Физики из университета Гриффит и Квинсленд впервые создали рабочий прототип quantum вентиля Фредкина. Устройство меняет состояние двух кубитов, в зависимости от состояния, в-третьих, контроль кубита. Использовать комбинацию одного или более таких клапанов можно выполнять любые квантовые логические операции, другими словами, он является универсальной. Исследование опубликовано в журнале Science, а коротко о ней сообщает пресс-релиз Университета Гриффит.
Клапан работает следующим образом. В одном из трех входов подают управляющий сигнал. Если значение равно нулю, и он, и сигналы от остальных двух входов проходят без изменений. Если значение контрольного сигнала равна единице, сигналы других два входа обращены в выходных каналов, линию управления, остается неизменной. С помощью одного или более классические клапаны могут выполнять логические операции.
Аналогичными свойствами обладает и квантовый вентиль. В сущности, это означает, что вместо создания различных типов клапанов для каждой операции (НЕ, ИЛИ, исключающее Или и т. д) в устройстве, вы можете использовать элементы только одного типа, определенным образом, между ними были. В частности, это может уменьшить общее количество элементов в схеме.
Теоретической физики предложили несколько выше способов создать вентиль Фредкина, в частности, с помощью комбинации из пяти нормальных двухкубитных элементов. Тем не менее, такие схемы достаточно сложны и до сих пор не были реализованы. Авторы новой работы не только предложили более простую схему клапана без использования дополнительных логических элементов, но и понял, что его жизни.
Ученые внедрили устройство с оптикой линейный — за основу была взята схема операции СВОП (swap кубиты). В этой схеме, авторы добавили контрольной линии. Физики отмечают, что такой шаг был можете просто для оптических систем. Для контроля линии может повлиять на СВОП авторы использовали особый тип участия, который работает на пути фотонов. Другими словами, один из фотонов в состоянии пойти на одну или другую сторону в зависимости от того, какой путь «выбрал» другой фотон.
Для генерации входного сигнала, ученые использовали фотоны, родившиеся в результате спонтанного параметрического рассеяния, явление, в котором фотон превращается в два половинными энергии. Такие частицы перемешаны. Затем фотоны поляризовались — так был использован состояние кубита. В зависимости от выбора пути, таких кубитом, два кубита ввода или ввести в заблуждение (путь 1R, 2B, 1G на модель) или двигаться неизменно (маршрут 1Б, 2Г, 1Y).
Каждый из вариантов ввода физики протестировали до момента регистрации 650 мероприятий. События были рассмотрены только те ситуации, когда четыре детектора, первого и второго кубита и вторичного) одновременно фиксируется появлением одного фотона. По мнению авторов, давая клапан работает с высокой точностью.
Авторы подчеркивают, что сам вентиль Фредкина может быть использован в ряде различных задач. Например, она позволяет быстро сравнить, два набора кубитов же. Это необходимо для проверки ключей и создание защищенной линии связи в квантовой криптографии. Клапан управления можно использовать алгоритм Шор, раскладывающем числа на простые множители.
Владимир Королев
N+1
