Abbiamo visto nei film persone che si teletrasportano dal luogo A al B senza attraversare lo spazio fisico, ma rimarrà per sempre fantascienza? Il genere umano sta abbracciando la scienza e la tecnologia come mai prima d'ora e cose che secoli fa erano considerate una finzione si stanno materializzando. Anche scienziati e futuristi prevedono che il genere umano possa diventare immortale in futuro. Quindi, ci sono tutte le possibilità che gli umani si teletrasportino da un luogo A a un luogo B, almeno nei secoli a venire.

Gli scienziati hanno scoperto che le particelle quantistiche possono teletrasportarsi da A a B senza attraversare lo spazio fisico. Quando le particelle quantistiche possono teletrasportarsi, anche gli umani possono teletrasportarsi poiché gli elementi costitutivi della materia nell'universo sono gli atomi. Le particelle quantistiche possono essere un elettrone/fotone/ione che sono elementi costitutivi di un atomo.

Teoria del teletrasporto quantistico

Quantum Teleportation è un protocollo di comunicazione quantistica in cui inviamo qubit utilizzando bit classici. È solo un capovolgimento di codifica super densa in cui inviamo due bit classici utilizzando un singolo qubit. Il vantaggio del teletrasporto quantistico risiede nella sua capacità di inviare informazioni quantistiche a distanze arbitrariamente lontane senza esporre gli stati quantistici alla decoerenza termica dall'ambiente o ad altri effetti avversi.

Consideriamo che Alice voglia inviare un qubit di stato C a Bob. Sfrutta due bit classici e una coppia di qubit entangled. Alice può trasferire qubit e alla fine Bob avrà il qubit di stato C. Ora possiamo dire che il qubit C è stato teletrasportato. Alice non avrà più il qubit dello stato C. Il teletrasporto quantistico richiede tre qubit e due bit classici per teletrasportare uno stato quantico sconosciuto. Puoi farmi una domanda, perché Alice non può creare una copia del qubit state C? La risposta è NO, perché non è possibile creare una copia di uno stato qubit (in sovrapposizione) secondo il teorema di non clonazione. Possiamo creare una copia solo degli stati classici. Alice e Bob dovrebbero utilizzare una terza parte chiamata anche Telamon per inviare loro una coppia di qubit entangled. Di seguito sono riportati i passaggi coinvolti nel teletrasporto quantistico:

1. Genera una coppia di qubit entangled A, B e invia A ad Alice e B a Bob
2. Alice applica una porta CNOT al qubit (A) controllato da C e poi applica una porta Hadamard al qubit C
3. Alice misura lo stato dei qubit e memorizza il risultato nei bit classici e lo invia a Bob
4. Bob che ha il qubit entangled B, applica le porte quantistiche in base ai bit ricevuti.

01: Applicare cancello

10: Applicare il cancello Z

11: Applicare cancello

5. Usa il simulatore quantistico per testare il teletrasporto quantistico

Teletrasporto quantistico tramite Qiskit

# Import the required libraries
from qiskit import QuantumCircuit, Aer, execute
from qiskit.visualization import plot_histogram
# Create 3 qubits and 3 classical bits
qc = QuantumCircuit(3, 3)

# Assign NOT gate to qubit 0
qc.x(0)

# Create a barrier
qc.barrier()

# Create a bell state by entangling the qubits 1 and 2 by using hadamard gate and CNOT gate
qc.h(1)
qc.cx(1, 2)

# Create a barrier
qc.barrier()

# Create a plot of the circuit
qc.draw(output="mpl")

      
                

                    
                    
                
            
# Apply CNOT gate to the qubit 0
qc.cx(0, 1)

# Apply hadamard gate to circuit 0
qc.h(0)

# create a barrier
qc.barrier()

# Create a plot
qc.draw(output="mpl")

      
                

                    
                    
                
            
# Measure the qubits 0, 1
qc.measure([0, 1], [0, 1])

# Create a barrier
qc.barrier()

# Create a plot
qc.draw(output="mpl")

      
                

                    
                    
                
            
# Apply CNOT gate on qubits 1, 2
qc.cx(1, 2)

# Apply CNOT gate on qubits 0, 2
qc.cz(0, 2)

# Measure the second qubit
qc.measure([2], [2])

# Draw the circuit
qc.draw(output="mpl")

      
                

                    
                    
                
            
# create a qasm simulator
backend = Aer.get_backend("qasm_simulator")

# Execute the circuit and the get counts
result = execute(qc, backend, shots=1024).result().get_counts(qc)

# plot the histogram
plot_histogram(result)

      
                

                    
                    
                
            

Di seguito è riportato il mio collegamento Github per esempi di calcolo quantistico che contiene le porte a qubit singolo, le porte a più qubit e il protocollo quantistico come il teletrasporto e la codifica super densa.