Estoy leyendo un libro sobre computación cuántica. Es un libro muy poco técnico, y no necesito una explicación muy técnica. Sigo viendo aparecer las palabras puerta cuántica y me pregunto si esto es lo mismo que tomar un observable. ¿O estoy confundiendo dos conceptos de la física?
Físicamente, una puerta cuántica representa la operación de hacer algo a un estado cuántico de forma reversible. Reversible aquí significa que no hay pérdida de información en el proceso y, por lo tanto, en principio, siempre es posible aplicar otra puerta (generalmente diferente) para volver al estado inicial.
Matemáticamente, una puerta cuántica es simplemente un operador unitario , que aplicado a un estado produce otro estado.
Una medición es muy diferente de esto porque la medición de un estado lo colapsa en una salida clásica específica, y este proceso es marcadamente irreversible .
Un observable es una forma de representar una cantidad medible. El observable representa el conjunto de posibles resultados de medir esa cantidad. Los observables junto con el estado le dan la probabilidad de cada uno de los posibles resultados de la medición.
Una puerta cuántica representa una forma de cambiar un sistema cuántico. Si un qubit tiene un valor de 0 y le aplica una puerta cuántica no, entonces tendrá un valor de 1 después de aplicar la puerta.
Entonces, una puerta no es observable, ya que una puerta representa una forma de cambiar el estado de un sistema, no una cantidad medible.
Solo para proporcionar un punto de partida muy conciso con los conceptos clave.
Tanto la puerta como la medición cambian el estado cuántico para que sea predecible en alguna base (algebraica lineal).
Básicamente, una puerta es un cambio de base y es reversible por naturaleza.
En una medida ocurre un colapso de superposición, durante el cual la partícula es quien elige esta base (entre dos opuestas), y nos queda esta elección. Este es un evento aleatorio, no se puede predecir y no es reversible en el sentido computacional. Puede interpretar las medidas (terminales) como un muestreo aleatorio de una distribución de probabilidad.
Como ejemplo simple, imagina dos placas polarizadas. Si los sostiene uno detrás del otro en el mismo ángulo, entonces el segundo filtro no hace nada. Pero cuando lo giras, absorberá más luz. En este caso, la primera placa se puede interpretar como la entrada, la segunda placa como la medición y la rotación en sí misma como una puerta.
Las puertas multi-qubit interpretan sus componentes en un espacio unitario de mayor dimensión y pueden mezclar cosas hasta un estado entrelazado.
El Ambientalista
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