Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бауместер Д. -> "Физика квантовой информации" -> 91

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 .. 85 86 87 88 89 90 < 91 > 92 93 94 95 96 97 .. 151 >> Следующая

Такой же алгоритм может быть использован для определения Д1): все что нужно сделать - это изменить входную величину. Результаты такого подхода показаны на Рис. 5.28. В этом случае левые сигналы пар всегда отрицательны - они показывают новую входную величину
Эксперименты по ядерному магнитному резонансу 235
(1), правые же сигналы пар могут быть либо отрицательными, либо положительными. Как и ожидалось этот сигнал положителен, если Д1) = 0 (для/ш и/10) и отрицателен, еслиД1) = 1 (для/01 и/п). Заметим, что была использована такая же фазовая коррекция, как и в примере, показанном на Рис. 5.27; это подтверждает, что относительные фазы могут быть определены для двух различных экспериментов, выполненных при идентичных условиях.
(а) /оо (Ь) /о! (с) /ш (d) fn
Рис. 5.28. Экспериментальные результаты, полученные на ЯМР-кванто-вом компьютере по определению /(1); результат показан для каждой из четырех возможных бинарных функций/
“..~.......I !-------------1.....| Г ^ Г
(а) /оо (Ь) /01 (с) До (d) /п
Рис. 5.29. Экспериментальные результаты, полученные на ЯМР-кванто-вом компьютере по определению/(0)Ф/(1) (проблема Дойча); результат показан для каждой из четырех возможных бинарных функций/.
И, наконец, такой квантовый компьютер можно использовать и при реализации алгоритма, решающего проблему Дойча (определение ДО) ® /(1)). Результаты показаны на Рис. 5.29. В этом случае входного бита нет, так как квантовый компьютер использует суперпозицию двух возможных входов, и ответ записывается в виде фазы левых и правых сигналов пар. Второй кубит является просто вспомогательным битом; оба начинают и заканчивают вычисление в состоянии |1). Как и ожидалось, правые сигналы всегда отрицательны. В то время как левые - положительные для и /и (для которых /(0) ® /(1) = 0), и отрицательные для/ш и/10 (для которых/(0) ® /(1) = 1).
5.4.5 Квантовый поиск и другие алгоритмы
После открытия возможности эффективной генерации начальных состояний, квантовые компьютеры, основанные на ЯМР, стали быстро развиваться. Двух-кубитовые компьютеры уже использовались при
236 На подступах к квантовым вычислениям: эксперимент
реализации квантового алгоритма поиска Гровера в пространстве двух кубитов [251, 253]. Этот алгоритм позволяет обнаружить один объект при поиске среди четырех объектов после единственного запроса; квантовый компьютер начинает выполнение алгоритма в состоянии |00) и заканчивает в состоянии, соответствующем одному из возможных (|00), |01), 110) или (11)). Такой алгоритм был реализован в нашем квантовом компьютере на цитозине [252]; результаты приведены на Рис. 5.30. Эти результаты немного лучше, чем опубликованные ранее [252]; они были получены при использовании модифицированной, по сравнению с [254], импульсной последовательности.
Пока квантовые компьютеры на ЯМР способны выполнять простой поиск Гровера, при котором может быть найден только один объект. Трудности возникают в общем случае, когда критерию поиска должно удовлетворять более одного объекта. В этом случае обычный квантовый компьютер будет выбирать один из возможных вариантов случайным образом, тогда как компьютер на ЯМР - некоторый вид ансамблевого усреднения по всем вариантам; эту проблему будет трудно или даже невозможно преодолеть имея ансамблевый результат. Возможный путь ее решения лежит в использовании аналогичного подхода - приближенного квантового счета [254].
Были также исследованы и трех-кубитовые системы; они, в основном, использовались при демонстрации интересных квантовых явлений, таких как ГХЦ-состояний [255, 256], простых протоколов коррекции ошибок [257, 259] и телепортации [259]. Однако, они были использованы и при реализации трех-кубитового алгоритма Дойча -Джозса [260]. Частичная демонстрация этого алгоритма в пяти-куби-товой системе приводится в [261].
5.4.6 Перспективы
(а) |00)
(Ь) |01)
(с) 110)
(d) ] 11)
Рис. 5.30. Экспериментальные результаты, полученные на ЯМР-кванто-вом компьютере, выполняющего квантовый поиск Гровера в пространстве двух кубитов; результат показан для каждого из четырех возможных исходов.
Существует несколько основных проблем, которые приводят к ограничению размеров реальных квантовых компьютеров на ЯМР, осно-
Эксперименты по ядерному магнитному резонансу 257
ванных на имеющихся подходах. Наиболее остро эти проблемы связаны с экспоненциальными потерями интенсивности сигнала при увеличении числа кубитов, сопровождаемыми эффектами декогерентности. В действительности эти эффекты вряд ли являются существенно важными так как имеются другие, выступающие, по всей видимости, на первый план. Полезно, тем не менее, обсудить и те и другие, а также пути их устранения.
Экспоненциальное уменьшение сигнала. Экспоненциальные потери сигнала с увеличением числа кубитов возникают в результате необходимости выделения эффективного чистого состояния из тепловой равновесной матрицы плотности. Добавление дополнительного кубита означает добавление дополнительного спина, удвоение числа спиновых состояний системы и, таким образом, удвоение числа путей, по которым может произойти переворот состояния любого спина. Выделение эффективного чистого состояния эквивалентно селекции только одного из этих возможных переходов с последующей потерей интенсивности сигнала [262]. Заметим, что эта проблема относится не только к методу ЯМР, а возникает и при любом ансамблевом квантовом вычислении, работающем при высоких температурах (АЕ«кТ).
Предыдущая << 1 .. 85 86 87 88 89 90 < 91 > 92 93 94 95 96 97 .. 151 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed