Informació quàntica en variables contínues

La informació quàntica en variables contínues (CV per les seues sigles en anglés) és l'àrea de la ciència de l'informació quàntica que fa us d'observables físics, com l'intensitat d'un camp electromagnètic, els valors numèrics del qual pertanyen a intervals continus. Una aplicació primària és la computació quàntica. En cert sentit, la computació quàntica de variable contínua és "analògica", mentres que la que utilisa qubits (cúbits) és "digital". En térmens més tècnics, la primera utilisa espais de Hilbert de dimensió infinita, mentres que els espais de Hilbert dels sistemes que comprenen coleccions de qubits són de dimensió finita. Una de les motivacions per a estudiar la computació quàntica contínua-variable és comprendre qué recursos són necessaris per a que les computadores quàntiques siguen més potents que les clàssiques.

Implementació

Una forma d'aplicar protocols d'informació quàntica de variable contínua en el laboratori és per mig de les tècniques de l'òptica quàntica. En modelar cada modo del camp electromagnètic com un oscilador harmònic quàntic en els seus operadors de creació i aniquilació associats, es definix un parell de variables canónicamente conjugades per a cada modo, les cridades "quadratura", que eixerciten el paper d'observables de posició i moment. Estos observables establixen un espai de fases en el que poden definir-se les distribucions de cuasiprobabilidad de Wigner. Les mides quàntiques en un sistema d'este tipo poden realisar-se utilisant detectors homodinos i heterodinos.

El teletransporte quàntic d'informació quàntica contínua-variable es va conseguir per métodos òptics en 1998. (Science va considerar este experiment un dels "10 millors" alvanços de l'any). En 2013, es varen utilisar tècniques d'òptica quàntica per a crear un "estat de clúster", un tipo de preparació essencial per a la computació quàntica unidireccional (basada en medicions), que implicava més de 10.000 modos temporals entrellaçats, disponibles de dos en dos. En una atra implementació, es varen entrellaçar simultàneament 60 modos en el domini de la freqüència, en el pentine de freqüències òptic d'un oscilador paramètric òptic.

Una atra proposta consistix en modificar la computadora quàntica de la trampa de ions: en lloc d'almagasenar un únic qubit en els nivells d'energia interns d'un ion, en principi es podrien utilisar la posició i el moment del ion com a variables quàntiques contínues.

Aplicacions

Els sistemes quàntics de variació contínua poden utilisar-se per a la criptografia quàntica i, en particular, per a la distribució de claus quàntica. La computació quàntica és una atra possible aplicació, i s'han estudiat diversos enfocaments. El primer método, propost per Seth Lloyd i Samuel L. Braunstein en 1999, seguia la tradició del model de circuit: les portes llògiques quàntiques es creen per mig d'hamiltonianos que, en este cas, són funcions quadràtiques de les quadratura dels osciladors harmònics. Més vesprada, la computació quàntica basada en medicions es va adaptar a l'entorn dels espais de Hilbert de dimensió infinita. No obstant, un tercer model de computació quàntica de variable contínua codifica sistemes de dimensió finita (coleccions de qubits) en uns atres de dimensió infinita. Este model es deu a Daniel Gottesman, Alexei Kitaev i John Preskill.

Vore també

• Computació quàntica