Seperti apa bentuk Gerbang-Kuantum yang nyata?

Saya pernah membaca buku, artikel, dan makalah yang diterbitkan tentang Quantum-Computing.

Saya menemukan bahwa semua materi yang saya lihat adalah, alih-alih menggambarkan gerbang kuantum dari fisika dasar ke abstraksi, berusaha keras untuk menghindari berbicara tentang detail implementasi gerbang kuantum .

Saya pertama kali bertanya pada diri sendiri: Apakah saya mencari di daerah yang salah di mana hanya matematika formal yang bersangkutan?

Tetapi saya menemukan kertas-kertas dan buku-buku itu telah menjelaskan perangkap ion, sakelar optik dan bahkan serat laser dengan sangat terperinci.

Ketika datang ke gerbang kuantum yang mereka klaim telah digunakan dalam penelitian mereka, hanya matriks, persamaan, formulasi dan komponen kotak hitam yang ditampilkan .

Kita semua tahu tentang perhitungan kesatuan dan matriks. Tetapi jika Anda mencetak operator matriks gerbang kuantum pada kertas A4, itu tidak akan melakukan apa pun ketika foton atau elektron dilemparkan ke sana.

Jadi, apakah ada yang tahu apa itu gerbang kuantum, secara konkret sehingga saya bisa tahu:

Apakah Quantum Gate adalah perangkat yang menggunakan medan magnet untuk melakukan elemen aritmatika?
Apakah Quantum Gate adalah perangkat yang menggunakan sinar laser?
Apakah Quantum Gate adalah perangkat yang menggunakan kawat logam?
Ketika para ilmuwan dengan senang hati menggandakan status eigen dengan cara diamati, apakah elektron bertabrakan di gerbang ketika "dikalikan"?

Terima kasih sebelumnya.

physics quantum-computing Chiron
sumber

Jawaban:

Anda tampaknya memiliki gagasan bahwa gerbang kuantum adalah hal fisik daripada hanya hal konseptual. Tidak harus seperti itu. Sementara gerbang CMOS biasanya perangkat fisik yang sebenarnya, gerbang kuantum mungkin hanya konseptual.

$|0\rangle$ $|1 \rangle$ $4 \times 4$

Gerbang kuantum dilakukan dengan menyinari pulsa laser pada ion, tetapi tidak perlu satu laser per gerbang kuantum — laser yang sama digunakan untuk banyak gerbang kuantum yang berbeda. Dengan demikian, Anda tidak dapat menunjuk ke bagian perangkat keras tertentu dan mengatakan "ini adalah gerbang kuantum".

Dan jika Anda menggunakan fluks qubit dalam superkonduktor untuk komputer kuantum Anda, gerbang kuantum tidak menggunakan laser sama sekali, dan mereka terlihat sangat berbeda (dan sedikit lebih mirip perangkat CMOS).

Peter Shor
sumber

Terima kasih banyak！ Saya hanya ingin tahu dasar fisik di balik konsep gerbang. Sekarang dari jawaban Anda, saya tahu laserlah yang benar-benar berfungsi. Itu sangat berarti dan membantu saya keluar dari matematika ilusi di mana, bahkan untuk operasi fisik, beberapa fisika dijelaskan tanpanya saya tidak punya tempat untuk mendasarkan pikiran saya. Tetapi saya masih merasa bingung tentang karakter laser apa yang mengarah pada kesimpulan bahwa matriks harus bersatu. Jika itu tidak mengganggu, tolong beri saya sedikit lebih banyak cahaya pada saya. Terima kasih lagi!

Chiron

Semua sistem tertutup dalam fisika adalah kesatuan - sesuatu bersifat non-kesatuan hanya jika informasi tentang sistem bocor. Jadi tidak terlalu sulit untuk merancang urutan pulsa laser yang melakukan operasi kesatuan pada qubit. Karena itu, ini benar-benar bukan sesuatu yang dapat dijawab tanpa menggunakan lebih banyak fisika daripada milik ilmu komputer teoritis SE.

Peter Shor