¿Cuál es el equivalente del circuito cuántico de un borrador cuántico (opción retardada)?

Las computadoras cuánticas pueden simular eficientemente cualquier otro sistema cuántico. Por lo tanto, debe haber algún tipo de equivalente de una configuración de borrador cuántico (posiblemente simulado). Me gustaría ver un equivalente tal dibujado como un circuito cuántico, idealmente en la variante de un borrador cuántico de elección retardada .

Una realización experimental (cuántica) de un borrador cuántico es esta: se crea un experimento de interferencia de doble rendija en el que se obtiene información de doble sentido al "duplicar" los fotones frente a cada rendija utilizando la conversión descendente paramétrica espontánea (cuya física no es importante para mi argumento, el punto es que tenemos un nuevo fotón que podemos medir para obtener información en qué dirección). El patrón de interferencia desaparece naturalmente, a menos que construyamos un borrador cuántico: si los dos fotones "duplicados" que transportan la información de la dirección se superponen a través de un divisor de haz 50-50 de tal manera que la información de la dirección ya no se puede medir, el patrón de interferencia reaparece. Curiosamente,

Parece que no puedo encontrar una equivalencia convincente para el patrón de interferencia y para el borrador cuántico en las puertas simples de qubit. Pero también me encantaría hacer el pensamiento (e idealmente, el real) en una computadora cuántica. ¿Qué programa (circuito cuántico) necesitaría ejecutar en una computadora cuántica para hacer eso?

algorithm quantum-gate circuit-construction

— pirámides
fuente

Trataré de traducir Kim et. Alabama. experimentar desde una descripción óptica hasta una descripción de información cuántica. Aquí está la configuración experimental tal como la encuentra en el artículo de Wikipedia vinculado :

Asociamos la ruta azul con y la roja con . La doble rendija se puede describir mediante una puerta Hadamard. El BBO corresponde a una puerta CNOT. El estado después de la BBO es . Hay una fase dependiendo de la posición del detector , que corresponde a una puerta de fase . Finalmente, la superposición de las vigas en corresponde a otra puerta de Hadamard y se puede ver que la medición de se proyecta en . El circuito completo se ve así: $|0\rangle$ $|1\rangle$ $\frac{1}{\sqrt{2}}(|00\rangle + |11\rangle)$ $\varphi$ $x$ $D_0$ $R_\varphi=\operatorname{diag}(1,e^{i\varphi})$ $D_0$ $D_0$ $|0\rangle$

El estado antes de la medición es: Veamos la probabilidad de medir el primer fotón en ( ). Si medimos el segundo en base z ( y ), la probabilidad de un clic en es (el estado posterior a la medición es ). Esto es independiente de la fase: no hay interferencia aquí. Para la base x ( y

\frac{1}{2} (| 00 ⟩ + | 10 ⟩ + e^{i φ} | 01 ⟩ - e^{i φ} | 11 ⟩) = \frac{1}{2} (((1 + e^{i φ}) | 0 ⟩ + (1 - e^{i φ}) | 1 ⟩) | + ⟩ + ((1 - e^{i φ}) | 0 ⟩ + (1 + e^{i φ}) | 1 ⟩) | - ⟩)

$\frac{1}{2}(|00\rangle+|10\rangle + e^{i\varphi}|01\rangle - e^{i\varphi}|11\rangle)=\frac{1}{2}(((1+e^{i\varphi})|0\rangle+(1-e^{i\varphi})|1\rangle)|+\rangle + ((1-e^{i\varphi})|0\rangle +(1+e^{i\varphi})|1\rangle)|-\rangle)$

D_{0}

$D_0$

| 0 ⟩ ⟨ 0 |

$|0\rangle\langle 0|$

D_{3}

$D_3$

D_{4}

$D_4$

D_{0}

$D_0$

\frac{1}{2}

$\frac{1}{2}$

| \pm ⟩

$|\pm\rangle$

D_{1}

$D_1$

D_{2}

$D_2$ ) la probabilidad de un clic en es , así que aquí vemos la interferencia. Si vemos interferencia o no depende de la elección del segundo sistema, que puede retrasarse. Por supuesto, necesitamos conocer el resultado, por lo que no es posible una comunicación más rápida que la ligera con esta configuración.

D_{0}

$D_0$

\frac{1}{2} (1 \mp \cos φ)

$\frac{1}{2}(1\mp \cos \varphi)$

— M. Stern
fuente

¡Increíble gracias! No te preocupes por el circuito; la descripción es tan clara que el circuito se puede dibujar fácilmente después de él.

— pirámides del

Aun así ^, creo que tener el circuito sería una buena adición ... :-)

— Kiro

@Kiro: estoy de acuerdo e incluyo el diagrama en la respuesta.

— M. Stern