Chúng ta đã thấy trong các bộ phim về những người dịch chuyển tức thời từ nơi A đến B mà không đi qua không gian vật lý, nhưng liệu nó có mãi mãi là một câu chuyện khoa học viễn tưởng? Loài người đang nắm bắt khoa học và công nghệ hơn bao giờ hết và những thứ được coi là viễn tưởng từ nhiều thế kỷ trước đang được hiện thực hóa. Ngay cả các nhà khoa học và các nhà tương lai học cũng dự đoán rằng loài người có thể trở nên bất tử trong tương lai. Vì vậy, có mọi khả năng con người sẽ dịch chuyển tức thời từ vị trí A đến vị trí B, ít nhất là trong nhiều thế kỷ tới.

Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng các hạt lượng tử có thể dịch chuyển tức thời từ A đến B mà không cần đi qua không gian vật lý. Khi các hạt lượng tử có thể dịch chuyển tức thời, thì con người cũng có thể dịch chuyển tức thời vì các khối xây dựng nên vật chất trong vũ trụ là các nguyên tử. Các hạt lượng tử có thể là một electron / photon / ion là những khối xây dựng của một nguyên tử.

Lý thuyết dịch chuyển lượng tử

Dịch chuyển tức thời lượng tử là một giao thức truyền thông lượng tử trong đó chúng tôi gửi các qubit bằng cách sử dụng các bit cổ điển. Nó chỉ là một sự thay đổi của mã hóa siêu dày đặc trong đó chúng tôi gửi hai bit cổ điển bằng cách sử dụng một qubit duy nhất. Ưu điểm của dịch chuyển tức thời lượng tử nằm ở khả năng gửi thông tin lượng tử ở khoảng cách xa tùy ý mà không để trạng thái lượng tử bị mất kết hợp nhiệt từ môi trường hoặc các tác động bất lợi khác.

Chúng ta hãy xem xét Alice muốn gửi một qubit trạng thái C cho Bob. Cô ấy tận dụng hai bit cổ điển và một cặp qubit vướng víu. Alice có thể chuyển qubit và cuối cùng Bob sẽ có qubit ở trạng thái C. Bây giờ chúng ta có thể nói qubit C đã được dịch chuyển tức thời. Alice sẽ không còn qubit của trạng thái C nữa. Dịch chuyển tức thời lượng tử yêu cầu ba qubit và hai bit cổ điển để dịch chuyển tức thời một trạng thái lượng tử chưa biết. Bạn có thể hỏi tôi một câu, tại sao Alice không thể tạo một bản sao của qubit trạng thái C? Câu trả lời là KHÔNG, bởi vì bạn không thể tạo một bản sao của trạng thái qubit (ở trạng thái chồng chất) theo định lý không nhân bản. Chúng ta chỉ có thể tạo một bản sao của các trạng thái cổ điển. Alice và Bob nên sử dụng một bên thứ ba còn được gọi là Telamon để gửi cho họ một cặp qubit vướng víu. Dưới đây là các bước liên quan đến dịch chuyển tức thời lượng tử:

1. Tạo một cặp qubit rối A, B và gửi A cho Alice và B cho Bob
2. Alice áp dụng cổng CNOT cho qubit (A) do C điều khiển và sau đó cô ấy áp dụng cổng Hadamard cho qubit C
3. Alice đo trạng thái của qubit và lưu trữ kết quả trong các bit cổ điển và gửi cho Bob
4. Bob, người có qubit B bị rối, áp dụng các cổng lượng tử dựa trên các bit nhận được.

01: Áp dụng cổng

10: Áp dụng cổng Z

11: Áp dụng cổng

5. Sử dụng mô phỏng lượng tử để kiểm tra dịch chuyển tức thời lượng tử

Dịch chuyển tức thời lượng tử bằng 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)

      
                

                    
                    
                
            

Dưới đây là liên kết Github của tôi cho các ví dụ điện toán lượng tử chứa các cổng qubit đơn, cổng đa qubit và giao thức lượng tử như Dịch chuyển tức thời và Mã hóa siêu dày đặc.