Czy są jakieś znane implementacje konstruktów obliczeń kwantowych?

17

Obliczenia kwantowe to aktywny obszar badań, który ma na celu wykorzystanie fizyki kwantowej (np. Splątanie kwantowe) w celu zwiększenia wydajności komputerów (nie zmienia tezy Kościoła-Turinga ).

Jakie są najbardziej znaczące eksperymenty przeprowadzone w celu zademonstrowania teorii obliczeń kwantowych (takie jak kubity i teleportacja)?

reference-request quantum-computing Shane
źródło
1
Przeczytałem tytuł pytania i pomyślałem, że jest bardzo niejasny. Ale samo pytanie jest dość konkretne. Może mógłbyś zmienić tytuł na coś takiego: „Czy znane są rzeczywiste implementacje podstawowych konstrukcji kwantowych”?
Suresh Venkat
@Suresh: Dokonałem zmiany.
Shane

Odpowiedzi:

18

Na tym etapie postęp w eksperymentalnym obliczeniu kwantowym jest stosunkowo powolny, ale obecnie istnieje wiele różnych systemów, które można wykorzystać do wdrożenia jednego lub więcej kubitów.

W tej chwili najbardziej rozwinięte systemy jak

  1. Pułapki jonowe
  2. NMR w stanie ciekłym
  3. Optyka liniowa obliczenia kwantowe
  4. Kubity nadprzewodzące

Ostatnio przeprowadzono wiele prac związanych z defektami w stanie stałym, NMR w stanie stałym, endoedrycznymi fulerenami, neutralnymi pułapkami atomowymi, chipami atomowymi itp.

Najwyższa liczba kubitów zwykle znajduje się w pułapkach jonowych i NMR, chociaż optyka liniowa również ma się dobrze.

Jeśli chodzi o znaczące eksperymenty, to tak naprawdę zależy od tego, co stanowi dla ciebie postęp. W 2007 roku odbył się bardzo fajny eksperyment, w którym dwie oddzielne pułapki jonowe zostały połączone optycznie, i kilka fajnych ostatnich prac nad segmentowymi pułapkami jonowymi, które pokazują sposoby skalowania obliczeń pułapki jonowej powyżej 10 kubitów. Pojawiły się również bardzo ładne implementacje obliczeń opartych na pomiarach z wykorzystaniem optyki, co jest również ważne dla skalowalności. Jeśli masz lepsze pojęcie o rodzaju eksperymentów, które masz na myśli, znacznie ułatwi to udzielenie odpowiedzi.

Mapa drogowa obliczeń kwantowych w USA, dostępna tutaj , zapewnia doskonały, choć nieco przestarzały przegląd stanu techniki około 2004 roku.

Joe Fitzsimons
źródło
2
„Na tym etapie postęp w eksperymentalnym obliczeniach kwantowych jest stosunkowo wolny”. Naprawdę? Najwyraźniej działa nawet prawo Quantum Moore! ;-) quantenblog.net/physics/moores-law-quantum-computer
Martin Schwarz
@MartinSchwarz: Myślę, że zasadniczo jest to fakt, że wzrost wykładniczy zaczyna się liniowo od samego początku. Ale napisałem tę odpowiedź ponad dwa lata temu i myślę, że to naprawdę przyspiesza. Jestem szczególnie podekscytowany ostatnimi wynikami IBM.
Joe Fitzsimons
15

To miła ankieta. Jest to jeden z najbardziej aktualnych artykułów na temat budowy komputerów kwantowych.

Komputery kwantowe. Natura 464

Marcos Villagra
źródło
1

W celu faktycznej fizycznej implementacji koncepcyjnych kwantowych urządzeń komputerowych i metod, które mogą być najlepiej dostosowane do tych praktyk, książka Nielsena i Chuanga ma cały rozdział, który jest bardzo dobrze napisany i łatwy do zrozumienia.

Vincent Russo
źródło
4
Niestety ten rozdział jest obecnie nieco nieaktualny, ponieważ od czasu napisania książki nastąpiły znaczące zmiany.
Joe Fitzsimons,
Pierwszym autorem jest Nielsen.
Tsuyoshi Ito,
pisownia jest nadal niepoprawna :)
Alessandro Cosentino
Haha, skutki uboczne zbyt małej ilości kofeiny. Naprawiono oba problemy. Przepraszam za to!
Vincent Russo