如何通采用量子计算机量子纠错和容错来克服消相干的影响？

cslehe

#111723#常常听到有人谈论，“‘量子技巧’太奇异，能够实现时空穿梭，将人‘霎时’转移到其余星球上！”果然如斯吗？这一问咱们就略微细心得探讨这个成绩。这些说法重要根据所谓“量子隐形传态”这个经典物理没法做到的奇异进程。

量子隐形传态
量子隐形传态的英文是“Quantum Teleportation”。先说一下，“Teleportation”的含意是“远距传物”，平日在科幻片子或神话小说中呈现，人或物在某地忽然消散，霎时在远处重现。事实中固然没法做到，但“量子胶葛”呈现后，迷信家提出“量子隐形传态”的计划，能够使量子信息或许称量子态在某处消散，随后在远处重现，有点像上述神话中的“远距传物”。详细进程以下：
Alice有个粒子C，处于量子态|ψ?c她盼望将此量子信息|ψ?c传递给远处的Bob，但信息载体C自身仍保存在Alice处。设A、B是来自于胶葛源的两个例子，分辨传递给Alice和Bob，因为A和B处于胶葛态，因而Alice和Bob就有了一个量子关系的通道，只有一方被丈量，另一方的量子态会刹时产生响应的变更，此时，Alice处具有两个相互自力的粒子A和C，她对A、C停止一种所谓的Bell态丈量，这类丈量可能有四种成果（即四个差别的Bell态），各自几率为1/4。Alice做一次丈量，取得此中一个成果（即某个Bell态），随后，它将丈量成果经过一个经典通道传递给Bob，Bob获得此经典信息后，对粒子B实行响应的操纵，成果粒子B便处于量子态|ψ?c上，亦即量子态从C传给了B，这就是所谓的“量子隐形传态”。这个进程中，Alice和Bob能够完整不知|ψ?c是甚么态，C和B也能够不是统一类的量子客体。
Alice对A、C实行Bell态丈量后，ABC全部量子体系毕竟产生了甚么转变？
1. C的量子态转变了，亦即本来量子态|ψ?c消散了，C处于其余量子态；
2. A、B不再处于胶葛态，AB之间量子关系中止了；
3. B处于四种可能的量子态之一，毕竟是哪个量子态取决于A、C的Bell态丈量的详细成果；
4. A与C处于四种可能的胶葛态，各自几率为1/4。
在“量子隐形传态”进程中，量子态|ψ?c毕竟是怎样被传递到B上呢？咱们没法按平日的传递信息方法来设想这个进程，正由于如斯，故采取“隐形”来描写这类状态。个别懂得说，|ψ?c的信息被分红两部份，一部份经过AB的胶葛量子通道传到B，另一部份是丈量所得的经典信息经过经典通道传递给B。Bob本质上是将两部份纠结起来，使量子态|ψ?c|ψ?c准确地付与B粒子。独自从量子通道或经典通道取得信息都没法实现量子隐形传态，因而在这个进程中，两个通道是必弗成少的。既然必需采取经典通道传输信息，这个进程的实现决弗成能超光速。以是，量子隐形传态决弗成能是“刹时”的，不会产生超光速景象。
另一点特殊要夸大的是，A、B、C都应该是量子客体，它们能够不属统一类，能够分辨是光子、原子、电子等，但都服从量子力学法则。 论断是，量子隐形传态是量子客体之间的一种“非刹时的”量子信息传递的进程。
这个论断否认了经典客体之间实现这类隐形传递信息的可能性。经典信息的传递必需有物理载体的携带才干实现，这类物理载体能够是声波、电磁波（包含光波）、引力波等。
固然，假如C不是单个粒子，而是由很多粒子形成的庞杂量子客体，而量子态能够表白为|ψ?c，咱们一样能够经过量子隐形传态将|ψ?c传递给B。
假如C不是量子客体而是没法用量子态描写的经典客体，而A、B是量子客体，那末C所携带的经典里的经典信息依然没法用此方法传递到Bob处而坚持C仍留在原处。 另外，量子隐形传态仅仅传递量子客体C所携带的量子信息（即量子态），量子客体C并未消散，因而不能说，假如B与C是同类物资便可实现量子客体从某处传递到另处。天然客体存在“物资、能量、信息”三因素，只有这三个因素都消散才能够说该客体被消散了。
至此，咱们便可很轻易地答复本文的命题了，谜底是量子技巧弗成能将人“霎时”地转移到其余星球！即便长短刹时地采取此进程也不能将僵尸、棉衣之类的传递到其余星球！
“量子隐形传态”是量子胶葛的一种巧妙利用，并被试验所验证。这个进程已成为量子通讯等的主要物理基本，已开拓出存在潜伏利用代价的新技巧。
量子胶葛是量子技巧的主要资本，是量子盘算机、量子摹拟等严重利用的物理基本。那末，怎样发生量子胶葛呢？当初迷信家曾经控制很多制备量子胶葛的方式和道路。最常用的是将一束激光照耀到非线性晶体上便能发生胶葛光子对。固然，这类胶葛光子源属几率性的。这类参量下转换发生的许很多多光子对中才会有一对光子是胶葛的，人们乃至没法事后晓得哪一对是胶葛光子，只能采取能肯定胶葛的探测安装来加以辨认，但一旦确认该光子对是胶葛的，胶葛也会因而丈量而消散。这类后丈量制备的胶葛利用是无限的。幻想的应该是肯定性胶葛源，即每次仅发生一对光子，并且他们一定处于胶葛态。比方，存在适合能级构造的单个量子点，将其激起到某个特定上品级，它会跃迁到某其中间能级，随同着发射出一个光子，随后又从旁边能级跃迁到下能级，发射出另一个光子，并且两个光子处于胶葛态。
两个自力的粒子不胶葛，通过某种非线性彼此感化，两个粒子能够处在胶葛态上，这类非线性感化的道路有很多：
两个胶葛光子分辨入射到两个自力量子客体（比方，冷原子系综、固态量子存储器等），能够使这两个量子客体酿成量子胶葛；
在上述量子隐形传态中，Alice对彼此自力的粒子A和C实行Bell态丈量，便使A和C成为胶葛态；量子处置器中的量子受控非门能够使输入的两个量子比特在输出端成为胶葛态，等等。
量子胶葛虽然巧妙非常，用处普遍，但它却有自然的致命伤——量子胶葛非常懦弱，情况会弗成防止地损坏其量子特征而使“胶葛”消散掉，即两个胶葛的量子客体终究调演化为不胶葛的状况，非局域关系完整断开。所谓情况不但包含经典噪声，诸如热活动、接收、散射等，还包含量子噪声，即真空崎岖，即便咱们有措施将经典噪声完整隔断，量子噪声仍没法打消，并且无处不在。这类情况引发的量子性消散，被称为“消相关”（或“退相关”）。“消相关”是“量子相关性”的天敌！
量子器件是一种天然的量子体系，“消相关”是现实量子器件利用的重要阻碍，必需采用办法加以战胜。比方通用量子盘算机必需采取量子纠错和容错来战胜消相关的影响，近程量子通讯必需采取量子中继来树立远间隔的胶葛通道等等。   义务编纂:pj
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