Saya membaca bahwa qubit dapat dikodekan dalam keadaan Fock , seperti ada atau tidak adanya foton. Bagaimana Anda melakukan rotasi qubit tunggal pada kondisi Fock?
Jawaban:
Superposisi dalam ruang Fock - dan rotasi dalam ruang Fock - benar-benar ada di mana-mana.
Penting untuk dicatat bahwa semua keadaan klasik dari medan elektromagnetik adalah superposisi dari berbagai status eigen-nomor foton.
Seluruh disiplin teori medan kuantum (kurang-lebih) menyangkut rotasi mana dalam ruang Fock bermotivasi fisik tertentu yang diizinkan, dan dengan amplitudo apa yang sebenarnya terjadi.
Paradigma eksperimental sirkuit dan rongga QED - yang memvalidasi prediksi yang indah dari teori 70 tahun yang sekarang - secara eksplisit berkaitan dengan operasi pada negara-negara nomor foton (khususnya "ada atau tidak adanya satu foton" seperti yang DaftWullie taruh. itu), dan merupakan pilar dari atom, molekul dan fisika optik. Sirkuit QED adalah teori penting yang mendasari qubit fluks superkonduktor, yang perangkat telah ditunjukkan untuk menampilkan efek kuantum yang koheren di luar keraguan yang masuk akal atau tidak masuk akal. Serge Haroche dianugerahi Hadiah Nobel 2012 dalam bidang fisika untuk karyanya di QED rongga, di mana ia terus dengan senang hati menciptakan, mengendalikan, dan mengukur superposisi sejumlah kecil foton gelombang mikro. Banyak eksperimentalis melakukan ini setiap hari.
Telah lama disarankan bahwa mode harmonik tunggal digunakan untuk mewakili satu atau lebih qubit dalam komputer kuantum praktis, di mana keadaan logis dikodekan sebagai superposisi keadaan dari jumlah pekerjaan yang berbeda. Untuk beberapa ide tentang bagaimana melakukan ini juga beberapa alasan mengapa itu mungkin bukan ide terbaik, lihat Nielsen dan Chuang, bagian 7.2.
Tidak ada kekurangan literatur tentang cara melakukan operasi semacam ini. Faktanya, sebagian kecil dari fisika modern berkaitan dengan hal itu. Saya tidak bisa membayangkan di mana atau bagaimana Anda akan mendapatkan ide yang berlawanan.
Jawaban singkatnya adalah Anda tidak bisa. Ada sesuatu yang disebut "aturan superseleksi nomor partikel" yang mendalilkan bahwa Anda tidak dapat membuat superposisi jumlah partikel yang berbeda. Jadi, jika Anda menyiapkan keadaan Fock, Anda dapat melakukan gerbang fase, dan bit membalik, tetapi Anda tidak dapat melakukan rotasi sewenang-wenang yang menciptakan superposisi nomor partikel yang berbeda.
Jawaban yang lebih panjang adalah bahwa kadang-kadang Anda dapat membuat superposisi, jika Anda memiliki kerangka referensi yang tepat tersedia. Ada diskusi bagus tentang hal ini di sini . Ini adalah alasan mengapa negara-negara seperti negara-negara yang koheren , yang merupakan superposisi dari jumlah foton yang berbeda, dapat dibuat (dan mereka digunakan untuk perhitungan kuantum, tapi itu pertanyaan yang sama sekali berbeda). Tetapi saya percaya bahwa ini tidak dapat bekerja dengan nomor foton kecil (misalnya ada atau tidak adanya satu foton). Satu-satunya hal yang dapat Anda lakukan dalam konteks itu adalah membuat superposisi satu foton di salah satu dari dua tempat.