Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бауместер Д. -> "Физика квантовой информации" -> 8

Физика квантовой информации - Бауместер Д.

Бауместер Д., Экерт А., Цайлингер А. Физика квантовой информации — М.: Постмаркет, 2002. — 376 c.
ISBN 5-94057-017-8
Скачать (прямая ссылка): fizikakvantovoyinformacii2002.pdf
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 7 < 8 > 9 10 11 12 13 14 .. 151 >> Следующая

^'T^KIVI1),!0),) • <М5>
нет способа сказать, несет ли кубит 1 значение «О» или «1», и, аналогично, несет ли кубит 2 значение «О» или «1». Но, если измерить один кубит, второй немедленно примет четко определенное квантовое состояние. Эти наблюдения приводят нас прямо к условиям того, как создавать и наблюдать перепутанные квантовые состояния.
Есть много способов создать перепутанные состояния. Во-первых, можно создать такой источник, что, в силу его физического устройства, появляющиеся квантовые состояния уже будут иметь свойство неразличимости, которое обсуждалось выше. Это реализуется, например, распадом частицы со спином 0 на две частицы со спином 1/2 с сохранением внутреннего момента импульса [15]. В этом случае спины возникающих частиц должны быть противоположными, и, если нет дальнейших механизмов, позволяющих различить возможности прямо у источника, появляющееся квантовое состояние есть
где, например, |Т)1 обозначает частицу 1 со спином вверх. Состояние
(1.16) обладает замечательным свойством вращательной инвариантности - то есть, два спина антипараллельны, относительно какого бы направления мы их ни измеряли.
Вторая возможность состоит в том, что источник может на са-
28 Физика квантовой информации: основные понятия
мом деле создавать состояния в виде индивидуальных компонент в суперпозиции (1.15), но состояния могут быть все равно каким-то образом различимы. Это происходит, например, при параметрическом рассеянии типа-Н [16] (раздел 3.4.4), где состояния фотонов вдоль определенного выбранного направления равны
Это означает, что либо фотон 1 поляризован горизонтально, а фотон 2 - вертикально, либо фотон 1 поляризован вертикально, а фотон 2
- горизонтально. Тем не менее, из-за разной скорости света внутри параметрического кристалла-преобразователя для горизонтально и
двумя фотонами в этих двух случаях разная. Следовательно, с помощью измерений во времени можно различить два члена в (1.17), и, из-за потенциальной возможности различить эти два случая, не возникает перепутанного состояния. Однако, даже и в такой ситуации можно создать перепутывание, смещая два созданных фотонных волновых пакета друг относительно друга таким образом, чтобы они перестали быть различимыми благодаря своему положению во времени. Фактически это означает применение техники квантового стирания [17], в которой маркер - в данном случае, относительный порядок во времени - стирается, так что получается состояние с квантовой неразличимостью
которое является перепутанным.
Третье средство получить перепутанные состояния - это спроектировать неперепутанное состояние на перепутанное. Отметим, что перепутанное состояние никогда не ортогонально ни одной из своих компонент. Например, рассмотрим источник, создающий неперепутанное состояние
Предположим, что это состояние теперь проходит через на фильтр, описываемый оператором проицирования
где |Т)12- это состояние (1.15). Тогда появляется следующее состояние:
и
(1.17)
вертикально поляризованных фотонов, временная корреляция между
(1.18)
(1.19)
(1.20)
]_
2
(|0>, |1>2 +10, |0>2)«0|1 (1|2 +<1|, <0|2)|0>, |1>2
(1.21)
Логический элемент «управляемый НЕ» 29
оно более не нормировано на единицу, так как действие оператора проицирования приводит к потере кубитов.
Тогда как каждый из обсуждаемых выше методов может быть, в принципе, использован для создания перепутанных состояний, возможно также и создавать перепутывание путем наблюдения состояния. Это, в целом, означает, что у нас есть неперепутанное или частично перепутанное состояние в том или ином виде, а также процедура самого измерения, которая проектирует квантовые состояния на перепутанные во многом таким же образом, как это только что обсуждалось. Эта процедура использовалась, например, при первой экспериментальной демонстрации перепутывания трех фотонов в ГХЦ (см. раздел
1.6 Логический элемент «управляемое НЕ».
Рис. 1.7. Элемент «управляемое НЕТ» - это преобразование, связанное с двумя кубитами. Значение контрольного кубита (на рисунке вверху) влияет на нижний, чье значение «переключается» на обратное, если верхний кубит несет «1», и не меняется, если верхний кубит несет «О». Эта операция эквивалентна сложению по модулю 2.
До сих пор мы обсуждали только одно-кубитные логические элементы - то есть, элементы, которые оперируют только одним кубитом. Для квантовых вычислений наиболее важны двух-кубитные элементы, в которых эволюция одного кубита зависит от состояния второго. Самый простой из них - это элемент «управляемое НЕ», показанный на Рис. 1.7. Суть его работы в том, что значение так называемого целевого кубита (кубит-мишень) меняется на обратное в том и только том случае, если контрольный кубит имеет логическое значение «1». Логическое значение контрольного кубита не меняется. Можно описать действие квантового логического элемента «управляемое НЕ» следующими преобразованиями
где |0)си 11)^относятся к контрольному кубиту, а |0)(и |1), - к целевому. Вместе с одно-кубитными преобразованиями, описанными в разделе
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 7 < 8 > 9 10 11 12 13 14 .. 151 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed