Чи існують якісь навчальні іграшки чи пристрої для квантових обчислень?

Питання, натхнене цією статтею від IEEE Spectrum щодо блоків, що містять різні поляризаційні фільтри для використання в аудиторіях, і моє попереднє запитання щодо представлення експерименту з трьома поляризаційними фільтрами в термінах квантових обчислень. Тут я хочу піти іншим шляхом.

Чи існують якісь іграшкові навчальні іграшки з квантових обчислень, наприклад, такі, які викладач фізики може використовувати в класі? Я уявляю тут набір поляризаційних фільтрів або розгалужувачів променів, за допомогою яких ви можете (спільно з лазером) створити дуже прості квантові схеми.

Мене особливо цікавлять способи зробити ворота CNOT.

Ось кілька внесків, пов’язаних із вашим запитанням:

1- Зовсім недавно Кріс Феррі створив карту з відкритим кодом на основі іграшкової версії квантової механіки$<B|racket|S>$.

2- Компанія Phase Space Computing продає електронні набори, що імітують квантові ворота та прості квантові алгоритми.

Ви можете придбати оптичну лавку, яка зазвичай використовується для аудиторій.

Кілька прикладів:

3B Науковий

Шкільна спеціальність

Я думаю, що один, з ким я вчив, був із 3B, але я не знаю ні про кого з інших, тому досліджуйте їх самостійно, а не приймайте у мене рекомендації щодо товару. Існує кілька варіантів, і цей вибір буде залежати від ваших вимог щодо якості / вартості.

Це буде для експериментів щодо лінз та дифракції, а не поляризації, тому вам доведеться діставати поляризатори окремо. Приклад:

Едмунд Оптика

Але ви бачите, як усі шматки ставлять на кріплення вздовж доріжки, щоб ви могли легко пересунути їх. Це такий варіант налаштування, який слід шукати, щоб простелити все вище по лінії променя.

Навчаючи експеримент з трьома поляризаторами, ми також мали б детектор для вимірювання інтенсивності, але вам не знадобиться це, якщо це більше схоже на іграшку, а не на викладання пристосування даних до чогось подібного $A \sin^2 (B \theta + C)$ з аналізом помилок.

На квантові комп'ютери, на жаль, досить складно побудувати. Експерименти з поляризаційними фільтрами або розгалужувачами проміння могли б продемонструвати квантові ефекти, але я не знаю жодного способу скласти прості квантові схеми для декількох кубітів, якщо у вас немає одиничних джерел фотонів та детекторів.

Крім того, ви можете використовувати поточні хмарні пристрої. IBM Q Досвід має простий графічний інтерфейс , який був би придатний для студентів (після деякого введення), а потім буде працювати схему на реальному обладнанні. Якщо ви, студенти, зможете скласти схеми програмно, вони можуть використовувати більше квантових апаратних засобів IBM, а також апаратних засобів від Rigetti , а також інші компанії також працюють.

Для експерименту "єдиний кубіт" ви можете просто використовувати поляризаційні фільтри. The$|0\rangle$ і $|1\rangle$ стани кубіта можуть бути пов'язані з горизонтальною та вертикальною поляризацією та $|+\rangle$ і $|-\rangle$ стани можуть бути пов'язані з кутами $45^{\circ}$ і $135^{\circ}$. Тоді, просто утримуючи фільтр, ви можете перетворити сонячне світло у потік одиночних кубітів у заданому стані.

З другим фільтром ви можете аналогічно виміряти в $|0\rangle / |1\rangle$ основи (тримаючи її горизонтально або вертикально, і бачачи, чи виходить якесь світло) або $|+\rangle / |-\rangle$основу (тримаючи її по діагоналі). За допомогою декількох фільтрів можна зв'язати ці вимірювання і показати, як основи вимірювання є взаємодоповнюючими. Ви навіть можете переробити гру, яку я зробив для запуску на квантових комп'ютерах: Бортові кораблі з додатковими вимірюваннями .

Це був би приклад одного кубіту, незважаючи на те, що у вас багато кубітів, тому що вони завжди однакові, і вони ніколи не взаємодіють. Таким чином, у вас просто багато зразків одного кубітного процесу, які просто трапляються на вас усіх відразу.

Розкриття: Я працюю в IBM, і Рігетті одного разу подарував мені футболку