Кубит vs. бит
|
|
|
|
|
|
|
|
-импульс |
||||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
1 |
|
0 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/2 - импульс |
|||||||||||||||||
0 |
|
|
0 |
|
1 |
|
1 |
|
|
0 |
|
1 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||||||
Статистическая неопределённость квантовых систем является управляемой. Чистые квантовые состояния не несут в себе никакой энтропийной неопределённости.
Воснове кубита лежит естественное квантование информации,
воснове бита- искуственная дискретизация аналогового сигнала.
Представление кубита на сфере Блоха
северный полюс южный полюс
Двухкубитовые состояния
если 
(запутанность состояний)
-запутанное состояние (синглет)
- незапутанное состояние
Многокубитовые состояния
трёхкубитовое состояние- 8 комплексных параметров
n-кубитовые состояния 
комплексных параметров
-действительных физически значимых параметров для состояния общего вида
-действительных параметров для незапутанного состояния
Управление запутанностью
Двухкубитовый квантовый элемент CNOT (Контролируемое -Не)
Универсальный набор квантовых логических вентилей!
Схема идеального квантового компьютера
Валиев К.А. Квантовые компьютеры и квантовые вычисления // УФН, 2005. Т.175, №1. стр.3-39.
DiVincenzo D.P. The Physical Implementation of Quantum Computation. // Fortschr. der Phys., 2000, V.48, № 9-11, pp.771-783, arXiv:quant-ph/0002077.
Квантовый параллелизм
Состояние квантового компьютера имеет 2n
комплексных амплитуд, что несет в себе огромные информационные мощности.
a00…00 |
a00…01 |
a00…11 |
… a11…10 |
a11…11 |
|
|
Любая (даже |
|
|
|
|
однокубитная) |
|
|
|
|
операция |
|
|
b00…00 |
b00…01 |
b00…11 |
… b11…10 |
b11…11 |
Меняются все амплитуды состояния квантового компьютера.
Квантовый компьютер на ионах в ловушках: модель Цирака и Цоллера,
Институт теоретической физики (Австрия), 1995
Cirac J.I., Zoller P. Quantum Computation with Cold Trapped Ions // Phys.Rev.Lett., 1995, V.74, p.4094.
Первый эксперимент на ионах в ловушках: группа NIST (США), 1995
Monroe C., Meerkhof D.M., King B.E., Itano W.M., Wineland D.J Demonstration of a Fundamrntal Quantum Logic Gate // Phys. Rev. Lett. 1995, V.75, p. 4714
Экспериментальная реализация элемента Тоффоли на ионах кальция в ловушке Пауля –
Институт экспериментальной физики (Австрия)- 2009
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
CCNOT |
|
|
||||||||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
CCNOT :
000
000
,
001
001
,
010
010
,
011
011
,
100
100
,
101
101
,
110
111
,
111
110
F 0.71
T. Monz et al. Realization of the Quantum Toffoli Gate with Trapped Ions // Phys. Rev. Lett. 2009, V.102, 04501