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Teletransportación por puerta cuántica

Aplicación de una compuerta CNOT mediante teletransportación de compuertas. Utiliza la medición de base de Bell (descompuesta aquí en una CNOT, una H y dos mediciones), la inicialización de base de Bell (descompuesta aquí en dos restablecimientos, una H y una CNOT) y la retroalimentación clásica en forma de operaciones de Pauli controladas por los resultados de la medición.

La teletransportación de puertas cuánticas es una construcción de circuito cuántico en la que se aplica una puerta a los qubits objetivo aplicando primero la puerta a un estado entrelazado y luego teletransportando los qubits objetivo a través de ese estado entrelazado. [1] [2]

Esta separación de la aplicación física de la compuerta del cúbit objetivo puede ser útil en casos en los que aplicar la compuerta directamente al cúbit objetivo puede tener más probabilidades de destruirlo que de aplicar la operación deseada. Por ejemplo, el protocolo KLM se puede utilizar para implementar una compuerta NOT controlada en una computadora cuántica fotónica, pero el proceso puede ser propenso a errores que destruyan los cúbits objetivo. Al utilizar la teletransportación de compuertas, la operación CNOT se puede aplicar a un estado que se puede recrear fácilmente si se destruye, lo que permite utilizar la CNOT de KLM en cálculos cuánticos de larga duración sin arriesgar el resto del cálculo. Además, la teletransportación de compuertas es un componente clave de la destilación de estados mágicos , una técnica que se puede utilizar para superar las limitaciones del teorema de Eastin-Knill . [3]

La teletransportación por puertas cuánticas se ha demostrado en varios tipos de computadoras cuánticas, incluidas la óptica lineal, [4] la computación cuántica superconductora , [5] y la computación cuántica de iones atrapados . [6]

Referencias

  1. ^ Jozsa, Richard (2005). "Introducción a la computación cuántica basada en mediciones". arXiv : quant-ph/0508124 . Código Bibliográfico :2005quant.ph..8124J. {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  2. ^ Colin P. Williams (2010). Exploraciones en computación cuántica . Springer. pp. 633–641. ISBN. 978-1-4471-6801-0.
  3. ^ Gottesman, Daniel; Chuang, Isaac L. (1999). "La teletransportación cuántica es un primitivo computacional universal". Nature . 402 (6760): 390–393. arXiv : quant-ph/9908010 . Código Bibliográfico :1999Natur.402..390G. doi :10.1038/46503. S2CID  4411647.
  4. ^ Chou, KS; Blumoff, JZ; Wang, CS; Reinhold, PC; Axline, CJ; Gao, YY; Frunzio, L.; Devoret, MH; Jiang, Liang; Schoelkopf, RJ (2010). "Realización basada en teletransportación de una puerta entrelazada cuántica óptica de dos cúbits". PNAS . 107 (49): 20869–20874. arXiv : 1011.0772 . Bibcode :2010PNAS..10720869G. doi : 10.1073/pnas.1005720107 . PMC 3000260 . PMID  21098305. 
  5. ^ Gao, Wei-Bo; Poulin, David (2018). "Teletransportación determinista de una puerta cuántica entre dos cúbits lógicos". Nature . 561 (7723): 368–373. arXiv : 1801.05283 . Código Bibliográfico :2018Natur.561..368C. doi :10.1038/s41586-018-0470-y. PMID  30185908. S2CID  3820071.
  6. ^ Wan, Yong; Kienzler, Daniel; Erickson, Stephen D.; Mayer, Karl H.; Tan, Ting Rei; Wu, Jenny J.; Vasconcelos, Hilma M.; Glancy, Scott; Knill, Emanuel; Wineland, David J.; Wilson, Andrew C.; Leibfried, Dietrich (2019). "Teletransportación de compuertas cuánticas entre cúbits separados en un procesador de iones atrapados". Science . 364 (6443): 875–878. arXiv : 1902.02891 . Bibcode :2019Sci...364..875W. doi :10.1126/science.aaw9415. PMID  31147517. S2CID  119088844.