有形的量子门是什么样的?


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我已经阅读了有关量子计算的出版书籍,文章和论文。

我发现我所看到的所有材料都是,而不是描述从基本物理学到抽象的量子门,而是努力避免谈论量子门的实现细节

我首先问自己:我是否在只关注正规数学的错误领域中进行搜索?

但是我发现那些论文和书中确实详细地解释了离子阱,光学开关甚至激光纤维。

当他们声称已在研究中使用量子门时,仅显示矩阵,方程,公式和黑匣子分量

我们都知道the和矩阵计算。但是,如果您在A4纸上打印一个量子门矩阵运算符,那么当光子或电子被扔到它上面时,它什么也不会做。

因此,有谁知道什么是量子门,具体来说,我可以知道:

  • Quantum Gate是一种使用磁场进行元素算术的设备吗?
  • 量子门是使用激光束的设备吗?
  • Quantum Gate是使用金属线的设备吗?
  • 当科学家愉快地将本征态与可观察物相乘时,电子在“相乘”时是否会在门中碰撞?

提前致谢。

Answers:


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您似乎认为量子门是物理的东西,而不只是概念的东西。它不一定以这种方式工作。尽管CMOS门通常是实际的物理设备,但量子门可能只是概念上的。

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量子门是通过将激光脉冲照射到离子上来执行的,但每个量子门并不一定要有一个激光器-相同的激光器用于许多不同的量子门。因此,您不能指向任何特定的硬件并说“这就是量子门”。

而且,如果您在量子计算机中的超导体中使用通量量子位,则量子门根本不使用激光器,它们看起来完全不同(并且更像CMOS器件)。


非常感谢!我只是想知道门概念背后的物理基础。现在,从您的答案中我知道实际上是由激光完成的。这意味着很多,并帮助我摆脱了虚幻的数学,即使对于物理操作,也很少解释物理学,没有物理学,我无处可去。但是我仍然对激光的什么特性导致矩阵必须是单一的结论感到困惑。如果它不会打扰,您能再给我多一点点光线吗?再次感谢你!
凯龙

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物理学中所有封闭的系统都是单一的-只有在有关系统的信息泄漏时,某些事物才是非单一的。因此,设计对量子位执行单一运算的激光脉冲序列并不是太困难。话虽如此,如果不使用比理论计算机科学SE中更多的物理知识,这实际上是无法解决的。
彼得·索尔
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