¿Cómo implementaron los científicos una superposición en la computación cuántica?

La superposición, ya sea en la naturaleza o en el hombre, surge de forma inmediata e irrevocable del comportamiento único de la probabilidad definida cuadráticamente. En otras palabras, la teoría cuántica define la probabilidad como sumas de cuadrados de una cosa llamada función de onda. Esta definición genera inmediatamente todas las características sorprendentes de la teoría cuántica:

  1. No clonación
  2. Incertidumbre de Heisenberg
  3. Teletransportación
  4. Cifrado cuántico
  5. Acción espeluznante
  6. Entrelazamiento
  7. Superposición
  8. La imposibilidad de coexistir realismo y localidad
  9. .. y basado en 8 la desaparición de las variables ocultas locales

Si nos fijamos, he compartido pruebas de las 9 afirmaciones en otros lugares de Quora.

Dicho esto, volviendo al OP: la forma en que usamos lo anterior para crear / implementar superposición es encontrar algo que ya está en superposición sy curarlo / manipularlo. Un ejemplo es encontrar luz que sea el resultado de un par de electrones en la primera capa de una órbita atómica de electrones. Según el principio de exclusión de Pauli, estos electrones tienen un giro opuesto, por lo que los dos fotones producidos excitando ambos electrones a órbitas más altas y luego haciéndolos regresar a su estado de equilibrio tienen una polarización opuesta, en superposición.

En una computadora cuántica se crea una superposición al pasar los qubits a través de puertas cuánticas, por ejemplo, una puerta Toffli. Este extracto de [quant-ph / 0011013] Conceptos básicos en computación cuántica por Artur Ekert, Patrick Hayden y Hitoshi Inamori explica.

Estas preparaciones, y cualquier otra manipulación en qubits, deben realizarse mediante operaciones unitarias. Una puerta de lógica cuántica es un dispositivo que realiza una operación unitaria fija en qubits seleccionados en un período de tiempo fijo y una red cuántica es un dispositivo que consiste en puertas de lógica cuántica cuyos pasos computacionales están sincronizados en el tiempo. Las salidas de algunas de las puertas están conectadas por cables a las entradas de otras. El tamaño de la red es el número de puertas que contiene. La puerta cuántica más común es la puerta Hadamard, una sola puerta qubit H que realiza la transformación unitaria conocida como la transformación Hadamard.

Para enredar dos (o más qubits) tenemos que extender nuestro repertorio de compuertas cuánticas a compuertas de dos qubits. La puerta de dos qubits más popular es la NOT controlada (c-not), también conocida como xor o la puerta de medición. Voltea el segundo qubit (objetivo) si el primer qubit (control) es | 1i y no hace nada si el qubit de control es | 0i.

Proporcionar un extracto suficientemente completo del artículo es demasiado difícil debido a las notaciones de física cuántica y matemática. Un resumen burdo es que las puertas cuánticas admiten una superposición cada vez más compleja de estados qubit basada en acciones que están condicionadas a los estados de otro qubit.

Si su pregunta era cómo se implementan físicamente las puertas cuánticas, este artículo de Monz y varios otros pueden arrojar algo de luz. [0804.0082] Realización de la puerta cuántica de Toffoli con iones atrapados.

Ver también: ¿Cómo lograron los científicos el enredo cuántico en las computadoras cuánticas?

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