2017-04-05 5 views
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내가 읽을 수있는 모든 문헌을 살펴본 결과, 양자 컴퓨팅에서 가장 작은 단위 인 큐빗은 측정 될 때까지 "비밀"또는 알려지지 않아야합니다 . StackOverflow에서는 "큐 비트가 하나로 작동하기 위해서는 큐빗이 당신뿐만 아니라 나머지 물리적 인 우주와도 비밀이되어야합니다. 주변의 공기, 양자 컴퓨터는 큐 비트가 유용하기 때문에 상태를 비밀로 유지하면서 큐 비트를 조작 할 수있는 방법이 있어야합니다. 그렇지 않으면 양자의 무작위성 또는 양자 일관성이 파탄됩니다. "(출처 : Does anyone know what "Quantum Computing" is?, 대답 : Greg Kuperberg). 큐 비트의 비밀에 대한이 개념은 내가 지금까지 읽은 것 이상 이었지만, 그럼에도 불구하고 왜 ...이 이상한 속성을 설명하고 정당화 하는가? 큐 비트의 비밀리성 또는 측정 불가능 성은 무엇입니까? 다행히도이 질문에 대한 답은 고전적인 컴퓨팅 기계에서 정신적 전환을 시작하는 데 도움이 될 것입니다.양자 컴퓨팅에서 큐 비트의 가치는 왜 비밀로해야합니까?

답변

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모든 것이 모든 세부 사항 이 끝나면 양자 재료 만 간섭하기 때문입니다. 예를 들어

상기 Hadamard operationH√½|0⟩-√½|1⟩로 상태를 |0⟩|1⟩√½|0⟩+√½|1⟩ 및 상태를 보낸다.

H |0⟩ = √½|0⟩ + √½|1⟩ 
H |1⟩ = √½|0⟩ - √½|1⟩ 

깔끔한 건에 대한 H은 자신의 역이다이다 : 당신이 두 번 적용 할 경우, 그 자체를 취소합니다.

H H |0⟩ = H (√½|0⟩ + √½|1⟩) 
     = √½ H |0⟩ + √½ H |1⟩ 
     = √½ (√½|0⟩ + √½|1⟩) + √½ (√½|0⟩ - √½|1⟩) 
     = ½ |0⟩ + ½|1⟩ + ½|0⟩ - ½|1⟩ 
     = (½+½) |0⟩ + (½-½) |1⟩ 
     = |0⟩ 

H H |1⟩ = H (√½|0⟩ - √½|1⟩) 
     = √½ H |0⟩ - √½ H |1⟩ 
     = √½ (√½|0⟩ + √½|1⟩) - √½ (√½|0⟩ - √½|1⟩) 
     = ½ |0⟩ + ½|1⟩ - ½|0⟩ + ½|1⟩ 
     = (½-½) |0⟩ + (½+½) |1⟩ 
     = |1⟩ 

하지만 지금은 그 두 Hadamards 사이에, 우리는 두 번째 큐 비트에 큐 비트 복지-Hadamarded의 값을 복사하려고 시도하는 controlled-not를 사용하는 경우 어떤 일이 발생하는 지 생각해 봅시다. 우리는 단지 제어로 큐 비트를 사용하더라도

, 자신의-역 재산 나누기 :

H₁ C₁NOT₂ H₁ |00⟩ = H₁ C₁NOT₂ H₁ |0⟩⊗|0⟩ 
        = H₁ C₁NOT₂ (H|0⟩)⊗|0⟩ 
        = H₁ C₁NOT₂ (√½|0⟩ + √½|1⟩)⊗|0⟩ 
        = H₁ C₁NOT₂ (√½|00⟩ + √½|10⟩) 
        = H₁ (√½|00⟩ + √½|11⟩) 
        = √½ H₁ |00⟩ + √½ H₁ |11⟩ 
        = √½ (H|0⟩)⊗|0⟩ + √½ (H|1⟩)⊗|1⟩ 
        = √½ (√½|0⟩ + √½|1⟩)⊗|0⟩ + √½ H (√½|0⟩ - √½|1⟩)⊗|1⟩ 
        = ½|00⟩ + ½|10⟩ + ½|01⟩ - ½|11⟩ 

이 두 번째 큐 비트는 상태 공간에 더 많은 공간을 추가하고, CNOT가에 우리의 국가의 일부를 이동 여분의 방. 따라서 계산을 대신하여 상태를 스스로 폴딩하여 파괴적인 간섭을 일으킬 수 있습니다. 단지 퍼져 나갑니다.

