ประตูควอนตัมนำมาใช้ในความเป็นจริงได้อย่างไร?

ประตูควอนตัมดูเหมือนจะเป็นกล่องดำ แม้ว่าเราจะรู้ว่าจะใช้การดำเนินการแบบใด แต่เราไม่รู้ว่ามันเป็นไปได้จริง ๆ ที่จะนำไปใช้ในความเป็นจริง (หรือเรา?) ในคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมเราใช้ AND, NOT, OR, XOR, NAND, NOR และอื่น ๆ ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้งานโดยใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เช่นไดโอดและทรานซิสเตอร์ มีการทดลองใช้ของประตูควอนตัมที่คล้ายกันหรือไม่ มี "universal gate" ในการคำนวณควอนตัม (เช่น NAND gate เป็นสากลในการคำนวณแบบคลาสสิก) หรือไม่?

เราสามารถเลียนแบบควอนตัมเกตใด ๆ หรืออย่างน้อยก็ปิดโดยพลการโดยใช้ประตูหมุนCNOT, H, X, Z และอย่างเพียงพอ นั่นเป็นเพราะพวกเขาสร้างประตูควอนตัมสากล (หมายถึง: M. Nielsen และ I. Chuang, การคำนวณควอนตัมและข้อมูลควอนตัม, สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์, 2016, หน้า 189 ) ระวังที่นี่ เห็นได้ชัดว่าเราไม่สามารถดำเนินการใด ๆ โดยพลประตูควอนตัมที่มีความแม่นยำที่ไม่มีที่สิ้นสุด แทนที่จะได้รับเราใช้ซึ่งคือ - ใกล้กับ (อ้างอิงถึง: กลศาสตร์ควอนตัมและการคำนวณควอนตัม MOOC ที่ UC Berkely นำเสนอบน EdX$\pi/8$$U$$\epsilon>0$$U_{\epsilon}$$\epsilon$$U$) ความไม่สมบูรณ์ของประตูควอนตัมนี้เป็นหนึ่งในเหตุผลหลักที่เราต้องการรหัสข้อผิดพลาดการแก้ไข

มีความพยายามที่จะใช้ประตูพื้นฐานเหล่านั้น ฉันกำลังเพิ่มงานวิจัยล่าสุดที่เกี่ยวข้องกับความพยายามเหล่านี้:

• CNOT: การสร้างประตูที่ไม่ได้ควบคุมตามเกทที่เปิดใช้งานเฟสไมโครเวฟ (MAP) ในระบบ transmon สองระบบและRydberg ที่ใช้ mesoscopicโดยใช้ STIRAP$\text{CNOT}^{\text{N}}$

• Hadamard (H): วิธีการเพื่อให้บรรลุประตูควอนตัม Hadamard ผ่านการใช้สายตา

• เฟสฟลิป (Z): การใช้งานขั้นตอนเดียวของประตูพลิกเฟสควบคุมแบบหลายบิตและการควบคุมควอนตัมประตูพลิกเฟสควอนตัมผ่านจุดควอนตัมในท่อนำคลื่นคริสตัลโทนิคแบบแสงช้าซิลิคอน

• Bit Flip (X): Chiral Spin Flipping Gate ถูกนำมาใช้ใน IBM Quantum Experience

• $\pi/8$การหมุน: เวอร์ชั่น Qudit ของเกตบิต "pi-over-แปด"

ตามที่วิกิพีเดียกล่าวถึงประตูควอนตัมสากลอีกชุดหนึ่งประกอบด้วยประตูไอซิ่งและประตูเปลี่ยนเฟส เหล่านี้เป็นชุดของประตูกำเนิดที่มีอยู่ในคอมพิวเตอร์บางเครื่องติดอยู่ไอออนควอนตัม ( สาธิตขนาดเล็กคอมพิวเตอร์ควอนตัมกับโปรแกรมได้ qubits อะตอม )