เราเคยเห็นในภาพยนตร์เกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายผู้คนจากสถานที่ A ไปยัง B โดยไม่ต้องเคลื่อนที่ผ่านพื้นที่ทางกายภาพ แต่มันจะยังคงเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ตลอดไปหรือไม่? มนุษย์เปิดรับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน และสิ่งต่าง ๆ ที่เคยคิดว่าเป็นเรื่องแต่งเมื่อหลายศตวรรษก่อนกำลังเกิดขึ้นจริง แม้แต่นักวิทยาศาสตร์และนักอนาคตศาสตร์ก็ทำนายว่ามนุษย์อาจเป็นอมตะในอนาคต ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ทุกประการที่มนุษย์จะเคลื่อนย้ายจากตำแหน่งหนึ่งไปยังตำแหน่ง B อย่างน้อยก็ในอีกหลายศตวรรษข้างหน้า

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าอนุภาคควอนตัมสามารถเทเลพอร์ตจาก A ไป B โดยไม่ต้องเคลื่อนที่ผ่านพื้นที่ทางกายภาพ เมื่ออนุภาคควอนตัมสามารถเทเลพอร์ตได้ มนุษย์ก็สามารถเทเลพอร์ตได้เช่นกัน เนื่องจากองค์ประกอบสำคัญของสสารในเอกภพคืออะตอม อนุภาคควอนตัมอาจเป็นอิเล็กตรอน / โฟตอน / ไอออนซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของอะตอม

ทฤษฎีควอนตัมเทเลพอร์ต

Quantum Teleportation เป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบควอนตัมที่เราส่ง qubits โดยใช้บิตคลาสสิก มันเป็นเพียงการพลิกกลับของการเข้ารหัสที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งเราส่งบิตคลาสสิคสองบิตโดยใช้ควิบิตเดียว ข้อดีของการเคลื่อนย้ายด้วยควอนตัมอยู่ที่ความสามารถในการส่งข้อมูลควอนตัมในระยะทางไกลๆ โดยพลการ โดยไม่เปิดเผยสถานะควอนตัมต่อการลดความร้อนจากสิ่งแวดล้อมหรือผลกระทบด้านลบอื่นๆ

ให้เราพิจารณาว่าอลิซต้องการส่งสถานะ C จำนวนหนึ่งไปยังบ็อบ เธอใช้ประโยชน์จากสองบิตคลาสสิกและคู่ควิบิตที่พันกัน อลิซสามารถถ่ายโอน qubit และท้ายที่สุด Bob จะมี qubit ของสถานะ C ตอนนี้เราสามารถพูดได้ว่า qubit C ถูกเทเลพอร์ตแล้ว อลิซจะไม่มี qubit ของสถานะ C อีกต่อไป การเคลื่อนย้ายด้วยควอนตัมต้องใช้ 3 qubits และ 2 classic bits เพื่อเคลื่อนย้ายไปยังสถานะควอนตัมที่ไม่รู้จัก คุณสามารถถามฉันว่าทำไมอลิซไม่สามารถสร้างสำเนาของสถานะ qubit C ได้ คำตอบคือ ไม่ เนื่องจากคุณไม่สามารถสร้างสำเนาของสถานะ qubit (ในการซ้อนทับ) โดยไม่มีทฤษฎีบทการโคลนนิ่งได้ เราสามารถสร้างสำเนาของสถานะคลาสสิกเท่านั้น อลิซและบ็อบควรใช้บุคคลที่สามหรือที่เรียกว่า Telamon เพื่อส่งคู่ควิบิตที่ยุ่งเหยิงให้พวกเขา ด้านล่างนี้เป็นขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนย้ายด้วยควอนตัม:

1. สร้างคู่ของ qubits ที่พันกัน A, B และส่ง A ถึง Alice และ B ถึง Bob
2. อลิซใช้เกต CNOT กับ qubit (A) ที่ควบคุมโดย C จากนั้นเธอก็ใช้เกต Hadamard กับ qubit C
3. อลิซวัดสถานะของ qubits และเก็บผลลัพธ์ไว้ในบิตคลาสสิกแล้วส่งให้ Bob
4. บ๊อบที่มี qubit B ที่ยุ่งเหยิงใช้ประตูควอนตัมตามบิตที่ได้รับ

01: ใช้ประตู

10: ใช้เกต Z

11: ใช้ประตู

5. ใช้เครื่องจำลองควอนตัมเพื่อทดสอบการเคลื่อนย้ายด้วยควอนตัม

Quantum Teleportation โดยใช้ 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)

      
                

                    
                    
                
            

ด้านล่างนี้คือลิงก์ Github ของฉันสำหรับตัวอย่างการคำนวณควอนตัมซึ่งประกอบด้วย single qubit gates, multi qubit gates และโปรโตคอลควอนตัม เช่น Teleportation และ Super Dense Coding