Я читав, що кубіт може бути закодований у стані Фока , наприклад, у присутності або відсутності фотона. Як ви виконуєте повороти одного кубіта у станах Фока?
Відповіді:
Надпозиції у просторі Фока - та обертання у просторі Фока - абсолютно всюдисущі.
Важливо зазначити, що всі класичні стани електромагнітного поля - це суперпозиції багатьох власних станів фотонного числа.
Вся дисципліна квантової теорії поля (приблизно) стосується того, які обертання в певних фізично мотивованих просторах Фока дозволені, і з якими амплітудами вони насправді відбуваються.
Експериментальні парадигми схеми QED та порожнини - які виправдано підтверджують передбачення цієї 70-річної теорії - явно стосуються операцій над станами числа фотонів (зокрема, "наявність або відсутність єдиного фотона", як висловив DaftWullie це), і є наріжними каменями атомної, молекулярної та оптичної фізики. Схема QED є важливою теорією, що лежить в основі надпровідних кубітів потоку, для яких пристрої, як було показано, демонструють узгоджені квантові ефекти поза будь-якими розумними або необґрунтованими сумнівами. Серж Гарош був удостоєний Нобелівської премії з фізики 2012 року за роботу над порожниною QED, в якій він із задоволенням продовжував створювати, контролюючи та вимірюючи суперпозиції невеликої кількості мікрохвильових фотонів. Багато експерименталістів роблять це щодня.
Вже давно пропонується використовувати один гармонічний режим для представлення одного або декількох кубітів у практичному квантовому комп'ютері, в якому логічні стани кодуються як суперпозиції станів різного числа занять. Кілька ідей, як це зробити, а також кілька причин, чому це може бути не найкращою ідеєю, див. Нільсен та Чуанг, розділ 7.2.
Немає дефіциту літератури щодо способів виконання подібних операцій. Насправді саме нетривіальна частка сучасної фізики стосується саме цього. Я не можу уявити, де або як би ви дійшли протилежної думки.
Коротка відповідь полягає в тому, що ви не можете. Існує щось, що називається "правило суперселекції числа частинок", яке постулює, що ви не можете створити суперпозицію з різної кількості частинок. Отже, якщо ви готуєте стан Фока, ви можете виконувати фазові ворота та біти перевертати, але ви не можете виконувати довільні обертання, які створюють суперпозиції різного числа частинок.
Більш довга відповідь полягає в тому, що іноді ви можете робити суперпозиції, якщо у вас є потрібна відповідна рамка. Там гарне обговорення цього матеріалу тут . З цієї причини можна створити такі держави, як когерентні стани , які є супозицією різної кількості фотонів (і вони звикають до квантових обчислень, але це зовсім інше питання). Але я вважаю, що це не може працювати з невеликими номерами фотонів (наприклад, наявність або відсутність одного фотона). Єдине, що ви можете зробити в цьому контексті - це створити суперпозицію одного фотона, що знаходиться в одному з двох місць.