Was ist die physikalische Darstellung eines Qubits?

In normalen Computern können Bits physikalisch unter Verwendung einer Vielzahl von Zwei-Zustands-Vorrichtungen dargestellt werden, wie beispielsweise der Polarisationspolarität eines bestimmten Bereichs eines ferromagnetischen Films oder zweier elektrischer Ladungsniveaus in einem Kondensator.

Qubits haben jedoch die Eigenschaft, dass sie beide Zustände gleichzeitig überlagern können. Ich habe die Antworten dieser Frage gesehen , die erklären, wie ein Qubit mit einem normalen Computer dargestellt oder modelliert werden kann.

Ich möchte also wissen, was verwendet werden kann (und von Unternehmen wie D-Wave verwendet wird), um ein Qubit in einem realen physischen Quantencomputer darzustellen.

In diesem Abschnitt auf Wikipedia werden die wichtigsten laufenden Versuche zur physischen Implementierung von Qubits zusammengefasst.

Für die physikalische Implementierung eines Quantencomputers werden viele verschiedene Kandidaten verfolgt, darunter (unterschieden durch das physikalische System, das zur Realisierung der Qubits verwendet wird):

• Supraleitendes Quantencomputing (Qubit, implementiert durch den Zustand kleiner supraleitender Schaltungen (Josephson-Übergänge))

• Quantencomputer für eingeschlossene Ionen (Qubit, implementiert durch den internen Zustand eingefangener Ionen)

• Optische Gitter (Qubit, implementiert durch interne Zustände neutraler Atome, die in einem optischen Gitter eingeschlossen sind)

• Quantenpunktcomputer, spinbasiert (z. B. der Loss-DiVincenzo-Quantencomputer) (Qubit gegeben durch die Spinzustände eingefangener Elektronen)

• Quantenpunktcomputer, räumlich basiert (Qubit gegeben durch Elektronenposition in Doppelquantenpunkt)

• Kernspinresonanz auf Molekülen in Lösung (Flüssigzustands-NMR) (Qubit durch Kernspins innerhalb des gelösten Moleküls)

• Festkörper-NMR-Kane-Quantencomputer (Qubit, realisiert durch den Kernspinzustand von Phosphordonoren in Silizium)

• Elektronen-auf-Helium-Quantencomputer (Qubit ist der Elektronenspin)

• Hohlraumquantenelektrodynamik (CQED) (Qubit durch den inneren Zustand eingefangener Atome, gekoppelt an Hohlräume mit hoher Finesse)

• Molekularmagnet (Qubit gegeben durch Spinzustände)

• ESR-Quantencomputer auf Fullerenbasis (Qubit basierend auf dem elektronischen Spin von Atomen oder Molekülen in Fullerenen)

• Linearer optischer Quantencomputer (Qubits, die durch Verarbeiten von Zuständen verschiedener Lichtmoden durch lineare Elemente, z. B. Spiegel, Strahlteiler und Phasenschieber, realisiert werden)

• Diamantbasierter Quantencomputer (Qubit durch elektronischen oder nuklearen Spin von Stickstoffleerstellen in Diamant)

• Quantencomputer auf Bose-Einstein-Kondensatbasis

• Transistorbasierter Quantencomputer - String-Quantencomputer mit Mitnahme positiver Löcher unter Verwendung einer elektrostatischen Falle

• Seltenerd-Metallionen-dotierte Quantencomputer auf Basis anorganischer Kristalle (Qubit, das durch den internen elektronischen Zustand von Dotierstoffen in optischen Fasern realisiert wird)

• Auf metallischen Kohlenstoffnanosphären basierende Quantencomputer

Die große Zahl der Kandidaten zeigt, dass das Thema trotz rasanter Fortschritte noch in den Kinderschuhen steckt. Es gibt auch ein großes Maß an Flexibilität.