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¿Cuál es el uso de un Universal-NO la puerta?

El universal-NO la puerta en la computación cuántica es una operación que asigna a cada punto en la esfera de Bloch a su punto antipodal (ver Buzek, et al., Phys. Apo. 60, R2626–R2629). En general, un único qubit estado cuántico, $|\phi\rangle = \alpha |0\rangle + \beta | 1 \rangle$ será asignada a $\beta^* |0\rangle - \alpha^*| 1 \rangle$. Esta operación no es unitaria (en realidad es anti-unitario) y por lo tanto no es algo que se puede implementar de manera determinista en un ordenador cuántico.

Óptima aproximaciones a tales puertas atrajo a un buen montón de interés cerca de 10 años (ver por ejemplo este artículo de Nature que presenta una realización experimental de una óptima aproximación).

Lo que ha sido desconcertante mí, y lo que no puedo encontrar en cualquiera de las introducciones a estos documentos, es por eso que uno quiera tal puerta. Es realmente útil para nada? Por otra parte, ¿por qué alguien querría una aproximación, cuando hay otras representaciones de $SU(2)$ para el que no es un operador unitario que anti-conmuta con todos los generadores?

Esta pregunta puede parecer vago, pero creo que tiene una respuesta concreta. No es presumible una o más razones de peso de por qué podríamos querer un operador, y no estoy simplemente verlos (o encontrar). Si alguien pudiera aclararme, sería muy apreciado.

14voto

Me puedo imaginar un número de razones por las que uno puede desear para lograr esa puerta.

La primera es que el universal-NO existe en la teoría clásica (es solo volteo). Esto es similar al caso de la clonación, que es posible en la teoría clásica, pero no en la teoría cuántica. Así se puede ver en el estudio de un aproximado universal-NO como algo similar para el estudio de un aproximado de cloner (en realidad, es fácil argumentar que si la clonación es posible, entonces universal-NO es posible: simplemente clon para identificar el estado y, a continuación, gírelo).

La segunda razón es que el universal-NO es relativa a la inversión de tiempo, y si queremos simular el último, es posible que desee tener a la antigua.

La tercera razón es que el universal-NO es relativa a la transposición, y como tal podría ser utilizado para detectar la presencia de enredo cuando se aplica a la parte de un sistema mayor (la transposición parcial de la prueba).

Usted puede encontrar los resultados más recientes y esperemos que algo más de la motivación en http://arxiv.org/abs/1104.3039

3voto

David Puntos 2131

Supongo que la razón de U-No de la puerta es más claro en el marco más amplio de la investigación de la universal cuántica máquinas, llevada a cabo por V. Buzek et. al. Por lo que U-No viene en buena compañía con la pregunta acerca de universal cuántica de la clonación (también es imposible de hacer con precisión, por lo que se pregunta acerca de la más perfecta aproximación) y otras operaciones elementales. Una introducción a la U-No puede ser encontrado aquí http://arxiv.org/abs/quant-ph/9901053 (parece que es sólo en la versión en línea de segunda referencia en el artículo de Nature citado anteriormente).

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