Ztráta – DiVincenzo kvantový počítač - Loss–DiVincenzo quantum computer

tento článek příliš spoléhá na Reference na primární zdroje. Vylepšete to přidáním sekundární nebo terciární zdroje. (Říjen 2015) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Dvojitý kvantová tečka. Každá elektronová rotace S_L nebo S._R definovat jeden kvantový dvouúrovňový systém, nebo qubit v návrhu Loss-DiVincenzo. Úzká brána mezi dvěma tečkami může modulovat spojení, což umožňuje vyměnit operace.

The Ztráta – DiVincenzo kvantový počítač (nebo spin-qubit kvantový počítač) je škálovatelný polovodič -na základě kvantový počítač navrhl Daniel Loss a David P. DiVincenzo v roce 1997.^[1] Návrh měl použít jako qubits vnitřní stupeň volnosti jednotlivých elektronů omezený na 1/2 kvantové tečky. To bylo provedeno způsobem, který splnil DiVincenzoova kritéria pro škálovatelný kvantový počítač,^[2] a to:

• identifikace přesně definovaných qubits;
• spolehlivá příprava stavu;
• nízká dekoherence;
• přesné operace kvantové brány a
• silná kvantová měření.

Kandidát na takový kvantový počítač je a boční kvantová tečka Systém. Dřívější práce na aplikacích kvantových teček pro kvantové výpočty provedli Barenco et al.^[3]

Implementace dvoukbitové brány

Kvantový počítač Loss – DiVincenzo v zásadě pracuje s implementací inter-dot gate gate voltage Swap (počítačová věda) operace a místní magnetická pole (nebo jakákoli jiná místní manipulace s rotací) pro implementaci Řízená brána NOT (Brána CNOT).

Operace Swap je dosažena aplikací pulzního mezidotkového hradlového napětí, takže konstanta výměny v Heisenberg Hamiltonian se stává časově závislou:

${ displaystyle H_ {s} (t) = J (t) { vec {S}} _ {L} cdot { vec {S}} _ {R}.}$

Tento popis je platný, pouze pokud:

• rozteč úrovní v kvantové tečce ${ displaystyle Delta E}$ je mnohem větší než ${ displaystyle ; kT}$;
• stupnice doby pulzu ${ displaystyle tau _ {s}}$ je větší než ${ displaystyle hbar / Delta E}$, takže není čas na přechod k vyšším orbitálním úrovním a
• the dekoherence čas ${ displaystyle Gamma ^ {- 1}}$ je delší než ${ displaystyle tau _ {s}}$.

Z pulzního Hamiltonianu následuje operátor evoluce času

${ displaystyle U_ {s} (t) = mathbf {T} exp left {- i int _ {0} ^ {t} dt'H_ {s} (t ') right }.}$

Můžeme zvolit konkrétní dobu trvání pulzu tak, aby integrál v čase přešel ${ displaystyle J (t)}$ dává ${ displaystyle J_ {0} tau _ {s} = pi ({ text {mod}} 2 pi),}$ a ${ displaystyle U_ {s}}$ se stane operátorem Swap ${ displaystyle U_ {s} (J_ {0} tau _ {s} = pi) equiv U _ { rm {sw}}}$.

Brány XOR lze dosáhnout kombinací ${ displaystyle { sqrt { text {swap}}}}$ (druhá odmocnina Swap) operace s jednotlivými operacemi odstřeďování:

${ displaystyle U _ { rm {XOR}} = e ^ {i { frac { pi} {2}} S_ {L} ^ {z}} e ^ {- i { frac { pi} {2 }} S_ {R} ^ {z}} U _ { rm {sw}} ^ {1/2} e ^ {i pi S_ {L} ^ {z}} U _ { rm {sw}} ^ { 1/2}.}$

Tento operátor dává podmínkovou fázi pro stav na základě ${ displaystyle { vec {S}} _ {L} + { vec {S}} _ {R}}$.

Experimentální realizace

Spin qubits pro kvantový počítač Loss-DiVincenzo byly implementovány lokálním vyčerpáním dvourozměrné elektronové plyny v galium arsenid materiálové systémy na bázi.^[4][5] Spin qubits lze také implementovat v křemík^[6] nebo grafen.^[7]

Viz také

• Kane kvantový počítač
• Buněčný automat s kvantovou tečkou

Reference

externí odkazy

• Teorie kondenzovaných látek na univerzitě v Basileji