एक मूर्त क्वांटम-गेट कैसा दिखता है?

Question

मैं क्वांटम-कम्प्यूटिंग के बारे में प्रकाशित पुस्तकों, लेखों और पत्रों को पढ़ता हूं।

मैंने पाया कि मैंने जो कुछ भी सामग्री देखी है, वह क्वांटम गेट को बुनियादी भौतिकी से अमूर्तता तक वर्णित करने के बजाय, क्वांटम-गेट्स के कार्यान्वयन विवरण के बारे में बात करने से बचने की पूरी कोशिश कर रही है ।

मैंने सबसे पहले खुद से सवाल किया: क्या मैं गलत क्षेत्र में खोज कर रहा हूं जहां केवल औपचारिक गणित का संबंध है?

लेकिन मैंने पाया कि उन कागजों और पुस्तकों ने आयन-ट्रैप, ऑप्टिकल-स्विच और यहां तक ​​कि लेजर-फाइबर को बहुत विस्तार से समझाया है।

जब यह क्वांटम-गेट्स की बात आती है, तो उन्होंने दावा किया कि उन्होंने अपने शोध में उपयोग किया है, केवल मैट्रिसेस, समीकरणों, योगों और ब्लैक-बॉक्स घटकों को दिखाया गया है ।

हम सभी इकाईयों और मैट्रिक्स संगणना के बारे में जानते हैं। लेकिन अगर आप एक A4-पेपर पर क्वांटम-गेट मैट्रिक्स ऑपरेटर प्रिंट करते हैं, तो यह नहीं है कि फोटॉन या इलेक्ट्रॉनों को फेंकने पर कुछ भी करने वाला नहीं है।

तो, क्या किसी को पता है कि क्वांटम गेट क्या है, संक्षिप्त रूप से ताकि मुझे पता चल सके:

• क्वांटम गेट एक उपकरण है जो चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके तत्व अंकगणित करता है?
• क्या क्वांटम गेट लेजर-बीम का उपयोग करने वाला उपकरण है?
• क्वांटम गेट धातु के तार का उपयोग करने वाला एक उपकरण है?
• जब वैज्ञानिक खुशी से पर्यवेक्षकों द्वारा गुणा करते हैं, तो "गुणा" होने पर क्या गेट में इलेक्ट्रॉन टकराते हैं?

अग्रिम में धन्यवाद।

Answer 1

आपको लगता है कि एक क्वांटम गेट सिर्फ एक वैचारिक चीज के बजाय एक भौतिक चीज है। यह जरूरी नहीं है कि इस तरह से काम करें। जबकि CMOS गेट्स आमतौर पर वास्तविक भौतिक उपकरण होते हैं, क्वांटम गेट सिर्फ वैचारिक हो सकते हैं।

एक आयन जाल पर विचार करें। आयन एक इलेक्ट्रॉनिक अवस्था का उपयोग करके qubits का प्रतिनिधित्व करते हैं रूप में और दूसरा । इन आयनों में से दो को एकात्मक मैट्रिक्स लागू करके एक क्वांटम गेट किया जाता है। यह आयनों पर लेजर दालों के अनुक्रम को चमकाने के द्वारा किया जाता है। यह एक भौतिक उपकरण नहीं है जिसमें दो आयन इनपुट होते हैं, जिसमें वे बातचीत करते हैं, और जिनमें से आयन अपने राज्यों के साथ आते हैं, बदल जाते हैं।$|0\rangle$$|1 \rangle$$4 \times 4$

आयनों पर लेजर दालों को चमकाने के द्वारा क्वांटम गेट्स का प्रदर्शन किया जाता है, लेकिन क्वांटम गेट के प्रति एक लेजर आवश्यक नहीं है - एक ही लेजर का उपयोग कई अलग-अलग क्वांटम गेट्स के लिए किया जाता है। इस प्रकार, आप हार्डवेयर के किसी विशेष टुकड़े को इंगित नहीं कर सकते हैं और कह सकते हैं कि "यह क्वांटम गेट है"।

और अगर आप अपने क्वांटम कंप्यूटर के लिए सुपरकंडक्टर्स में फ्लक्स क्वाइब का उपयोग करते हैं, तो क्वांटम गेट्स लेज़रों का उपयोग नहीं करते हैं, और वे पूरी तरह से अलग दिखते हैं (और सीएमओएस डिवाइस की तरह थोड़ा अधिक)।

Comments

बहुत बहुत धन्यवाद you मैं सिर्फ गेट अवधारणा के पीछे भौतिक बुनियादी बातों की सोच रहा था। अब आपके उत्तर से मुझे पता है कि यह लेजर है जो वास्तव में काम करता है। इसका मतलब बहुत कुछ है और मुझे भ्रामक गणित से बाहर निकालने में मदद करता है, जहाँ शारीरिक कार्यों के लिए भी, कुछ भौतिकी के बारे में बताया गया है जिसके बिना मुझे अपने दिमाग को आधार नहीं बनाना है। लेकिन मैं अभी भी इस उलझन में हूं कि लेजर का क्या चरित्र इस निष्कर्ष पर पहुंचाता है कि मैट्रिक्स एकात्मक होना चाहिए। अगर यह परेशान नहीं करेगा, तो क्या आप मुझ पर थोड़ा और प्रकाश डालेंगे। फिर से धन्यवाद!

— चिरोन

भौतिकी में सभी बंद प्रणालियां एकात्मक हैं - कुछ गैर-एकात्मक है केवल तभी जब सिस्टम के बारे में जानकारी लीक हो जाए। इसलिए लेजर दालों के अनुक्रमों को डिजाइन करना बहुत मुश्किल नहीं है, जो कि क्वबिट्स पर एकात्मक संचालन करते हैं। कहा जा रहा है कि, यह वास्तव में ऐसा कुछ नहीं है, जो सैद्धांतिक कंप्यूटर विज्ञान एसई में से अधिक भौतिकी का उपयोग किए बिना उत्तर दिया जा सकता है।

— पीटर शोर