Kvantno računanje na osnovi meritev

V modelu kvantnih vezij se kvantna informacija obdeluje z uporabo vrat, ki izvedejo koherentno unitarno evolucijo. Nasprotno se pri kvantnem računanju na osnovi meritev (MBQC) informacija obdeluje z zaporedji adaptivnih meritev posameznih kubitov, izvedenih na močno prepletenih večdelnih stanjih, imenovanih grafovska stanja. Oba modela sta enakovredna, vendar slednji nima klasične analogije in je edinstveno kvanten.

Glavna prednost MBQC so njegove ugodne arhitekturne zahteve za nekatere platforme. V nasprotju z uporabo stotin vrat ta model prestavi zahtevnost v korak priprave stanja, ki ga je mogoče izvesti vnaprej. Nato računanje potrebuje le meritve posameznih kubitov, kar na splošno velja za enostavno nalogo, ter klasično elektroniko za posredovanje izidov naprej (feed-forward) in modulatorje za izvedbo adaptivnosti.

Načelo delovanja te sheme lahko razumemo kot posplošitev kvantne teleportacije, temeljnega postopka kvantne obdelave informacij, ki je bil predstavljen leta 1993¹ in eksperimentalno prikazan leta 1999².

Kvantna teleportacija

Cilj kvantne teleportacije je poslati kvantno stanje od A (Alice) do B (Boba), ki sta lahko daleč narazen in smeta prenašati le klasične informacije. Natančneje, kvantno vezje, ki izvede teleportacijo stanja
, je naslednje:

Alice izvede Bellovo meritev na stanjih, ki jih ima, nato Bobu sporoči izid meritve. Bob stanje, ki ga je na začetku hranil, pretvori v z uporabo rotacij posameznega kubita, pogojenih z izidom meritve.

Zato si lahko namesto neposredne uporabe vrat na stanju predstavljamo teleportacijo tega stanja z uporabo spremenjenega skupnega vira. Natančneje, operacijo lahko bodisi uporabimo na stanju , bodisi to stanje teleportiramo z uporabo spremenjenega Bellovega stanja . Razlika v primerjavi s standardnim pristopom je jasna: namesto izvajanja operacij na neznanih stanjih je treba le vnaprej pripraviti znana stanja kot vire.

Footnotes

1. Bennett C H, Brassard G, Crépeau C, Jozsa R, Peres A and Wootters W K, 1993, Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein–Podolsky–Rosen channels, Phys. Rev. Lett. 70 1895–9 ↩

2. Bouwmeester D, Pan J-W, Mattle K, Eibl M, Weinfurter H and Zeilinger A, 1997, Experimental quantum teleportation, Nature, 390 575–9 ↩