Photonen bewegen sich schnell und es besteht häufig die Möglichkeit, ihre Verschränkung in einen festen Zustand zu übertragen. Der Vorteil der Übertragung der Verschränkung auf ein Festkörper-Qubit besteht natürlich darin, dass man damit (z. B. Ein- und Zwei-Qubit-Gates) problemlos und effizient arbeiten kann, während es sehr schwierig ist, ein Zwei-Qubit-Quantum zu bewirken Gates auf Photonen selbst, mehr dazu finden Sie in der Antwort auf Wie wenden Sie einen CNOT auf Polarisations-Qubits an? Teilen wir die Antwort also in optische Festkörper-Hybridansätze, rein optische Ansätze und rein Festkörperansätze auf:
- Der optische Festkörper-Hybridansatz führt zu Aufzeichnungen wie dieser aus dem Jahr 2012: Herbeigeführte Verschränkung zwischen Festkörper-Qubits, die 3 Meter voneinander entfernt sind . Für den Festkörperteil verwendeten sie Stickstoff-Leerstellen-Zentren , bei denen es sich um Diamantdefekte mit bemerkenswerter Quantenkohärenz handelt, selbst bei hoher Temperatur (obwohl dieses spezielle Experiment bei niedriger Temperatur durchgeführt wird). In diesem Fall die Quantentreuedes endgültigen verschränkten Zustands liegt weit über der klassischen Grenze von 0,5, aber gleichzeitig deutlich unter 0,9, was bedeutet, dass es ausreicht, Quanteneffekte zu demonstrieren, aber im praktischen Sinne nicht großartig. Offensichtlich ist die unvollständige Ununterscheidbarkeit von Photonen die Hauptbeschränkung für die Wiedergabetreue in diesem Experiment, gefolgt von Fehlern in den Mikrowellenimpulsen, die zum Drehen der Auslesebasen der beiden Festkörper-Qubits verwendet werden. Als neueres Update, wohin die Dinge mit dem Hybridansatz gehen könnten, gibt es diese Demonstration des Protokolls zur Verschränkungsreinigung und zum Austausch von Quanten, um Quantum Repeater in IBM Quantum Computer zu entwerfen . Soweit ich es gelesen habe, ist es keine vollständige Demonstration, da es den Photonen-Feststoff-Transfer nicht tatsächlich implementiert, sondern "Entwerfen Sie eine Quantenschaltung, die im Prinzip die Hauptoperationen eines Quantenrepeaters äquivalent ausführen kann . "Eine Perspektive auf das gesamte Gebiet der Kombination von Quantenkommunikation mit Quantencomputing finden Sie unter Auf dem Weg zu einem globalen Quantennetzwerk von Nature Photonic ( arXiv-Version ).
- Die rein optische Aufzeichnung, wie in seiner Antwort von @DaftWullie berichtet, wird von der Jian-Wei Pan-Gruppe in China behauptet, die eine Verschränkung über 1203 km über einen Satelliten meldet ( Satelliten-Boden-Verschränkungs-basierte Quantenschlüsselverteilung ). Aufgrund der Natur der Photonen ist dies eher für reine Quantenkommunikationszwecke als für das eigentliche Quantencomputing nützlich.
- Auf dem rein Festkörper-Ansatz fand ich diesen Brief an Nature Nanotechnology von 2012, Elektrische Steuerung eines fliegenden Festkörper-Qubits ( arXiv-Version ). Yamamoto und Mitarbeiter berichteten über den Transport und die Manipulation von Qubits über Entfernungen von 6 Mikrometern innerhalb von 40 ps. in einem Aharonov-Bohm-Ring (basierend auf dem Aharonov-Bohm-Effekt ), verbunden mit zweikanaligen Drähten, die eine abstimmbare Tunnelkopplung zwischen Kanälen aufweisen. Sie behaupten, die ersten " Demonstrationen skalierbarer" fliegender Qubit "-Architekturen zu sein - Systeme, in denen es möglich ist, Quantenoperationen an Qubits durchzuführen, während sie kohärent übertragen werden - in Festkörpersystemen" . Nach Yamamoto et al. "Diese Architekturen ermöglichen die Kontrolle über die Qubit-Trennung und die nicht-lokale Verschränkung, wodurch sie für Integration und Skalierung besser geeignet sind als statische Qubit-Ansätze. ""
Alles, was gesagt wird, die derzeit wahrscheinlich beste praktische Antwort auf die Frage, sind derzeit funktionierende Quantencomputer: Da behauptet wird, dass der universelle 16-Qubit-IBM-Quantencomputer vollständig verschränkt werden kann , scheint die maximale Verschränkungsentfernung in Festkörpergeräten wird keine praktische Einschränkung für das Quantencomputing sein (auch ohne Verwendung von fliegenden Qubits). Ich vermute jedoch, dass das Skalieren und Schützen dieser Verstrickung nicht trivial sein wird.
