¿Existen juguetes o dispositivos educativos de computación cuántica?

Pregunta inspirada en este artículo de IEEE Spectrum sobre bloques que contienen diferentes filtros de polarización para usar en las aulas, y mi pregunta anterior sobre la representación del experimento del filtro de tres polarizaciones en términos de computación cuántica. Aquí quiero ir por el otro lado.

¿Existen juguetes educativos de computación cuántica fácilmente adquiribles, como los que un profesor de física podría usar en un aula? Me imagino aquí un conjunto de filtros polarizadores o divisores de haz con los que puedes (junto con un láser) crear circuitos cuánticos muy simples.

Estoy especialmente interesado en formas de hacer una puerta CNOT.

Aquí hay un par de contribuciones relacionadas con su pregunta:

1- Muy recientemente, Chris Ferrie creó un juego de cartas de código abierto basado en una versión de juguete de mecánica cuántica, llamada$<B|racket|S>$ .

2- La compañía Phase Space Computing comercializa kits electrónicos que simulan puertas cuánticas y algoritmos cuánticos simples.

Puede obtener el tipo de banco óptico que generalmente se usa para las aulas.

Para un par de ejemplos:

3B Scientific

Especialidad escolar

Creo que el que he enseñado antes era de 3B, pero no conozco a ninguno de los otros, así que investígalos tú mismo en lugar de aceptar una recomendación de producto de mí. Hay varias opciones y esta opción dependerá de sus requisitos de calidad / costo.

Estos serán para experimentos sobre lentes y difracción en lugar de polarización, por lo que deberá obtener los polarizadores por separado. Un ejemplo:

Edmund Optics

Pero puede ver cómo todas las piezas se colocan en monturas a lo largo de una pista para que pueda deslizarlas fácilmente. Ese es el tipo de configuración a buscar para que alinear todo a lo largo de la línea de luz sea más fácil.

Al enseñar el experimento de los tres polarizadores, también tendríamos un detector para medir la intensidad, pero no lo necesitaría si esto es más como un juguete en lugar de enseñar a ajustar los datos a algo como con análisis de errores.$A \sin^2 (B \theta + C)$

Las computadoras cuánticas son, por desgracia, bastante difíciles de construir. Los experimentos con filtros polarizadores o divisores de haz podrían demostrar efectos cuánticos, pero no conozco ninguna forma de hacer circuitos cuánticos simples para múltiples qubits a menos que tenga fuentes y detectores de fotones individuales.

Alternativamente, podría usar dispositivos actuales basados ​​en la nube. El IBM Q La experiencia tiene una interfaz gráfica de usuario simple que sería adecuado para los estudiantes (después de alguna introducción), y se ejecutará el circuito en el hardware real. Si sus estudiantes pudieran hacer circuitos mediante programación, pueden usar más hardware cuántico de IBM y hardware de Rigetti , con otras compañías también en proceso.

Para un experimento de 'qubit único', tal vez podría simplemente usar filtros polarizadores. Los estados y del qubit podrían asociarse con polarización horizontal y vertical, y los estados y podrían asociarse con ángulos de y . Luego, simplemente sosteniendo un filtro, puede convertir la luz solar en una corriente de qubits individuales en un estado determinado.$|0\rangle$$|1\rangle$$|+\rangle$$|-\rangle$$45^{\circ}$$135^{\circ}$

Con un segundo filtro, puede medir de manera similar en la base (manteniéndolo horizontal o verticalmente, y viendo si sale alguna luz) o la base ( sosteniéndolo en diagonal). Con múltiples filtros, puede encadenar estas mediciones y mostrar cómo las bases de medición son complementarias. Incluso podrías rehacer el juego que hice para ejecutar en computadoras cuánticas: acorazados con medidas complementarias .$|0\rangle / |1\rangle$$|+\rangle / |-\rangle$

Este sería un ejemplo de qubit único, a pesar de que tiene muchos qubits, porque siempre tienen el mismo estado y nunca interactúan. Por lo tanto, solo tiene muchas muestras de un solo proceso de qubit, que está brillando sobre todos ustedes a la vez.

Divulgación: trabajo para IBM, y Rigetti una vez me regaló una camiseta