¿Cómo es posible almacenar información de manera confiable en estados cuánticos, si son aleatorios?

Esta es una pregunta justa. Muchos se sienten atraídos de inmediato por la idea de la computación enormemente paralela mediante una superposición cuántica, pero esto es fundamentalmente engañoso. Es cierto que una superposición le permite realizar un cálculo efectivo en varios estados a la vez. Pero entonces, ¿cómo encuentras la solución correcta? Si realiza una medición, solo obtiene uno de los resultados posibles, ¡y al azar!

La clave aquí es utilizar sistemas ingeniosamente construidos. Mediante la ingeniería de sistemas de cierta manera, podemos controlar el vector de estado. Esto está cambiando efectivamente los parámetros en el hamiltoniano. Eso es un poco vago, así que déjame darte un ejemplo.

Cuando se desea demostrar que se han creado qubits (bits de mecánica cuántica), uno de los primeros pasos es demostrar algo llamado Oscilaciones Rabi (ciclo Rabi). Consideremos un medio sistema de rotación colocado en algún campo magnético con periodicidad (naturaleza cíclica) que puede controlar Lo que encontramos es que, en presencia de este campo oscilante, las amplitudes de cada estado de giro posible (girar hacia arriba y hacia abajo) también oscilan en el tiempo.

Si desea visualizar esto, considere un espacio de Hilbert bidimensional (imagine un gráfico bidimensional, donde el eje positivo x corresponde a | 0> o | +> y positivo y corresponde a | 1> o | ->.)

Con el tiempo, nuestro vector de estado simplemente gira alrededor de este espacio de Hilbert, comenzando en quizás | 0>, luego alguna superposición a | 0> + b | 1>, luego | 1>, seguido de -c | 0> + d | 1> etc. El punto es que el vector de estado gira a través de todas las superposiciones posibles. Si conoce bien su campo magnético y es muy preciso, ¡puede apagarlo y tener el qubit en el estado que desee!

¿A quien le importa? Bueno, el punto es que con solo tener este campo magnético activado durante la cantidad de tiempo adecuada, puede imponer los efectos de cualquier puerta unitaria (puerta lógica) en su qubit, lo que abre el mundo al cómputo exitoso.