现实中如何实现量子门？

量子门似乎就像黑匣子。尽管我们知道它们将执行哪种操作，但我们不知道在现实中是否有可能实现（或者，是吗？）。在经典计算机中，我们使用AND，NOT，OR，XOR，NAND，NOR等，这些大多数使用半导体器件（如二极管和晶体管）来实现。量子门有类似的实验实现吗？量子计算中是否有“通用门”（例如NAND门在经典计算中是通用的）？

使用足够数量的CNOT，H，X，Z和$\pi/8$旋转门，可以复制任何量子门或至少任意关闭。这是因为它们形成了一组通用的量子门（请参阅：M. Nielsen和I. Chuang，《量子计算和量子信息》，剑桥大学出版社，2016年，第189页）。小心点 显然，我们不能以无限的精度实现任意的量子门$U$取而代之的是，给定的$\epsilon>0$，我们实现$U_{\epsilon}$，这是$\epsilon$ -close到$U$（参考：UC Berkely在EdX上提供的“量子力学和量子计算MOOC”）。量子门的不完善是我们需要纠错码的主要原因之一。

已经尝试实现那些基本门。我添加了一些与这些尝试有关的最新研究成果：

• CNOT：基于两跨门系统中的微波激活相（MAP）门和基于STIRAP的基于Rydberg原子的介观CNOT N门构建受控NOT门$\text{CNOT}^{\text{N}}$

• Hadamard（H）：一种通过光学实现来实现量子Hadamard门的方法

• 相位翻转（Z）：一个multiqubit受控相位翻转门的一个步执行和通过量子点在硅慢光光子晶体波导实现量子控制相位翻转栅

• 位翻转（X）：IBM Quantum Experience中实现的手性自旋翻转门

• $\pi/8$

正如维基百科所提到的，另一套通用量子门由伊辛门和相移门组成。这些是某些陷阱离子量子计算机（具有原子量子位的小型可编程量子计算机的演示）本地可用的一组门。