибо! Мне просто интересно узнать физические основы концепции ворот. Теперь по вашему ответу я знаю, что именно лазер на самом деле делает эту работу. Это очень много значит и помогает мне выйти из иллюзорной математики, где, даже для физических операций, мало что объясняется в физике, без которой мне некуда деться. Но я все еще не понимаю, какой характер лазера приводит к выводу, что матрица должна быть унитарной. Если это не беспокоит, не могли бы вы пролить немного света на меня. Еще раз спасибо!
Хирон
2
Все физические замкнутые системы являются унитарными - что-то не унитарное, только если информация о системе просачивается. Поэтому не так уж сложно разработать последовательности лазерных импульсов, которые выполняют единичные операции над кубитами. Сказав это, на самом деле это не то, на что можно ответить, не используя больше физики, чем принадлежит теоретической информатике SE.
Питер Шор