Comment comprendre physiquement «qudit»?

Question

J'ai entendu dire qu'un qudit est une unité d'information quantique décrite par une superposition de $d$états (plus généraux que qubit). Cependant, je n'ai pas trouvé d'introduction formelle sur ce que c'est et comment il pourrait être plus puissant que qubit. Aussi, nous savons que les deux états$|0\rangle$ et $|1\rangle$en qubit pourrait correspondre au spin-up et au spin-down des électrons, y a-t-il un moyen de comprendre physiquement qudit? Toutes les informations de notre univers pourraient-elles être exprimées en qudits? Merci!!

Answer 1

• Je n'ai pas trouvé d'introduction formelle sur ce que c'est

  Vous avez évidemment:

  un qudit est une unité d'information quantique décrite par une superposition de $d$ États

  C'est fondamentalement ça, vraiment.

• comment il pourrait être plus puissant que qubit.

  Si vous avez un qudit, vous pouvez choisir de travailler exclusivement avec deux états, ce qui vous donne un qubit; en tant que tels, les qudits sont au moins aussi puissants que les qubits. Qu'ils soient "plus" puissants est en fin de compte une question d'ingénierie subjective, donc cela n'a pas vraiment plus de sens.

• nous savons que les deux états $|0\rangle$ et $|1\rangle$ en qubit pourrait correspondre au spin-up et au spin-down des électrons

  Non, nous ne le «savons» pas. Le spin d'un électron est une instance possible d'un qubit, mais il existe de nombreuses autres plates-formes différentes qui ont également deux niveaux.

• y a-t-il un moyen de comprendre physiquement qudit?

  En tant qu'espace d'états de tout ce qui est littéralement restreint à un nombre fini d'états supérieur à deux. Cela inclut par exemple les états de moment cinétique au spin$s>\tfrac12$, mais aussi le codage de chemin en optique linéaire et les états électroniques des atomes et des ions, ainsi qu'un long etc.

• Toutes les informations de notre univers pourraient-elles être exprimées en qudits?

  Oui, de la même manière que «toutes les informations de notre univers» pourraient être exprimées en qubits et ce sont des cas particuliers de qudits.