Proses untuk mentransfer qubit antar lokasi

Saya mengerti bahwa sekarang qubit adalah entitas fisik dalam Komputer Quantum dan saya bermain-main di IBM Quantum Computer serta bahasa Q # dan mencelupkan jari kaki saya ke dunia Quantum untuk pertama kalinya.

Saya telah membaca banyak skenario gaya Alice dan Bob di mana sering disebutkan mengangkut qubit dari Alice ke Bob. Saya menyimpulkan bahwa secara fisik mengangkutnya tetapi saya belum menemukan diskusi tentang bagaimana ini terlihat dari pengertian komputasi. Seperti bagaimana hal itu dapat dicapai secara teoritis untuk "mengemas" qubit, atau bahkan representasi dari qubit (negara atau nilai) untuk transportasi melalui saluran Klasik atau Kuantum? Saya mengasumsikan satu-satunya cara ini mungkin adalah melalui keterikatan dan teleportasi. Apakah mungkin untuk qubit biasa, non-terjerat, untuk diwakili dalam beberapa format dan ditransfer secara logis antara dua titik, di mana titik penerima dapat memecahkan kode dan menafsirkan informasi yang terkandung di dalamnya. Titik penerima itu bisa berupa layanan komputer dalam arsitektur komputer Klasik atau mesin Quantum lainnya.

Saya menanyakan hal ini dalam pengertian Classical Computing, di mana kita dapat menyandikan bit ke dalam chip tetapi secara logis mewakili bit (atau serangkaian bit) dalam berbagai format dan mentransfernya untuk manipulasi. Sebagai seorang insinyur perangkat lunak dari situlah proses pemikiran saya berasal. Ini mungkin bukan hal praktis yang ingin dilakukan di Quantum tetapi secara teori, apakah ini sesuatu yang bisa dicapai? Bimbingan apa pun akan diterima.

EDIT: Terima kasih atas jawaban yang sangat komprehensif, itu telah mengisi banyak celah dan saya tidak menyadari hubungan kuat antara foton & serat yang membawa jembatan potensial dalam teori. Saya sedang mengerjakan aplikasi dasar hello world dan secara mental mencoba menjembatani pengetahuan perangkat lunak saya tentang Classical ke dunia ini pada level transfer dan representasi dasar. Saya mencoba membangun beberapa aplikasi kecil yang menjembatani dunia dan mental saya saat ini mewakili karakteristik qubit dalam notasi pemrograman tradisional. Apakah Anda punya pemikiran tentang apa yang perlu dimodelkan untuk membuat representasi logis dari qubit? Apa yang saya maksudkan adalah sesuatu yang mirip dengan spesifikasi yang akan memungkinkan seorang programmer mewakili suatu tipe (seperti misalnya Stringhttps://en.wikipedia.org/wiki/String_(computer_science) ). Dalam bahasa pemrograman Quantum qubit adalah tipenya sendiri, menelusuri level dapat karakteristik ditangkap dengan cara yang sangat dasar sehingga berpotensi mereka dapat diwakili dalam sesuatu seperti array vektor untuk menangkap karakteristik kunci misalnya keadaan (meskipun kesulitan dari superposisi!), berputar dll.

Anda sepenuhnya benar dalam asumsi Anda tentang mengangkut qubit dari Alice ke Bob menyiratkan sesuatu yang fisik. Biasanya masalah / situasi yang memiliki pengaturan transmisi antara dua pihak ini disebut komunikasi kuantum . Masalah / situasi ini kadang-kadang ambigu dengan menyebut qubit mereka "qubit terbang" yang hampir selalu foton. Foton tunggal juga merupakan sistem kuantum yang dapat disiapkan dalam keadaan qubit yang berguna, mereka dapat dioperasikan dengan gerbang (tetapi tidak semua jenis gerbang dan tidak semudah beberapa implementasi fisik lainnya dari qubit), dan dapat diukur seperti yang lainnya sistem qubit. Alice dan Bob akan secara harfiah berbagi foto-foto ini dengan serat optik yang dihubungkan oleh atau melalui ruang bebas (yang bisa secara harfiah ke satelit di ruang angkasa).

Foton sangat bagus untuk aplikasi ini karena kami sudah menggunakannya untuk sebagian besar jaringan komunikasi klasik kami. Internet "serat" atau jaringan fotonik mengirim informasi klasik dalam serat optik dengan laser berdenyut kuat. Jadi jika Anda ingin memiliki saluran klasik dan saluran komunikasi kuantum, Anda dapat melakukan keduanya dengan serat yang sama (sulit karena beberapa alasan teknis tetapi sangat mungkin).

Mungkin juga ada sistem fisik lain tempat Anda membuat qubit untuk komputasi kuantum (super konduktor, perangkap ion, dll.). Anda benar karena untuk menghubungkan grup berbeda dari qubit ini seseorang tidak akan mengambil chip dan memindahkannya, tetapi mereka sering membuat (n) foton yang terjerat dengan sistem asli atau memiliki beberapa informasi yang mereka ingin bagikan dengan sistem kedua dan kemudian kirim fotonnya.

Layak disebutkan sejak awal bahwa skenario "Alice dan Bob" sangat berbeda dari skenario perhitungan kuantum. Skenario Alice dan Bob sangat banyak sehingga ada dua lokasi yang terpisah antara yang tidak mungkin untuk langsung melakukan gerbang kuantum. Sementara itu dalam arsitektur komputasi kuantum yang Anda bicarakan, gerbang dua-qubit sudah tersedia. Bahkan jika Anda tidak dapat secara langsung berinteraksi sepasang qubit, sekelompok gerbang swap sudah cukup untuk memindahkan qubit berdekatan satu sama lain, dan kembali lagi.

Anda juga ingin berhati-hati dengan interpretasi insinyur perangkat lunak klasik Anda, karena secara klasik sangat mudah untuk memindahkan berbagai hal, dan membuat banyak salinan. Dalam kuantum, Anda tidak dapat membuat salinan data Anda.

Jadi, bagaimana Anda memindahkan qubit? Keterikatan dan teleportasi sebenarnya bukan jawaban. Mereka mungkin membantu memberi Anda protokol peningkatan koreksi kesalahan, tetapi pertanyaan dasarnya masih bagaimana Anda berbagi keadaan terjerat untuk mencapai teleportasi.

Mungkin cara terbaik adalah mentransfer informasi kuantum dari satu pembawa fisik, seperti qubit di komputer kuantum, ke yang lain. Kami biasanya berpikir tentang foton dalam konteks ini - mereka sangat baik dalam bepergian jarak jauh tanpa berinteraksi terlalu banyak. Dengan cara yang sama bahwa data klasik dapat ditransfer melalui serat optik, tidak terlalu liar membayangkan mengirim foton dalam superposisi melalui serat optik. Anda 'hanya' harus mengubah foton di kedua ujungnya menjadi jenis penyimpanan / manipulasi qubit yang berbeda. Teknologi memang ada untuk melakukan ini, tetapi saya tidak tahu seberapa andal itu terjadi.