교육용 양자 컴퓨팅 장난감이나 장치가 있습니까?

강의실에서 사용하기 위해 다른 편광 필터를 포함하는 블록에 대한 IEEE 스펙트럼 의이 기사 에서 영감을 얻은 질문 과 양자 컴퓨팅 용어에서 3 편광 필터 실험을 나타내는 것에 대한 이전의 질문 입니다. 나는 다른 길로 가고 싶다.

물리 교사가 교실에서 사용할 수있는 것과 같이 쉽게 구입할 수있는 교육용 양자 컴퓨팅 장난감이 있습니까? 여기서 레이저와 함께 매우 간단한 양자 회로를 만들 수있는 편광 필터 또는 빔 스플리터 세트를 상상하고 있습니다.

CNOT 게이트를 만드는 방법에 특히 관심이 있습니다.

귀하의 질문과 관련된 몇 가지 기여는 다음과 같습니다.

1- 매우 최근에 Chris Ferrie는 라는 장난감 버전의 양자 역학을 기반으로하는 오픈 소스 카드 게임을 만들었습니다$<B|racket|S>$ .

2- 회사 Phase Space Computing은 양자 게이트와 간단한 양자 알고리즘을 시뮬레이션하는 전자 키트를 판매합니다.

교실에서 일반적으로 사용되는 일종의 광학 벤치를 얻을 수 있습니다.

몇 가지 예를 들면 다음과 같습니다.

3B 과학

학교 전문

이전에 제가 가르친 것은 3B 출신이라고 생각하지만 다른 제품에 대해서는 알지 못하므로 나에게 제품 추천을받는 대신 직접 조사하십시오. 몇 가지 옵션이 있으며이 선택은 품질 / 비용 요구 사항에 따라 다릅니다.

이것들은 편광이 아닌 렌즈와 회절에 대한 실험을위한 것이므로 편광판을 별도로 가져와야합니다. 예를 들면 :

에드먼드 옵틱스

그러나 모든 조각이 트랙을 따라 마운트에 어떻게 놓이는 지 알기 때문에 쉽게 움직일 수 있습니다. 빔라인을 따라 모든 것을 정렬하는 것이 더 쉽도록 찾는 일종의 설정입니다.

세 가지 편광기 실험을 가르 칠 때 강도를 측정하는 검출기도 있지만 데이터를 오류 분석.$A \sin^2 (B \theta + C)$

불행히도 양자 컴퓨터는 구축하기가 매우 어렵습니다. 편광 필터 또는 빔 스플리터를 사용한 실험은 양자 효과를 보여줄 수 있지만 단일 광자 소스와 검출기가 없다면 다중 큐 비트에 대해 간단한 양자 회로를 만들 방법이 없습니다.

또는 현재 클라우드 기반 장치를 사용할 수 있습니다. IBM Q 경험 (일부 도입 후) 학생들에게 적합 할 것이다 간단한 GUI 인터페이스를 가지고 다음 실제 하드웨어의 회로를 실행합니다. 학생들이 프로그래밍 방식으로 회로를 만들 수 있다면 Rigetti의 하드웨어뿐만 아니라 더 많은 양자 IBM 하드웨어를 파이프 라인의 다른 회사와 함께 사용할 수 있습니다 .

'단일 큐 비트'실험의 경우 편광 필터를 사용할 수 있습니다. 큐 비트 의 및 상태는 수평 및 수직 편광과 연관 될 수 있으며, 및 상태는 및 각도와 연관 될 수 있습니다. . 그런 다음 필터를 들기 만하면 주어진 상태에서 햇빛을 단일 큐빗 스트림으로 전환 할 수 있습니다.$|0\rangle$$|1\rangle$$|+\rangle$$|-\rangle$$45^{\circ}$$135^{\circ}$

두 번째 필터를 사용하여 기준 (수평 또는 수직으로 잡고 빛이 ) 또는 기준 (또는 대각선으로 잡고). 여러 필터를 사용하면 이러한 측정을 연결하고 측정 기준이 어떻게 보완되는지 보여줄 수 있습니다. 양자 컴퓨터에서 실행 한 게임 을 보완 할 수도 있습니다 : 보완 측정 기능이있는 전함 .$|0\rangle / |1\rangle$$|+\rangle / |-\rangle$

이것은 항상 같은 상태이며 상호 작용하지 않기 때문에 많은 큐 비트가 있다는 사실에도 불구하고 단일 큐 비트 예입니다. 따라서 단일 qubit 프로세스의 샘플이 많으므로 한 번에 모두 빛을 발합니다.

공개 : 저는 IBM에서 일하고 있으며 Rigetti는 한 번 티셔츠를 줬습니다.