Quantum recuerdos: ¿Qué son?

Question

La búsqueda en la literatura para el término "memoria cuántica" parece traer resultados a partir de dos comunidades diferentes.

Por un lado hay cuántica ópticos, que ver a un quantum de la memoria como algo que se usa para absorber un fotón y almacenar su estado cuántico antes de volver a emitirlo de nuevo. La memoria en este caso podría ser algo tan pequeño como un solo átomo. Más detalles sobre estos son exponded en una reseña aquí.

Por otro lado, hay quienes ven una memoria cuántica como un sistema del cuerpo en cuanto que se almacena la información. Las posibilidades de este incluyen códigos de corrección de errores, tales como la superficie de código, o la no-Abelian anyons que pueden surgir como excitaciones colectivas en sistemas de materia condensada. En este caso no es necesariamente supone que la información cuántica existido en cualquier lugar antes que fuese en la memoria, o que va a ser transferido a otro lugar después. En su lugar, el estado puede ser inicializado, se procesan y se mide todo en el mismo sistema. Un ejemplo de este enfoque se puede encontrar aquí.

Estos dos conceptos de quantum recuerdos parecen, a mí, a ser muy distinto. Las dos comunidades utilizan el mismo término para diferentes cosas que almacenar un estado coherente, pero a lo que se refieren es de otra manera muy diferente. Es este el caso, o son en realidad la misma cosa? Si es así, ¿cuáles son exactamente las conexiones?

Answer 1

Si usted realmente discutir con las personas que trabajan en quantum memorias de aviso (al menos yo lo hice) que comparten una vaga definición : "una memoria cuántica es algo que almacena un estado cuántico" mejor que un clásico de la memoria podría hacer. Más allá de eso, tienen muy diferentes ideas sobre

• cómo implementar una memoria cuántica (solo qubits, colectivo grados de libertad, matriz de qubits impelmenting topológico, código de corrección de error ...)
• qué hacer con un quantum de la memoria (RAM para un ordenador cuántico, almacén de estados de reconstruir, más tarde, la tienda de los estados a la medida de ellos más adelante )
• ¿cómo evaluar la calidad de una memoria cuántica (la fidelidad, el quantum de la capacidad, las trampas de la probabilidad en un ruidoso modelo de almacenamiento basado en la criptografía cuántica protocolo...)

Tenga en cuenta que el mismo tipo de diferencias se aplican también en la clásica recuerdos, entre una hoja de papel, una cinta magnética, un ECC RAM o un grupo de neuronas en mi cerebro.

Estoy convencido, sin embargo, que es posible dar una definición genérica de una memoria cuántica. En un papel (enchufe descarado) en un specivic tipo de variable continua memoria cuántica, escribí

Una memoria cuántica, por definición, almacena información sobre el estado cuántico de un intervalo de tiempo dado, y debe hacerlo mejor que cualquier clásico de la memoria (es decir, clásico de los estados en función de memoria). Desde un a priori conocida estado cuántico tiene una completa descripción clásica (su matriz de densidad), puede ser reconstruida con un arbitrariamente alta fidelidad por una configuración de almacenamiento de esta descripción en un clásico de la memoria.

Más concretamente, siguiendo el ruidoso modelo de almacenamiento de la literatura, un quantum de la memoria puede ser definida por un canal cuántico, que en sí mismo puede ser descrito por un tiempo-dependiente totalmente positivo (CP) mapa de $\mathcal T_t$. Si la memoria cuántica clásica de salida (por ejemplo, si se usa por un retraso en la medición), se puede modelar por medio de una CP mapa seguida de una medición. Nos da un sencillo criterio para distinguir un clásico de la memoria de una memoria cuántica, ya un clásico de la memoria complementado por medidas de preparación y sólo se puede aplicar el enredo de romper el canal.

Si la memoria de salida es cuántica, puede decirse que la memoria cuántica iff $\mathcal T_t$ no es el entrelazamiento de romper. Si la salida es un clásico, uno tiene que demostrar que los resultados no pueden ser obtenidos por mediciones directas de la entrada del estado.

