À quoi ressemble une porte quantique tangible?

J'ai lu des livres, des articles et des articles publiés sur l'informatique quantique.

J'ai trouvé que tous les matériaux que j'ai vus sont, au lieu de décrire la porte quantique de la physique de base à l'abstraction, s'efforçant d' éviter de parler des détails de mise en œuvre des portes quantiques .

Je me suis d'abord interrogé: suis-je en train de chercher dans le mauvais domaine où seules les mathématiques formelles sont concernées?

Mais j'ai trouvé que ces papiers et livres expliquaient en détail les pièges à ions, les commutateurs optiques et même la fibre laser.

En ce qui concerne les portes quantiques qu'ils prétendaient avoir utilisées dans leurs recherches, seules les matrices, les équations, les formulations et les composants de la boîte noire sont affichés .

Nous connaissons tous les unitaires et le calcul matriciel. Mais si vous imprimez un opérateur de matrice à porte quantique sur un papier A4, cela ne fera rien lorsque des photons ou des électrons y seront projetés.

Alors, est-ce que quelqu'un sait ce qu'est une porte quantique, concrètement pour que je sache:

Quantum Gate est-il un appareil utilisant le champ magnétique pour faire de l'arithmétique des éléments?
Quantum Gate est-il un appareil utilisant un faisceau laser?
Quantum Gate est-il un appareil utilisant du fil métallique?
Lorsque les scientifiques multiplient les états propres par des observables, les électrons entrent-ils en collision dans la porte lorsqu'ils sont "multipliés"?

Merci d'avance.

physics quantum-computing

— Chiron
source

Vous semblez avoir l'idée qu'une porte quantique est une chose physique plutôt qu'une simple chose conceptuelle. Cela ne fonctionne pas nécessairement de cette façon. Alors que les portes CMOS sont généralement des dispositifs physiques réels, les portes quantiques peuvent être simplement conceptuelles.

$|0\rangle$ $|1 \rangle$ $4 \times 4$

Les portes quantiques sont réalisées en faisant briller des impulsions laser sur les ions, mais il n'y a pas nécessairement un laser par porte quantique - les mêmes lasers sont utilisés pour de nombreuses portes quantiques différentes. Ainsi, vous ne pouvez pas pointer vers un morceau de matériel spécifique et dire "c'est la porte quantique".

Et si vous utilisez des qubits de flux dans les supraconducteurs pour votre ordinateur quantique, les portes quantiques n'utilisent pas du tout de lasers, et ils ont l'air complètement différents (et légèrement plus comme des appareils CMOS).

— Peter Shor
source

Merci beaucoup！ Je me demandais juste les fondements physiques derrière le concept de porte. Maintenant, d'après votre réponse, je sais que c'est le laser qui fait le travail. Cela signifie beaucoup et m'aide à sortir des mathématiques illusoires où, même pour les opérations physiques, peu de physique est expliquée sans laquelle je n'ai nulle part sur laquelle me reposer. Mais je me sens toujours confus quant au caractère du laser qui mène à la conclusion que la matrice doit être unitaire. Si cela ne vous dérange pas, pourriez-vous s'il vous plaît jeter un peu plus de lumière sur moi. Merci encore!

— Chiron

Tous les systèmes fermés en physique sont unitaires - quelque chose n'est pas unitaire seulement si des informations sur le système fuient. Il n'est donc pas trop difficile de concevoir des séquences d'impulsions laser qui effectuent des opérations unitaires sur des qubits. Cela dit, ce n'est vraiment pas quelque chose auquel on peut répondre sans utiliser plus de physique que ce qui appartient à l'informatique théorique SE.

— Peter Shor