Физикам из университетов Квинсленда и Гриффит впервые создан действующий прототип квантовой ворота Fredkin. Устройство меняет состояние двух кубитов в зависимости от состояния третьего кубита контроля. Путем использования комбинации из одного или более из этих ворот можно выполнять любые квантовые логические операции, другими словами он универсален. В исследовании, опубликованном в журнале Science, кратко об этом сообщает пресс-релиз университета Гриффита.
Клапан работает следующим образом. В одном из трех входов подается сигнал управления. Если его значение равно нулю, и он, и сигналы из двух оставшихся входах остаются неизменными. Если значение управляющего сигнала один сигнал два других меняются местами записи в выходной каналы, элемент управления линия остается неизменной. Используя один или несколько классических ворот может внесены какие-либо логические операции.
Имеет похожие свойства квантовых ворот. По сути, это означает, что вместо создания нескольких различных типов клапанов для каждой операции (не, или, исключающее или и т. д.) в вашем устройстве, вы можете использовать элементы только одного типа, определенным образом Соединенные между собой. В частности, это может уменьшить общее количество элементов в схеме.
Физики-теоретики предложили ранее несколько способов создания клапан Фрадкина, в частности, с комбинацией пяти обычных dvuhserijnyj элементов. Однако такие схемы достаточно сложны и до сих пор не реализованы. Создатели работы не только предложили более простую схему клапана без использования дополнительных логических элементов, но также воплотить ее в жизнь.
Ученые поняли устройство с помощью линейной оптики — был основан на схему операции своп (своп двух кубитов). В этой схеме авторы добавили исходной линии. Физики говорят, что такой шаг возможен для оптических систем. В целях контроля на линии может повлиять на операции своп, авторы использовали особого рода запутанности, которые работают на пути фотонов. Другими словами, один Фотон может пойти в любом направлении в зависимости от того, в какую сторону «выбрали» другой Фотон.
Для формирования входного сигнала ученые использовали фотоны рождаются в результате спонтанного параметрического рассеяния света, явление, с помощью которого Фотон преобразуется в две половины энергии. Такие частицы запутаны. Тогда Фотон поляризуется — закодировано состояние кубита. В зависимости от выбора способа управления кубит, два кубита ввода или смешанный (трасса 1Р, 2Б, 1Г) или продолжает двигаться последовательно (пути 1Б, 2Г, 1Г).
Каждый вариант ввода физики проверены до 650 Регистрация событий. На мероприятии была рассмотрена только ситуация, когда четырех детекторов (контроль для первого и второго кубита и дополнительную) в то же время зафиксировано прибытие одного фотона. По мнению авторов, в результате чего клапан работает с высокой точностью.
Авторы отмечают, что клапан Fredkin могут быть использованы в ряде различных задач. Например, она позволяет быстро сравнить ли два набора одинаковых кубитов. Такая операция требуется для подбора ключей и создания защищенных линий связи в квантовой криптографии. Также клапан может использоваться в алгоритм Шора, складывая числа на простые множители.
Владимир Королев
Н+1
