無序性量子計算機與單序列量子計算機有什麼區別? | 知乎問答精選

 

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無序性量子計算機與單序列量子計算機有什麼區別?

2018年06月07日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 23 ℃ 次

【huang萊因哈特的回答(19票)】:

好問題啊。看到這個搜了才知道,這篇發表在nature communication的文章,Experimental superposition of orders of quantum gates : Nature Communications : Nature Publishing Group。 真是慚愧。

問題中提到的無序量子計算模型,其實就是一種線路量子計算模型(circuit quantum computation model),只不過增加一個control 2-switch gate(可以控制量子門的順序)。這個想法早在1990年就提出了(Phys. Rev. Lett. 64, 2965 (1990))。不得不說,這真是一個好想法。

正如我之前的回答中提到的那樣,量子計算比經典計算強大來自於coherence(相干性),而在以前的設計中只考慮到了量子態的superposition(疊加態),而進一步考慮到,如果量子門也可以有疊加態的話,這樣相干性將大大提高(相干性就來自於態和門了)。那麼很有可能量子計算將更加快速,強大(至少用更少的門去實現一個量子算法)。

比如在這篇文章中提到的, 2-switch gate就可以通過一個量子態進行控制兩個量子門(U1和U2)的順序。那麼如果那個量子態是一個疊加態的話,那麼U1和U2的順序也是個疊加態。如文章的圖所示,

(copyright (copyright Experimental superposition of orders of quantum gates : Nature Communications : Nature Publishing Group)

a, b是一般的量子線路模型所示,要麼是先U1後U2,要麼就是先U2後U1。這篇文章就提出了一個實驗的構造,可以實現c的樣子,U1U2和U2U1進行疊加。d是circuit model的樣子。用qubit 1去控制U1和U2的順序。

而實驗上的實現也不難,還是引用論文中的圖

(copyright Experimental superposition of orders of quantum gates : Nature Communications : Nature Publishing Group)

在文章中,qubit 1是用光子的位置作為編碼的,而在qubit 2中使用光子的偏振作為編碼的。注意到,圖中畫圈圈的BS(beam splitter)就是一個給光子位置編碼的元器件,我用黑筆標出的path 1和用紅筆標出的path 2就是兩個不一樣的操作。path 1既是先U1後U2,而path 2為先U2後U1。後面一個BS就是一個Hadamard gate,使得path 1和path 2再一次相幹起來。

Ps:

最後,再次覺得這篇文章發在nature communication有點可惜,好文章啊。想法也好,不過一大半想法是屬於PRL的那篇。

標籤:-物理學 -量子物理 -計算機 -相對論 -量子計算機


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