Comment stocker les qubits tout en préservant le principe d'incertitude de Heisenberg?

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Je sais que les qubits sont représentés par des particules quantiques (par exemple des photons) et que leur état est donné par une propriété (par exemple le spin).

Ma question concerne la mémoire quantique : comment sont stockés les qubits dans un ordinateur quantique. Je suppose que nous avons besoin d'une sorte de boîte noire pour que le principe d'incertitude de Heisenberg fonctionne. Si je comprends bien, ce principe est pertinent pour la superposition du qubit.

Comment ce type de boîte noire est-il implémenté dans les vrais ordinateurs quantiques?

physical-realization physical-qubit architecture decoherence quantum-memory MEE - Réintégrer Monica
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Réponses:

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Ce que vous appelez une boîte noire isole simplement le système quantique qui stocke (ou représente) vos qubits de l'environnement. Cela peut se faire de plusieurs manières en fonction de votre réalisation physique. Par exemple, dans un ordinateur quantique basé sur un piège à ions, on utilise les états d'un seul ion pour représenter un qubit, et l'isole de l'environnement en le faisant léviter dans un espace vide (à l'aide d'un piège à ions) et en le protégeant du type de laser rayonnement ou autres sources de lumière qui affectent les états choisis.

pyramides
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merci pour cette réponse, mais j'ai deux autres questions: comment exactement l'ion est-il protégé du rayonnement / de la lumière? et est-ce que je comprends bien wikipedia et un piège à ions utilise des champs électromagnétiques pour "fixer" le qubit dans une position (pas un état)?
MEE - Rétablir Monica le
@MEE J'ai essayé de modifier la réponse, mais je ne sais pas comment, car cela semble si trivial: protéger quelque chose de la lumière signifie simplement le garder dans l'obscurité (au moins en ce qui concerne certaines lumières laser nécessaires pour mettre en œuvre des portes quantiques: juste bloquer leur lumière avec un obturateur). Oui, vous comprenez correctement Wikipédia, sauf que pour l'informatique quantique, des pièges à ions quadripolaires sont généralement utilisés, donc tout cela est uniquement dû aux champs électriques et non magnétiques. Ils maintiennent en effet la position de l'ion (en interagissant avec lui) et, en quelque sorte, également son état (en le laissant seul, c'est-à-dire sans interagir avec lui).
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Donc, fondamentalement, nous avons un grand mur de beton (peut-être 20 cm) (pour se protéger des rayonnements et de la lumière) et à l'intérieur, il y a les ions piégés par un champ électrique OK merci.
MEE - Rétablir Monica
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C'est beaucoup plus simple: pour bloquer le rayonnement pertinent (généralement visible et éventuellement ultraviolet ou infrarouge), même un peu de papier suffirait. Vous avez encore beaucoup plus que cela, car vous voulez également empêcher les molécules d'air d'interagir avec les ions, vous avez donc besoin d'une chambre à vide ultra-haute qui est fabriquée à partir de parois en acier ou en aluminium de 2 cm d'épaisseur environ.
pyramides
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Votre question tourne implicitement autour du concept de décohérence quantique et de la façon de protéger les implémentations réelles des qubits pendant longtemps.

Il s'agit d'un problème incroyablement général, et en même temps, les détails dépendent énormément de la technologie utilisée.

Si vous y avez accès, vous pouvez consulter le chapitre 5: «Bruit et décohérence» de Théorie et conception des structures cohérentes quantiques . En outre, pour une illustration de l'état actuel des différentes approches, vous pouvez consulter ce projet Europen sur l' ingénierie de la cohérence quantique électronique et des corrélations dans les nanostructures hybrides , ou cet autre projet européen ( avertissement: c'est ma propre approche ) sur Une approche chimique des Qubits de spin moléculaire .

Comme le problème du stockage des informations quantiques est vital, certaines stratégies générales ont été développées. En un mot:

  • Correction d'erreurs quantiques (également, pour une revue pédagogique légèrement dépassée, voir Correction d'erreurs quantiques pour les débutants ) qui est un vaste domaine en soi et qui repose précisément sur l'admission de l'échec de la construction d'une protection suffisante contre les qubits et donc la nécessité d'une intervention active pour protéger les informations quantiques contre la dégradation.

  • Il existe différentes approches pour les appareils quantiques hybrides, où les informations sont traitées en qubits qui interagissent fortement et rapidement entre eux et avec nos stimuli externes (et aussi avec les sources de bruit) et ensuite stockées dans des qubits qui interagissent très faiblement et lentement avec chaque stimulus (souhaitable ou pas). Encore une fois, cette famille d'approches dépend trop des détails technologiques pour faire des déclarations générales.

agaitaarino
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