¿Cuánta mecánica cuántica debes aprender para poder construir una computadora cuántica (D-Wave)?

Aquí están los Criterios DiVincenzo (también conocidos como Loss-Divincenzo) para lo que se puede considerar una computadora Cuántica:

• identificación de qubits bien definidos;
• preparación confiable del estado;
• baja decoherencia;
• operaciones precisas de puerta cuántica * y
• Fuertes mediciones cuánticas.

Por lo tanto, hay algunos principios de mecánica cuántica aquí que tendrían que perfeccionarse antes de que se pueda lograr una computadora cuántica universal. He escuchado a expertos hablar sobre la máquina D-Wave, y tienen dudas sobre el cuarto criterio, porque se ha expandido para requerir un conjunto universal de “puertas lógicas” cuánticas en lugar de las diseñadas para realizar tipos específicos de cálculos.

Si uno se enfocara en perfeccionar cualquiera de los criterios anteriores, en mi humilde opinión, preparar qubits y minimizar la decoherencia es un gran lugar para enfocarse. Los Qubits deben permanecer sin medir y coherentes dentro de un circuito cuántico para realizar cálculos cuánticos, pero aún así deben poder leerse sin que ocurra decoherencia. Esto es solo lo que he reunido trabajando con Quantum Scientists durante el año pasado como parte de un equipo de divulgación científica.

La preparación del estado de Qubit es como preparar la caja correcta para colocar el gato de Schrodinger y mantenerlo vivo y muerto simultáneamente. Ese cuadro no puede permitir ninguna interacción con el mundo exterior, ni siquiera la observación, o el estado de superposición se pierde, y el Qubit, simplemente colapsa en un bit clásico. Luego imagine varias cajas con varios gatos de schrodinger enredados en ellas, de tal manera que su comportamiento esté correlacionado. Cuando uno está vivo, el otro está muerto y fluctúan entre los dos estados en relación uno con el otro. El siguiente paso es poder controlar uno o ambos gatos desde fuera de la caja sin medir, molestar o incluso observar su estado.

Mantener esa correlación duradera el mayor tiempo posible es un desafío importante en el mundo de la ingeniería cuántica actual. Es posible que los Premios Nobel aguarden a quienes resuelvan los enredos, porque sin esto, no habrá Computadoras Cuánticas Universales en nuestro futuro.

La coherencia y la superposición es el lugar para enfocar, es mi respuesta simple.

Daré una respuesta muy práctica, que bien puede quedar obsoleta en 20 o 30 años:

Si va a construir una computadora cuántica en 2016 (ya sea un recocido cuántico como D-Wave o una computadora adecuada basada en compuerta), debe estar conectado a un grupo de investigación de física cuántica. Para ser aceptado en dicho grupo como estudiante universitario, necesitará tener algo útil para contribuir, así como las credenciales para demostrar que podrá realizar un trabajo útil. Para cualquiera de estas condiciones, lo más probable es que necesites uno o dos semestres de mecánica cuántica de nivel universitario.

Si desea construir una computadora cuántica por su cuenta , deberá liderar su propio laboratorio y asegurar su propia financiación, lo que requerirá que tenga un doctorado en un campo estrechamente relacionado.