Các đại diện vật lý của một qubit là gì?

Trong các máy tính thông thường, các bit có thể được biểu diễn vật lý bằng cách sử dụng nhiều loại thiết bị hai trạng thái, chẳng hạn như cực từ hóa của một khu vực nhất định của màng sắt từ hoặc hai mức điện tích trong một tụ điện.

Nhưng qubit có một tài sản mà chúng có thể ở trong sự chồng chất của cả hai trạng thái cùng một lúc. Tôi đã thấy câu trả lời của câu hỏi này, giải thích làm thế nào một qubit có thể được biểu diễn hoặc được mô hình hóa bằng máy tính thông thường.

Vì vậy, tôi muốn biết những gì có thể được sử dụng (và được sử dụng bởi các công ty như D-Wave) để thể hiện một qubit trong một máy tính lượng tử vật lý thực sự?

Phần này trên Wikipedia thu thập những nỗ lực quan trọng nhất đang diễn ra để thực hiện các qubit.

Để thực hiện vật lý một máy tính lượng tử, nhiều ứng cử viên khác nhau đang được theo đuổi, trong số đó (được phân biệt bởi hệ thống vật lý được sử dụng để nhận ra các qubit):

• Điện toán lượng tử siêu dẫn (qubit được thực hiện bởi trạng thái của các mạch siêu dẫn nhỏ (các mối nối Josephson))

• Máy tính lượng tử ion bị bẫy (qubit được thực hiện bởi trạng thái bên trong của các ion bị bẫy)

• Mạng quang (qubit được thực hiện bởi trạng thái bên trong của các nguyên tử trung tính bị mắc kẹt trong mạng quang)

• Máy tính chấm lượng tử, dựa trên spin (ví dụ máy tính lượng tử Loss-DiVincenzo) (qubit được đưa ra bởi trạng thái spin của các electron bị bẫy)

• Máy tính chấm lượng tử, dựa trên không gian (qubit được cho bởi vị trí electron trong chấm lượng tử kép)

• Cộng hưởng từ hạt nhân trên các phân tử trong dung dịch (NMR ở trạng thái lỏng) (qubit được cung cấp bởi các spin hạt nhân trong phân tử hòa tan)

• Máy tính lượng tử NMR Kane trạng thái rắn (qubit nhận ra bởi trạng thái spin hạt nhân của các nhà tài trợ phốt pho trong silicon)

• Máy tính lượng tử electron-on-helium (qubit là spin electron)

• Điện động lực học lượng tử khoang (CQED) (qubit được cung cấp bởi trạng thái bên trong của các nguyên tử bị bẫy kết hợp với các hốc có độ mịn cao)

• Nam châm phân tử (qubit cho bởi trạng thái quay)

• Máy tính lượng tử ESR dựa trên Fullerene (qubit dựa trên spin điện tử của các nguyên tử hoặc phân tử được bọc trong fullerene)

• Máy tính lượng tử quang tuyến tính (các qubit được thực hiện bằng cách xử lý các trạng thái của các chế độ ánh sáng khác nhau thông qua các phần tử tuyến tính, ví dụ như gương, bộ tách chùm và bộ dịch pha)

• Máy tính lượng tử dựa trên kim cương (qubit được thực hiện bằng spin điện tử hoặc hạt nhân của các trung tâm trống nitơ trong kim cương)

• Máy tính lượng tử dựa trên ngưng tụ Bose mật Einstein

• Máy tính lượng tử dựa trên bóng bán dẫn - máy tính lượng tử chuỗi có các lỗ tích cực sử dụng bẫy tĩnh điện

• Máy tính lượng tử dựa trên tinh thể vô cơ pha tạp kim loại đất hiếm (qubit nhận ra bởi trạng thái điện tử bên trong của các chất dẫn xuất trong sợi quang)

• Máy tính lượng tử carbon giống như kim loại

Số lượng lớn các ứng cử viên chứng minh rằng chủ đề, mặc dù tiến bộ nhanh chóng, vẫn còn trong giai đoạn trứng nước. Ngoài ra còn có một lượng lớn linh hoạt.