O gate swap é equivalente a apenas trocar o fio dos dois qubits?
se sim, por que não trocar apenas o fio sempre que queremos aplicar um gate de troca?
Sim, é equivalente. Essa é uma maneira perfeitamente válida de representá-la em um diagrama de circuitos quânticos.
Na prática, depende de qual implementação física você está falando. Se você tem qubits 'voadores', é possível apenas reordená-los ou simplesmente re-rotulá-los sem fazer nada ativamente. No entanto, muitas implementações físicas da computação quântica usam qubits estáticos. Isso significa que um qubit físico específico está em um determinado local. Se você deseja fazer com que ele interaja (por exemplo, execute controle-não) com outro qubit, eles geralmente precisam estar próximos um do outro. Isso significa executar operações de swap ao longo de algum caminho, trocando os estados dos qubits para que o estado que estava em um qubit físico esteja agora em outro, onde você precisa estar.
Por que não trocar de fio sempre que queremos aplicar um gate de troca?
Se esse é o cerne da questão, acho que a principal lógica aqui é tratar o gate de troca como um gate real.
Eu raramente vejo portas de troca brutas por conta própria em diagramas, normalmente as vejo como parte de um portão de Fredkin . Basicamente, tratando-o como um portão em vez de um cruzamento de fios, fica mais fácil entender como ele pode ser "controlado" como qualquer outro portão.
Mas sim, um portão de troca não controlado pode ser implementado em bits clássicos em fios elétricos trocando as posições dos fios.