Qual é o circuito quântico equivalente a um apagador quântico (escolha retardada)?

Os computadores quânticos são capazes de simular com eficiência qualquer outro sistema quântico. Portanto, deve haver algum tipo de equivalente a uma configuração (possivelmente simulada) de apagador quântico. Eu gostaria de ver esse equivalente desenhado como um circuito quântico, idealmente na variante de um apagador quântico de escolha retardada .

Uma realização (quântica) experimental de um apagador quântico é a seguinte: você cria um experimento de interferência de fenda dupla em que obtém informações sobre o caminho "duplicando" fótons na frente de cada fenda usando conversão paramétrica descendente espontânea (cuja física não é importante para o meu argumento, o ponto é que temos um novo fóton que podemos medir para obter informações sobre qual o caminho). O padrão de interferência desaparece naturalmente, a menos que construamos um apagador quântico: se os dois fótons "duplicados" que transportam as informações de sentido único são sobrepostos por meio de um divisor de feixe de 50 a 50, de tal maneira que as informações de modo não podem mais ser medidas, o padrão de interferência reaparece. Curiosamente,

Parece-me incapaz de encontrar uma equivalência convincente para o padrão de interferência e para o apagador quântico em simples portões de qubit. Mas eu adoraria fazer o pensamento (e, idealmente, o real) experimentar em um computador quântico também. Qual programa (circuito quântico) eu precisaria executar em um computador quântico para fazer isso?

algorithm quantum-gate circuit-construction pirâmides
fonte

Respostas:

Vou tentar traduzir o Kim et. al. experimente de uma descrição óptica para uma descrição quântica de informações. Aqui está a configuração experimental, como você a encontra no artigo da wikipedia :

Associamos o caminho azul a eo vermelho com . A fenda dupla pode ser descrita por um portão Hadamard. O BBO corresponde a um portão CNOT. O estado após o BBO é $|0\rangle$ $|1\rangle$ $\frac{1}{\sqrt{2}}(|00\rangle + |11\rangle)$ $\varphi$ $x$ $D_0$ $R_\varphi=\operatorname{diag}(1,e^{i\varphi})$ $D_0$ $D_0$ $|0\rangle$

\frac{1}{2} (| 00 ⟩ + | 10 ⟩ + e^{i φ} | 01 ⟩ - e^{i φ} | 11 ⟩) = \frac{1}{2} (((1 + e^{i φ}) | 0 ⟩ + (1 - e^{i φ}) | 1 ⟩) | + ⟩ + ((1 - e^{i φ}) | 0 ⟩ + (1 + e^{i φ}) | 1 ⟩) | - ⟩)

$\frac{1}{2}(|00\rangle+|10\rangle + e^{i\varphi}|01\rangle - e^{i\varphi}|11\rangle)=\frac{1}{2}(((1+e^{i\varphi})|0\rangle+(1-e^{i\varphi})|1\rangle)|+\rangle + ((1-e^{i\varphi})|0\rangle +(1+e^{i\varphi})|1\rangle)|-\rangle)$

D_{0}

$D_0$

| 0 ⟩ ⟨ 0 |

$|0\rangle\langle 0|$

D_{3}

$D_3$

D_{4}

$D_4$

D_{0}

$D_0$

\frac{1}{2}

$\frac{1}{2}$

| \pm ⟩

$|\pm\rangle$

D_{1}

$D_1$

D_{2}

$D_2$

D_{0}

$D_0$

\frac{1}{2} (1 \mp \cos φ)

$\frac{1}{2}(1\mp \cos \varphi)$

M. Stern
fonte

Perfeito, obrigado! Não se preocupe com o circuito; a descrição é tão clara que o circuito pode ser facilmente desenhado seguindo-o.

Pyramids

Mesmo assim ^, eu acho que ter o circuito seria uma boa adição .. :-)

Kiro

@ Kiro: Eu concordo e incluo o diagrama na resposta.

M. Stern