ประตูควอนตัมได้รับการตระหนักในแง่ของการเคลื่อนไหวอย่างไร


11

เมื่อแสดงการคำนวณในแง่ของวงจรควอนตัมเราใช้ประตูนั่นคือ (โดยทั่วไป) วิวัฒนาการรวมกัน

ในบางแง่สิ่งเหล่านี้เป็นวัตถุลึกลับที่พวกเขาดำเนินการ "มายากล" การดำเนินการที่ไม่ต่อเนื่องในรัฐ พวกมันคือกล่องดำที่มีการทำงานภายในไม่บ่อยนักในขณะที่ศึกษาอัลกอริทึมควอนตัม อย่างไรก็ตามนั่นไม่ใช่วิธีการทำงานของกลศาสตร์ควอนตัม: สถานะวิวัฒนาการในแบบต่อเนื่องตามสมการชโรดิงเงอร์

กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อพูดถึงประตูควอนตัมและการปฏิบัติงานคนหนึ่งละเลยความคิดสร้างสรรค์ (นั่นคือคนมิลโตเนียน) ตระหนักถึงวิวัฒนาการกล่าวซึ่งเป็นวิธีที่ประตูถูกนำไปใช้จริงในสถาปัตยกรรมทดลอง

วิธีหนึ่งคือการสลายประตูในแง่ของระดับประถมศึกษา (ในสถาปัตยกรรมการทดลองที่กำหนด) นี่เป็นวิธีเดียวหรือไม่ แล้วประตู "ประถม" แบบนั้นล่ะ? พลศาสตร์กำลังนำไปใช้อย่างไรโดยทั่วไปแล้วจะพบได้อย่างไร


2
เมื่อแสดงการคำนวณแบบคลาสสิกในแง่ของการดำเนินการทางตรรกะเราใช้ประโยชน์จากประตู ในบางแง่เหล่านี้เป็นกล่องดำที่มีการทำงานภายในมักจะไม่ได้รับการจัดการในขณะที่ศึกษาอัลกอริทึมแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตามนั่นไม่ใช่วิธีการทำงานของธรรมชาติ: รัฐวิวัฒนาการในแบบต่อเนื่องที่อธิบายได้โดยสมการเชิงอนุพันธ์ เมื่อพูดถึงอัลกอริธึมแบบคลาสสิกคนหนึ่งละเลยที่จะรับรู้ถึงวิวัฒนาการแบบไดนามิกซึ่งเป็นวิธีที่ประตูรับรู้ได้จริงในระบบทางกายภาพ แต่การสร้างประตูแบบไดนามิกนั้นไม่สำคัญตราบใดที่เกตสามารถรับรู้ได้
Niel de Beaudrap

2
ฉันทำประเด็นเชิงวาทศิลป์: การโต้แย้งแบบเดียวกันนั้นสามารถนำไปคำนวณแบบคลาสสิกได้ แต่เรายอมให้ตัวเองมีความเป็นนามธรรมที่นั่นเพราะเรารู้ว่าการปฏิบัติการเป็นไปตามหลักการโดยใช้การผลิตและการควบคุมที่เหมาะสม คำถามเดียวก็คือ 'หลักการ' ระดับใดที่จะทำให้คุณพึงพอใจ ลองนึกถึงการเปรียบเทียบกับกรณีแบบคลาสสิก: หากคุณไม่รู้เกี่ยวกับสินค้าอิเล็คทรอนิคส์คุณต้องการรายละเอียดในระดับใดที่จะทำให้พอใจว่า NAND สามารถใช้งานได้จริงทางร่างกายแทนที่จะเป็นเพียงเหตุผลเชิงปัญญาสำหรับการให้เหตุผล
Niel de Beaudrap

