Làm thế nào các cổng lượng tử được nhận ra, về mặt động lực?

Khi diễn đạt các tính toán theo mạch lượng tử, người ta sử dụng các cổng , nghĩa là (điển hình) các diễn biến đơn nhất.

Ở một khía cạnh nào đó, đây là những vật thể khá bí ẩn, trong đó chúng thực hiện các hoạt động riêng biệt "ma thuật" trên các tiểu bang. Chúng thực chất là những hộp đen, có hoạt động bên trong thường không được xử lý trong khi nghiên cứu các thuật toán lượng tử. Tuy nhiên, đó không phải là cách cơ học lượng tử hoạt động: các trạng thái phát triển theo kiểu liên tục theo phương trình Schrödinger.

Nói cách khác, khi nói về các cổng lượng tử và hoạt động, người ta bỏ qua động lực (nghĩa là Hamilton) nhận ra sự tiến hóa đã nói, đó là cách các cổng thực sự được thực hiện trong các kiến ​​trúc thử nghiệm.

Một phương pháp là phân rã cổng theo các yếu tố cơ bản (trong một kiến ​​trúc thử nghiệm nhất định). đây có phải cách duy nhất không? Còn cổng "cơ bản" như vậy thì sao? Làm thế nào là động lực thực hiện những người thường được tìm thấy?

Nói chung, việc nhận ra một cổng lượng tử liên quan đến thao tác mạch lạc của một hệ thống hai cấp độ (nhưng điều này có thể không có gì mới đối với bạn, có thể). Ví dụ, bạn có thể sử dụng hai trạng thái điện tử tồn tại lâu trong một nguyên tử bị bẫy (trung tính hoặc bị ion hóa trong chân không) và sử dụng điện trường ứng dụng để thực hiện các hoạt động của một qubit (ví dụ, xem các ion bị bẫy hoặc mạng quang).

Ngoài ra, có các giải pháp trạng thái rắn như qubit siêu dẫn hoặc qubit khiếm khuyết silicon được giải quyết bằng điện tử tần số vô tuyến. Bạn có thể sử dụng các lớp phụ spin hạt nhân có địa chỉ bằng lò vi sóng hoặc các ô trống nitơ trong kim cương. Điểm chung là việc thao tác và ghép các qubit là thông qua các trường ánh sáng được áp dụng và có một loạt phương pháp bạn có thể sử dụng để điều chỉnh khoảng cách mức trong các hệ thống này để cho phép địa chỉ quay đơn hoặc điều khiển vòng đời.

Bản dịch từ việc triển khai sang Hamilton rõ ràng phụ thuộc vào sự lựa chọn hệ thống của bạn, nhưng cuối cùng tất cả đều quay trở lại với ma trận Pauli cuối cùng. Trường ánh sáng cung cấp các yếu tố ngoài đường chéo trong các hoạt động qubit đơn của bạn, trong khi các hoạt động hai qubit thì phức tạp hơn và các kỹ thuật phụ thuộc rất nhiều vào việc thực hiện.