Физические и логические кубиты

Эта статья может содержать чрезмерное количество цитат . Пожалуйста, подумайте об удалении ссылок на ненужные или сомнительные источники , объединении цитат, где это возможно, или, при необходимости, отметке содержания для удаления. Нет необходимости в многократном цитировании одного утверждения . ( Ноябрь 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

В квантовых вычислениях , A кубит является единицей информации аналогична битовым (двоичного разряд) в классических вычислениях , но это зависит от квантовых - механических свойств , таких как суперпозиция и запутанность , которые позволяют кубитам быть в некотором роде более мощном , чем классические биты для некоторые задачи . Кубиты используются в квантовых схемах и квантовых алгоритмах, состоящих из квантовых логических вентилей, для решения вычислительных задач , где они используются для ввода / вывода и промежуточных вычислений.

Физическое кубит является физическим устройством , которое ведет себя как два состояния квантовой системы , используемым в качестве компонента компьютерной системы . ^{[1] [2]} логический кубит является физическим или абстрактным кубитом , который выполняет , как указано в квантовом алгоритме или квантовой схему ^[3] при условии унитарных преобразований , имеет достаточно долгое время когерентности , чтобы можно было использовать квантово логических вентилей (ср распространение задержка для классических логических вентилей). ^{[1] [4] [5]}

По состоянию на сентябрь 2018 года ^{[Обновить]}, большинство технологий используются для реализации кубитов вопросов о лицах стабильности, декогерентность , ^{[6] [7]} отказоустойчивость ^{[8] [9]} и масштабируемости . ^{[6] [9] [10]} Из-за этого для исправления ошибок требуется много физических кубитов, чтобы создать объект, который ведет себя логически, как отдельный кубит в квантовой схеме или алгоритме; это предмет квантовой коррекции ошибок . ^{[3] [11]} Таким образом, современные логические кубиты обычно состоят измножество физических кубитов для обеспечения стабильности, исправления ошибок и отказоустойчивости, необходимых для выполнения полезных вычислений. ^{[1] [7] [11]}

Обзор [ править ]

1-битные и 2-битные операции с квантовыми вентилями оказались универсальными. ^{[12] [13] [14] [15]} квантовый алгоритм может быть реализован в виде квантовой схемы . ^{[16] [17]}

А логические кубиты определяют , как один кубит должен вести себя в квантовом алгоритме, при условии квантовых логических операций , которые могут быть построены из квантовых логических вентилей. Однако проблемы в современных технологиях не позволяют квантовым системам с двумя состояниями , которые можно использовать в качестве физических кубитов, надежно кодировать и сохранять эту информацию достаточно долго, чтобы быть полезными. Следовательно, текущие попытки создать масштабируемые квантовые компьютеры требуют квантовой коррекции ошибок , и несколько (в настоящее время много) физических кубитов должны использоваться для создания одного устойчивого к ошибкам логического кубита. В зависимости от используемой схемы исправления ошибок и частоты ошибок каждого физического кубита один логический кубит может состоять из 1000 физических кубитов.^[18]

Топологические квантовые вычисления [ править ]

Подход топологических кубитов , который использует преимущества топологических эффектов в квантовой механике , был предложен, поскольку требуется намного меньше или даже один физический кубит на логический кубит. ^[10] Топологические кубиты основаны на классе частиц, называемых лионами, которые имеют спин, который не является ни полуцелым ( фермионы ), ни интегральным ( бозоны ), и поэтому не подчиняются ни статистике Ферми – Дирака, ни статистике поведения частиц Бозе – Эйнштейна . ^[19] Anyons демонстрируют симметрию кос в своихмировые линии , обладающие желаемыми свойствами для устойчивости кубитов. Примечательно, что анионы должны существовать в системах, ограниченных двумя или меньшими пространственными измерениями, в соответствии со спин-статистической теоремой , которая утверждает, что в трех или более пространственных измерениях возможны только фермионы и бозоны. ^[19]

См. Также [ править ]

• Квантовая коррекция ошибок и квантовая пороговая теорема
• Квантовые вычисления § Препятствия
• Сверхпроводящие квантовые вычисления
  • Джозефсоновский переход
• Квантовые вычисления с захваченными ионами
• Квантовые вычисления на основе полупроводников
  • Квантовая точка
• Топологические квантовые вычисления

Ссылки [ править ]