2
@NieldeBeaudrap ชนิดของคำตอบที่ฉันคาดหวังคือสิ่งที่เน้นว่าวิธีที่ซับซ้อนมากขึ้นประตู (พูดประตู Toffoli) จะดำเนินการผ่าน 1) การสลายตัวของประตูโดยใช้ชุดของประตูซึ่งเป็น "ง่าย" ในสถาปัตยกรรมที่กำหนด ปัญหาของการรวบรวมควอนตัม), 2) เทคนิคการควบคุมควอนตัม, 3) การใช้องศาอิสระเสริม 4) การใช้ประตูเป็นพลศาสตร์ที่มีประสิทธิภาพในพื้นที่ฮิลแบร์ตขนาดใหญ่ 5) วิธีอื่น ๆ
glS

2
ไม่ฉันกำลังถามถึงวิธีการที่ใช้ในปัจจุบันเพื่อติดตั้งประตูซึ่งเป็นวิธีที่ฉันกล่าวถึงข้างต้นไม่มากก็น้อย สิ่งนี้แตกต่างจากการถามเกี่ยวกับวิธีการย่อยสลายของประตูในแง่ของความง่ายขึ้น (ในสถาปัตยกรรมที่กำหนด) เพราะนั่นเป็นวิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้ ฉันแก้ไขคำถามที่พยายามทำให้จุดนี้ชัดเจนขึ้น นี่คือตัวอย่างของกระดาษที่ใช้หนึ่งในเทคนิคดังกล่าวในการใช้ Toffoli: arxiv.org/abs/1501.04676ซึ่งอาจให้ความกระจ่างแก่คำตอบที่คำถามนี้อาจมี
glS

2
บทที่ 1 และภาคผนวก D ของวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของฉันอธิบายว่าตรรกะเชิงนามธรรมมาจากพลศาสตร์ของตัวนำยิ่งยวด qubits ได้อย่างไร
DanielSank

คำตอบ:


5

โดยทั่วไปแล้วการตระหนักถึงประตูควอนตัมนั้นเกี่ยวข้องกับการจัดการที่สอดคล้องกันของระบบสองระดับ (แต่นี่ไม่ใช่เรื่องใหม่สำหรับคุณ) ตัวอย่างเช่นคุณสามารถใช้สถานะอิเล็กทรอนิกส์สองสถานะที่ยาวนานในอะตอมที่ถูกดักจับ (เป็นกลางหรือแตกตัวเป็นไอออนใน vacuo) และใช้สนามไฟฟ้าที่ใช้ในการดำเนินการแบบ qubit เดียว (ดูไอออนที่ติดอยู่หรือ lattices แสง)

อีกวิธีหนึ่งคือมีโซลิดสเตตโซลูชันเช่นตัวนำยิ่งยวด qubits หรือซิลิคอน - ข้อบกพร่อง qubits ซึ่งแก้ไขโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความถี่วิทยุ คุณสามารถใช้ระดับย่อยหมุนนิวเคลียร์ที่ระบุไมโครเวฟหรือเซลล์ว่างไนโตรเจนในเพชร Commonality คือการจัดการและการมีเพศสัมพันธ์ของ qubits ผ่านทางแสงที่ใช้และมีช่วงของวิธีการที่คุณสามารถใช้เพื่อปรับระยะห่างระดับในระบบเหล่านี้เพื่อเปิดใช้งานการหมุนที่อยู่เดียวหรือจัดการกับอายุการใช้งาน

การแปลจากการนำไปใช้กับมิลโตเนียนนั้นขึ้นอยู่กับทางเลือกของระบบของคุณ แต่ท้ายที่สุดแล้วการแปลกลับไปสู่การฝึกอบรมของพอลลีในที่สุด เขตแสงให้องค์ประกอบต่าง ๆ ในแนวทแยงในการดำเนินการแบบควิบิตเดียวของคุณในขณะที่การดำเนินการแบบสองบิตจะมีความซับซ้อนและเทคนิคขึ้นอยู่กับการนำไปใช้งานมาก

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.