Máy tính lượng tử

Các trạng thái của qubit được xác định dựa vào 2 trạng thái cơ bản là 
0
và 
1
. Như đã nói,
khác với bit cổ điển, qubit không chỉ nhận các giá trị ứng với các trạng thái đó mà nó còn nhận giá trị
chồng chập là sự tổ hợp tuyến tính của 2 trạng thái
đó: Trong đó a, b là các hằng số
tỉ lệ cường độ của trạng thái tổ hợp ứng với trạng thái cơ bản tương ứng.
Theo điều kiện chuẩn hóa thì |a|
2
+|b|
2
= 1. Do đó, ta thấy rằng, không gian trạng thái tổ hợp
của qubit về mặt hình học được biểu diễn trên một mặt cầu, gọi là mặt cầu Bloch.
Như vậy, về bản chất, mỗi điểm trên mặt cầu biểu diễn cho một trạng thái của qubit. Mà mặt cầu
thì có vô hạn điểm, do đó ta thấy ngay khả năng biểu diễn thông tin lượng tử lên đến vô hạn chứ không
phải chỉ là 0 hoặc 1 như bit cổ điển.
3.3 Trao đổi và xử lý thông tin giữa các qubit
Chúng ta biết rằng mỗi qubit đều mang thông tin lượng tử. Và thông tin được trao đổi qua lại giữa
các qubit. Do đó, một trong các lĩnh vực mới là tìm hiểu cơ chế trao đổi thông tin giữa các qubit và cách
xử lý thông tin thu được.
Sự khác biệt của qubit so với bit cổ điển, không chỉ ở sự biến thiên giá trị liên tục thông qua chồng
chập lượng tử, mà còn ở chỗ cùng một lúc nhiều qubit có thể tồn tại và tương tác với nhau qua hiện tượng
rối lượng tử. Sự rối này có thể xảy ra ở khoảng cách vĩ mô giữa các qubit, cho phép chúng thể hiện các
chồng chập cùng lúc của nhiều dãy ký tự (ví dụ chồng chập 01010 và 11111). Tính chất “song song lượng
tử” này là thế mạnh cơ bản của máy tính lượng tử.
Thông tin của máy tính lượng tử được mô tả bởi tập các qubit. Quá trình chuyển từ trạng thái đầu
tiên của các qubit đến trạng thái cuối sẽ được mô tả bởi một ma trận tác động lên hàm sóng của các qubit.
Bằng việc giải các tích phân chuyển động đối với ma trận mật độ này, áp dụng các phép tính gần
đúng, người ta đã thấy rằng sự biễu diễn trạng thái trên một qubit tự do còn chịu ảnh hưởng của các trạng
thái của qubit khác. Thành lập cụ thể các phương trình này sẽ cho cơ chế truyền thông tin của các qubit.
Downloaded by tu?n yêu Th?o (tuantnt12345@gmail.com)
lOMoARcPSD|33119283

Việc giải các phương trình này còn phải tính tới ảnh hưởng của môi trường, ảnh hưởng của một
chuỗi các qubit trong bộ nhớ lượng tử thay vì chỉ giữa 2 qubit. Đây là một quá trình khó khăn kết hợp cả
sức người – “sức máy” và cũng đang là một trong những mốc khởi đầu cho các bạn trẻ bước chân vào
nghiên cứu vật lý mà không cần thiết phải nghiên cứu nhiều từ các kiến thức cũ.
Như vậy, để bước chân vào lĩnh vực này, giải tìm các ma trận mật độ, cần các công cụ nền tảng
gì?

tải về 1.25 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: