Czytałem, że kubit może być kodowany w stanie Focka , takim jak obecność lub brak fotonu. Jak wykonujesz pojedyncze rotacje kubitów w stanach Focka?
Odpowiedzi:
Superpozycje w przestrzeni Focka i rotacje w przestrzeni Focka są absolutnie wszechobecne.
Należy zauważyć, że wszystkie klasyczne stany pola elektromagnetycznego są superpozycjami wielu różnych stanów własnych liczby fotonów.
Cała dyscyplina kwantowej teorii pola (w przybliżeniu) dotyczy tego, które obroty w pewnych fizycznie zmotywowanych przestrzeniach Focka są dozwolone i jakie amplitudy faktycznie występują.
Eksperymentalne paradygmaty obwodu i wnęki QED - które znakomicie potwierdzają prognozy tej 70-letniej teorii - wyraźnie dotyczą operacji na stanach numerów fotonów (w szczególności, jak to ujął DaftWullie, „obecność lub brak pojedynczego fotonu”. it), i są fundamentami fizyki atomowej, molekularnej i optycznej. Obwód QED jest podstawową teorią leżącą u podstaw kubitów nadprzewodzących, przy których wykazano, że urządzenia wykazują spójne efekty kwantowe ponad wszelkie uzasadnione lub nieuzasadnione wątpliwości. Serge Haroche otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2012 roku za pracę nad QED wnęki, w której z radością tworzył, kontrolował i mierzył superpozycje niewielkiej liczby fotonów mikrofalowych. Wielu eksperymentatorów robi to codziennie.
Od dawna sugerowano, że do reprezentowania jednego lub więcej kubitów w praktycznym komputerze kwantowym można zastosować jeden tryb harmoniczny, w którym stany logiczne są kodowane jako superpozycje stanów o różnej liczbie zawodów. Kilka pomysłów, jak to zrobić, a także kilka powodów, dla których może to nie być najlepszy pomysł, zobacz Nielsen i Chuang, sekcja 7.2.
Nie brakuje literatury na temat sposobów wykonywania tego rodzaju operacji. W rzeczywistości nietrywialna część współczesnej fizyki zajmuje się właśnie tym. Nie mogę sobie wyobrazić, gdzie i jak wpadłbyś na przeciwny pomysł.
Krótka odpowiedź brzmi: nie możesz. Jest coś, co nazywa się „regułą superselekcji liczby cząstek”, która zakłada, że nie można stworzyć superpozycji różnej liczby cząstek. Tak więc, jeśli przygotujesz stan Focka, możesz wykonywać bramki fazowe i odwracać bity, ale nie możesz wykonywać dowolnych obrotów, które tworzą superpozycje o różnej liczbie cząstek.
Dłuższą odpowiedzią jest to, że czasami możesz tworzyć superpozycje, jeśli masz odpowiednią ramkę odniesienia. Jest to dobra dyskusja z tych rzeczy tutaj . To jest powód, dla którego można tworzyć stany, takie jak stany spójne , które są superpozycjami różnych liczb fotonów (i są one wykorzystywane do obliczeń kwantowych, ale to zupełnie inne pytanie). Uważam jednak, że nie może to działać z małymi liczbami fotonów (np. Obecność lub brak pojedynczego fotonu). Jedyne, co możesz zrobić w tym kontekście, to utworzyć superpozycję pojedynczego fotonu znajdującego się w jednym z dwóch miejsc.