¿Por qué queremos entrelazar qubits?

El único propósito de un registro cuántico es almacenar el qubit. Aunque el qubit puede estar entrelazado con otros qubits, el registro cuántico aún puede almacenar y preservar toda la información del qubit. Entonces, el entrelazamiento no está directamente relacionado con los registros cuánticos. De todos modos, se requiere entrelazamiento para lograr muchos efectos que no se pueden obtener de una computadora clásica.

Una de las razones para tener un qubit entrelazado es usar la teletransportación cuántica . Le permite mover el qubit a la otra computadora comunicándose a través del canal clásico.

Otra razón es la aceleración computacional. Un$n$El sistema qubit tiene$2^n$estado ortonormal base en el espacio de Hilbert. Para tener computación cuántica universal (es decir, puede simular todas las demás computadoras cuánticas), todos los estados posibles deben ser accesibles por algún operador unitario. Si se restringe al estado sin entrelazamiento, el cálculo no es universal ya que está bloqueando muchos caminos y estados en evolución.

Ciertamente, también podemos codificar problemas computacionales de tamaño$n$pedacitos, digamos$n=32$, en una sola partícula con$k$estado base en su lugar. Sin embargo, requiere un átomo$k=2^n$¡nivel de energía! No tenemos precisión de medición para distinguirlos a todos y significa que este enfoque no es viable en absoluto. Por otro lado, solo necesitamos$n=32$qubits con entrelazamiento para lograr el mismo cálculo y podemos realizar mediciones precisas de alguna manera en qubits individuales uno por uno. Entonces, el entrelazamiento permite la construcción de computadoras cuánticas escalables.