Wie sieht ein greifbares Quantentor aus?

Ich habe veröffentlichte Bücher, Artikel und Artikel über Quantum-Computing gelesen.

Ich fand heraus, dass alle Materialien, die ich gesehen habe, anstatt das Quantentor von der Grundphysik bis zur Abstraktion zu beschreiben, sich bemühen , nicht über die Implementierungsdetails von Quantentoren zu sprechen .

Ich habe mich zuerst gefragt: Suche ich im falschen Bereich, wenn es nur um formale Mathematik geht?

Aber ich fand, dass diese Papiere und Bücher Ionenfallen, optische Schalter und sogar Laserfasern sehr detailliert erklärt haben.

Wenn es um Quantentore geht, die sie angeblich für ihre Forschung verwendet haben, werden nur Matrizen, Gleichungen, Formulierungen und Black-Box-Komponenten gezeigt .

Wir alle kennen die Einheitlichkeit und die Matrixberechnung. Wenn Sie jedoch einen Quantum-Gate-Matrixoperator auf ein A4-Papier drucken, wird dies nichts bewirken, wenn Photonen oder Elektronen darauf geworfen werden.

Weiß jemand konkret, was ein Quantentor ist, damit ich wissen kann:

Ist Quantum Gate ein Gerät, das Magnetfelder zur Elementarithmetik verwendet?
Ist Quantum Gate ein Gerät mit Laserstrahl?
Ist Quantum Gate ein Gerät mit Metalldraht?
Wenn Wissenschaftler Eigenzustände glücklich mit Observablen multiplizieren, kollidieren Elektronen im Gate, wenn sie "multipliziert" werden?

Danke im Voraus.

physics quantum-computing

— Chiron
quelle

Sie scheinen die Idee zu haben, dass ein Quantentor eher eine physikalische als nur eine konzeptionelle Sache ist. Das muss nicht unbedingt so sein. Während CMOS-Gatter normalerweise tatsächliche physikalische Vorrichtungen sind, können Quantengatter nur konzeptionell sein.

$|0\rangle$ $|1 \rangle$ $4 \times 4$

Quantentore werden durch Leuchten von Laserpulsen auf die Ionen ausgeführt, aber es gibt nicht unbedingt einen Laser pro Quantentor - dieselben Laser werden für viele verschiedene Quantentore verwendet. Sie können also nicht auf eine bestimmte Hardware zeigen und sagen "Dies ist das Quantentor".

Und wenn Sie Flussmittel-Qubits in Supraleitern für Ihren Quantencomputer verwenden, verwenden die Quantengatter überhaupt keine Laser und sie sehen völlig anders aus (und ähneln eher CMOS-Geräten).

— Peter Shor
quelle

Vielen Dank. Ich habe mich nur über die physischen Grundlagen des Gate-Konzepts gewundert. Aus Ihrer Antwort weiß ich, dass der Laser tatsächlich die Arbeit erledigt. Das bedeutet viel und hilft mir aus der illusorischen Mathematik heraus, in der selbst für physikalische Operationen nur wenige Physik erklärt wird, ohne die ich mich nirgends stützen kann. Aber ich bin immer noch verwirrt darüber, welcher Charakter des Lasers zu dem Schluss führt, dass die Matrix einheitlich sein muss. Wenn es Sie nicht stört, werfen Sie mir bitte etwas mehr Licht zu. Danke nochmal!

— Chiron

Alle geschlossenen Systeme in der Physik sind einheitlich - etwas ist nur dann nicht einheitlich, wenn Informationen über das System herauskommen. Es ist also nicht allzu schwierig, Sequenzen von Laserpulsen zu entwerfen, die einheitliche Operationen an Qubits ausführen. Dies ist jedoch wirklich nichts, was beantwortet werden kann, ohne mehr Physik zu verwenden, als es in der theoretischen Informatik SE gehört.

— Peter Shor