場所間でキュービットを転送するプロセス

現在、量子ビットはクアンタムコンピュータの物理的なエンティティであることを理解しています。IBMクアンタムコンピュータとQ＃言語で遊んで、初めてクアンタムの世界に足を踏み入れました。

私は、アリスからボブへのキュービットのトランスポートにしばしば言及するアリスとボブスタイルのシナリオをたくさん読みました。私はそれを物理的に輸送していると推測していますが、これがコンピューティングの感覚からどのように見えるかについての議論は見つかりませんでした。古典的または量子チャネルを介した輸送のために、キュビット、またはキュービットの表現（状態または値）を「パッケージ化」することは、理論的にどのように達成できるでしょうか？これが可能になる唯一の方法は、絡み合いとテレポーテーションによるものだと思います。もつれのない通常のキュービットを何らかの形式で表現し、2つのポイント間で論理的に転送して、受信ポイントが内部に含まれる情報をデコードおよび解釈できるようにすることは可能ですか？その受信ポイントは、古典的なコンピュータアーキテクチャのコンピュータサービスまたは別の量子マシンである可能性があります。

私は、ビットをチップにエンコードしながら、ビット（または一連のビット）をさまざまな形式で論理的に表現し、操作のためにそれらを転送できる、クラシックコンピューティングの意味でこれを質問します。私の思考プロセスの源であるソフトウェアエンジニアとして。これは、Quantumで実行するのは現実的ではないかもしれませんが、理論的には、達成できるものですか？どんなガイダンスも歓迎します。

編集：本当に包括的な答えをありがとう、それは多くのギャップを埋めました、そして私は理論的に潜在的な橋をもたらす光子とファイバーの間の強いつながりに気づきませんでした。私はhello worldの基本的なアプリケーションを使って作業しており、Classicalに関する私のソフトウェア知識を、基本的な転送および表現レベルでこの世界に精神的に橋渡ししようとしています。私は両方の世界と私の精神的なブロックを橋渡しするいくつかの小さなアプリを構築しようとしています。今は、従来のプログラミング表記でキュービットの特性を表しています。キュービットの論理表現を作成するために何をモデル化する必要があるかについて考えたことはありますか？私が得ているのは、プログラマーがタイプを表すことを可能にする仕様に似たものです（たとえば、ストリングhttps://en.wikipedia.org/wiki/String_(computer_science））。Quantumプログラミング言語では、キュービットは独自のタイプです。レベルをドリルダウンすると、非常に基本的な方法で特性をキャプチャできるため、ベクトル配列のようなもので表現して、主要な特性（状態など）をキャプチャすることができます（ただし、重ね合わせ！）、スピンなど

キュービットをアリスからボブに転送することは何か物理的なことを暗示するというあなたの仮定は完全に正しいです。通常、この2つのパーティ間の送信の設定がある問題/状況は、量子通信と呼ばれます。これらの問題/状況は、ほとんどの場合光子であるそれらのキュビットを「空中キュビット」と呼ぶことにより、時々曖昧さを解消します。単一光子は、有用な量子ビット状態で準備できる量子システムでもあり、ゲートで操作できます（ただし、すべての種類のゲートではなく、量子ビットの他の物理的な実装ほど簡単ではありません）。キュービットシステム。アリスとボブはこれらの写真を、それらが接続されている光ファイバー、またはフリースペース（文字通り、宇宙の衛星になり得る）を介して文字通り共有します。

フォトンは、古典的な通信ネットワークの大部分ですでに使用されているため、このアプリケーションに最適です。「ファイバー」インターネットまたはフォトニックネットワークは、強力なパルスレーザーを使用して光ファイバーで古典的な情報を送信します。したがって、クラシックチャネルと量子通信チャネルの両方を使用したい場合は、同じファイバで両方を実行できます（技術的な理由から難しいが、完全に可能）。

量子計算のためにキュービットを作成できる他の物理システム（超伝導体、イオントラップなど）もあります。これらのキュービットの異なるグループを接続するためにチップをピックアップして移動するのではなく、元のシステムと絡み合ったり、必要な情報を持っている光子を作成することがよくあります。 2番目のシステムと共有し、フォトンを送信します。

「アリスとボブ」のシナリオは、量子計算のシナリオとは非常に異なることを最初から述べておく価値があります。アリスとボブのシナリオは、量子ゲートを直接実行することが不可能である2つの離れた場所にあるということです。一方、あなたが話している量子計算アーキテクチャでは、2キュービットゲートがすぐに利用できます。キュービットのペアを直接操作できない場合でも、一連のスワップゲートでキュービットを相互に移動したり、戻したりすることができます。

また、古典的にソフトウェアエンジニアの解釈に注意する必要があります。これは、古典的に物事を移動したり、複数のコピーを作成したりすることが非常に簡単だからです。量子では、データのコピーを作成することはできません。

では、どのようにキュービットを移動しますか？エンタングルメントとテレポーテーションは実際の答えではありません。それらはエラー修正の強化されたプロトコルを提供するのに役立つかもしれませんが、基本的な問題は、いかに絡み合った状態を共有してテレポーテーションを達成するかです。

おそらく最良の方法は、量子コンピュータのキュービットなど、ある物理キャリアから別の物理キャリアに量子情報を転送することです。通常、このコンテキストではフォトンについて考えます。フォトンは、あまり相互作用せずに長距離を移動するのに優れています。従来のデータが光ファイバーを介して転送できるのと同じ方法で、光ファイバーを介して光子を重ね合わせて送信することを想像するのは、それほどワイルドではありません。あなたはどちらか一方の光子をキュビットの異なるストレージ/操作タイプに変換する必要があります。これを実現するテクノロジーは確かに存在しますが、それがどれほど確実に行われるかはわかりません。