teleportation ควอนตัมคืออะไร?

การเคลื่อนย้ายสถานะควอนตัมเป็นโปรโตคอลข้อมูลควอนตัมที่มีการถ่ายโอนควิบิตระหว่างสองฝ่ายโดยใช้สถานะเริ่มต้นที่ใช้ร่วมกันเริ่มต้นวัดระฆังการสื่อสารแบบดั้งเดิมและการหมุนในท้องถิ่น เห็นได้ชัดว่ามีบางสิ่งที่เรียกว่า

teleportation ควอนตัมคืออะไรและใช้ทำอะไร?

ฉันสนใจแอพพลิเคชั่นที่เป็นไปได้ในการจำลองวงจรควอนตัม

Quantum gate teleportation เป็นการกระทำของความสามารถในการใช้ประตูควอนตัมในสถานะที่ไม่รู้จักในขณะที่มันถูกเคลื่อนย้าย นี่เป็นวิธีหนึ่งในการอธิบายการคำนวณโดยใช้การวัดโดยใช้สถานะกราฟ

โดยปกติแล้ว teleportation ทำงานโดยไม่ทราบสถานะควอนตัมถือโดยอลิซและสอง qubits ในรัฐเบลล์ใช้ร่วมกันระหว่าง อลิซและบ็อบ อลิซดำเนินการวัดค่าสถานะของเบลล์โดยรับหนึ่งใน 4 คำตอบที่เป็นไปได้และบ๊อบถือควิบิตของเขาขึ้นอยู่กับผลการวัดของอลิซซึ่งเป็นหนึ่งใน 4 สถานะดังนั้นเมื่อบ็อบรู้ว่าผลลัพธ์ของอลิซได้รับอะไรเขาสามารถชดเชยได้ด้วยการใช้ Paulis ที่เหมาะสม$|\psi\rangle$$|\Psi\rangle=(|00\rangle+|11\rangle)/\sqrt{2}$$|\psi\rangle,X|\psi\rangle,Z|\psi\rangle,ZX|\psi\rangle.$

ให้เป็น 1 qubit รวมกัน สมมติ Alice และ Bob หุ้นแทน|ถ้าพวกเขาทำซ้ำโปรโตคอล teleportation ตอนนี้ Bob มีหนึ่งในซึ่งเราสามารถเขียนเป็นการชดเชยที่ Bob ต้องทำเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การวัดที่ได้รับนั้นเป็นไปตามเงื่อนไขที่กำหนด บ่อยครั้งที่สิ่งเหล่านี้ไม่ได้เลวร้ายไปกว่าการชดเชยที่คุณต้องทำสำหรับการเคลื่อนย้ายทางไกลปกติ (เช่นการหมุนของ Pauli) ตัวอย่างเช่นหากคือการหมุน Hadamard การแก้ไขจะเป็นเพียง$U$$(\mathbb{I}\otimes U)|\Psi\rangle$$|\Psi\rangle$$U|\psi\rangle,UX|\psi\rangle,UZ|\psi\rangle,UZX|\psi\rangle$$U|\psi\rangle,(UXU^\dagger)U|\psi\rangle,(UZU^\dagger)U|\psi\rangle,(UZXU^\dagger)U|\psi\rangle.$$U$$(\mathbb{I},Z,X,XZ)$ตามลำดับ ดังนั้นคุณสามารถใช้ Hadamard ในช่วงการเคลื่อนย้ายเพียงแค่เปลี่ยนสถานะที่คุณเคลื่อนผ่าน (มีการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งกับChoi-Jamiołkowski isomorphism ) คุณสามารถทำเช่นเดียวกันสำหรับประตู Pauli และประตูเฟส S ยิ่งกว่านั้นถ้าคุณทำซ้ำโพรโทคอลนี้เพื่อสร้างการคำนวณที่ซับซ้อนมากขึ้นก็มักจะเพียงพอที่จะเก็บบันทึกการแก้ไขเหล่านี้และนำไปใช้ในภายหลัง$\sqrt{Z}=S$

แม้ว่าคุณจะไม่เพียงต้องการประตู Pauli (เช่นในกรณีของ ) การชดเชยอาจทำได้ง่ายกว่าการติดตั้งประตูโดยตรง นี่คือพื้นฐานของการสร้างประตู T ที่ทนต่อความผิดพลาด$T=\sqrt{S}$

ในความเป็นจริงคุณสามารถทำสิ่งที่คล้ายกันเพื่อใช้การควบคุม - ไม่ระหว่างคู่ของ qubits เช่นกัน เวลานี้รัฐที่คุณต้องเป็นและควบคุมไม่ได้ใช้ระหว่างและB_2เวลานี้มีการหมุนเวียนที่เป็นไปได้ 16 แบบที่ชดเชยได้ แต่ทั้งหมดนี้เป็นเพียงการดำเนินการของ Pauli ที่ถ่ายทอดผ่านการกระทำของแบบควบคุมไม่ได้และอีกครั้งที่ให้การดำเนินงานของ Pauli ออกมา$|\Psi\rangle_{A_1B_1}|\Psi\rangle_{A_1B_1}$$B_1$$B_2$

Gate teleportation โดยหลักการแล้วเป็นวิธีการที่อนุญาตให้สร้างประตูที่แตกต่างจากชุดประตูที่มีอยู่โดยการเคลื่อนย้าย qubits ผ่านสถานะที่มีการพันกัน ตัวอย่างของการใช้วิธีนี้คือการสร้าง T gate จาก Clifford set of gates เพื่อสร้างชุด universal การก่อสร้างในกรณีพิเศษนี้ทำด้วยการใช้ T ancillae พิเศษ มาตรฐานอ้างอิงสามารถพบได้ในarXiv: quant-PH / 9908010

สำหรับการจำลองวงจรควอนตัมคุณสามารถใช้ gate teleportation เพื่อย้ายเกตไปรอบ ๆ วงจรด้วยการใช้ ancillae qubit (จำนวนของ ancillae ขึ้นอยู่กับจำนวนของประตู)