量子物理
[提交于 2024年2月15日
]
标题: 借助场媒介的Unruh--DeWitt量子比特的通用量子计算
标题: Universal Quantum Computing with Field-Mediated Unruh--DeWitt Qubits
摘要: 一个通用量子门集是量子计算理论的重要组成部分,但在正在发展的相对论量子信息(RQI)理论中却不存在。然而,Unruh-DeWitt(UDW)探测器形式主义可以被提升到量子比特和量子场之间的幺正门,并允许在量子Shannon理论中的RQI应用,例如通过场媒介的量子信道中的互信息、相干信息和量子容量。 最近,在二维量子材料中提出了UDW风格量子比特的实验实现,但它们作为量子技术的价值,包括量子通信和计算,尚不清楚,特别是因为场引入了许多退相干途径。 我们引入了量子比特与场之间的受控幺正UDW逻辑门,这些门类似于两量子比特的CNOT门。 然后我们将这一形式扩展,以展示量子态传输(QST)(两个CNOT门)和SWAP(三个CNOT门)通道。 我们使用钻石距离来说明这些量子操作门的性能,钻石距离是一种衡量量子信道之间可区分性的指标。 像钻石距离这样的可区分性度量允许对通过UDW探测器的场媒介转换和局部量子力学操作之间进行严格的比较,从而量化UDW探测器在量子技术应用中的性能。 利用受控幺正量子比特-场相互作用,我们定义了CNOT门的确切形式。 通过这项技术,我们也定义了与Hadamard$H$、$S$和$T$门相关的量子场媒介单量子比特操作。 因此,简单的UDW探测器设置能够提供已知的实现通用量子计算的一组门。
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