物理和逻辑量子比特之间有什么区别？

Question

物理和逻辑量子比特之间有什么区别？

我希望有人可以帮我解决这个问题,我无法弄清楚到底有什么区别.

最好的,Dirma

Answer 1

逻辑量子比特是可用于编程的量子比特,它包含| 0>和| 1>状态的叠加.它可以通过在台式机或笔记本电脑上的普通二进制CPU上运行的模拟器来实现,以便您开发和调试量子算法.(表示n-qubit量子态需要2 ⁿ -1个复数. 如果舍入误差正常,假设模拟器会使用固定宽度整数或浮点表示.)

物理量子比特是量子比特的实际量子实现.维基百科有各种可能性的表格:https://en.wikipedia.org/wiki/Qubit#Physical_representation.例如,可以具有旋转/旋转状态的叠加的电子.

真实的物理量子比特遭受不必要的退相干.如果将它们直接用作逻辑量子位,则会出现此问题.相反,您可以在多个物理量子比特之上实现逻辑量子位以获得冗余.

来自初学者的量子误差校正,Devitt,Munro和Nemoto(2013).

3-QUBIT代码:量子错误校正的良好起点

...

3量子位代码编码的单个逻辑量子位分成三个物理量子位与它可以校正一个单一的,σ属性_X,位翻转错误.

两个逻辑基础状态| 0> _L和| 1> _L被定义为

|0>L = |000>, |1>L = |111> 

该论文接着描述了可以处理更多错误的其他纠错方案.

我自己几乎没有看过这篇文章,但这听起来非常类似于传统的故障安全冗余计算,你通过三重冗余纠正硬件故障/宇宙射线故障,并取得同意的2个结果. 您可以在每比特级别执行此操作以进行纠错,尤其是在太空飞行等高误差环境中,宇宙射线会翻转位.

您还可以构建和编程3台独立的计算机(来自不同制造商的不同硬件,由不相互通信的团队编写的软件).仅比较相同输入的最终结果.这就是您想要的客机电传操纵控制系统和载人航天飞行.

无论如何,我们在这里讨论主题,但我希望这个类比对于理解使用多个不可靠的物理计算产生一个(更多)可靠的逻辑计算的想法是有用的.

这与我们对现代NAND闪存存储的做法正好相反.https://en.wikipedia.org/wiki/Multi-level_cell flash使用4或8个电压电平来存储每个单元2或3位,而不是每个单元仅使用一个位(低电压或高电压).(或者我猜三个级别可以使用编码方案在多个单元中每个单元存储多于1个比特.)

不是你想要的(退相干是一个问题,而不是试图为每个物理包装更多的逻辑比特),但是一些量子系统可能会这样做.维基百科给出了一个非线性振荡器的例子,其中一个级别是基态,另一个级别是第一个激发态.使用第二和第三激发态可以让你存储2个量子比特.但正如我所说,这在实际系统中没用.