간섭이 없으면 회전하는 큐 비트 대신 동전을 뒤집을 수 있습니다. 그러므로이 효과를주의 깊게 관리하는 것은 양자 계산에서 매우 중요합니다. 당신은 try the example for yourself in the toy circuit simulator Quirk, which has inline state displays을 할 수

:

cnots matter

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안녕하세요! 몇 달 전에 시뮬레이터를 확인해 봤고 재미있게 놀고있었습니다! 나는 신선한 마음으로 그것을 오늘 나중에 시험해보고, 그것이 더 합리적인 지 알 수있다. 튜토리얼 동영상을 매우 환영합니다. – ShieldOfSalvation

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다른 SO 질문에 대한 내 대답을 인용하기 때문에, 나는 당신에게 개념 대답의 무언가를 줄 수 있기를 바랍니다. 양자 확률의 원리 중 하나는 양자 대상의 특성을 측정하면 항상 상태를 변경할 수 있다는 것입니다. 이것은 Feynman Lectures on Physics에서 매우 잘 설명 된 전자 스핀을 이용한 Stern-Gerlach 실험에서 예를 들어 설명됩니다. 전자의 스핀 상태는 퀴 비트 (qubit)의 깨끗한 예이며 사고 실험에 매우 편리합니다 (QC 기술의 큐 비트 구현에는 아직 인기가 없지만). 큐 비트가 스핀 업 (spin UP) 또는 스핀 다운 (spin down) 여부를 측정 할 수 있습니다. 또는 큐 비트가 스핀 (spin) 또는 스핀 (spin) 여부를 측정 할 수 있습니다. 같은 방향의 스핀을 연속으로 두 번 측정하면 동일한 답변을 얻을 수 있습니다. 큐 비트는 (다른 것들 중에서도) 평범한 비트처럼 작동 할 수 있습니다.그러나 큐 비트가 RIGHT로 회전하고 그 스핀을 수직으로 측정하면 그 측정은 수평 스핀 측정에 대한 응답을 지우는 효과가 있습니다. 즉, UP 또는 DOWN 중 하나의 답을 얻을 수 있고, 두 가지 대답 중 하나에 대해서는 수평 스핀 측정이 이후 UP과 DOWN 사이에서 50-50으로 나뉩니다.

이것은 두 가지 측정이 서로 방해 할 수있는보다 일반적인 원리의 한 예일뿐입니다. (수학적으로 측정 값은 통근하지 않을 수도 있습니다.) 또한 중요한 것은 측정치를 개인적으로 수행하는지 여부가 아니라 큐 비트를 측정하는 엔티티가 있는지 또는 다른 엔티티가 큐 비트 상태와 상호 작용하는지 여부입니다. 비 통근성 측정으로 망가질 수있는이 미묘한 확률은 정확히 내가 양자라고 부르는 것과 같은 양자 계산을 "스테로이드에 대한 무작위 계산"으로 만들어줍니다. 따라서 큐 비트는 계산이 끝날 때까지 비밀로 유지되어야합니다. 그렇지 않으면 양자 확률의 규칙이 파손되어 양자 컴퓨터가 평범한 임의성에 액세스 할 수있는 클래식 컴퓨터로 퇴화합니다.

이 답변에서 나는 양자 확률에 대해 정확히 다른 점에 대해서는별로 말하지 않습니다. 음, 쉬운 주제는 아닙니다. 배우고 싶다면 닐슨 (Nielsen)과 추앙 (Chuang)과 같은 교과서를 추천합니다. 그러나 그것의 본질의 일부는 양자 확률에서 다른 확률 론적 역사가 "간섭"할 수 있다는 것이다. 예를 들어 광자가 두 개의 슬릿 중 하나를 통과하여 검출기에 도달 할 확률이있는 두 개의 슬릿 실험에서 예시되어 있습니다. 그러나 두 개의 슬릿이 모두 열리면 확률 (또는 더 정확하게는 확률을 산출하는 양자 진폭)이 취소 될 수 있습니다. 또는 그들은 슬릿 하나만 통과 할 확률보다 큰 증폭 확률을 산출하기 위해 서로를 강화할 수 있습니다. 이러한 효과가 정상적인 확률 규칙을 위반했기 때문에 비밀 유지가 필요합니다. 즉, 광자가 통과하는 모든 증인이 목격 한 경우 효과가 파손됩니다.

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귀하의 답변과 Craig Gigney 's 모두에서 HUP에 대한 언급이 없습니다. 즉, Heisenberg Uncertainty Principle (https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd = 3 & cad = rja & uact = 8 & ved = 0ahUKwi3zJX2gozXAhWJOCYKHSf9D3YQFggxMAI & url = https % 3A % 2F % 2Fwww.youtube.com % 2Fwatch % 3Fv % 3DTQKELOE9eY4 & usg = AOvVaw2QgZdvffGVFIq07_A2RHcU). 나는 최근에 이것을 공부하기 시작했습니다. 어떻게 든 큐빗의 "기밀성"에 대한 필요성이 HUP에 의해 설명 되었습니까? – ShieldOfSalvation

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로버트슨 (Robertson)과 슈뢰딩거 (Schrodinger)에 의한 하이젠 베르그 (Heisenberg) 불확도 원칙의 일반화 된 버전이 있으며 흔히 "일반화 된 불확실성 원칙"이라고도합니다. 여러분은 큐 비트의 비밀에 대한 필요성이이 불확실성 원칙에 의해 설명되거나 심지어 불확실성 원칙에 의해 표현된다는 것을 더 직접 말할 수 있다고 말할 수 있습니다. 이 문제는 일반적으로 Heisenberg 사건과 같은 위치 및 추진력이 아닌 비 통근성 측정치입니다. https://en.wikipedia.org/wiki/Uncertainty_principle –