La cuestión de si la memoria utiliza una (en la nube) átomo(s) para almacenar un fotónicos qubit o topológica códigos de corrección de errores para almacenar el estado del espín nuclear de 5 NV-centros es irrelevante para la definición. De la misma manera que la memoria RAM de mi computadora difiere considerablemente de un libro de poesía. Ambos son clásicos recuerdos.

Entonces, por definición, el clásico de la capacidad no puede ser una figura de mérito para caracterizar una memoria cuántica. Pero muchas de las figuras de los méritos son posibles, dependiendo de la aplicación, como con quantum canales. El quantum de la capacidad parece natural la figura de mérito, pero una memoria de almacenamiento de obligado enredados estado quedarían excluidos por esta figura de mérito.

Answer 2

Estoy de acuerdo con la respuesta anterior, que los dos documentos citados en la pregunta son muy similares aproximaciones a la memoria cuántica, pero por el bien de pedante debo decir que puede no ser absolutamente correcta para limitar la consideración de este tipo. De hecho, el no-clonación teorema provoca un evidente límite para la memoria cuántica, es decir, si tenemos almacenado un desconocido estado cuántico que podamos acceder a ella sólo una vez para tener precisamente copia de la misma, de lo contrario sería ideal para una clonación de la máquina. Así que a menudo la memoria cuántica considera sólo como un método de retraso en el uso de algunas de estado cuántico.

Sin embargo, ya Grover introdujo una idea alternativa de la "memoria", entonces el término "base de datos". En una más reciente de las modificaciones es que algunos cuántica circuito con propiedad $D: |k,0\rangle \to |k,b_k\rangle$ Fue llamado "base de datos" y puede ser comparado con memoria de sólo lectura, porque puede ser considerado como el acceso a la $k$-ésima celda de almacenamiento para recuperar un poco $b_k$. Inicialmente se propuso un modelo con $b_k=0,1$ y con una sola unidad de elemento en el conjunto de la "base de datos". Se utilizó para analizar la velocidad para un oráculo. Más tarde fue generalizada a muchos elementos y no es demasiado difícil de demostrar, que puede ser construido un circuito con propiedad $D : |k\rangle|0\rangle \to |k\rangle(\alpha_k|0\rangle + \beta_k|1\rangle)$ , y también se puede generalizar a más de un qubit para la salida. El problema no es sólo de lectura de la memoria de qubits.

Sin embargo, si para comparar el modelo con unidad de CD-ROM, para variar, pero sabe $\alpha_k$ $\beta_k$ podemos construir algunos análogo de la unidad de CD-RW. Se asemeja ya se mencionó en la respuesta anterior idea de ingeniería de estado cuántico dada la densidad de la matriz. Yo sólo no está de acuerdo con el término "clásico" para una memoria debido a que (1) la salida de este dispositivo es el estado cuántico y tan clásico dispositivo no haría eso, (2) para la salida con qubits (o discreta cuántica variables) es posible utilizar la codificación de $\alpha_k$ $\beta_k$ continuo con el quantum de las variables, por ejemplo, mediante la proyección estereográfica de la esfera de Bloch, a los pares de continuo con un valor real de quantum variables $x_k,y_k$.

Answer 3

Un estado cuántico no tiene ningún clásico de recuerdos o clásica de salida, periodo: un clásico de la memoria se refiere, finalmente, en cada aplicación, para el proceso de los datos almacenados por la copia. Como se ha demostrado estados cuánticos no pueden ser copiados. Sin embargo pueden ser enredado. Un quantum de la memoria puede almacenar un estado cuántico, pero no para el propósito de la copia en cualquier sentido, como el quantum entanglement es la situación donde el estado cuántico de múltiples partículas no son independientes, es decir, que no puede ser descrito de forma independiente; la situación donde NO hay transmisión de información entre las dos partículas (clásica de la memoria), sino idénticos partículas se forman en dos localidades (quantum recuerdos). El Observador principio se aplica también, que hace que la Memoria Clásica inaplicable. Que la visión de cualquier teleportación cuántica va a cambiar y que probablemente tiene en cada experimento que se ha producido. Así el Principio de Incertidumbre. Clásica de memoria es compatible con ambos.